Avaliação e otimização do traçamento de madeira tropical: estudo de caso no estado do Amazonas, Brasil

Abstract

A conversão de uma árvore em toras é uma etapa importante na cadeia produtiva de madeira, pois é a primeira de uma série de etapas que resultarão por fim em produtos como lâminas, madeira serrada, celulose e outros. As decisões tomadas no traçamento afetarão, portanto, toda a sequência de etapas seguintes no processamento. Muitas técnicas de otimização vêm sendo aplicadas às operações de traçamento, especialmente para madeiras de coníferas. Alguns trabalhos foram desenvolvidos para madeiras duras de florestas temperadas, mas muito pouco ainda para madeira tropical, em especial no Brasil. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar as operações de traçamento num estudo de caso numa empresa florestal de manejo de florestas nativas, no estado do Amazonas, Brasil. As operações de traçamento da empresa foram descritas identificando as variáveis de decisão e o aproveitamento efetivo da operação. O aproveitamento do traçamento de 141 toras foi medido em 6 lotes de espécies distintas. Para as mesmas toras, foi simulado o traçamento otimizado por meio do software Trozador®, que utiliza basicamente dois algoritmos: 1) algoritmo gerador de números úteis, que identifica os cortes potenciais (números úteis) a serem avaliados ao longo da tora; e 2) algoritmo de programação dinâmica, que determina a combinação ótima de produtos a serem obtidos que maximize o aproveitamento da tora. O programa executa a otimização para cada tora. O aproveitamento e os tipos de produtos resultantes do traçamento real e traçamento otimizado foram comparados. A diferença do aproveitamento em metros foi convertida em volume e em preço para estimar quanto a empresa poderia deixar de perder ao otimizar o traçamento. O aproveitamento no traçamento real foi superior a 95% e no traçamento otimizado foi de cerca de 100%. Com o ganho de aproveitamento no traçamento otimizado nos lotes avaliados a empresa deixaria de perder cerca de 4 milhões de euros em resíduos. O aproveitamento das toras no traçamento real é prejudicado pelas altas taxas de não conformidade dos produtos em relação às dimensões estabelecidas pela empresa. As toras das menores classes de comprimento têm um ganho maior de aproveitamento no traçamento otimizado, já que toras menores exigem combinações de produtos de menores comprimentos, tornando o processo decisório mais complexo para o traçador, pois tem de ser feito rápida e mentalmente, sem auxílio de ferramenta computacional. Outra evidência para esta dificuldade é o maior número de produtos de maiores comprimentos resultante do traçamento real, sendo os de menores comprimentos por vezes até negligenciados. Ainda assim, o traçamento no cenário real apresenta alta taxa de aproveitamento, indicando que aliando a habilidade do traçador ao auxílio de ferramentas matemáticas e computacionais, pode-se atingir um melhor aproveitamento da matéria-prima.

The conversion of a tree into logs is an important step in the production chain of wood: it is the first of a series of steps that eventually result in products such as veneer, lumber, pulp etc. The bucking decisions will affect all the following sequence of steps in the wood processing. Many optimization techniques have been applied to bucking operations, especially for softwoods. Some studies were carried out for temperate hardwood forests, but yet very few for tropical timber, particularly in Brazil. The aim of this study was to characterize the bucking operations in a case study at a forest enterprise management of native species in the state of Amazonas, Brazil. The bucking operations were described, by identifying the decision variables and the effective utilization of the logs. The bucking effective utilization was measured for 141 logs from 6 different species lots. For the same logs, the optimized bucking was simulated using the software Trozador®, which basically holds two algorithms: 1) a heuristic algorithm which identifies the potential cuts (useful numbers) to be evaluated along the stem, and 2) a Dynamic Programming based algorithm to determine the optimum combination of products to be obtained which maximize the stem profit. The program performs the optimization for each log. The effective utilization and the types of products resulting from real and optimal bucking were compared. The difference of effective utilization in meters was converted in volume and then in price, in order to estimate how much could the enterprise save by optimizing the bucking. The effective utilization in the real bucking was above 95% and in the optimized bucking it was about 100%. Due to this gain in effective utilization in the evaluated lots, the enterprise could be avoiding the loss of about 4 million euros in residues. The effective utilization of logs in the real bucking is hampered due to the high rates of non-conformity of the products in relation to the dimensions set by the company. The logs of the lower length classes have gained a higher effective utilization, from the real to the optimized bucking, since smaller logs require combinations of products of smaller lengths, making the decision process more complex for the bucker, as it has to be mentally and quickly done, without aid of computational tool. Further evidence for this difficulty is the largest number of products of larger length than of smaller ones in real bucking, the last being sometimes even neglected. Nevertheless, the cutting in real scenario has a high effective utilization rate, indicating that by combining the bucker’s ability with the aid of mathematical and computational tools, tropical wood can more effective utilized.