A TECNOLOGIA DE REDES DE SENSORES SEM FIO E A LOGÍSTICA

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1 in the World Economic Scenario. Belo Horizonte, Brazil, 04 to 07 October 2011 A TECNOLOGIA DE REDES DE SENSORES SEM FIO E A LOGÍSTICA Roberto Fray da Silva (USP) Carlos Eduardo Cugnasca (USP) A logística é fundamental para que os produtos vençam as barreiras temporais e espaciais para atingir os consumidores finais. No contexto atual, a exigência de qualidade do produto é um fator que impacta diretamente esta área. As condições nas quais o mesmo é transportado impactam diretamente em sua qualidade, principalmente no caso de produtos perecíveis. Diversas tecnologias vêm sendo desenvolvidas para monitorar os produtos ao longo da cadeia de suprimentos, sendo que as mais promissoras são a identificação por radiofreqüência - RFID, e redes de sensores sem fio. A integração entre estas tecnologias permite localizar o produto em qualquer ponto da cadeia, além de fornecer informações aos consumidores finais com relação ao mesmo durante o processamento, armazenamento e transporte. O objetivo deste artigo é analisar as pesquisas sobre redes de sensores sem fio sendo conduzidas com aplicação voltada à logística e identificar áreas de carência de pesquisas, por meio de revisão bibliográfica. Observouse que diversos estudos foram conduzidos visando integrar as duas tecnologias, principalmente no transporte de produtos perecíveis, focando em sistemas montados dentro de contêineres. Os principais gargalos identificados dizem respeito a: necessidade de economia de energia dos sensores; necessidade de experimentos em escala comercial; e falta de estudos dos aspectos econômicos dos sistemas propostos. Palavras-chaves: logística, RFID, redes de sensores sem fio, sensores

2 1. Introdução Devido à globalização e ao estado da arte da tecnologia, a troca de produtos entre países se tornou muito facilitada. Segundo Ballou (2004) e Bowersox, Closs e Cooper (2002), para vencer as barreiras tanto físicas quanto temporais relacionadas à movimentação dos produtos dos centros de produção aos centros consumidores, é necessário utilizar de conceitos logísticos como: análise quantitativa dos custos de diferentes cenários no que diz respeito à tomada de decisão, definição e monitoramento de indicadores, dentre outros. Uma das grandes exigências dos consumidores de países importadores é a rastreabilidade, que permite que o comprador receba, no momento em que achar necessário, informações relacionadas à qualidade e à localização de um produto. Porém, para que este sistema funcione, é necessária a utilização de tecnologia que dê suporte à elaboração de um banco de dados disponível ao cliente que seja fácil de acessar, seguro e que possa ser facilmente atualizado, sem aumentar de forma significativa os custos das empresas envolvidas na cadeia. O sistema de identificação por radiofreqüência, RFID (radio frequency identification), como descrito por Scavarda, Nogueira Filho e Kraemer (2005), permite que os produtos sejam identificados ao longo da cadeia, construindo um banco de dados que demonstra a localização dos mesmos. Porém, o monitoramento de sua qualidade, principalmente no caso de produtos perecíveis como frutas, vegetais e carne, necessita de monitoramento das variáveis ambientais dentro dos contêineres e pallets. A tecnologia de Rede de Sensores sem Fio (RSSF) é uma das candidatas a preencher esta lacuna, pois o uso de sensores pode promover o monitoramento de variáveis como temperatura, umidade relativa, concentração de gases e iluminação dentro de contêineres e pallets. Este artigo tem como principal objetivo realizar uma revisão do estado da arte da aplicação de RSSF na logística, visando detectar se a mesma pode ser aplicada na movimentação e armazenamento de produtos. Foram analisados 41 artigos da área, sendo 26 provenientes de eventos e 15 de revistas científicas. 2. Rastreabilidade Segundo Smith et al. (2008), a rastreabilidade pode ser definida como o acompanhamento e monitoramento do produto ao longo de todos os elos da cadeia, permitindo monitorar sua qualidade. Juran (1999), por sua vez, define rastreabilidade como a habilidade de se rastrear o histórico, o processamento e os locais por onde um produto passou, por meio de identificações gravadas em um sistema de informações. A Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controle (APPCC ou HACCP) é então utilizada para se definir quais ações tomar para evitar futuros problemas relacionados ao produto (SMITH et al., 2008). Machado e Nantes (2004) discutem que, devido a maiores exigências com relação à qualidade por parte dos consumidores no mercado internacional, o conhecimento do caminho percorrido por um produto ao longo de sua vida útil torna-se essencial. Esta preocupação visa evitar contaminações de alimentos e perda excessiva de qualidade dos produtos, como o caso da Encefalopatia Espongiforme Bovina (BSE). Ainda segundo Machado e Nantes (2004), a aplicação do conceito de rastreabilidade possibilita o controle de todas as etapas de uma cadeia, fornecendo subsídios para uma melhor 2

