MODELO DE SIMULAÇÃO DE OPERAÇÕES PORTUÁRIAS

Este trabalho descreve um modelo de simulação de operações portuárias para um porto que atende plataformas de petróleo localizadas no litoral brasileiro. Foram feitos experimentos para testar diferentes políticas operacionais e estratégicas. Além disso, foram tratadas questões relacionadas à demanda e ao perfil da frota e seus efeitos no desempenho do sistema.

A operação de suprimento a plataformas requer grandes investimentos e possui custos operacionais muito altos, principalmente no que se refere às diárias pagas às embarcações de apoio e na operação do porto que atende estas embarcações. Neste sistema é fundamental a utilização eficiente dos recursos.

É neste cenário que surge a necessidade de desenvolver instrumentos capazes de lidar com esta complexidade, e através do qual se possa determinar de forma mais precisa as necessidades de expansão de capacidade em função do aumento de demanda, tal como pode-se observar em [2]. Além disso, tais instrumentos permitem fazer avaliações de alternativas possíveis no arranjo dos atuais recursos e mesmo na avaliação dos efeitos de mudanças no modus operandi e na tecnologia empregada neste sistema.

Este trabalho relata alguns aspectos do desenvolvimento de uma ferramenta elaborada para apoiar o planejamento de capacidade de um terminal portuário de apoio a operações off-shore. A técnica empregada foi a simulação computacional, que se aplica quando as relações que compõem o sistema em estudo não são simples o suficiente para que possam ser utilizados métodos otimizantes. Além disto, permite estudar a operação de sistemas como o porto em questão, da forma como ele funciona atualmente e também da forma como poderia vir a funcionar, explorando o conceito de análises what-if. Tal abordagem torna-se muito útil quando se estuda a adoção de novas tecnologias, quando se experimenta novos arranjos dos recursos e quando o custo de implementação de um novo processo (implementar e observar seu desempenho) é muito alto para que se assuma o risco do insucesso.

II – A MODELAGEM

O modelo computacional, desenvolvido com o software ARENA, simula a operação de um porto que atende a embarcações que transportam suprimentos para as plataformas de exploração e produção de petróleo. As embarcações são os “clientes” do porto, que terão um tempo de atendimento maior ou menor, dependendo da quantidade e do tipo de recursos disponíveis, bem com da disponibilidade de materiais demandados pelas embarcações no momento da sua chegada.

AS EMBARCAÇÕES

As embarcações são divididas em categorias que se diferenciam segundo algumas caraterísticas básicas como taxa de chegada, tamanho etc. e que determinam maior ou menor utilização dos recursos do porto. As categorias são:

• Suprimentos: embarcações que utilizam guindastes, empilhadeiras e carretas para carregar e descarregar seus materiais. Também fazem abastecimento de carga não sólida como água, diesel e lama, através de mangotes conectados aos píeres de atracação.

• Graneleiras: embarcações que predominantemente fazem carregamento de carga não sólida, a granel, utilizando mangotes e não guindastes.

• Exclusivas: embarcações que tem operações distintas das demais. As embarcações exclusivas ficam normalmente atracadas por mais tempo nos píeres, porém usando os guindastes e mangotes com muito menos intensidade.

OS MATERIAIS

Os materiais, como vimos, podem ser classificados em sólidos e não sólidos. Estes últimos utilizam mangotes para serem carregados e os outros utilizam guindastes, empilhadeiras e carretas. Dentre os materiais não sólidos estão água, diesel, lama baritina, bentonita e cimento.

Os materiais sólidos foram divididos basicamente em duas classes, chamadas de “convés” e “tubos”. O material de convés é aquele encontrado sob a forma de containers, cestas metálicas, skids e outras formas que são transportadas no convés da embarcação. Os tubos são também transportados no convés, mas se diferenciam do material de convés pelo tempo necessário para carregar e descarregar uma carreta: por serem de manuseio mais difícil a operação torna- se mais demorada.

OS RECURSOS

Carretas – Existe um pool de carretas, ou seja, uma área concentradora de carretas, onde estas ficam estacionadas quando não estão sendo utilizadas. Na medida em que são requisitadas, as carretas começam a operar, movimentando-se por todos os setores do porto. Se o número de carretas for insuficiente para atender o número de requisições, estas (as requisições) entram em uma fila e esperam a liberação de uma carreta.

Guindastes – Os guindastes, ou servidores, fazem o manuseio de cargas das embarcações para as carretas, ou vice-versa. A distribuição que representa o tempo de operação destes servidores foi calculada considerando o carregamento (ou descarregamento) completo de uma carreta.

Berços – São os locais onde as embarcações atracam. O número de berços tem uma influência no tempo médio de carregamento das embarcações porque quanto mais berços houver, mais embarcações estarão adiantando o carregamento de materiais não sólidos. É preciso observar que pode haver maior número de berços do que de guindastes.

LOCAIS DE OPERAÇÃO

Os materiais descarregados/carregados nas embarcações se destinam/originam de determinados locais na área do porto. Estes locais podem estar mais distantes ou mais perto do píer, onde se encontram as embarcações. Se estiverem próximos, o tempo de deslocamento de uma carreta deste local até o píer será menor e, portanto, também será menor o tempo para descarregar/carregar toda a embarcação, que pode exigir de 10 a 30 carretas. Ao contrário, se o local de operação está muito distante do píer, maior será o tempo que as carretas estarão se deslocando e menor será a disponibilidade geral de carretas, que operam em pool.

