PROBLEMA DE RENOVAÇÃO DE FROTA: UM ESTUDO DE CASO APLICADO A LOCOMOTIVAS

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1 XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. PROBLEMA DE RENOVAÇÃO DE FROTA: UM ESTUDO DE CASO APLICADO A LOCOMOTIVAS Claudia Rochael Oliveira (IME) rochaelclaudia@hotmail.com Vânia Barcellos Gouvêa Campos (IME) vania@taurus.ime.eb.br O presente trabalho se refere a um problema estratégico real de renovação de frota de locomotivas em uma grande ferrovia brasileira. A alternativa de renovar ou não uma frota de locomotivas afeta diretamente os custos operacionais e nível dde serviço oferecido aos clientes. Um modelo econômico foi proposto considerando custos fixos e variáveis reais tais como: custos de manutenção, combustível, lubrificantes, investimentos de aquisição e custos relativos à poluição ambiental. Este modelo é aplicado ao estudo de caso de renovação de frota de locomotivas. Uma solução usando instâncias reais foi encontrada para ser analisada pelos gestores de forta da empresa estudada. Análises de sensibilidade foram realizadas para suporte à decisão. Palavras-chaves: Problema de Renovação de frota, modelagem econômica, análise de investimento, planejamento, locomotivas

2 1. Introdução A maior parte do material rodante de um sistema ferroviário é composta por um grande número de componentes possuindo diferentes características de funcionalidade e confiabilidade, variando de complexidade, preço, etc. Do ponto de vista da manutenção, estes componentes podem ser agrupados em duas grandes categorias, como sugerido em Legat et al. (1996): Não-reparáveis: após a falha é substituído por um novo item (por exemplo, rolamentos, anéis de pistão, etc.); Reparáveis: após a falha são utilizados diferentes métodos de recuperação da função, incluindo o reparo. Uma locomotiva é um sistema reparável que, teoricamente, sempre seria possível renová-lo por meio de reformas, perpetuando indefinidamente sua utilização. Na prática, esta renovação nunca ocorre de forma integral em função de sua complexidade e grande quantidade de componentes com diferentes modos de falha. Deste modo, sempre pode ser medida uma degradação de performance com o envelhecimento em sistemas complexos reparáveis. O reflexo prático disto é a elevação dos custos de manutenção e a redução da disponibilidade e, portanto, da produção do equipamento e nível de serviço ao cliente, que se traduz em perda de valor para a empresa. O objetivo deste artigo é apresentar uma modelagem econômica para um problema de renovação de frota de locomotivas, baseada na necessidade real de uma grande ferrovia brasileira. 2. Caracterização do problema Um problema de renovação de frota se caracteriza pela decisão de se substituir um equipamento no melhor momento possível (OLIVEIRA, 2000). A importância disto advém do fato de que com uma substituição prematura, o proprietário pode se desfazer de um equipamento antes do período de recuperação do capital e, se tardia, esse equipamento pode descapitalizar-se em virtude dos elevados custos operacionais e de manutenção, além do seu reduzido valor de revenda. A aplicação do problema de renovação costuma ser complexa uma vez que exige conhecimentos econômicos e de engenharia. Outro aspecto que dificulta a determinação do ponto de renovação é o fato de poucas empresas possuírem registros de dados referentes aos gastos e desempenho dos equipamentos ao longo de sua vida operacional, o que impede acompanhamento sistemático e estudos para tomada de decisão. Aplicações práticas do problema de renovação podem ter importante papel econômico dentre elas podemos citar: Renovação de máquinas em Caterpillar (2006); Renovação de frota homogênea e heterogênea de caminhões em Mecedes-Bens (1988); Renovação de frota de ônibus para transporte municipal de passageiros em Rosa et al. (2004); Renovação de tratores agrícolas de pneus em Oliveira (2000). 2

