Solução de análise sistêmica e apoio às decisões: um exemplo de aplicação em usinas de cana-de-açúcar

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1 Solução de análise sistêmica e apoio às decisões: um exemplo de aplicação em usinas de cana-de-açúcar

2 PROPRIEDADE INTELECTUAL E UTILIZAÇÃO DOS DOCUMENTOS PRODUZIDOS Além da propriedade intelectual preexistente ao presente artigo, que será de propriedade de seus respectivos titulares, os direitos de propriedade intelectual sobre todos os dados e informações relativos aos produtos e documentos a serem produzidos como resultado das atividades a serem desenvolvidas pela Promon Intelligens e Pentagro serão de titularidade exclusiva da Promon Intelligens e Pentagro. O artigo e seus anexos estão protegidos de acordo com o artigo 7 o da Lei 9.610/98, e incluem, entre outros, os direitos de propriedade intelectual das soluções alternativas técnicas e comerciais aqui contidas, além de know-how e segredos de negócio da Promon Intelligens e Pentagro, os quais devem ser fielmente preservados, sob pena da cobrança de perdas e danos. As demais pessoas e empresas não poderão, em nenhuma hipótese, utilizar os Documentos para qualquer outro fim que não a implantação desta Solução e outras afins neles contidas com a Promon Intelligens e Pentagro, ficando expressamente vedada a utilização dos mesmos documentos para a implantação total ou parcial desta Solução e outras afins contidas nos Documentos com terceiros ou individualmente. Promon Intelligens Promon Intelligens

3 Sumário Executivo O desafio da implantação de uma solução de análise sistêmica e de apoio às decisões permeia algumas questões de constante avaliação. A principal delas é, naturalmente, a viabilidade econômica da sua implantação e de continuidade operacional. Outras questões são relativas aos benefícios indiretos (não quantificáveis) prometidos, mas naturalmente subjetivos. Perguntas e comentários como: O processo da minha empresa já está mapeado e estável. Por que investir mais tempo e recursos para controlá-lo e monitorá-lo? ou então: O aumento de eficiência ou disponibilidade não é o foco da empresa neste momento podem ser corretas, mas deveriam ser constantemente revisitadas pelos gestores em razão das constantes mudanças competitivas, tecnológicas e regulatórias que as empresas enfrentam de modo cada vez mais frequente na economia global. Com o objetivo de desmistificar algumas dessas questões, este documento demonstra os principais resultados do projeto piloto de Análise Sistêmica de Plantas de Processamento de Canade-Açúcar realizado em conjunto entre as empresas Promon Intelligens e Pentagro com o objetivo de causar um impacto positivo na concepção e modificações de projetos, assim como na gestão da operação e manutenção adotadas atualmente, contribuindo com a competitividade do setor. A padronização e a comparação de índices de performance para análise sistêmica certamente trarão inúmeros benefícios em longo prazo para as usinas participantes, podendose motivar a criação de um banco de dados único e compartilhado, no qual cada unidade poderá ser comparada com seu histórico e com a média, medindo-se o grau de adequação ao benchmarking mais adequado, além de sua própria análise interna comparativa de gargalos ou melhorias incrementais. Promon Intelligens 3

