Modelagem matemática de otimização no processo de manobra do transbordo de cana-de-açúcar

Abstract

A cana-de-açúcar é considerada uma das mais importantes culturas dentro do agronegócio brasileiro, sua utilização é destinada principalmente para produção de açúcar, etanol e bioeletricidade, além de outros importantes produtos. Sob uma ótica econômica, a cultura da cana-de-açúcar, tem relevância na geração de empregos de renda e de divisas para o país produtor. Devido à importância desta cultura, houve uma grande expansão deste setor, tornando o planejamento de processos sucroenergéticos muito complexo. Neste contexto, gestores e pesquisadores dos setores privado e público estão juntando esforços para obter estratégias que facilitem a gestão destas empresas, respeitando os fatores políticos, ambientais, sociais e econômicos. Muitas das vezes, estas estratégias exigem o emprego de técnicas matemáticas e computacionais para subsidiar tomadas de decisão mais assertivas. Assim, o objetivo desse trabalho é propor uma metodologia envolvendo técnicas matemáticas que auxiliem na minimização do tempo de duração da colheita, considerando a otimização do tempo de manobras dos veículos de transbordo na cabeceira do talhão, visto que esta é a operação que mais demanda tempo durante o processo de corte da cana. A metodologia proposta considera duas etapas, em que na primeira é aplicado um modelo matemático para minimização do número de manobras a serem realizadas pelo veículo na área de colheita e na segunda etapa é sugerido um procedimento para realização da manobra, o qual permite que esta seja feita em um tempo inferior à média de tempo gasto fazendo a manobra de forma tradicionalmente utilizada pelas usinas. Com a minimização do tempo de manobra das máquinas agrícolas, este trabalho, consequentemente, contribuirá para a redução do tempo total de colheita, diminuindo a mão de obra envolvida na colheita e transporte da cana, aumentando a qualidade da matéria prima a ser enviada para usina. Com a redução do consumo de combustível, reduz os custos operacionais e impactos ambientais causados pela queima de combustível.

Sugarcane is considered one of the major crops in Brazilian agribusiness as it is utilized mainly for the production of sugar, ethanol and bioelectricity besides other important products. Under an economic perspective, sugarcane cultivation has been relevant to creation of jobs, income, and foreign exchange for the producing country. Due to the importance of this crop, there has been a great expansion of this sector which has resulted in very complex planning of sugar-energy processes. Therefore, managers and researchers from the public and private sectors have been working together in order to develop strategies that make the management of these companies easier while respecting political, environmental, social and economic factors. Mostly, these strategies demand the use of mathematical and computational models to subsidize more assertive decision making. Thus, this study aimed to propose a methodology involving mathematical models that help minimize the harvest time, considering time optimization of transshipment maneuvers at the plot since this is the longest operation in the sugarcane cutting process. The proposed methodology presents two phases: first, a mathematical model is applied to minimize the number of maneuvers to be done by the truck in the harvesting area, and then a maneuver procedure to shorten the average maneuvering time is presented. By minimizing the maneuvering time of agricultural machinery, this study will consequently contribute to the reduction of total worked time, decreasing the involved labor force and sugarcane transport, increasing the quality of the raw material to be shipped to the mill. By reducing fuel consumption, reduces operational costs and environmental impacts caused by fuel consumption.