3 análise e gestão de riscos. Os autores também citam que a tecnologia da informação é essencial para que os objetivos da rastreabilidade sejam devidamente cumpridos. Juran (1999) apregoa que as vantagens de um sistema eficiente de rastreabilidade são: assegurar a qualidade tanto de insumos quanto de produtos; evitar mistura de produtos; aumentar a facilidade no caso de recalls e tornar menos custosa a localização de falhas e sua correção. Vinholis e Azevedo (2002), por sua vez, definem sistema de rastreabilidade como um sistema informatizado responsável por armazenar e rastrear informações. Porém, este sistema é apenas uma parte do programa de controle de qualidade da cadeia, que deve englobar, como citado anteriormente, aspectos de APPCC nas diferentes empresas envolvidas na cadeia. As diferentes etapas da rastreabilidade são definidas como: estabelecimento de padrões; avaliação de ações praticadas de acordo com os mesmos; ação de forma corretiva; e investimento em melhoramento contínuo dos padrões pré-estabelecidos. Gogliano Sobrinho (2008) desenvolveu um sistema de informações aplicado a indústrias vinícolas, com enfoque em rastreabilidade, devido à grande importância deste fator na competitividade de produtos de alto valor agregado como o vinho. Este sistema visa possibilitar a rastreabilidade dos produtos a custos competitivos, ao propor uma solução de uso coletivo. O autor cita que esta é uma exigência por parte dos consumidores europeus, e está gradualmente se tornando também uma exigência no mercado brasileiro. A União Européia vêm editando, ao longo das últimas duas décadas, uma série de regulamentações e boas práticas com relação à qualidade dos alimentos e questões relacionadas à rastreabilidade (KELEPOURIS et al., 2007). Diversas tecnologias vêm sendo empregadas visando atingir um nível satisfatório de rastreabilidade, sendo que a mais recente inovação diz respeito ao uso de RSSF aplicadas ao transporte e armazenamento de produtos. 3. Logística e Supply Chain Management A logística é a ciência que se encarrega de fazer com que os diversos insumos e produtos alcancem o lugar certo, dentro das condições estipuladas de quantidade, qualidade e tempo, com um menor custo possível (DASKIN, 1985). Ballou (2004) define logística como a ciência responsável por colocar produtos ou serviços certos no lugar certo, no momento certo e com as condições desejadas, trazendo o maior lucro possível à empresa. Deve-se adicionar também um último fator, importante nos últimos anos, relativo à sustentabilidade: a logística também deve se preocupar com o destino final dos produtos, fazendo com que os mesmos sejam reutilizados o máximo possível antes do descarte, e que este seja feito considerando o ambiente. Chopra e Meindl (2010) sugerem o conceito de supply chain ou cadeia de suprimentos para tratar de cadeias de produtos, caracterizando-as como redes contendo todos os envolvidos, de forma direta ou indireta, em atender a uma demanda de um consumidor. Isto inclui produtores, processadores, transportadores, fornecedores de insumos, armazéns, atacadistas, varejistas e os próprios consumidores. Deve-se atentar para o fato de que, em uma supply chain, analisam-se informações relacionadas aos fluxos de produto, dinheiro e informações. De acordo com Scheer (2006), as perdas de produtos alimentícios durante o transporte 3

4 ocasionados por variações de temperatura podem chegar a 35%. Jedermann e Lang (2009) indicam que um melhor monitoramento do transporte pode diminuir estas perdas. A integração de RSSF com modelos dinâmicos de estimativa de vida útil dos produtos permitem que seja feito um monitoramento em tempo real dos mesmos, possibilitando que ações corretivas sejam tomadas antes que os produtos cheguem ao seu destino. Jedermann et al. (2006) afirmam que mudanças na qualidade de frutas e vegetais transportados via modal marítimo são a regra, e não a exceção. Como estes autores demonstram, cerca de 50% do total de produtos resfriados transportados via modal marítimo correspondem a frutas e vegetais. 