4 O trabalho estabeleceu uma plataforma integrada baseada na simulação de análise sistêmica de uma usina típica de cana. A estratégia inicial foi delimitar a análise para a área industrial em razão de sua relevante importância na cadeia. Um desenvolvimento futuro certamente abrangerá agrupamento das demais áreas também relevantes no sistema, como a gestão agrícola, a análise do clima, a gestão de operação e manutenção (com gestão de confiabilidade e disponibilidade), a gestão logística (incluindo-se análise de otimização de múltiplas plantas), a gestão de mercado (açúcar, etanol e energia) e a gestão de eficiência energética e ambiental (auxiliando em auditorias de eficiência energética, análise de ciclo de vida do produto, selo Bonsucro etc.). Para atender estas necessidades, este trabalho visa conceituar e testar uma arquitetura de sistema de gestão inovadora baseada na visão integrada de indicadores-chave de desempenho e simulação de cenários futuros que permita, em tempo real e de qualquer local, uma tomada de decisão proativa, consistente e consciente para maximizar o retorno dos recursos empregados. Esta arquitetura conceitual está representada na Figura 1. Agricultura Agricultura e Logística Indústria Sucroenergética Logística, Distribuidores de Combustível e Energia Consumidores Finais Produção de cana-de-açúcar Colheita e Transporte Conversão Distribuição Consumo Plataforma de integração (análise sistêmica) KPIs KPIs KPIs KPIs Figura 1 Arquitetura do sistema de gestão integrada do setor sucroenergético Fonte: Autoria própria Os resultados obtidos com o projeto foram satisfatórios e mostram, além da robustez e padronização da plataforma, o alto grau de customização e adequação às necessidades de cada usina ou grupo de usinas. Uma estimativa geral preliminar da possibilidade de ganhos de receita com o aumento global de eficiência e disponibilidade operacional das usinas foi realizada. O que quantifica e argumenta a implantação desta plataforma nas usinas atuais. 4 Promon Intelligens

5 1. Objetivos principais do projeto-piloto Os principais objetivos do projeto piloto para a Análise Sistêmica de Plantas de Processamento de Cana-de-Açúcar, simulado para uma usina de cana-de-açúcar típica produtora de etanol hidratado e energia elétrica, foram: Elaboração da simulação de usina típica no BdME (software de simulação da Pentagro) para integração na Plataforma de Inteligência Analítica R42 Integração via rede entre os conectores de dados do simulador BdME e da Plataforma R42 Integração via rede de elementos geradores de dados (simulando o elemento COI e demais inputs da usina) e a Plataforma R42 Elaboração de exemplos de indicadores de performance globais e indicadores específicos adequados à usina Elaboração de um exemplo de árvore de decisão para um dos indicadores de performance globais Customização dos indicadores e dashboards pertinentes na plataforma R42 Determinação e geração aleatória de dados fictícios de entrada para uma usina típica (dentro de uma faixa esperada), simulando a operação da plataforma em um caso real Elaboração dos métodos de comparação e agrupamento de índices de performance, assim como indicações dos alertas para cada item Elaboração do layout geral e layouts específicos dentro da plataforma e integração de câmeras de visualização de operação fictícias, simulando a visualização online em um caso real Teste do projeto piloto com a análise de resultados, identificação das potenciais otimizações e a identificação dos desafios e dos próximos passos para implantação em uma usina ou polo de usinas real Promon Intelligens 5

6 2. Plataforma de Inteligência Analítica (R42) A plataforma de inteligência analítica R42 representa uma solução capaz de coletar e consolidar informações de diversas fontes de dados, calculando indicadores de desempenho gerais utilizados para gestão e análise operacional. Por meio de técnicas voltadas para o processamento de alto volume transacional, atua em cenários nos quais a quantidade e diversidade de fontes de informações é bastante significativa, conseguindo atender situações com volumes de informação bastante amplos. Atua ainda em cenários nos quais a capilaridade de análise é bastante alta, inviabilizando a análise humana em razão do elevado volume de elementos monitorados. O diagrama apresentado na Figura 2 representa o fluxo simplificado das informações dentro da plataforma. O caráter Web permite que os dados disponibilizados pela solução possam ser acessados em qualquer local, contanto que o usuário esteja devidamente autenticado e possua autorização para visualizar tal informação. Interação com o usuário Camada de monitoração Monitoramento das Regras Armazenamento do SQL Camada de integração de dados Enriquecimento Conectores Análise Comportamental Figura 2 Arquitetura funcional da plataforma Fonte: Autoria própria 6 Promon Intelligens