Os locais de operação (figura 1) são o pré-embarque de convés, pré-embarque de tubos, contratadas, parque de tubos, e retroporto. O local mais distante é o parque de tubos, distante cerca de 120 minutos do píer e o mais próximo é o pré-embarque de convés que fica a 5 minutos.

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III – EXPERIMENTAÇÃO E RESULTADOS OBTIDOS

Após a modelagem do sistema, foi feita a validação do modelo que, segundo [1] e [3], é fundamental para a realização de experimentos que conduzam a respostas representativas para o sistema em estudo. Feita a validação, foi realizada uma série de experimentos, dos quais foram selecionados 2 como exemplo. Eles tratam de verificar o comportamento do sistema portuário quando submetido a mudança na demanda (chegada de navios) e na frota de embarcações que atuam no porto, respectivamente.

Experimento A – O principal objetivo deste experimento refere-se ao estudo de alternativas de investimento que visam adequar a capacidade do porto ao possível aumento no número de plataformas atendidas. Como conseqüência imediata deste aumento, a quantidade de embarcações que irá chegar diariamente ao porto tende a aumentar. Para tal, é preciso estruturar-se para que o nível de serviço (tempo de atendimento) não seja comprometido. As alternativas analisadas foram:

• Alternativa 1: Retirar as embarcações exclusivas do porto, liberando assim mais recursos para outras embarcações.

• Alternativa 2: Duplicar o número de servidores (equipamentos de movimentação de carga e descarga das embarcações para as carretas). Atualmente são utilizados guindastes, mas através do modelo pode-se considerar a instalação de diferentes equipamentos como pontes rolantes, que poderiam carregar e descarregar várias embarcações simultaneamente.

• Alternativa 3: Semelhante à alternativa 2, mas incluindo também a duplicação de berços, ou seja, duplicação do número de embarcações que podem, simultaneamente, serem abastecidas de água, diesel, granel e fluidos.

A figura 2 apresenta o tempo médio de permanência das embarcações de suprimento para a situação atual e para cada uma das alternativas, sendo usadas nos experimentos taxas de chegada variadas. A alternativa 1 (retirada das embarcações exclusivas do porto), em relação à situação atual, apresenta redução significativa no tempo médio de permanência das embarcações de suprimento somente a partir de um aumento de 15% sobre a taxa de chegada atual. Incrementando em 5% e 10% a taxa de chegada, a redução de tempo médio não ultrapassa 1 hora.

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Experimento B – Este experimento visa avaliar o efeito da mudança no perfil da frota sobre as operações do porto. Os experimentos realizados avaliaram a operação com uma frota homogênea de 380m2, ou seja, todas as embarcações de suprimentos foram convertidas para uma área padrão.

Basicamente foram adotadas as mesmas premissas do experimento anterior, com exceção da taxa de chegada das embarcações de suprimento, que foi corrigida para adequar-se a uma frota homogênea de área de convés de 380 m2 . A taxa de chegada desta frota passou para 4,57 embarcações/dia.

Na figura 3 podemos verificar que somente a partir do aumento de 15% na taxa de chegada das embarcações é que torna-se representativa a diferença no tempo médio de permanência das embarcações de suprimento, com uma redução de 6,8h, em relação à situação atual. Para um aumento significativo da demanda (30%), obteve-se como resultado uma diferença de 31h no tempo médio de permanência.

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IV – CONCLUSÃO

Os experimentos mostraram que a simulação das operações portuárias permitiu a identificação do ponto de saturação do porto, ou seja, até que demanda o porto poderia atender a um determinado nível de serviço. Além disso, foi possível identificar se existia alguma vantagem no deslocamento das embarcações exclusivas para um outro porto.

Através do modelo, também testou-se a possibilidade de restruturação do perfil da frota. O resultado indicou que esta mudança não faria efeito para um aumento de demanda de até 10%. Os outros experimentos buscaram responder perguntas relacionadas aos investimentos necessários à melhoria do nível de serviço. As características tecnológicas dos equipamentos foram avaliadas, bem como as mudanças nas características operacionais do sistema. O dimensionamento de recursos foi visto de forma a contemplar não somente à questões tecnológicas, mas também a quantidade a ser utilizada.

De uma forma geral, o modelo de simulação de operações portuárias contribuiu para o estudo de inúmeras situações operacionais e até mesmo estratégicas. Com isso, o tomador de decisão dispõe de informações que viabilizam um dimensionamento adequado do porto.

V – BIBLIOGRAFIA

BANKS, J.; CARSON II, J. S.; NELSON, B. L. , Discret-Event System Simulation, 2 a ed., Prentice-Hall, 1996.

DARZENTAS, J.; SPYROU, T., Ferry Traffic in the Aegean Islands : A Simulation Study, Journal of the Operational Research Society , V.47, 1996, pp. 203-216.

LAW, A. M., KELTON, W. D., Simulation Modeling & Analysis. 2 a ed., McGraw-Hill, 1991.

SYSTEMS MODELING CORPORATION, ARENA User’s Guide, 1996.

Autores: Leonardo Lacerda, Eduardo Saliby, Paulo Nazário e Marcelo Lara