APLICAÇÃO DO MÉTODO AHP A UM PROBLEMA DE LOCALIZAÇÃO NO CONTEXTO DA LOGÍSTICA HUMANITÁRIA NO ESTADO DO PARANÁ

Transcrição

1 APLICAÇÃO DO MÉTODO AHP A UM PROBLEMA DE LOCALIZAÇÃO NO CONTEXTO DA LOGÍSTICA HUMANITÁRIA NO ESTADO DO PARANÁ Marcia Marcondes Altimari Samed (UEM) mmasamed@uem.br Fernanda Bianchini Rodrigues de Oliveira (UEM) fernandabianchinii@hotmail.com Os problemas de localização no âmbito da logística humanitária estão inseridos em um cenário caracterizado como caótico, e de elevada imprevisibilidade, em que as decisões precisam ser dinâmicas e em tempo real, a fim de salvar vidas e minimizar os impactos para a sociedade. Neste contexto, a contribuição deste trabalho é apresentar uma estratégia para o planejamento da localização do centro temporário de apoio a situações de catástrofes naturais, como inundações e deslizamentos de terra, usando dados do estado brasileiro do Paraná. Para tanto, utilizou-se o método Analytic Hierarchy Process (AHP), tal que a localização do centro de ajuda para resposta a catástrofes naturais foi baseada na análise de critérios e subcritério, bem como análise e classificação das alternativas. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a utilização desta abordagem na fase de preparação para o desastre pode melhorar o nível de eficiência no processo de tomada de decisões e otimizar as operações em fase de resposta. Palavras-chave: logística humanitária, problema de localização, ahp

2 1. Introdução As recentes ocorrências de desastres naturais no Paraná evidenciam a fragilidade do estado em lidar com esse tipo de situação. Segundo o Atlas Brasileiro de Desastres Naturais Volume Paraná (2011), as inundações bruscas e alagamentos compõem o grupo de desastres naturais, que estão relacionados ao incremento das precipitações hídricas e com as inundações; são provocadas por chuvas intensas e concentradas em regiões com relevo acidentado. No período de 06 a 11 de junho 2014, grandes volumes de chuvas foram registrados no estado do Paraná, de forma concentrada, na região centro-sul do estado, provocando o aumento do volume de água de rios de diversas regiões. Como consequência, 152 dos 399 municípios do estado decretaram situação de emergência e 2 decretaram situação de calamidade pública. Os dados utilizados neste artigo foram fornecidos pela Defesa Civil do Paraná, referentes a esse desastre de Com base nesses dados, um modelo de apoio à tomada de decisão multicritério foi desenvolvido, utilizando o método Analytic Hierarchy Process (AHP), com o objetivo de definir a localização da instalação de Centrais de Assistência para Situações Emergenciais (CASE) para dar suporte à população atingida pelo desastre. Os problemas de localização no âmbito da logística humanitária estão inseridos em um cenário caracterizado como caótico, e de elevada imprevisibilidade, em que as decisões precisam ser dinâmicas e em tempo real, a fim de salvar vidas e minimizar ações improvidas na resposta ao desastre. Este artigo está estruturado como segue. A sessão 2 apresenta uma breve revisão de literatura sobre a logística humanitária e problemas de localização. Na sessão 3 apresenta-se o estudo de caso e o desenvolvimento do modelo multicritério. Na sessão 4 são apresentados os resultados. A sessão 5 traz as conclusões e discussões finais sobre o estudo de caso desenvolvido neste artigo. Por fim, são listadas as referências. 2. Revisão de literatura 2

