APLICAÇÃO DE SISTEMA DE AQUISIÇÃO AUTOMATICA DE DADOS PARA O GERENCIMENTO DA MECANIZAÇÃO AGRICOLA. RESUMO GASTÃO MORAES DA SILVEIRA 1 JOSÉ AUGUSTO BERNARDI 1 À medida, em que a mecanização agrícola vai evoluindo com as ofertas de um número cada vez maior de diferentes tipos de equipamentos, cobrindo, praticamente, todas as principais operações de campo, o seu gerenciamento torna-se também mais difícil, exigindo por isso um bom planejamento, para a execução bem sucedida das tarefas propostas. O tempo disponível para a realização de uma determinada operação agrícola é sempre bem delimitado e, normalmente, inadiável. Ele tem que ser cumprido irremediavelmente, sem atrasos, sob pena de comprometer a operação seguinte e, no final, toda a produção de uma safra. Este trabalho apresenta a utilização de um sistema de aquisição automática de dados no levantamento de informações de campo, relativas ao estudo de tempos e movimento com uma roçadora. O sistema obtem dados da localização do trator no campo, através de sistema de posicionamento global (GPS), consumo de combustível, rotação do motor e velocidade de deslocamento. Este conjunto de dados permite o controle estatístico dos parâmetros operacionais gerando relatórios contendo os principais indicadores gerenciais da distribuição do tempo, e das condições de trabalho, ajudando o empresario nas atividades de controle no ambito diretivo e estratégico. Experimentos foram realizados nos gramados do Centro de Engenharia e Automação do IAC/SAA. PALAVRAS-CHAVE: maquinaria agrícola; gerenciamento; sistema. AN AUTOMATIC DATA APLICATION ACQUISITION SYSTEM FOR MECHANIZATION MANAGEMENT ABSTRACT The continued progress of farm mechanization with a great offer of different kinds of machine and implement, covering almost all of the most important filed operations, turned its management more difficult, demanding for that a good planning to a successful execution of all the proposed tasks. Fast operational decision is important because of the time exiguity to do a work in the field. Available time is always well determined and non-postponable. It must be fulfilled without delays. The next operation and, may be, all the season production could be affected negatively by the retardations occurred. In this work, the utilization of an automatic data acquisition system, designed for field informations survey is showed. The obtained data are related with time and motion, work capacity and operational efficiency. The system was conceived to determining the position of the tractor in the field by mean of the global positioning system (GPS), the fuel consumption, the engine angular velocity (rpm), and 1 Eng. Agrônomos, Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegocio de Engenharia e Automação/IAC, Caixa Postal 26, 13201-970 Jundiaí (SP) (11) 4582 8155, silveira@iac.sp.gov.br
forward tractor velocity. This set of data allows the statistical control of the operational parameters generating reports containing the most important management indicators in other words operational yield and the work conditions. Experiments were carried out in the lawn area of the Automation and Engineering Center of IAC/SAA, aiming for the characterization of a rotary cutter-mower (horizontal-rotating-knife cutter-mower) performance. KEYWORDS: farm machinery, management, and system. 1. INTRODUÇÃO A mecanização de uma cultura envolve a operação de um sistema ou conjunto de máquinas. Como resultado, a eficiência de campo de uma máquina individual poderá ser limitada pela capacidade de outras operações dentro do sistema. Por exemplo, o preparo do solo e a semeadura compõem um sistema, toda vez, que normalmente esta ultima é executada após a primeira operação. Para Richey et al. (1961) a capacidade de trabalho ou de campo das máquinas agrícolas é função da: largura de trabalho da máquina, velocidade de deslocamento, e percentagem de tempo parado. Este pode ser devido a: tempo gasto em traslados para ou dentro do terreno a ser trabalhado; tempo gasto em viragens ou manobras nas extremidades do campo; abastecimento das máquinas; descarregamento