4. RFID Uma das tecnologias mais promissoras para o futuro da rastreabilidade é chamada de RFID (radio frequency identification), e é caracterizada por um sistema de etiquetas e leitores. As etiquetas contêm informações sobre o produto, e os leitores irão identificá-las e lançar suas informações em um sistema de computação. Srivastava (2004) apresenta uma revisão dos usos de tecnologia RFID e sua adoção na indústria de alimentos. Como vantagens no uso desta tecnologia, o autor cita o recebimento, armazenagem e movimentação de produtos de forma muito mais rápida, diminuindo o transit time e a incidência de erros humanos; a eliminação da necessidade de contagem manual dos produtos e do escaneamento de códigos de barras nas caixas e pallets nas docas de embarque e desembarque de produtos. Bowersox et al. (2002) citam como um dos principais usos de RFID a identificação de contêineres e seus conteúdos conforme estes se movem ao longo de diferentes indústrias ou equipamentos de transporte. Já Kelepouris et al. (2007) afirmam que a tecnologia de RFID cria grandes oportunidades para um sistema de rastreabilidade eficiente e eficaz. O principal ponto defendido por estes autores é o menor número de mudanças nas operações diárias necessárias para se utilizar o sistema de RFID, em comparação a outros métodos de rastreabilidade. Scavarda, Nogueira Filho e Kraemer (2005) explicam de forma sucinta os fundamentos da tecnologia RFID, indicando também suas aplicações na logística. Os autores elaboram três estudos de caso para demonstrar seu uso: um envolvendo logística reversa, outro com aplicação no processo produtivo de uma indústria automobilística e, por último, um com aplicação na distribuição de gases. Os três focam na rastreabilidade de insumos e produtos. O sistema de funcionamento do RFID é descrito resumidamente por Kelepouris et al. (2007) da seguinte forma: os objetos a serem identificados, como caixas, pallets ou contêineres recebem uma etiqueta com informações do produto e do local. Estas etiquetas, também conhecidas por tags, são compostas por um microchip e uma antena. A antena permite que o chip transmita as informações da etiqueta para um leitor. Este, então, converte as ondas recebidas da etiqueta em informação digital, que é inserida em um sistema de informação. Pode ocorrer também tratamento automático de dados quando estes são passados do leitor para o banco de dados, por meio do uso de softwares. 4

5 Rodrigues et al. (2009) classificam as tags utilizadas em um sistema RFID como passivas, ativas e semipassivas. No primeiro caso, a etiqueta não possui uma fonte de energia própria. A energia gerada para a leitura da mesma ocorre com a aproximação da antena do leitor. Desta forma, é necessário, em geral, que o leitor fique a uma distância de poucos centímetros da etiqueta; contudo, dependendo do tipo de etiqueta e tecnologia utilizada, essa distência pode aumentar para alguns metros. As etiquetas ativas possuem baterias, sendo que os autores estimam sua vida útil entre 5 e 10 anos. Como não há necessidade de que o leitor esteja próximo da etiqueta, a leitura pode ser feita a uma distância maior, chegando a dezenas de metros. A classe das etiquetas semipassivas é intermediária, com pouca aplicação atualmente. Segundo Kelepouris et al. (2007), as operações nos diferentes elos tendem a convergir a sistemas integrados, que devem ser interconectados para permitir que a eficiência da cadeia como um todo seja aumentada. A tecnologia de RFID influencia diretamente nestas operações. Ela origina uma menor quantidade de erros, permite que os mesmos sejam prontamente identificados, rastreados e corrigidos e possui menores custos de mão-de-obra. Rastreamento de informações com relação ao produto em tempo real é um importante fator para aumentar a eficiência da cadeia de suprimentos e a qualidade dos produtos (LI, KEHOE e DRAKE, 2006). Os autores citam que o uso de sistemas que possibilitem o acesso a este tipo de informação poderá contribuir para a maximização do valor dos produtos na visão dos consumidores, e minimização dos custos operacionais, no caso dos produtores e da indústria. Senneset, Foras e Fremme (2007) discutem sobre os problemas na implementação de rastreabilidade eletrônica, por meio de um experimento com oito indústrias da cadeia de suprimentos de salmão, apontando que é necessária a abertura da empresa para novas tecnologias de sistemas de informação e apoio da alta gerência na adoção do sistema de rastreabilidade para que o mesmo tenha sucesso. 