3 Kunz e Reiner (2012) definem a logística humanitária como um elemento crítico de um operação de ajuda humanitária bem sucedida, uma vez que incide sobre a gestão eficiente dos fluxos de mercadorias, informações e serviços para atender às necessidades urgentes das populações afetadas, tais como aquelas encontradas durante e depois de desastres naturais ou causados pelo homem. De acordo com Leiras et al. (2014), a cadeia de suprimentos nos casos de desastres é complexa e incerta. Dessa forma, qualquer aumento na eficiência da logística e gestão dessa cadeia deve afetar diretamente a habilidade das organizações de responderem com rapidez aos desastres, aumentando sua capacidade de intervenção no cenário afetado. Desastres são problemas intratáveis que testam a habilidade das comunidades e das nações para proteger efetivamente a população e infraestrutura para reduzir, tanto as perdas humanas quanto materiais e se recuperar rapidamente. A aleatoriedade dos impactos e a singularidade dos incidentes exigem soluções dinâmicas, que sejam eficazes e eficientes (ALTAY; GREEN, 2006). Até 2006, as pesquisas na área da logística humanitária estavam restritas a um conjunto restrito de artigos (BEAMON; KOTLEBA, 2006). Pouco a pouco, a logística humanitária passou a ser debatida em diferentes plataformas, sendo tema de sessões especiais em congressos renomados como o INFORMS e POMS (KOVACS; SPENS, 2009). No Brasil, o tema é emergente, porém ainda existem poucas publicações e apenas alguns grupos de pesquisadores se destacam. Bertazzo et al. (2012) desenvolveram um artigo em que foram apontados os principais trabalhos nacionais desenvolvidos no âmbito da logística humanitária. Para Balcik e Beamon (2008), as decisões de localização de instalações de centrais de assistência para situações emergenciais afetam o desempenho de operações de logística humanitária, já que o número, os locais de centros de distribuição e a quantidade de ações de 3

4 abastecimento de socorro afetam diretamente o tempo de resposta e o custo decorrente de toda a cadeia humanitária. A localização de instalações compreende uma área de estudos da pesquisa operacional relacionada à determinação da localização ou posicionamento ótimo de nova(s) instalação(s) entre várias instalações existentes ou encontrar uma solução próxima da ótima. No Quadro 1 apresenta-se uma relação de artigos que abordam o tema localização na logística humanitária, considerando-se apenas as publicações nos anais dos eventos: Encontro Nacional de Engenharia de Produção (ENEGEP) e Congresso de Ensino e Pesquisa em Transportes (ANPET), nos períodos de 2009 a Quadro 1: Publicações nacionais sobre localização na logística humanitária Autor (ano) Nogueira et al. (2009) Resumo Foi desenvolvido um modelo de uma rede dinâmica para determinar a localização de centrais de ajuda humanitária por meio de problema de p-medianas e na etapa de distribuição de suprimentos de caráter emergencial foi utilizado o problema de caminhos mínimos. Nogueira e Gonçalves (2010) Esse trabalho considerou a concepção, o desenvolvimento e a aplicação de um modelo para a logística humanitária considerando duas fases distintas: a primeira consiste no problema de localização de uma central de inteligência e suporte para situações emergenciais e a segunda consiste no desenvolvimento de uma rede dinâmica para auxiliar na distribuição de recursos emergenciais. Barbosa et al. (2010) Os autores apresentaram uma metodologia para localização de depósitos de suprimentos utilizados no atendimento de vítimas de desastres naturais na região do Vale do Paraíba, no estado de São Paulo. Maciel Neto et al. (2011) Investigaram a realidade das comunidades que vivem no interior do estado do Amazonas e as vulnerabilidades impostas pelas 4

5 sazonalidades dos rios e desenvolveram um modelo de localização de centrais permanentes de inteligência e ajuda humanitária para atender à população nos períodos de seca. Souza (2011) Propôs um modelo para a distribuição espacial de centrais de atendimento a populações atingidas por desastres naturais no estado brasileiro de Santa Catarina. Este modelo visa reduzir o tempo de resposta para o atendimento à população. Samed e Gonçalves (2013) Identificaram, por meio de uma revisão de literatura, as potenciais contribuições para as pesquisas sobre localização de instalações aplicada à logística humanitária no Brasil. Samed e Gonçalves (2014-a) Propuseram um modelo com múltiplos critérios para a tomada de decisão locacional no contexto da logística humanitária no Vale do Itajaí no estado de Santa. Para a construção do modelo, um grupo de especialistas em desastres da Defesa Civil auxiliou a estabelecer critérios e subcritérios, indicando as prioridades, o que auxiliou também na definição das cidades candidatas a centrais de ajuda humanitária. Como resultado, obtiveram a estrutura hierárquica do processo de tomada de decisão. Samed e Gonçalves (2014-b) Apresentaram um problema de localização de centrais temporárias de assistência humanitária em situações de desastres naturais em Santa Catarina. A partir do problema proposto desenvolveram um modelo hierárquico (Analytic Hierarchy Process) para o processo de decisão de localização. Samed et al. (2014) Apresentaram uma abordagem para a modelagem de processos, utilizando a notação BPMN, aplicada à localização de centrais de suporte para situações emergenciais no contexto da logística humanitária. De acordo com o Quadro 1, é possível evidenciar que poucos trabalhos relacionados à localização na logística humanitária foram desenvolvidos em âmbito nacional, o que pode significar uma oportunidade para o desenvolvimento de pesquisas na geração de modelos e métodos para auxiliar as tomadas de decisão na logística humanitária. 5