de produtos colhidos; lubrificação e reabastecimento de combustível; ajuste ou regulagem das máquinas; afiação das ferramentas de corte durante a execução da operação; reposição das partes desgastadas; embuchamentos, quebras etc.desses fatores, a porcentagem do tempo de paradas é muito mais difícil de se avaliar. Resultados registrados, durante três anos de acompanhamento do trabalho de um trator com roçadora com 2,20 m de largura de corte mostra que 31% do tempo total foi perdido. Cañavate & Hernanz (1989), afirmam que o tempo total de trabalho para execução de uma determinada operação agrícola pode ser subdividido em: tempo de preparo das maquinas, tempo de transporte, e tempo efetivo de trabalho. O tempo de preparo é aquele dedicado à manutenção e conservação dos equipamentos, incluindo: abastecimento, lubrificação, limpeza, substituição de lâmpadas ou pequeno acessório engate e desengate de implementos, colocação em posição de trabalho, regulagem da altura e profundidade, carga e descarga de produtos etc. O tempo de transporte diz respeito aos deslocamentos do galpão até os distintos locais de trabalho incluindo a ida e a volta. Já o tempo efetivo é aquele realmente gasto para
conseguir o objetivo proposto, que inclui também alguns tempos acessórios. Neste caso estão incluídos os imprevistos e tempo morto. Como imprevistos tem-se as tarefas de manutenção no campo, carga de sementes, fertilizantes, produtos químicos, acerto de regulagem, e embuchamentos. Já o tempo gasto nas viragens nas cabeceiras é considerado tempo morto. Por outro lado, Banchi et al. (1994) estudam a distribuição total de tempos nos trabalhos de uma frota de 189 equipamentos numa destilaria. Da jornada total 60,3% foi tempo trabalhado e 39,7% tempos inativos, sendo este assim distribuído: 0,2% tempo auxiliar (abastecimento de insumo, regulagem de implemento); 68,1% perdido (fila descarregamento, aguardando programação, falta de vinhaça, falta de torta filtro); 21,8% manutenção ( manutenção em oficina, abastecimento e lubrificação); e 9,9% por inaptidão ( chuva). Asae (1998) engloba as seguintes atividades como responsáveis pela perda de tempo no campo: manobras e transporte, reabastecimento (sementes, fertilizantes, produtos químicos, água, material colhido), desembuchamento, ajustagens, lubrificação e reabastecimento, espera por outras maquinas. Landonio (2000) distribui os tempos em: tempo de trabalho efetivo, tempo parado na fazenda, tempo parado no campo, tempo de transporte e tempo de trabalho acessório. Da como exemplo uma operação de aração onde: 71,28% foi tempo efetivo, 1,77% parado na fazenda, 7,22% parado no campo, 4,57% transporte na fazenda e 15,17% como tempo acessório. Já Mazzetto (2001) também distribui os tempos em: tempo de trabalho efetivo, tempo de parada na fazenda, tempo de parada no campo, tempo de parada fora da fazenda, tempo de transporte na fazenda e tempo de trabalho acessório. Num exemplo de operação de aração a distribuição é a seguinte: 71,49% tempo de trabalho efetivo, 0,64% parado na fazenda, 5,53% parado no campo, 0,21% parado fora da fazenda, 7,02% transporte na fazenda e 15,11% como tempo acessório. O objetivo deste trabalho visa monitorar as a distribuição dos tempos de um conjunto trator/roçadora trabalhando em áreas do Centro de Engenharia e Automação do IAC, em Jundiaí. Para tanto, utilizou-se um sistema automático de aquisição de dados, descrito por Silveira et al. (2.003), que permitiu uma avaliação dos tempos: de transporte, morto e efetivo, facilitando assim, uma analise do gerenciamento da atividade