5. RSSF Huang (2003) cita RSSF como uma das dez mais importantes tecnologias que irão mudar o mundo. O autor cita que investimentos vultosos vêm sendo feitos nessa área, podendo-se encontrar produtos para diversas áreas, como a agrícola e a industrial. Glisic e Lorenzo (2009) definem uma rede de sensores como um grande número de dispositivos (ou nós sensores) que coletam dados do ambiente de uma área delimitada, com capacidade de comunicação, tanto envolvendo nós vizinhos como um computador que possua uma interface com essa rede (gateway). Os nós são compostos por: sensor (es), que irá (ao) detectar e monitorar um fenômeno a ser observado; um pequeno processador; memória para armazenamento os dados coletados; transceiver, que transmite os dados dos sensores para nós vizinhos ou a um gateway conectado a um computador; e suprimento de energia, normalmente composto por uma bateria. Uma revisão de diversos aspectos relacionados ao funcionamento de RSSF é fornecida por Akyildiz (2002). Willig (2006) oferece uma revisão do estado da arte da tecnologia das redes de sensores e Wang, Zhang e Wang (2006) apresentam uma revisão do uso de sensores sem fio na cadeia agroindustrial. Existem três tipos de sistemas básicos: notificação de eventos, 5

6 que irá avisar o usuário caso limites sejam ultrapassados; consulta única, no qual os dados são enviados a pedido do usuário; e periódico, no qual periodicamente os sensores coletam e enviam dados a um gateway (WILLIG, 2006). Wilson (2005) apresenta como principais vantagens das RSSFs é que elas evitam os problemas de infraestrutura advindos do uso de fios e cabos, como no caso das redes de sensores comuns. Também há uma maior velocidade na transmissão de informações, permitindo a obtenção de informações a tempo real via Internet. Segundo Aguilar (2008) e Slíva (2005), uma RSSF é organizada por meio de três componentes principais: infraestrutura (características dos sensores, seu número e disposição na área de abrangência), pilha de protocolos (softwares utilizados na implementação das camadas de protocolos em cada nó da rede) e aplicação (componente que representa os interesses e consultas do usuário). Três tipos de disposição da rede são abordados por Wilson (2005): rede em estrela (singlehop), rede mesh (multi-hop) e rede híbrida estrela mesh (também considerada multi-hop). Na primeira, há uma estação base que irá receber e enviar informações aos sensores, sendo a opção que menos consome energia. Porém, a estação central precisa estar em contato com todos os sensores, o que limita a área de abrangência desta disposição. A Figura 1 apresenta as configurações single-hop e multi-hop: Figura 1. Principais tipos de redes de sensores Fonte: Slíva (2005), tradução dos autores. A rede mesh, também conhecida por multi-hop possibilita que qualquer sensor possa se comunicar com outros sensores dentro de sua área de abrangência, transferindo aos seus vizinhos os dados coletados, de forma que os mesmos cheguem ao gateway por algum caminho. Desta forma, alguns sensores se tornam intermediários na transmissão da informação, aumentando a área de abrangência da rede de sensores, possibilitando que os nós não gastem muita energia na comunicação e possam ser alimentados por pequenas baterias. Porém, observa-se um aumento tanto no uso de energia global quanto no tempo para obtenção das informações pelo usuário final. Já na rede híbrida estrela mesh, apenas os sensores com maior energia armazenada são designados para intermediar a transmissão de informações. Os sensores de menor potência não podem atuar como intermediários, tornando o sistema mais eficiente no uso da energia. As RSSF possuem capacidade de se auto-organizar (ou seja, os nós, ao serem ativados, automaticamente descobrem os seus vizinhos e estabelecem um caminho de comum acordo 6

7 até o gateway), estando, desta forma, aptas a serem utilizadas em uma variedade de funções: monitoramento de condições ambientais, em ambientes militares, em edifícios, no monitoramento de saúde de pacientes e na rastreabilidade de produtos, notadamente quando estes são transportados de forma unitizada, como no caso do uso de contêineres. Algumas premissas importantes de RSSF, segundo Glisic e Lorenzo (2009), são: os nós precisam ser espalhados de forma densa para se abordar o fenômeno e se evitar ao máximo que ocorram variações; os sensores são sempre passíveis de falhas; a distribuição dos sensores pode mudar de forma frequente; existem grandes limitações de capacidade computacional, memória e energia disponível; e é improvável que cada sensor possua uma identificação, devido à grande quantidade de sensores na rede. Das limitações atuais no uso desta tecnologia, o consumo de energia é uma das mais importantes (ZHANG et al., 2008). Evers et al. (2005) e Behrens et al. (2006) afirmam que as principais limitações no uso de RSSF, do ponto de vista tecnológico, são: eficiência energética, baixa taxa de processamento e espaço para armazenamento de informações, problemas de segurança da informação e adaptação a ambientes danosos para os