7 3. Simulador de Plantas de Cana-de-Açúcar (BdME - Pentagro) O BdME é um software de simulação dos processos de transformação da cana-de-açúcar em seus produtos finais. Uma das principais funções do BdME é o fechamento dos balanços de massa e energia local (cada operação unitária) e globalmente (todas a operações unitárias e seus reciclos). O método utilizado é o sequencial modular, onde a saída de uma operação unitária é entrada da próxima, e assim sucessivamente. Atualmente 20% da safra do centro-sul estão utilizando o BdME, tanto para estudos de melhoria e ampliações em plantas, como uma ferramenta de apoio na gestão da rotina industrial, destacando-se como clientes: Petrobras Biocombustíveis, Grupo São Martinho, Santa Cruz, Grupo Guarani, Odebrecht Agroindustrial (polo Araguaia) e Raízen. Destacamse também parcerias tecnológicas como: Cenpes, UFSCar, UFRJ e UFRGS. Figura 3 Configuração da simulação manual do usuário (BdMe) Fonte: Autoria própria Promon Intelligens 7

8 4. Estudo de caso (Projeto-Piloto) 4.1 Etapas principais de desenvolvimento As principais etapas de desenvolvimento do piloto, desenvolvido em cerca de dois meses, foram: Realização do treinamento do software BdME da Pentagro para os usuários da Promon Desenvolvimento do balanço de massa e energia pela Promon para uma usina típica inteira de canade-açúcar (com cogeração e produção de etanol hidratado) pelo software BdME Verificação de robustez do balanço realizada pela Pentagro Desenvolvimento e testes das conexões de dados via rede entre a Plataforma de Inteligência Analítica (R42) e o software BdME Integração entre a Plataforma de Inteligência Analítica (R42) e os softwares geradores de dados, simulando o elemento COI e outros inputs da usina Elaboração dos exemplos de indicadores principais e secundários de performance para a área industrial pela Promon em conjunto com a Pentagro Implementação dos exemplos de indicadores no R42 e validação das medições geradas aleatoriamente, simulando os dados reais da usina (dentro de uma faixa esperada) Desenvolvimento e verificação da apresentação da plataforma e da manipulação dos dados de saída para análise Teste do projeto e análise dos resultados; Elaboração do artigo Análise Sistêmica de Plantas de Processamento de Cana-de-Açúcar 8 Promon Intelligens

9 4.2 Layout de apresentação da ferramenta de análise sistêmica A plataforma de análise sistêmica apresenta os indicadores consolidados, obtidos dos dados reais, comparando-os com os dados obtidos das simulações, indicando aos usuários níveis de atenção para cada processo da usina. A solução provê ainda análises de benchmarking com mais de uma usina, comparando os diversos indicadores de desempenho apresentados por cada uma delas. Ainda são disponibilizadas comparações com históricos ou com os valores simulados no decorrer do tempo. Os indicadores de desempenho geral, bem como os insumos para cálculo dos indicadores, podem ser visualizados em dashboards específicos, criados para simplificar a análise e interpretação dos valores apresentados, bem como da sua evolução no tempo. O usuário final pode ainda executar uma série de ações sob informações e gráficos exibidos, como realizar drilldown em informações consolidadas para diferentes perspectivas, incluir marcadores visuais de atenção, alterar os dados exibidos, ativar a comparação dos índices com benchmarking históricos e ainda realizar buscas nos históricos de valores de uma maneira muito simplificada. O usuário conta, além dos dados e gráficos descritos acima, com um painel de bordo, no qual pode acompanhar todos os insumos que cursam entre os diversos processos da usina, viabilizando uma análise mais profunda e simplificada, que pode identificar o ponto crítico no processo produtivo. Para todos os índices apresentados, a plataforma apresenta também os índices simulados levando em consideração as características da cana recémmedidas. O painel apresenta ainda todos os indicadores de desempenho do processo produtivo, em um modelo de árvore de indicadores de apoio à decisão, a partir do qual o usuário pode identificar qual a causa raiz de um dado problema apresentado em um indicador de desempenho específico. A Figura 4 ilustra este painel de bordo, com a árvore de decisão levando em consideração os indicadores de desempenho coletados. Figura 4 Painel de bordo de uma usina Fonte: Autoria Própria Promon Intelligens 9