2. MATERIAIS E MÉTODOS O sistema automático de aquisição de dados proposto é mostrado na Figura 1. A unidade de aquisição de dados monitora os sensores (GPS, consumo de combustível e rotação do motor), filtra os dados antes de serem armazenados na memória de bordo. Por meio um relógio interno associa a informação à data e a hora de sua obtenção. Nos trabalhos de campo, utilizou-se um trator marca Massey Ferguson modelo 65X, motor marca Perkins, 4 cilindros com 65 cv de potência a 2.200 rpm, ao qual acoplu-se um recepor GPS.Este determina a posição do trator e com as posições atual e anterior e o tempo entre elas. Figura 1: Diagrama geral do sistema automático de aquisição de dados de máquinas agrícolas. Para coletar, organizar e tratar os dados de campo é utilizado um sistema com três módulos. O módulo comunicação recupera os dados da unidade de aquisição via cabo por meio do protocolo serial RS232. O módulo administração do banco de dados organiza os registros das diferentes operações e gera um relatório operacional com os principais indicadores gerenciais. O terceiro módulo, chamado Geodata permite a conversão de dados para que estes possam ser manipulados em planilhas de cálculo sistemas de informação geográfica. Serão apresentados os dados obtidos usando o sistema, no Centro de Engenharia e Automação do IAC em Jundiaí. Como implemento empregou-se uma roçadora acoplada ao
sistema hidráulico de levante por três pontos do trator, com largura de trabalho de 1,50 m O trator trabalhou em primeira marcha simples ou terceira reduzida dependendo das condições de campo. Para o estudo dos tempos, foram considerados do Banco de Dados os seguintes itens: numero do registro, tempo de transporte, tempo morto, tempo efetivo de trabalho. No calculo usou-se o programa Microsoft Excel 2000. Quanto aos diversos tipos de tempo, foi feita uma adaptação da sugestão de Cañavate & Hernanz (1989). Não foi considerado o tempo de preparo prévio das maquinas. O tempo de transporte diz respeito aos deslocamentos do galpão até os distintos locais de trabalho incluindo a ida e volta, bem como os traslados dentro do terreno. O tempo efetivo é aquele realmente gasto para conseguir o objetivo proposto. No tempo morto incluiu-se: as viragens nas cabeceiras e os imprevistos como tarefas de manutenção no campo, carga de sementes fertilizantes, produtos químicos, embuchamentos, ajustes ou regulagens, avarias, etc. Foram feitas 33 repetições, nas diversas áreas disponíveis. Análises de estatística descritiva foram utilizadas comparando as características de medida central e de dispersão entre os conjuntos de dados. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 2 é mostrada a distribuição dos tempos gastos em percentagem. Distribuição do tempo 75% 9% 16% Tempo Transporte Tempo Morto Tempo Efetivo Figura 2 Distribuição do tempo em percentagem. Na Figura 2 temos a distribuição do tempo em percentagem. O tempo efetivo ou tempo útil correspondeu a 75% do total, sendo superior aqueles obtidos por Richey et al. (1961), Banchi et al. (1994), Landonio (2000) e Mazzetto (2001), embora os dados destes dois
últimos autores dizem respeito a serviços de aração. Por outro lado, o tempo morto foi de 16%, e o tempo de transporte 9,0%. Distribuição do tempo 01:13:15 00:08:27 00:15:01 Tempo Transporte Tempo Morto Tempo Efetivo Figura 3 Distribuição do tempo em hora A Figura 3 refere-se à distribuição média dos tempos gastos, em horas. O tempo efetivo, ou tempo útil, após o qual eram feitas as leituras foi de 1h 13min 15 segundos. Nos ensaios preliminares, SILVEIRA et al.(2003) quando foram utilizadas o Programa Debug (dados log) e também as leituras DAT, observou-se que o sistema se estabilizava perfeitamente após uma hora de trabalho. O tempo médio de transporte 8 min e 27 segundos, e o tempo morto 15 minutos e 1 segundo. Na Tabela 1 temos os parâmetros de estatística descritiva para analise da variabilidade do segmento de tempos. Através da obtenção de um grande conjunto de dados registrados para tempo foi possivel constatar a importância do equipamento desenvolvido no que se refere a acurácia para determinação de valores médios para subsidiar cálculos referentes à eficiência operacional de roçadoras. A Tabela 1 mostra que a média em determinado momento é pouco representativa pois há grandes variações, o que pode ser constatado pelo desvio padrão das amostras de tempo de transporte bem como de tempo morto. Esses dados permitem afirmar que a coleta eletrônica realizada pelo equipamento contribui para responder alguns problemas ligados com o uso de tempos médios como padrão de cálculo operacional.