atuais equipamentos utilizados (data loggers). Zheng et al. (2008) discutem sobre o futuro das tecnologias de RFID e RSSF, afirmando que sua integração no futuro, com base em custos, benefícios e facilidade na adoção da tecnologia, irá permitir que elas façam parte do dia-a-dia das pessoas e do transporte de carga, como ocorre com o uso de computadores atualmente. Merril (2010) cita que diversos fatores influenciam na lentidão da adoção de tecnologia RSSF, sendo que o principal é relacionado à dificuldade em estimar o tempo de retorno do investimento, principalmente no caso de redes multi-hop ou mesh. O alto custo envolvido, que pode variar de acordo com a aplicação e a escolha com integração a um sistema RFID, tecnologia a ser utilizada nos sensores e o retorno em termos de redução nos custos e disponibilidade de informações em tempo real são difíceis de serem quantificados. Nambiar (2010) apresenta uma revisão do uso de RFID na rastreabilidade de produtos alimentícios como carne, leite e derivados lácteos e frutas e vegetais, e chama a atenção para um fator envolvendo a adoção de tecnologias de rastreabilidade: a necessidade de se criarem sistemas que permitam uma interação satisfatória entre estas tecnologias e a infraestrutura de informação existente na empresa. 6. Aplicações de RSSF na logística Para se avaliar as aplicações de RSSF na logística, é importante apontar duas tendências: a do uso da sua integração com tecnologia RFID e o foco em procedimentos para diminuir o gasto energético destes sistemas. Esta seção irá abordar as principais pesquisas sendo conduzidas na área. Segundo Evers et al. (2007), o manuseio de produtos pode ocasionar falhas que levam a perda de receita. A automação pode melhorar a transparência da cadeia, sua eficiência e promover suporte para um maior giro dos produtos. Porém, existe a necessidade de sistemas adequados. Segundo Behrens et al. (2006), os três principais pontos para se obter um sistema de sensores de qualidade para operações logística de transporte são: segurança das informações, eficiência no uso e manutenção da energia das baterias e robustez, caracterizada por identificação de 7

8 falhas e readaptação da rede caso necessário. Folea e Ghercioiu (2008) descrevem um chip ou tag criado para monitoramento de ambientes fechados, notadamente armazéns, altamente eficiente no uso de energia. Isto ocorre pois a tag, em geral, é configurada para ficar grande parte do tempo em estado dormente. Jedermann, Moehrke e Lang (2010) citam que um dos produtos agrícolas que possui grandes problemas com relação à perda de qualidade de forma acelerada é a banana, sendo que variações de temperatura podem induzir o início do processo de amadurecimento. Este processo é ligado diretamente à temperatura ambiente. Os autores citam que o uso de indicadores de qualidade como temperatura e umidade ao longo do processo de transporte e distribuição podem auxiliar na tomada de decisões para reduzir as perdas de produto e aumentar o nível de satisfação dos clientes. Ao longo dos últimos anos, o acompanhamento de temperatura e umidade durante a movimentação pela supply chain de produtos perecíveis tem sido feito utilizando data loggers. Apesar de estes aparelhos fornecerem gráficos da evolução da temperatura ao longo do tempo durante o transporte e distribuição, as informações só podem ser lidas após o transporte ter ocorrido. Desta forma, não há possibilidade de ações corretivas. Um sistema de monitoramento online, com acesso em tempo real a dados ambientais dentro do contêiner e da qualidade estimada dos produtos com base nos mesmos permite que decisões para minimização de perdas sejam tomadas (JEDERMANN, MOEHRKE e LANG, 2010). O trabalho de Jedermann et al. (2006) focou em elaborar um sistema utilizando RFID, RSSF e softwares para acompanhar a movimentação de contêineres de frutas utilizando o modal marítimo. A principal inovação trazida por este trabalho foi a quantificação de etileno no ar ao longo da movimentação, pois este gás indica o amadurecimento das frutas. Jones (2006) propõe utilizar etiquetas RFID em todas as etapas da cadeia, desde a produção primária até o distribuidor final. O produto recebe etiquetas ao sair do local de produção. Ao ser processado, uma nova etiqueta é colocada, sendo que o banco de dados informatizado irá ligar a etiqueta do insumo à do produto, permitindo a rastreabilidade até o local de produção. Ao chegar ao Centro de Distribuição (CD), as etiquetas são lidas e, caso haja modificação no produto, novas etiquetas são colocadas. O sistema é de fácil acesso ao usuário. Behrens et al. (2006) apresentaram um sistema de contêiner inteligente que permite a supervisão do