Com conceitos matemáticos, grupo brasileiro de pesquisadores otimiza processos industriais de corte e empacotamento
Reportagem: Mariana Estevo
Sabe por que as novas embalagens de óleo de soja não são cilíndricas como eram as antigas latas? Certamente porque os fabricantes resolveram aplicar novos conceitos de empacotamento, que sugerem que os itens cilíndricos não se encaixam perfeitamente um ao lado do outro, o que resulta em espaços inutilizados – fato péssimo para as indústrias. Isso porque, no caminhão de transporte e nos depósitos das empresas, espaço também é dinheiro. Por isso, a regra para o empacotamento é quanto menos espaço vazio, mais lucro.
Também há desperdício no corte de materiais como tecido, papel, metal e madeira. Como exemplo tem-se as placas de MDF, de cinco metros de comprimento, usadas para montar prateleiras, portas e gavetas de um guarda-roupas. Nessa aplicação, as placas precisam ser cortadas em unidades de tamanhos e formatos diferentes. O quebra-cabeça está em fazer com que o recorte deixe sobrar o mínimo material possível. Para resolver esse tipo de problema é que empresas como a DelAnno só fabricam guarda-roupas com módulos de 70 ou 90cm. Com essas medidas padronizadas, a indústria tem o objetivo de satisfazer o cliente e, ao mesmo tempo, minimizar o desperdício no momento do corte.
Por trás dos cálculos de como otimizar processos de corte e empacotamento e, reduzir as sobras industriais, está uma grande equipe acadêmica, formada por cerca de 60 a 70 cientistas das áreas de Matemática e Engenharia de Produção. Eles se reúnem regularmente desde 1996, a fim de encontrar as melhores soluções. “Hoje nosso grupo agrega todos os profissionais interessados em corte e empacotamento no estado de São Paulo e está se expandindo, com pesquisadores de Goiás, Paraná, Rio de Janeiro e Minas Gerais”, explica Reinaldo Morabito, professor do Departamento de Engenharia de Produção da UFSCar.
Oficinas
Em oficinas que duram aproximadamente três dias, os estudiosos realizam um trabalho de imersão, no qual trocam experiências, visando a melhoria do desempenho global das pesquisas na área. Até hoje foram realizadas 12 reuniões. “Esses encontros têm papel importante para motivar nossa interação e deixar o grupo coeso”, avalia Morabito. Segundo Marcos Nereu Arenales, participante do grupo e professor do Instituto de Ciências Matemáticas e Computação (ICMC) da USP São Carlos, as oficinas também possibilitam identificar novos problemas de corte, empacotamento e correlatos encontrados na prática.
Juntos, os cientistas lançaram mão de conceitos das áreas de planejamento e controle da produção, matemática aplicada, computação e logística para otimizar o dia a dia das linhas de produção. O encontro representa, para os pesquisadores, uma oportunidade de aprendizado. É ali que disseminam pesquisas, técnicas, ferramentas e abordagens científicas feitas de forma localizada. Para os empresários que se deparam com problemas de corte e empacotamento todos os dias, é uma alternativa para a criação de métodos que, um dia, poderão facilitar decisões táticas importantes para o rumo financeiro das indústrias.
Na prática
Muitas vezes, a solução não se resume em minimizar as perdas ocorridas em processos de corte e empacotamento. “Esses problemas ocorrem dentro de um ambiente de produção e devem ser integrados com outras decisões”, pondera Arenales. Segundo Morabito, em uma distribuidora de bebidas, por exemplo, arranjar os produtos em cada compartimento do caminhão envolve, além da questão do aproveitamento do espaço, decisões sobre a sequência de atendimento a pedidos, o percurso a ser realizado, o tempo de entrega, o esforço no manuseio e o gasto no transporte. “E é nessa hora que entra a computação. Descrevemos o problema em números, usando softwares e hardwares”, resume Morabito.
Os estudos são realizados com modelos matemáticos, algoritmos (etapas bem definidas para a solução de problemas, como se fosse uma receita de bolo) e heurísticas (forma mais simples e menos precisa que o algoritmo exato). “Como há diferentes soluções satisfatórias, buscamos métodos em função de um único objetivo, que é facilitar o manuseio das peças em vez de minimizar o espaço vazio no caminhão”, acrescenta o professor.
A motivação para a pesquisa acadêmica vem das aplicações práticas e os estudos são realizados, muitas vezes, em colaboração com empresas especializadas em oferecer soluções em corte e empacotamento às indústrias, como a Neolog, de São Paulo; e a Unisoma, de Campinas (SP). Segundo Arenales, as empresas são parceiras das universidades para retornar à sociedade as inovações que surgem no meio acadêmico. “Não é função da universidade produzir interfaces amigáveis, ou seja, softwares que “conversem” com os programas já instalados nas indústrias” conta o professor.
Luciano de Moura, diretor técnico da Unisoma, já participou de uma oficina do grupo de corte e empacotamento. “É interessante para os dois lados. Acontece de esbarrarmos em novos algoritmos pesquisados que podem ser usados imediatamente no mercado para responder à nossa demanda. Ao mesmo tempo, como a empresa está muito conectada com o mercado, leva para os pesquisadores os problemas, tornando o estudo acadêmico mais aplicável”, conta o executivo.
O diretor da Neolog, Danilo Campos, relata como alcança resultados práticos por meio da aplicação das técnicas acadêmicas, na maior fábrica de papel e embalagens da América Latina, a Klabin. “Nós utilizamos a modelagem matemática para resolver um problema conjunto de rotas de distribuição e empacotamento. Reduzimos em mais de 20% a necessidade de veículos na empresa, o que quer dizer uma redução de mais de 1500 viagens por mês. Isso, nestes tempos de poluição e trânsito intensos, também tem um benefício social”.
Na história
As pesquisas científicas em corte e empacotamento surgiram na década de 60, diante do interesse das indústrias em maximizar o capital. Mais tarde, com a abertura das barreiras econômicas decorrentes da globalização, fez-se necessário tornar os processos de produção mais eficazes para enfrentar a competitividade, muitas vezes com grandes multinacionais. Áreas como a Pesquisa Operacional, na qual se englobam os estudos em corte e empacotamento, ficaram, então, em evidência.
“Na verdade, na década de 30 um pesquisador russo trabalhou nesse assunto, mas os textos permaneceram em russo e só foram servir de referência muito tempo depois. Na década de 60, os norte-americanos Gilmore e Gomory se debruçaram nos problemas de corte e empacotamento, e então o mundo acordou para o potencial dessa área”, contextualiza Morabito. Na década de 80, esses trabalhos começaram a ser realizados no Brasil.
Segundo Morabito, ainda hoje, para resolver problemas de corte e empacotamento, em geral, a indústria aposta na experiência humana, que aprende com erros e acertos. Todavia, empresas já começam a perceber que têm grandes oportunidades de melhorar a eficiência desses processos por meio de métodos matemáticos operacionais. A mente humana consegue solucionar esses problemas, desde que com treino e experiência. Entretanto o computador resolve mais rápido, sem demandar treino e de forma mais eficaz. “Às vezes um aumento de 2% na produtividade parece pouco, mas já representa um bom lucro”, enfatiza o pesquisador.
O diretor da Neolog planeja um destino integrado entre empresas e centros de pesquisa para a área de corte e empacotamento. “Acho que ainda há muito espaço para inclusão de demandas reais de mercado que ainda não são tratadas. Na medida que isso evolui na pesquisa, imagino as soluções incorporando cada vez mais os novos conhecimentos”.