6 3. Desenvolvimento Nesta sessão apresenta-se a metodologia do trabalho, a caracterização do modelo e o estudo de caso Metodologia Este artigo apresenta um estudo de caso, o qual tem por objetivo aprofundar o conhecimento acerca de um problema no contexto em que se insere. A natureza deste artigo é aplicada, uma vez que aborda quantitativa e qualitativamente o tema: problema de localização na logística humanitária. De modo a alcançar os objetivos pretendidos neste artigo, inicialmente, definiu-se um referencial teórico sobre logística humanitária e localização. Em seguida, realizou-se um estudo dos métodos de apoio à tomada de decisão multicritérios e assim, definiu-se o método AHP como o mais apropriado para o estudo de caso em tela. A coleta de dados se deu de forma exploratória, por meio de entrevistas e aplicação de questionários com especialistas da Defesa Civil do Paraná. A implementação do método foi realizada utilizando-se planilhas eletrônicas. A teoria do método AHP foi desenvolvida com base nos critérios, subcritérios e alternativas estabelecidos pelos especialistas da área. Os resultados foram analisados à luz da teoria do método AHP, bem como à luz dos conceitos da logística humanitária no contexto do estado do Paraná. 3.2 Caracterização do problema Em junho de 2014, a região centro-sul do Paraná foi atingida por fortes chuvas, apresentando volume acumulado de 375 mm na região central do estado, o que significa que neste período, cada metro quadrado de solo recebeu 375 l de chuva. As Figuras 1 e 2 demonstram as imagens dos estragos causados pelas chuvas o Paraná, em junho de

7 Figura 1: Inundações nos municípios de Dois Vizinhos e Rondon Fonte: Defesa Civil do Paraná (2014) Figura 2: Estradas de São Jorge do Patrocínio e Sapopema Fonte: Defesa Civil do Paraná (2014) Em 20 de junho de 2014, a Defesa Civil divulgou um relatório de ocorrências, por período, conforme pode ser visto no Quadro 2. 7

8 Quadro 2: Relatório de ocorrências Fonte: Adaptado de Defesa Civil do Paraná (2014) São consideradas desalojadas as pessoas que deixam suas casas e que encontram abrigo nas residências de familiares e amigos, enquanto pessoas desabrigadas são aquelas que necessitam de abrigo, no caso, uma central de assistência a situações emergenciais (CASE). Segundo a Defesa Civil, as perdas foram calculadas em R$ 505 milhões. Foram recebidas doações de roupas, kits de acomodação (colchões, cobertores, travesseiros, etc), itens de higiene e alimentícios. Rodovias também ficaram destruídas, totalizando 27 pontos de interdição total de rodovias estaduais e federais, outros 18 pontos tiveram algum tipo de interdição. 8

9 3.3 Desenvolvimento do modelo O modelo hierárquico desenvolvido neste artigo está inserido na etapa de preparação ao desastre para promover uma rápida resposta quando o mesmo ocorrer. A CASE tem por objetivo promover abrigo e suprimento de alimentos e medicamentos Definição de critérios e subcritérios O modelo proposto neste artigo é uma adaptação do modelo proposto por Barbosa et al. (2010), que considera os seguintes critérios: Transporte: veículo disponíveis e estado de conservação para possibilitar o uso no atendimento aos necessitados; Imunidade: capacidade de resistência do município quando exposto a um desastre, capacidade de manter a segurança e a tranquilidade da população após um desastre; Acesso: considera os modais disponíveis na região, tais como rodovias, portos, aeroportos, hidrovias, helipontos e seus respectivos estados de conservação; Comunicação: telefonia, internet, rádio; Mobilidade e engajamento: capacidade de mobilizar equipes formadas por voluntários treinados e profissionais, tal que sejam aptos para oferecer suporte nas situações emergenciais Estrutura hierárquica De acordo com os critérios definidos acima, foi possível estabelecer a estrutura hierárquica para o modelo proposto. A Figura 3 apresenta os critérios e seus respectivos subcritérios. 9