transporte em tempo real, além de possibilitar previsões dinâmicas com relação à qualidade dos produtos transportados, fator importante para produtos de alta perecibilidade. O sistema funciona da seguinte forma: ao serem montados os pallets no armazém, são colocadas etiquetas RFID nos mesmos ou nas caixas. Ao serem carregados no contêiner, as etiquetas são lidas por um leitor RFID instalado no mesmo, e os sensores são instalados para o monitoramento de temperatura e umidade. Caso algum evento fora dos limites estabelecidos seja detectado, os agentes envolvidos diretamente receberão um alarme para que possam tomar uma providência, evitando uma excessiva perda de qualidade da carga. Timm-Giel et al. (2006) descrevem a aplicação de RSSF em duas áreas: controle de fogo por bombeiros e logística. No caso da logística, a solução proposta pelos autores para problemas tanto relacionados a tempo quanto a qualidade e custos no transporte rodoviário é o uso 8

9 conjunto de etiquetas RFID (visando identificar os pallets) e sensores (visando monitorar o ambiente dentro dos caminhões). Estes estariam conectados por meio de uma rede sem fio a um modem no caminhão, que enviaria as informações a uma plataforma web, permitindo o acesso pelos usuários. Este conceito já está sendo aplicado de forma experimental no projeto de pesquisa CRC 637 da União Européia. Li, Kehoe e Drake (2006) propõem um sistema de planejamento dinâmico para supply chains de produtos alimentícios altamente perecíveis que utiliza leitores RFID em pontos estratégicos da cadeia e comunicação via redes sem fio para monitorar a qualidade dos produtos. As principais variáveis levadas em conta no modelo de Li, Kehoe e Drake (2006) para alocação dos fluxos de produto são: tamanho do lote; custos de transporte; perda de valor do produto devido à proximidade do período de expiração do mesmo; e custos de realocação dos produtos. O sistema de RFID irá, então, fornecer as informações para que este modelo possa estimar o preço final dos produtos e, com base no mesmo, alocá-los para o melhor armazém ou varejista. O uso do modelo possibilitou economias de 2 a 7% se comparados aos cenários sem rastreabilidade e rastreabilidade parcial, respectivamente, em simulações em laboratório. Evers et al. (2005) realizaram um estudo de caso de aplicação de RSSF na movimentação de embalagens retornáveis utilizadas por varejistas. Atualmente, citam os autores, a logística destas embalagens utiliza código de barras e é intensiva no que diz respeito à mão-de-obra, necessitando que várias leituras sejam feitas ao longo dos processos de recebimento do pedido, separação dos produtos no armazém, montagem da embalagem, colocação dos produtos na mesma, distribuição das embalagens no pátio para carregamento, carregamento nos caminhões, recepção no cliente e retorno das embalagens vazias. Isto acarreta uma situação na qual há grandes possibilidades de falhas e perda de produto. A solução proposta por Evers et al. (2005) para este problema é a montagem de uma infraestrutura fixa no armazém, utilizando nós sensores que irão coletar as informações tanto ambientais quanto de localização das embalagens, e colocação de no mínimo um nó sensor em cada embalagem. A infraestrutura fixa estará conectada a uma fonte de energia, e, por meio de uma rede sem fio, também a um computador chamado de coordenador central, que irá receber as informações e armazená-las em um banco de dados. Yang e Yang (2009) refinam esta abordagem, descrevendo um sistema utilizando o padrão ZigBee para diminuir os gastos de energia com a localização dos produtos. O sistema de rastreabilidade proposto por Folinas, Manikas e Manos (2006) se baseia em quatro etapas: identificação e classificação; transformação; processamento; e apresentação dos dados de rastreabilidade. Este sistema faz uso de servidores web e uma tecnologia baseada em XML, chamada de PML (Physical Markup Language). A rede de sensores proposta em Evers et al. (2007) e Evers e Havinga (2007) foi concebida para acompanhar e monitorar os produtos da fazenda ao consumidor final, sendo que um experimento foi realizado com um transporte de bananas da América para a Europa. Na fazenda, os pallets são montados, e os sensores são colocados. Os pallets, então, irão detectar se estão perto dos pallets a serem carregados no mesmo caminhão. Durante o transporte ao terminal portuário, os sensores acompanham as variações de temperatura e, ao 9