3 A ferrovia estudada possui diferentes tipos de frota de locomotivas com idades médias variando entre quatro e quarenta e oito anos. As locomotivas são alocadas em viagem e em manobras nos pátios ferroviários. As locomotivas alocadas em pátios geralmente são mais antigas e com menor capacidade de tração (HP). Suas falhas podem impactar menos na produção do que as falhas em locomotivas de viagem, devido sua proximidade da oficina (oficina centralizada no pátio principal de descarga próximo ao porto). Para aumentar sua competitividade, a empresa percebeu uma oportunidade em implantar uma política de renovação de frota inexistente até então. Uma frota específica foi escolhida como projeto piloto de renovação de frota na empresa. Estas locomotivas estão alocadas em viagem, possuem vinte e quatro anos de idade e foram escolhidas estrategicamente devido ao seu potencial de venda e significativo valor residual. A Figura 1 esquematiza a frota de locomotivas da empresa em estudo. A B C D E F G H I O problema de renovação consiste em definir se a alternativa de renovar a frota de locomotivas com 24 anos de operação, substituindo-a por uma frota de locomotivas novas e mais modernas é viável economicamente na data atual (início 2009). A solução deve ser baseada em custos reais e estimativas formais da área de Planejamento Estratégico da empresa. 3. Modelo proposto Figura 1 Frota de locomotivas: idade versus quantidade O modelo econômico proposto se baseia em construir uma estrutura melhor possível dos custos e receitas envolvidos na análise de alternativas. Esta estrutura se transformará futuramente no fluxo de caixa no qual a metodologia do valor presente líquido será aplicada. O modelo, portanto, será composto de entradas e saídas de caixa. As saídas são todos os custos envolvidos com operação e manutenção da locomotiva, investimento de aquisição e imposto de renda sobre a base tributável. As entradas são as receitas, o valor residual do equipamento e os desinvestimentos traduzidos pela diferença de disponibilidade, confiabilidade e produtividade já que os custos de paralisação não foram modelados como perda de receita ou frete. Considerando a formulação de Neves (1982) para o valor atual ou valor presente: 3

4 E sendo: Alternativa A = Renovar frota (substituir frota atual); Alternativa B = Manter frota atual. Os dados de entrada do modelo proposto são: I A = investimento inicial para aquisição de uma locomotiva nova; Ck A = custos do ano k da alternativa A; Rk A = receitas do ano k da alternativa A; k = ano de estimativa de custos e receitas, k {1,2,..., n}; n = período de planejamento; i = taxa mínima de retorno. Por equivalência, temos que todos os parâmetros com índice B são referentes à alternativa B de manter frota atual. Para esta alternativa, I B = 0, já que não existirá aquisição de locomotiva nova. Para uma análise detalhada de renovação, ou seja, definir exatamente quais máquinas substituir, seria necessário uma abertura dos dados acima por locomotiva. Assim teríamos alternativas com índice j do tipo: A j, j {701,702,...,750}, renovar locomotiva modelo E, número 701 e B j, manter locomotiva modelo E número 701, e assim por diante, até analisar todas as locomotivas da frota específica. Os principais dados disponíveis na empresa estavam consolidados por frota e não por numeração das locomotivas. Portanto, na modelagem não foi utilizado o índice j. Obviamente, a velocidade de substituição, se não for simultânea (toda frota de uma vez), será realizada de forma qualitativa Custos considerados Seguindo a classificação de custos de LIMA (2002), em função a que se destinam, os custos modelados para cada alternativa ( A - renovar frota e B - manter frota atual) foram: a) Custo de aquisição: é o valor gasto para adquirir um equipamento novo para substituição do antigo. Na verdade este valor não é contabilizado como custeio e sim como investimento. Sendo assim, este valor não incide sobre a base tributável quando calculado o imposto de renda sobre o lucro gerado pelo equipamento; b) Custo de paralisação: relativo à disponibilidade e confiabilidade. Uma locomotiva é considerada paralisada quando não é capaz de exercer sua função como veículo ferroviário. Quando uma locomotiva não está tracionando, considerando que haja demanda, esta ficará paralisada pelos seguintes motivos: Na oficina: para manutenção programada (manter vida útil do equipamento) e/ou para manutenção corretiva (correção de falhas); Na malha: para correção de falhas durante a viagem (utilizando help desck ou trem socorro) e/ou reboque. 4

