A definição da localização de instalações em uma rede logística, sejam elas fábricas, depósitos ou terminais de transporte, é um problema comum e dos mais importantes para os profissionais de logística. Sua importância decorre dos altos investimentos envolvidos e dos profundos impactos que as decisões de localização têm sobre os custos logísticos. Caracterizados por um alto nível de complexidade e pelo intensivo uso de dados, os estudos de localização atualmente dispõem de novas tecnologias de informação que permitem tratar os sistemas logísticos de forma efetivamente integrada.
A seguir são apresentados alguns dos vários exemplos de empresas brasileiras que recentemente realizaram estudos de localização de instalações. Motivadas pela busca de maior competitividade, seja pelo aumento da eficiência na sua operação ou pelo aumento do nível de serviço oferecido, estas empresas têm em comum o fato de terem utilizado modelos computacionais da sua rede logística para auxiliar os estudos de localização das suas instalações.
Uma Indústria de bebidas estava elaborando seu plano de expansão para os próximos anos. As previsões indicavam crescimento de demanda e uma mudança clara no perfil de consumo: em algumas regiões do país certos produtos deveriam ter sua demanda aquecida, enquanto outras regiões apresentavam uma tendência de estabilização. Este comportamento, no entanto, era bastante distinto em diferentes regiões do país. A empresa possuía uma rede logística com fábricas em vários estados, cada uma sendo capaz de produzir um determinado mix de produtos. A direção da empresa precisava decidir como expandir a capacidade de suas fábricas: se instalaria novas linhas de produção nas fábricas atuais ou se abriria novas unidades para instalar as novas linhas. Precisava ainda decidir em quais das fábricas existentes deveriam ser feitas as expansões ou em que municípios abrir as novas unidades de produção.
A recente desregulamentação do setor de distribuição de combustíveis deu liberdade para que as empresas do setor definissem as suas cadeias de abastecimento - anteriormente, era o próprio governo, através de agências regulamentadoras, quem definia. Em uma dessas empresas, a primeira reação foi a revisão do número e localização das suas bases de distribuição, da escolha sobre quais modais utilizar no transporte entre bases e a revisão da própria alocação dos pontos de demanda - os postos - às bases.
Uma empresa que trabalha com vendas por catálogo e entregas a domicílio, face à crescente concorrência, decidiu aumentar o nível de serviço oferecido, reduzindo o tempo de entrega de seus produtos até os consumidores finais. Além de uma revisão dos seus sistemas de informação, a empresa iniciou um estudo de restruturação da sua rede de distribuição, para avaliar quais seriam as modificações necessárias de forma a atingir o nível de serviço desejado: seria preciso abrir novos centros de distribuição mais próximos às zonas de mercado? Neste caso, onde deveriam ser localizados? E qual seria o impacto sobre os custos de estoque e transporte? De quanto seria a redução em tempo de entrega? Valeria a pena?
Estrutura dos problemas de localização
De forma geral, os estudos de localização tratam do problema de minimizar os custos de uma rede logística, estando esta sujeita às restrições de capacidade das instalações, tendo que atender a uma determinada demanda e devendo satisfazer certos limites de nível de serviço. Os dados de entrada para análise são as previsões de demanda para cada produto, as limitações de capacidade e as taxas de produção, as prováveis localizações das instalações, as possíveis ligações entre elas e os respectivos custos de transporte de cada modal.
Em uma rede logística genérica estão representados seus vários elos: fornecedores, fábricas, centros de distribuição primários, centros de distribuição secundários (ou terminais) e as zonas de demanda. As linhas representam as possíveis ligações entre estes elos, ou seja, os possíveis fluxos físicos entre cada elemento da rede. O que comumente se quer determinar é:
• Onde as fábricas devem ser localizadas?
• Quais fornecedores deverão ser utilizados?
• Quantos centros de distribuição a empresa deve operar?
• Onde eles devem estar localizados?
• Que clientes ou zonas de mercado devem ser supridos de cada centro de distribuição?
• Que linhas de produto devem ser produzidas ou estocadas em cada fábrica ou centro de distribuição?
• Que modalidades de transporte devem ser usadas para suprimento e para distribuição?
Estas questões possuem forte interdependência e não devem, portanto, ser analisadas de forma sequencial ou segmentada. Na sua análise é preciso considerar os trade-off’s existentes entre as decisões relacionadas ao transporte, ao posicionamento do estoque na rede e ao número e localização das instalações. O que se pretende é obter uma solução ótima, que atenda ao nível de serviço desejado ao menor custo total da operação.
Complexidade e dimensão dos problemas
Os problemas de localização, tipicamente, possuem uma complexidade bastante alta e envolvem um volume de dados muito grande. A complexidade é devida ao fato de a análise ter que lidar com um conjunto extenso de variáveis de decisão que se influenciam mutuamente. Além disso, o número de possíveis alternativas a serem analisadas e comparadas é muito alto, mesmo para problemas de pequeno porte. Não é incomum ter que se trabalhar com centenas de produtos, centenas de potenciais locais para terminais, centros de distribuição ou fábricas, dezenas de fornecedores, múltiplos modais de transporte e milhares de clientes.
