O Artigo Roteamento

1. Introdução

A cana-de-açúcar se destaca como uma das mais importantes culturas do agronegócio brasileiro, o Brasil é o maior produtor mundial e exportador de açúcar e de álcool de cana-de-açúcar do planeta, sendo o Estado de São Paulo o maior produtor nacional (SILVA, 2008).

O setor sucroenergético do Brasil se diferencia dos outros países por produzir em escala industrial açúcar, etanol e energia elétrica, sendo a cana-de-açúcar aproveitada na produção de açúcar, etanol, etanol de segunda geração (conhecido como bioetanol), fertilizante e bioeletricidade, reduzindo impactos ambientais e gerando créditos de carbono. Portanto, há uma característica de aproveitamento múltiplo da planta, cujos produtos intermediários e finais são dotados dessa cadeia produtiva. O grau de integração entre agricultura e indústria, o volume de produção e de exportação, e o poder político e econômico dos agentes envolvidos, dão peculiar característica a este setor.

De acordo com a CONAB (Companhia Nacional de Abastecimento), empresa pública vinculada ao MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento), a área plantada de cana-de-açúcar destinada à atividade sucroalcooleira safra 2015/2016 resultou em uma produção de 665,6 milhões de toneladas. Na safra 2016/2017 estima-se que esta produção seja de 694,5 milhões de toneladas. Devido a grande representatividade destes números no setor mundial, assim como aumento da área plantada é possível dimensionar a importância do setor sucroenergético na economia do país (CONAB, 2016).  

O setor sucroenergético tem sofrido mudanças importantes, principalmente nos métodos de colheita. Em 2007 foi promulgada a Lei 11.241/2002 (ESTADO DE SÃO PAULO, 2007), que limita a queima da cana e portanto favorece a mecanização da colheita. A previsão inicial era de que a proibição da queima da cana fosse efetiva em 2031, posteriormente, um acordo entre governo do Estado e União da Indústria de Cana-de-açúcar (Unica), estabeleceu redução do prazo para 2017. No processo de colheita mecanizada, todo o processo de corte e transporte da cana é feito por máquinas. O avanço da mecanização na colheita da cana-de-açúcar proporcionou o uso de novas tecnologias e ganho em produtividade para a cultura (SILVA, 2008).

A colheita mecanizada traz benefícios ambientais e de saúde pública, já que é extinta a queima de resíduos, e benefícios econômicos por diminuir o custo de produção. Além disso possibilita o aproveitamento da palha da cana, queimada na colheita manual, que pode ser aproveitada tanto para geração de energia nas usinas, como para a produção de etanol de segunda geração (FURTADO, 2002).  

Neste novo panorama o sucesso da colheita mecanizada da cana-de-açúcar depende de diversos fatores como: nivelamento do solo, formato e comprimento dos talhões, produtividade, características das variedades de cana plantada, qualidade da operação, treinamento do pessoal, entre outros. Além destes pontos, o sucesso da colheita mecanizada da cana-de-açúcar é diretamente ligado a um plantio de qualidade, sem falhas nas linhas de cana, otimizando o rendimento da máquina e paralelismo entre sulcos, proporcionando menores perdas quantitativas no processo. Considerações se fazem necessárias, visto que as atitudes tomadas na operação de plantio, serão determinantes na produtividade e na longevidade do canavial (RIPOLI & CASAGRANDI, 2006).

Neste contexto, para obtenção de maior eficiência durante o processo de colheita mecanizada, se faz necessário o planejamento da rota a ser percorrida pela máquina colhedora, a fim de reduzir o tempo gasto com manobras e, consequentemente, os gastos com combustível. Para colaborar nesse processo, esse trabalho apresenta um modelo matemático de otimização e metodologia de resolução para o Problema do Planejamento da Rota da Colhedora (PPRC), objetivando minimizar o tempo de manobra da colhedora, reduzindo custos e, consequentemente atendendo os principais requerimentos competitivos do setor sucroalcooleiro e assim responder aos desafios estratégicos de redução de custos e melhoria da produtividade.  

Este trabalho está organizado como segue: na Seção 2 é descrito o processo de colheita mecanizada da cana-de-açúcar, na Seção 3 é apresentado o modelo matemático de otimização para o Problema de Planejamento da Rota da Colhedora, na Seção 4 estão os resultados numéricos obtidos para uma fazenda, e finalmente na Seção 5 estão as considerações finais.

2. Conhecendo o processo

Juntamente com a inserção da colheita mecanizada no contexto sucroenergético, novas tecnologias e aprimoramentos em todo o processo de plantio e colheita foram realizados. O controle de qualidade focado no plantio devido ao preparo do solo, buscando uma maior rentabilidade na colheita mecanizada, se tornou prioridade, assim como a criação de técnicas para que a colheita mecanizada seja realizada de forma mais econômica possível e com maior rentabilidade. Além destes pontos fundamentais para um melhor aproveitamento da área, existe também a necessidade do planejamento, como o formato dos talhões e o traçado dos carreadores, sempre considerando o relevo e o solo.  

Anterior a mecanização, o sistema tradicional de plantio da cana-de-açúcar, apesar de ser eficiente no controle de erosões baseia-se em um formato antigo, ao qual prejudica todas as operações mecanizadas, devido à construção de terraços (ou curvas de nível). Como não existe paralelismo entre os terraços e estes são guias da sulcação, as linhas de cana tornam-se descontínuas, necessitando de manobras em máquinas e equipamentos originando desta forma as ruas mortas que prejudicam o sistema operacional. O objetivo principal de uma maior análise no plantio é diminuir o terraceamento e racionalizar a sulcação da área, diminuindo ao máximo o número de manobras dos equipamentos, sem perder a segurança no controle de erosão. A mecanização trouxe a adoção das práticas de preparo conservacionista (preparo reduzido) onde é possível melhorar o planejamento da sulcação, aumentando a capacidade operacional da mecanização agrícola pela redução de "sulcos mortos”. Praticamente todas as operações no canavial seguem as linhas de plantio da cultura. Quanto mais linhas (sulcos) houver, mais manobras serão necessárias e, com isso, maior será o tempo para realizar as operações. Para colheita mecânica estima-se um gasto de 1,5 a 2,0 minutos por manobra da colhedora e do veículo de transbordo ou caminhão. Fazer uma análise das linhas de canas que serão colhidas, sulcando direto entre os talhões e atravessando o plantio entre os diversos carreadores (processo conhecido como tiro longo ou tiro direto), facilitará a colheita em todo o comprimento da área, garantindo ganho de tempo e lucro ao setor (BENEDINI & CONDE, 2008).