Tabela 1 Analise estatística dos dados de tempo Tempo Transporte (%) Tempo Morto (%) Tempo Efetivo (%) Média 3:28:31 Média 14:47:08 Média 5:44:21 Erro padrão 0.95 Erro padrão 0.73 Erro padrão 1.46 Mediana 15:56:42 Mediana 8:55:13 Mediana 21:48:44 Modo - Modo - Modo - Desvio padrão 5.46 Desvio padrão 4.22 Desvio padrão 8.41 Variância da amostra 29.81 Variância da amostra 17.78 Variância da amostra 70.75 Curtose -1.04 Curtose -0.63 Curtose -0.90 Assimetria 0.57 Assimetria -0.14 Assimetria -0.39 Intervalo 11:21:12 Intervalo 7:30:59 Intervalo 18:36:43 Mínimo 3:52:46 Mínimo 8:56:31 Mínimo 20:52:11 Máximo 15:13:58 Máximo 16:27:30 Máximo 15:28:54 Soma 18:41:13 Soma 7:55:13 Soma 21:23:34 Contagem 33 Contagem 33 Contagem 33 Nível de confiança (95,0%) 1.94 Nível de confiança (95,0%) 1.49 Nível de confiança (95,0%) 2.98 No presente trabalho, trinta e três (33) resultados médios foram analisados, representando ao redor de 3.000 dados mostrando a oportunidade de se obter um histórico real para caracterização da operação. 4. CONCLUSÕES 1. O tempo efetivo ou tempo util foi muito bom sendo superior aos dados obtidos na literatua. 2. O sistema automatizado permite a obtenção de um histórico para caracterização da operação. 3. O sistema tem acuracia na determinação de valores médios para subsidiar cálculos referentes ao trabalho das rocadoras. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASAE Standards.ASAE EP 496.2 Agricultural machinery management data. St. Joseph, American Society of Agricultural Engineers, 1998. p.354-359. BANCHI, A.D. et al. Maquinas agricolas: gerenciamento atraves de suas eficiencias de utilização. Alcool e Açucar, São Paulo, v. 14, n.73, p.18-21, abril-maio, 1994. CAÑAVATE, J..O & HERNANZ, J.L. Tecnica de la mecanizacion agraria. 3. ed. Madrid: Mundi Prensa, 1989. 643p.
LANDONIO, S. Tecnologia para gerenciamento informatizado e agricultura de precisão. Desenvolvimento e experimentação de uma solução inovadora. 2000. 720 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agricola) Faculdade de Agronomia, Universidade de Milão, Milão. MAZZETTO, F.; CALCANTE, A.; LANDONIO, S. Gerenciamento informatizado e mecanização agrícola: experiencia desenvolvida junto a Fazenda A.Menozzi em Landriano. In: CONGRESSO DA SOCIEDADE AGRICOLA DA LOMBARDIA, 1, 2001, Milão. Anais...Milão: Universidade de Milão, 2001. p.30-51. RICHEY, C.B.; JACOBSON, P. & HALL, C.A. Economics of Farm Machinery. In: Agricultural Engineers Handbook. McGraw-Hill Book Company. New York, 1961. Chapter 1, p. 1-17. SILVEIRA, G.M.; et.al. Sistema de aquisição automática de dados para o gerenciamento da mecanização agrícola e agricultura de precisão. In:CONGRESSO BRASILEIRO DE INFORMATICA, 4, 2003, Porto Seguro. Anais. Porto Seguro: Sociedade Brasileira de Informática Aplicada a Agropecuária e Agroindústria, 2003. v.1 p.1-5.