10 Figura 3: Estrutura Hierárquica Avaliação de especialistas Foi solicitado aos especialistas da Defesa Civil que fizessem uma análise comparativa par a par dos critérios e subcritérios. Esta avaliação foi realizada por meio de um questionário. Este questionário foi encaminhado por para as 15 coordenadorias regionais da Defesa Civil do Paraná, porém houve respostas apenas de 7 coordenadorias. Nessa oportunidade, os especialistas avaliaram os registros de desastres naturais que ocorrem no Paraná de 2004 a 2014, sendo evidenciadas 12 cidades com maior número de registros: Araucária, Almirante Tamandaré, Curitiba, Maringá, Paranaguá, Prudentópolis, Querência do Norte, Rio Negro, Rio Branco do Sul, Santa Teresinha d Oeste, São Miguel do Iguaçu e União da Vitória. Destas 12 cidades, os especialistas tiveram que escolher 5 cidades para serem candidatas a receber a instalação de uma CASE. De acordo com essa avaliação, as cidades candidatas foram: Araucária, Almirante Tamandaré, Maringá, Querência do Norte e União da Vitória. Essas escolhas estão apoiadas nos dados apresentados no Quadro 3. Quadro 3: Número de ocorrências nas cidades candidatas 10

11 O próximo passo consistiu na avaliação par a par das cidades candidatas pelos especialistas, considerando-se cada um dos critérios e subcritérios definidos no modelo hierárquico O método Analytic Hierarchy Process (AHP) O método AHP realiza uma ponderação aditiva, por meio de um procedimento de comparação par a par, em que se compara as alternativas para cada critério, tal que a avaliação é realizada por meio de uma escala semântica. O método AHP apresentado neste artigo foi desenvolvido em planilhas eletrônicas. O desenvolvimento do método AHP inicia-se com a decomposição dos elementos de um problema em hierarquias. Para a aplicação desta metodologia é necessário que tanto os critérios quanto as alternativas possam ser estruturadas de forma hierárquica, sendo que no primeiro nível da hierarquia corresponde ao propósito geral do problema Em seguida, realiza-se a etapa de priorização em que o decisor identifica o grau de importância dos fatores em cada nível hierárquico. Essa escala é chamada de Escala Fundamental de Saaty, conforme Quadro 4, vai de 1 a 9, com 1 significando a indiferença e 9 significando a importância absoluta, com estágios intermediários de importância. Quadro 4: Escala de comparação de pares 1 As duas alternativas contribuem igualmente para o atingimento da meta. 3 Uma das alternativas tem uma importância pequena em relação a outra. 5 Uma das atividades é fortemente mais importante do que a outra. 7 Uma das alternativas é muito mais fortemente importante do que a outra. 9 Uma das alternativas possui importância absoluta em relação a outra. 2, 4, 6 e 8 Valores intermediários. 11

12 Fonte: Adaptado de Saaty (1990) Na sequência, realiza-se a atribuição de valores, tal que são realizadas comparações par a par de cada critério, utilizando a escala de Saaty para atribuição de valor, de acordo com seu grau de importância. A partir dos dados fornecidos pelo julgador são construídas as matrizes de comparação. Estas matrizes podem ser determinadas mediante a equação Ax=λx, em que x é um vetor de pesos, com os quais se determinam as prioridades. Assim, cria-se uma matriz denominada Matriz de Critérios. Para a normalização das matrizes de julgamento deve-se obter os quadros normalizados por meio da soma dos elementos de cada coluna das matrizes de julgamento e posterior divisão de cada elemento destas matrizes pelo somatório dos valores da respectiva coluna. Em seguida deve-se calcular as prioridades médias locais (PML s): as PML s são as médias das linhas dos quadros normalizados e, por fim, deve-se calcular as prioridades globais. Na última etapa deve-se identificar um vetor de prioridades global (PG), que armazene a prioridade associada a cada alternativa em relação ao foco principal. No método AHP deve-se calcular a Razão de Consistência dos julgamentos, denotada por: RC = IC/IR, onde IR é o Índice de Consistência Randômico obtido para uma matriz recíproca de ordem n, com elementos não-negativos e gerada randomicamente. O Índice de Consistência (IC) é dado por IC = (λmáx n)/(n-1), onde λmáx é o maior autovalor da matriz de julgamentos. Segundo Saaty (1990), a condição de consistência dos julgamentos é RC 0, Resultados Dada a avaliação dos especialistas com relação aos critérios, foi possível obter a Tabela 1. Tabela 1: Avaliação dos critérios 12