10 serem colocados dentro do contêiner, estes irá detectá-lo para saber se estão sendo colocados no contêiner correto. Ao chegar ao centro de distribuição de destino, estes detectam o mesmo e identificam se este é o CD certo. Ao serem retirados do CD, os sensores verificam se estão seguindo para o cliente correto. Qualquer erro detectado, seja com relação à temperatura, localização ou manuseio inadequado, faz com que o sistema emita um aviso aos responsáveis. Hossain et al. (2007) propõe um sistema para localização de produtos dentro de armazéns utilizando um método de interpolação para diminuir o número de pontos de acesso, barateando o sistema. Primeiramente, monta-se a rede, e faz-se uma série de interpolações para localizar os melhores pontos de acesso. Estes são chamados de âncoras, e servirão para localizar os objetos. Quando um objeto é colocado no sistema, ao invés de medir a força com que o sinal retorna ao ponto de acesso, prática comum nestes casos, os autores propõem que seja feito um cálculo da diferença entre os sinais de retorno obtidos por diferentes pontos de acesso, e a interpolação é feita para encontrar a localização exata do objeto. Xiaoguang e Wei (2008) descrevem um sistema de gestão de estoques que se utiliza de RSSF e etiquetas RFID para acompanhar a movimentação dos produtos e monitorar o ambiente, porém com uma diferença: a comunicação é feita em grupos. Para que isto ocorra, o armazém é dividido em subsistemas, cada um com um nó responsável. Este irá coletar os dados, processá-los e enviar ao gateway. Desta forma, economiza-se energia. Pang et al. (2009) aplicaram um modelo de rastreabilidade utilizando RFID e RSSF no transporte de melões do Brasil à Suécia, monitorando concentrações de O 2, CO 2, etileno, temperatura, umidade relativa e pressão exercida no contêiner. Foi observado que, em alto mar, não foi possível a transferência de dados. Estes foram, então, armazenados no sistema até que a conexão fosse restabelecida para que pudessem ser transferidos. Kacimi, Dhaou e Beylot (2009) adaptaram sistemas anteriormente estudados de monitoramento da cadeia visando maior economia de energia dos sensores. Os mesmos foram programados para entrar em modo de descanso de forma periódica e alternada, diminuindo a quantidade de sensores ligados ao mesmo tempo e aumentando o tempo total de medição. Zhang et al. (2009), questionando a abrangência e o custo de implantação de um sistema de RSSF para a logística e distribuição de produtos, sugerem um sistema que utiliza etiquetas RFID passivas combinadas com sensores escravos (slave), que não processam dados, e mestre (master), sensor ligado a uma fonte de energia, que irá receber dados dos primeiros, processálos e inseri-los na rede. A comunicação entre slaves e master é feita utilizando sinais semi- UWB (Ultra-Wide Band), sendo que o fluxo contrário é feito utilizando sinais UHF (mais potentes, porém que consomem mais energia). Os dados são enviados para a rede utilizando (Ultra High Frequency) um sistema GSM/GPRS. Os autores também propõem um sistema de requisição de dados de baixo custo, que se utiliza de mensagens SMS e conexão GSM. O sistema idealizado por Becker et al. (2009) e Becker et al. (2010) permite que as informações coletadas pelos nós sensores sejam acessadas via Internet, por serem armazenadas em uma plataforma web. Este é composto por etiquetas RFID e leitores para a identificação dos produtos, sensores conectados em uma rede sem fio para monitoramento dos 10

11 mesmos e um gateway para armazenagem de dados e comunicação com o serviço web, de onde estes poderão ser acessados pelos diferentes elos da cadeia. A instalação dos nós sensores em um caminhão é ilustrada na Figura 2. Figura 2. Distribuição dos nós sensores em um caminhão. Fonte: Becker et al., 2010 (tradução dos autores) Os principais gargalos observados por Becker et al. (2009) foram: propagação das ondas de rádio, que é bloqueada por alimentos contendo grande teor de água; autonomia, envolvendo a configuração dos nós sem necessidade de interação física com os mesmos; interface ao usuário final do banco de dados, que precisa ser amigável e fornecer informações de forma gráfica; e o recipiente contendo o sensor, que precisa ser a prova d água, não possuir substâncias que possam contaminar o produto e não bloquear a transmissão do sinal de rádio. Jedermann e Lang (2009) citam que, devido à grande perda de sensores no fim da cadeia, é preferível que estes sejam colocados em locais estratégicos, demonstrando isto por meio de um experimento utilizando um caminhão com três divisões de temperatura e 40 data loggers. Gutiérrez et al. (2010) sugerem um modelo de integração entre os dados coletados pelos sensores no compartimento de carga e o sistema de coleta de informações do caminhão. Ruiz- Garcia et al. (2010) aplicaram este conceito ao transporte de alfaces utilizando caminhões refrigerados de Murcia (Espanha) a Avignon (França). Os autores concluem que é necessário utilizar um número maior que quatro nós para um monitoramento de qualidade. Uma pesquisa desenvolvida por Hsueh e Chang (2010) propôs um modelo para a aplicação de RFID e RSSF na logística de alimentos perecíveis. Este modelo utiliza dados de temperatura, umidade relativa e concentração de gases dentro do veículo de transporte para inferir a qualidade do produto e, a partir desta, sugerir o devido destino ao mesmo. Fu et al. (2008) se concentraram no software e na distribuição dos dados em modelo semelhante. Ruiz-Garcia, Steinberger e Rothmund (2010) focam no tratamento das informações por meio do uso de um servidor web para rastrear produtos agrícolas, incorporando informações coletadas no campo por meio de sensores utilizados na agricultura de precisão, e de sensores nos caminhões utilizados no transporte dos produtos. Observou-se que a abordagem proposta, baseada em padrões abertos, permitia facilidade na consulta a informações. Xiaohong et al. (2010) descrevem o uso de RFID em uma cadeia de exportação de peixes utilizando o modal aéreo. Esta tecnologia possibilita evitar perdas de produto devido à qualidade, além de facilitar a troca de informações com relação ao produto. 11

12 Jedermann, Moehrke e Lang (2010) revisam os resultados de pesquisas de 2006, 2008 e 2009 utilizando o conceito do contêiner inteligente, abordando assuntos como a distribuição da temperatura dentro dos contêineres, pallets e caixas durante o resfriamento; a distribuição e número de sensores necessários; o efeito da interrupção do funcionamento do sistema de resfriamento; e previsão de temperatura utilizando modelos de vida útil do produto. Os autores concluem que é necessário incorporar outras medições, como concentração de gases, para que a qualidade do produto possa ser estimada de maneira adequada. Os autores também consideram a interpolação como forma de diminuir o número de nós instalados. 7. Conclusões A RSSF, como foi pode-se constatar a partir das referências avaliadas ao longo do presente artigo, possui diversas aplicações possíveis no ramo da logística, seja no transporte, seja na armazenagem, seja na melhor coordenação das cadeias. O uso desta tecnologia em conjunto com a tecnologia de RFID e os servidores web possibilitará a rastreabilidade e o monitoramento dos produtos, dos produtores de insumos aos consumidores finais. Diversos experimentos vêm sendo realizados visando aplicações reais, porém ainda existe uma questão importante a ser resolvida, no que diz respeito à viabilidade econômica dos projetos. Esta questão vem sendo objeto de pesquisas, acreditando-se que em breve novas soluções possam ser proposta no sentido de viabilizar economicamente o uso desta tecnologia. Foi observado que, no caso do Brasil, poucos experimentos visando a aplicação de RSSF vêm sendo feitos, e praticamente nenhum focado nos aspectos logísticos das cadeias de suprimentos. Os pesquisadores acreditam que é necessária uma maior atenção na aplicação da tecnologia, que pode se traduzir em uma diferenciação e em vantagem competitiva dos produtos brasileiros no mercado internacional. O aumento das exigências por rastreabilidade, em especial da Comunidade Européia, poderão fomentar um maior uso das tecnologias de RSSF e RFID no Brasil. Existe também um grande campo a ser explorado no que diz respeito à criação de modelos para a aplicação de RFID e RSSF na movimentação de granéis. Acredita-se que, caso o Brasil concentre esforços nesta área, existe a possibilidade de agregar valor aos seus principais produtos de exportação: minério de ferro e granéis agrícolas. Referências AGUILAR, J. C. P. Abordagem Semântica Aplicada ao Gerenciamento de Dados em Redes de Sensores sem Fio. Dissertação (Mestrado em Engenharia), São Paulo: Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, AKYILDIZ, I. F.; SU, W.; SANKARASUBRAMANIAM, Y. & CAYIRCI, E. A survey on sensor networks. IEEE Communications Magazine, 2002, pp BALLOU, R. H. Gerenciamento da Cadeia de Suprimentos/Logística Empresarial. 5 ed. São Paulo: Bookman, BECKER, M.; YUAN, S.; JEDERMANN, R.; TIMM-GIEL, A.; LANG, W. & GÖRG, C. Challenges of applying wireless sensor networks in logistics. In: CEWIT 2009 Wireless and IT driving Healthcare, Energy and Infrastructure Transformation, BECKER, M.; WENNING, B. L.; GÖRG, C.; JEDERMANN, R. & TIMM-GIEL, A. Logistic applications with wireless sensor networks. In: Proc. Of HotEmNets, BEHRENS, C.; BECKER, M.; GEHRKE, J. D.; PETERS, D. & LAUR, R. Wireless sensor networks as an enabler for cooperating logistic processes. In: ACM Workshop on Real-World Wireless Sensor Networks, 12

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