5 O tempo gasto na oficina e o tempo de reboque são considerados como tempo indisponível e compõem o indicador de disponibilidade já considerado no custo de aquisição como desinvestimento. Já o tempo gasto na malha para correções de falhas é considerado como ciclo operacional do trem e é controlado por um indicador típico de ferrovias conhecido como trem hora parado (THP). Este indicador não leva em conta apenas a paralisação da locomotiva que falhou, mas também a hora parada de todos os demais trens sem falha, paralisados devido à falha específica de um determinado trem. Também foi modelado como desinvestimento em locomotivas e vagões devido à redução do ciclo operacional com locomotivas mais confiáveis. c) Custo de manutenção: relativo à peças e mão de obra. O custo de manutenção é composto pelas manutenções programadas e corretivas. O custo da manutenção programada foi estimado com base no plano de substituição de peças e componentes sugerido pelo fornecedor para garantir a vida útil da máquina. O custo de manutenção corretiva foi baseado no histórico de 2007 e mantido constante dentro de um ciclo de manutenção programada (o ciclo de manutenção se inicia no primeiro ano de utilização da máquina e termina com a substituição do motor diesel: oito anos para a locomotiva atual e dez anos para a locomotiva nova). d) Custo de operação: relativo ao consumo de combustível, lubrificantes e emissão de poluentes. Os custos de operação são custos variáveis relacionados à utilização do equipamento de transporte (excetuando-se os custos de manutenção). Esses custos são praticamente constantes durante a vida útil do equipamento e, quando variam, normalmente deve-se a fatores de mercado e não devido à idade do equipamento (quando o equipamento é substituído por um idêntico). Porém, este artigo trata de substituição não idêntica e os custos de operação variam de acordo com a tecnologia do equipamento. Alguns custos, ainda que importantes, não foram considerados por não estarem dentro das circunstâncias citadas acima, são eles: Custo de estoque; Custo de obsolescência. Como as locomotivas consideradas na análise são do mesmo fornecedor, não foi considerado tão prejudicial ao estudo de caso a não modelagem do custo de estoque. O custo de obsolescência é atualmente bastante difícil de ser modelado, porém, a empresa está se preparando para conseguir dados que possam suprir uma modelagem, principalmente devido a tecnologia AC (motores de corrente alternada) que irão desbancar os motores DC (motores de corrente contínua). 3.2 Discussões a respeito do modelo proposto A respeito do modelo proposto é importante salientar as simplificações dos custos de paralisação devido à confiabilidade do equipamento e dos custos de emissão de poluentes. O custo de confiabilidade foi modelado como desinvestimento devido redução do ciclo operacional dos trens com o aumento da confiabilidade da frota na alternativa de renovação. Foi quantificado no estudo considerando o indicador THP linearmente proporcional à 5

6 confiabilidade da frota. De fato essa é uma simplificação significativa principalmente se ao longo do tempo a malha for atingindo sua capacidade máxima. A modelagem ideal dos custos de paralisação devido falha de locomotivas na malha deve ser realizada através de simuladores de capacidade de malha ferroviária. Já os custos de emissão de poluentes foram quantificados através do conceito de crédito carbono que promove a venda de redução de CO 2 de um país para outro que não conseguiu realizar a redução obrigatória. O valor de venda destes créditos varia de acordo com a oferta e demanda de redução de CO 2 no mundo (protocolo de Quioto). A redução de emissão de poluentes é linearmente proporcional à redução do consumo de combustível. Não é estimado nenhum valor correspondente à imagem da empresa e possível aumento de market share devido comprometimento ambiental. No Brasil ainda não há regras que limitem emissões de poluentes no transporte ferroviário. 3.3 Resultados numéricos O modelo econômico proposto para renovação de frota foi realizado em planilha Excel utilizando formulações para composição dos custos anuais e análise de VPL da alternativa diferencial ( A B ). Para análise de sensibilidade foi utilizado o software Crystal Ball A Figura 2, apresenta a contribuição de cada parcela do fluxo de caixa (em US$) no resultado do VPL diferencial. Salienta-se, portanto, que cada coluna neste gráfico é resultante da diferença dos fluxos de caixa das alternativas A e B durante o período de planejamento trazido a valor presente. Aquisição Combustível/Lubrif. CO 2 Manutenção Valor residual REPORTO THP Imposto VPL VPL US$ MM VPL A-B US$ MM Figura 2 Análise de VPL da alternativa diferencial A B Da esquerda para direita, pode-se destacar inicialmente uma diferença de VPL bastante negativa para a alternativa A. Isto se deve ao grande valor inicial de investimento correspondente à aquisição de uma nova locomotiva para substituição da antiga. Avançandose no gráfico, percebe-se que os custos operacionais, custos de manutenção, venda da locomotiva atual (valor residual), Reporto, depreciação e THP (trem hora parado associado à confiabilidade do sistema de tração) contribuem positivamente para a alternativa A. Em certo momento (antes da aplicação do imposto de renda) o VPL A-B chega a ficar positivo. 6