13 De posse dos dados da Tabela 1 foi possível realizar a Análise de Consistência, conforme segue apresentado na Tabela 2. Tabela 2: Análise de consistência Na Tabela 3 são apresentados os resultados das avaliações par a par dos critérios (apresentados na Tabela 1), onde PN são os pesos normalizados e Pacumulado são os pesos acumulados. Tabela 3: Classificação dos critérios A Tabela 4 apresenta o resultado da classificação dos subcritérios, onde PN são os pesos normalizados dos subcritérios e PNC são os pesos normalizados dos critérios. 13

14 Tabela 4: Classificação dos subcritérios É importante notar, a partir das Tabelas 3 e 4, que comunicação via rádio e telefonia, bem como a disponibilidade de obter meios de transportes estão ligados à estrutura do município, fato que demonstra a importância da região estar preparada para uma situação emergencial. Outro aspecto importante é que os dois subcritérios dos três melhores avaliados como mais importantes estão relacionados ao critério Comunicação, enfatizando a importância do fluxo de informações perante a situação de um desastre. A próxima etapa consistiu em obter a classificação das cidades candidatas em relação aos critérios já ponderados. A Tabela 5 apresenta os resultados das classificações parciais das cidades candidatas em cada critério, onde PN representam os pesos normalizados. Tabela 5: Resultados parciais das classificações das cidades candidatas 14

15 Por fim, para cada cidade candidata, realiza-se a soma da multiplicação dos pesos normalizados (PN) pelos pesos dos respectivos critérios, obtendo-se os resultados finais, conforme apresentado na Tabela 6. Tabela 6: Classificação das cidades candidatas Os resultados indicam que de acordo com os critérios definidos e a avaliação das cidades candidatas selecionadas pelos especialistas, a cidade de Maringá possui a melhor estrutura para receber a instalação de uma CASE. Esta cidade apresentou a melhor classificação parcial nos critérios Comunicação, Transporte e Acesso, sendo que estes foram, respectivamente, os critérios julgados como prioritários. 5. Considerações Finais Para alcançar o objetivo de determinar a localização para uma central de assistência para situações emergenciais foi necessário realizar um estudo prévio sobre os conceitos da logística humanitária, seguido de um estudo aprofundado sobre problemas de localização na logística humanitária, em que foram indicados os artigos nacionais mais relevantes publicados nos principais eventos da área: ENEGEP e ANPET. 15

16 Em seguida, definiu-se pela utilização do método AHP, uma vez que a literatura apresenta relatos de se tratar de um método de fácil implementação e que já apresentou resultados promissores em problemas correlatos. Foi preciso fazer um levantamento fidedigno de um desastre recente ocorrido no estado do Paraná. Para tanto, contou-se com informações fornecidas pela Defesa Civil do Paraná. O estudo de caso teve como base o desastre ocorrido no estado do Paraná no mês de junho de 2014, que atingiu 152 municípios, deixando muitos em situação de emergência e situação de calamidade pública. Para o correto emprego do método AHP, contou-se com a participação de sete especialistas da Defesa Civil, que promoveram a comparação par a par dos critérios, subcritérios e cidades candidatas. A aplicação do método AHP aos dados fornecidos pelos especialistas resultou em uma análise de consistência satisfatória, uma vez que os resultados para a razão de consistência (RC) menores que 0,1, conforme requer o método. As contribuições que podem advir deste modelo de tomada de decisão multicritério no contexto da localização na logística humanitária podem ser subdivididas em: contribuições científicas e contribuições sociais. No âmbito científico, ficou claro que ainda existem poucos trabalhos sobre localização na logística humanitária, principalmente no contexto nacional, e que esta proposição é de fácil desenvolvimento e que fornece resultados promissores. No âmbito social, o modelo proposto neste artigo pode contribuir para minimizar ações de improvisação quando da ocorrência de um desastre e, consequentemente, tem potencial para contribuir para minimizar o tempo de resposta aos desastres e melhorar a distribuição de suprimentos e instalação de abrigos (CASE). REFERÊNCIAS 16

