Modelo matemático para otimização dos custos operacionais de transporte de toras com base na qualidade de estradas

Abstract

Este trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo matemático de otimização dos custos operacionais de estradas de uso florestal e de transporte na produção de madeira oriunda de florestas plantadas e definir uma sistemática para a coleta e tratamento dos dados a serem inseridos nas equações. O modelo foi desenvolvido em programação linear inteira mista utilizando-se os softwares Extend LINGO/PC v7.0 e Planilha Microsoft Excel 2003. A sistemática consistiu em calcular os limites operacionais em relação às rampas máximas possíveis de serem vencidas para 4 diferentes tipos de Composições Veiculares de Carga – CVC: Tritrem, Rodotrem (19,80m), Bitrem e Romeu e Julieta (4 eixos), em dois tipos básicos de pavimentos comumente utilizados na área florestal: leito natural e revestimento primário. Os limites de rampa e o tipo de pavimento foram conjugados em 8 graus de dificuldades, onde definiu-se a operacionalidade de cada CVC em cada grau. Para um conjunto de projetos e talhões florestais definidos, foram caracterizadas todas as estradas possíveis de serem utilizadas e medidas suas rampas. Fez-se o planejamento operacional das áreas e quantificou-se quanto de cada estrada estava em cada grau de dificuldade, bem como os volumes de madeira que estavam em cada estrada classificada. Foram calculados os custos para transformar as estradas de um grau de maior dificuldade em menor dificuldade, liberando assim o transporte das CVC de maior tonelagem. Também foram calculados os custos de frete de cada projeto para a unidade industrial e utilizados os custos das operações de baldeio e de apoio ao transporte da região de estudo. Foram elaborados cinco cenários condizentes com a realidade operacional de uma empresa de base florestal da região sul do Brasil, onde foram simuladas operações com o peso legal e o peso técnico sobre os eixos de tração dos caminhões, operações com e sem tratores com guincho para dar apoio, operações com aumento da potência e da força de tração dos cavalos mecânicos das CVC e operações com o aumento de investimentos nas estradas das rotas que ligam a unidade industrial aos projetos florestais. O modelo conseguiu resolver todos cenários propostos, mostrando-se como uma ferramenta apropriada para auxílio na tomada de decisões no planejamento logístico florestal. O cenário I, que considerou que as CVC trafegaram com PBTC legal, potencia dos cavalos mecânicos similar a utilizada pelas empresas prestadoras de serviço do local de estudo, sem apoio de uma máquina (skidder) e sem investimentos na rota, apresentou o menor custo otimizado. De forma geral, entre as CVC avaliadas, o Tritrem foi a mais indicada para o transporte de madeira nos cinco cenários. A utilização de uma restrição de garantia de 50% do volume de madeira disponível em estradas com revestimento primário, representou um aumento de 10,6% dos custos quando simulados no cenário I. Para a região estudada, o aumento da potencia do cavalo mecânico e a quantia simulada de investimentos nas rotas de acesso aos projetos não resultaram em redução de custos sendo que a utilização do peso técnico sobre os eixos de tração das composições aumentou o limite de rampa vencido pelas CVC, mas não agregou resultado quando realizada junto com o apoio de trator com guincho.

This study has the objective to develop an optimization model of the operational costs of forestry roads and wood transportation in the production of wood from planted forests and establish a system for collecting and processing the data to be inserted in the equations. The model was developed in mixed integer linear programming using the Extend software LINGO/PC v7.0 and Microsoft Excel Worksheet 2003. The systematic consisted of calculating operational limits in relation to maximum possible slopes to four different types of forestry trucks (CVC): Tritrem (9 axes), Rodotrem (9 axes), Bitrem (7 axes) and Romeu e Julieta (7 axes) in two basic types of floor coverings commonly used in forestry roads: natural and primary coating. The limits of slope and type of covering were combined into eight levels of difficulty, where was defined the operation of each CVC in each grade. For a set of defined projects and forest stands were characterized all roads that may be used and measures their gradients. The operational planning in the stands was done to quantify how much each road was in every degree of difficulty and the volumes of wood that were classified in each road. It was calculated the costs for transforming the roads of a higher degree of difficulty to lower difficulty, the transport of larger forestry truck. Also were calculated the transportation costs of each project to the plant and used the handling and tractor with winch operational cost from the study area. Five scenarios were developed consistent with the operational reality of a forestry company based in southern of Brazil, where operations were simulated with the legal weight and technical weight over the trucks traction axels, operations with and without tractors equipped with winches to pull the trucks in high slopes, with increased power and traction force of trucks and operations with increased investment in road routes that link the plant to forest projects. The model could solve all scenarios proposed demonstrating as an appropriate tool to aid in decision-making in forest planning logistics. The scenario I, that considered the legal weight, without increased power and traction force of trucks, without tractors equipped with winches and without increased investment in road routes presented the lower optimized cost. Generalizing between CVC evaluated, the Tritrem was the most suitable for timber transport in the five scenarios. The use of a restriction of guaranteed 50% of the volume of wood available on roads with primary coating, increased 10.6% the costs when simulated in scenario I. For the study area, increasing the power of the trucks and the investment in access routes to the projects did not result in cost reduction, and the use of technical weight on the traction axles of trucks increased the limit to overcome the CVC gradients, but did not aggregate results when conducted with the support of tractor with winch.