7 A empresa trabalha com o fluxo de caixa real, considerando os impostos que incidem sobre os lucros. Isto significa que nem sempre a alternativa de menor custo será escolhida. Na Figura 2 fica claro que a alternativa A possui custos menores. O resultado do VPL A-B (VPL da alternativa diferencial) é US$ 9,07 milhões negativo. Isto significa que a alternativa B é mais atrativa economicamente que a alternativa A. Portanto, deve ser mantido o equipamento atual sem renovação no ano adotado para valor presente (2009). Porém, a análise de VPL é sensível à variação das premissas utilizadas. As primeiras perguntas gerenciais que podem surgir neste tipo de problema são: a) Qual o valor mínimo que a empresa deve vender a locomotiva atual para a renovação ser economicamente viável? b) Qual o valor máximo que a empresa deve pagar por uma locomotiva nova para a renovação ser economicamente viável? Estas são premissas negociáveis que fazem parte do foco dos gestores de frota. Utilizando uma ferramenta do Excel, chamada atingir meta, consegue-se facilmente responder a estas perguntas. No caso, para o VPL A-B = 0, tem-se que: a) O valor de venda de uma locomotiva atual deve ser de US$ 1,20 milhões ao invés do valor contábil considerado (US$ 0,7 milhões), ou; b) O valor de aquisição de uma locomotiva nova deve ser de US$ 2,59 milhões ao invés de US$ 3,27 milhões (dado Planejamento Estratégico da empresa em 2008). Além das perguntas típicas citadas acima, precisa-se entender quão o modelo é sensível à variação das premissas consideradas. Para tal utilizamos distribuições triangulares para as principais premissas. Como não houve levantamento histórico para algumas premissas consideradas como uma constante no modelo tais como: preço de venda da locomotiva atual, Preço de aquisição de uma locomotiva nova, taxa mínima de retorno, paridade cambial, etc. Optou-se por realizar uma análise de sensibilidade considerando o comportamento das premissas como uma distribuição triangular que é a mais apropriada quando se tem uma idéia subjetiva do conjunto de dados. Através da simulação utilizando o Crystal Ball consegue-se traçar o conhecido gráfico de tornado que representa a importância relativa das variáveis no resultado do modelo. A Figura 3 representa a análise de sensibilidade realizada segundo as premissas adotadas para variação conforme distribuição triangular. Aquisição (US$) Valor Residual (US$) Câmbio (R$/US$) Crédito Carbono (EU/ton) Figura 3 Gráfico de Torpedo: contribuição de cada variável no VPL Figure 4: Sensitive analysis: Torpedo chart 7

8 4. Conclusões Neste artigo nós propomos um modelo econômico para apoio a tomada de decisão de renovação de frota de locomotivas. O modelo foi implementado em Excel utilizando fluxos de caixa reais. Foram modelados custos de manutenção (peças e mão de obra), custos operacionais (consumo de combustível, lubrificantes e emissão de poluentes), custo de aquisição de uma locomotiva nova para substituição da antiga e receitas como venda da locomotiva atual (valor residual) e desinvestimentos que substituíram a modelagem dos custos de paralisação (devido disponibilidade, confiabilidade e produtividade). A solução com os dados de entrada propostos não tornou economicamente viável o projeto de renovação da frota específica, porém, negociações quanto ao preço de venda da locomotiva usada e de compra da locomotiva nova podem viabilizar o projeto. Um dos maiores desafios para implementação de um projeto de renovação de frota é formar um banco de dados com informações disponíveis e confiáveis. Outro passo importante é que o gestor da frota tenha forte argumentação para conseguir junto à área financeira da empresa os recursos necessários para renovação (utilizando modelo quantitativo para argumentação). Vários custos podem ser modelados se aproximando da situação real do problema, porém a fase de levantamento de dados fica cada vez mais custosa. Deve-se avaliar previamente qualitativamente os custos a serem modelados (é comum utilizar diagnóstico inicial através de entrevistas com especialistas da empresa). A análise de sensibilidade realizada neste trabalho permite ao gestor frota focar esforços nas variáveis que mais impactam na viabilidade econômica do projeto como por exemplo: preço de aquisição da locomotiva nova e preço de venda da locomotiva atual. Referências CATERPILLAR Inc. manual de produção Caterpillar LEGAT V., ZALUDOVA A.H., CERVENKA V., JURCA V. Contribution to optimization of preventive replacement. Reliability Eng. and System Safety; LIMA, A. A. Uma metodologia para determinação do ponto econômico de substituição de equipamentos de transporte. Dissertação para obtenção do título de mestre em Engenharia de Produção Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC. Florianópolis, MERCEDES-BENS. Consultoria de transporte: Administração do trasnporte de carga - Renovação de Frota. 1a Edição

9 NEVES, C. Análise de Investimentos - Projetos Industriais e Engenharia Econômica. Zahar Editores, RJ; OLIVEIRA, M. D. M. Custo operacional e ponto de renovação de tratores agrículas de pneus: avaliação de uma frota. Dissertação de Mestrado Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - USP Piracicaba SP, ROSA, R. M.,VEY, I. H. Utilização do custo anual uniforme equivalente na substituição de frota em empresas de transporte de passageiros. Revista eletrôncia de contabilidade Universidade Federal de Santa Maria UFSM. Volume I. N. 1 set/nov