17 ALTAY, N., GREEN, W. G. OR/MS research in disaster operations management. European Journal of Operational Research. 175, , BALCIK, B., BEAMON, B. M. Facility Location in Humanitarian Relief. Logistics: Research and Applications, 11, 2, , BARBOSA, E. O., MONTEIRO, V. L., GIANNOTTI, M. A., BRITO Jr., I. Localização de depósito de suprimentos de alívio para atendimento a desastres naturais no Vale do Paraíba Paulista. In: Anais do XXIV Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET), BEAMON, B., KOTLEBA, S. K. Inventory management support systems for emergency humanitarian relief operations in South Sudan. The International Journal of Logistics Management, 17, , BERTAZZO, T. R., BRITO Jr., I., LEIRAS, A., YOSHIZAKI, H. Gestão de operações de desastres naturais e logística humanitária: uma revisão da literatura acadêmica brasileira. In: XXXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção (ENEGEP), DEFESA CIVIL DO ESTADO DO PARANÁ. Disponível em: Acesso em: outubro de KOVACS, G., SPENS, K. M. Identifying challenges in humanitarian logistics. International Journal of Physical Distribution & Logistics Management, 39(6), , KUNZ, N., REINER, G. A meta-analysis of humanitarian logistics research. Journal of Humanitarian Logistics and Supply Chain Management, Vol. 2 Iss: 2, pp , MACIEL NETO, T., OLIVEIRA, D., GONÇALVES, M. B. Proposta de Localização de Centrais de Inteligência e Suporte Humanitário Atendendo à Sazonalidade da Seca no Amazonas. In: Anais do XXV Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET),

18 NOGUEIRA, C. W., GONÇALVES, M. B., OLIVEIRA, D. O enfoque da logística humanitária no desenvolvimento de uma rede dinâmica para situações emergenciais: o caso do Vale do Itajaí em Santa Catarina. In: Anais do XXVIII Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET), NOGUEIRA, C. W., GONÇALVES, M. B. O desenvolvimento e aplicação de um modelo para a localização de uma central de inteligência e suporte para recebimento, controle e distribuição de recursos em situações emergenciais com foco na logística humanitária. In: Anais do XXIV Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET), SAATY, T. L. How to make a decision: The Analytic Hierarchy Process. European Journal of Operational Research, 48, pp. 9 26, SAMED, M. M. A., GONÇALVES, M. B. O estado atual dos problemas de localização e suas contribuições para as pesquisas da logística humanitária no Brasil. In: Anais do XXVII Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET), SAMED, M. M. A., GONÇALVES, M. B. Metodologia AHP Aplicada ao Processo de Tomada de Decisão de Localização de Centrais de Assistência Humanitária no Estado de Santa Catarina. In: XXXIV Encontro Nacional de Engenharia de Produção (ENEGEP), 2014-a. SAMED, M. M. A., GONÇALVES, M. B. Desenvolvimento de um Modelo com Múltiplos Critérios para a Tomada de Decisão no Contexto da Logística Humanitária no Estado de Santa Catarina. In: XXXIV Encontro Nacional de Engenharia de Produção (ENEGEP), 2014-b. SAMED, M. M. A., LIMA, F. S., GONÇALVES, M. B. Uma abordagem à modelagem de processos aplicada a tarefas de referência para centrais de suporte para situações emergenciais. In: Anais do XXVIII Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET),

19 SOUZA, J. C. Logística Humanitária Distribuição Espacial de Centrais de Atendimento de Emergência para Populações Atingidas por Desastres Naturais. In: Anais do XXV Congresso de Pesquisa e Ensino de Transporte (ANPET),