10 Através do painel de bordo, o usuário pode ainda acessar vídeos provenientes de circuitos fechados de TV (CFTV), a partir dos quais o usuário pode visualizar de qualquer local o que está acontecendo na usina. A Figura 5 ilustra a exibição de um exemplo de vídeo. Figura 5 Painel com a exposição de um vídeo Fonte: Autoria Própria Ao detectar um problema em uma área de processo específica, o usuário pode ainda analisar com maior ênfase os indicadores da própria área. Estas informações são apresentadas em telas muito similares às fornecidas pelos Centros de Operação Integrados (COI). 10 Promon Intelligens

11 5. Sugestões para Desenvolvimentos Futuros A partir desta prova de conceito é possível extrapolar uma série de desenvolvimentos futuros sobre a mesma plataforma tecnológica em conjunto com o cliente, como a integração com demais áreas da cadeia de produção de cana-de-açúcar: Integração com previsões climáticas: possibilidade de recebimento sistemático de previsões climáticas personalizadas do local da produção agrícola para projeção da qualidade e quantidade de cana-de-açúcar na entrada do processo produtivo em cenários futuros, assim como da disponibilidade operacional da colheita que impacta a disponibilidade industrial. Integração com produção agrícola: possibilidade de recebimento de informações de sistemas de sensoriamento remoto, apontamento e monitoramento de canaviais para a integração da gestão agrícola com a gestão industrial. Integração com operação e manutenção: inclusão de indicadores de tempo médio entre falhas e tempo médio de falhas para gestão da manutenção dos equipamentos utilizados na planta e planejamento, programação e controle da produção. Integração com avaliação de sustentabilidade: Análise de ciclo de vida: avaliação em tempo real dos impactos ambientais e sociais em todos os elos da cadeia produtiva, desde a plantação da cana até a entrega dos produtos aos consumidores finais. Selo Bonsucro: obtenção facilitada de informações necessárias para a certificação de produção sustentável (Bonsucro Production Standard e Bonsucro Chain of Custody Standard), tais como indicadores de eficiência industrial e utilização de insumos. A plataforma pode ainda monitorar mais elementos e funções, utilizáveis como itens de suporte ao processo usineiro, que podem influenciar na qualidade do fluxo produtivo, e ainda na confiabilidade das informações adquiridas. É possível, neste cenário, incluir uma análise de qualidade e disponibilidade de backbone de comunicação entre as usinas e o backoffice corporativo. Tal análise poderia, por exemplo, diagnosticar falhas esporádicas, ou ainda a sobrecarga de links de comunicação. Isto pode auxiliar na elaboração de projetos de infraestrutura para aumentar a qualidade dos serviços utilizados. Promon Intelligens 11

12 6. Conclusão A análise final dos resultados do projeto piloto de Análise Sistêmica de Plantas de Processamento de Cana-de-Açúcar demonstrou a exequibilidade de sua implantação em uma usina ou conjunto de usinas sucroenergéticas. O projeto, realizado em conjunto entre Promon Intelligens e Pentagro, visa contribuir com o aumento da competitividade das empresas e consequentemente do setor como um todo, sugerindo a padronização e a comparação de índices de performance para análise sistêmica, inclusive em tempo real via web, além da verificação de gargalos de projeto, melhorias incrementais, entre outras relevantes vantagens detalhadas ao longo deste artigo. O trabalho desenvolvido para uma usina de cana-de-açúcar típica produtora de etanol hidratado e energia elétrica delimitou a análise para a área industrial das usinas de cana-de-açúcar, porém sempre visando a abrangência de agrupamento com as demais áreas já citadas, como a gestão agrícola, a análise do clima, a gestão de operação e manutenção (incluindo-se a gestão de confiabilidade e disponibilidade), a gestão logística (incluindo-se análise de otimização de múltiplas plantas), a gestão de mercado (açúcar, etanol e energia) e a gestão de eficiência energética e ambiental (auxiliando em auditorias de eficiência energética, análise de ciclo de vida do produto, selo Bonsucro etc.). Os resultados foram satisfatórios e mostraram a robustez, a facilidade de utilização, padronização e o alto grau de customização e adequação às necessidades de cada usina ou grupo de usinas. 12 Promon Intelligens

13 Informações para contato Dino Miozzo Neto Consultor +55 (11) Hugo Brodskyn Diretor +55 (11) São Paulo Av. Pres. Juscelino Kubitschek,