Estes números dão uma ideia do volume de dados a ser manuseado, já que a análise requer informações detalhadas sobre a demanda, custos de transporte, custos e taxas de produção, localização dos clientes, localização dos atuais e prováveis pontos de estocagem e suprimento, etc. E aqui começa uma das principais dificuldades na realização destes estudos: na maioria das empresas, os dados existem mas não estão estruturados, pois, normalmente, não existem sistemas de informação voltados para a sua geração. Como conseqüência, cerca de 2/3 do tempo de estudos de localização de instalações são gastos na aquisição e preparação dos dados!
Embora as dificuldades pareçam grandes, atualmente está disponível um grande número de ferramentas computacionais que tornam mais fácil as tarefas de modelagem e otimização do problema e de tratamento da grande massa de dados tipicamente presente nos estudos de localização. É o que abordaremos a seguir.
Ferramentas para análise
Desde a década de 70 já estavam desenvolvidas as bases para as aplicações computacionais de estudos de localização de instalações. Mas os problemas de dimensões práticas, de larga escala, estavam basicamente restritos à comunidade acadêmica ou aos órgãos governamentais, através da utilização de computadores mainframes. Foi muito recentemente, depois da ampla utilização de computadores pessoais dotados de processadores de alta velocidade, que se expandiu o uso comercial de ferramentas computacionais aplicadas ao problema de localização.
No Brasil, a oferta ainda é limitada, mas já se fazem presentes os representantes de algumas das principais empresas fornecedoras de softwares nesta área. No entanto, como as barreiras geográficas não são, neste caso, limitadores tão sérios, pode-se ter acesso aos mesmos produtos disponíveis no mercado internacional.
As opções são muitas e as diferenças começam pelo preço. Variam de US$ 10.000 a
US$ 150.000, aparentemente em função da inclusão ou não de consultoria para realização do estudo de localização propriamente dito, do treinamento para operação do sistema ou de suporte pós-venda.
Os softwares em sua maioria possuem modelos pré-determinados de redes logísticas. São modelos genéricos que representam grande parte do sistema reais. A diferença entre eles está na capacidade de representar os custos e restrições operacionais envolvidas. Praticamente todos consideram os custos de transporte (suprimento, distribuição e transferência), os custos de armazenagem e os custos de compra ou produção. O mesmo não acontece com os custos de estoque que estão mais relacionados à dimensão temporal, ainda não bem tratada pelos softwares de localização, mais voltados para a dimensão espacial ou geográfica.
As restrições básicas são as restrições de capacidade, que limitam os fluxos de produtos através das instalações, as restrições de demanda e menos básicas em função de maior dificuldade de modelagem - as restrições de nível de serviço. Estas últimas são geralmente de dois tipos:
• as que limitam o tempo máximo de atendimento através da limitação da distância máxima entre uma zona de demanda e a instalação mais próxima;
• as que limitam o número máximo de instalações que podem atender a uma determinada zona de demanda, garantido assim exclusividade de suprimento.
Os softwares de localização, na sua maioria, utilizam interfaces gráficas para, através de menus, controlar e variar parâmetros, rodar o modelo, inspecionar os resultados e gerar relatórios. Outra característica bastante comum é a possibilidade de visualização dos resultados através de mapas, permitindo assim uma análise mais qualitativa dos resultados. Oferecem também capacidade de comunicação com sistemas de bases de dados usualmente utilizados, como os gerenciadores de bancos de dados, planilhas eletrônicas, o que facilita o manuseio, preparação e checagem de grandes massas de dados.
Os métodos de solução mais utilizados são os métodos heurísticos, a simulação e a otimização, mais especificamente a programação inteira mista (MIP), sendo esta última a técnica predominante na grande maioria dos softwares. Uma das suas vantagens principais é a capacidade de modelar adequadamente os custos fixos e variáveis de uma rede logística. Além disso, por ser uma técnica otimizadora, garante que as soluções encontradas são as melhores possíveis dentro do conjunto de premissas adotadas. Sua principal desvantagem é que, dependendo do tamanho do problema, são necessários longos tempos de processamento, podendo até tornar inviável sua resolução. Os métodos heurísticos, ao contrário, exigem menos recursos computacionais, mas também são menos rigorosos na identificação das melhores alternativas.
Organização dos estudos de localização
As possíveis aplicações para os estudos de localização são muito amplas. Se forem olhadas em função do nível das decisões, em termos de serem mais estratégicas ou mais operacionais, surgem alguns exemplos:
• Nível Estratégico - determinação do número, tamanho e localização de fábricas e depósitos.
• Nível Tático - definição da alocação dos clientes aos centros de distribuição e dos centros de distribuição às fábricas.
• Nível Operacional - elaboração de planos de contingência, onde se pretende relocar de forma ótima os clientes em caso, por exemplo, da parada de uma linha de produção em urna fábrica.
Por outro lado, os estudos de localização podem ser usados com objetivos mais exploratórios, quando se deseja avaliar o impacto de mudanças no ambiente de negócios da empresa sobre a sua estrutura de suprimento e distribuição. É o que se chama de análise de cenários. Um exemplo:
• Privatização de ferrovias e portos: caso estejam sendo esperadas mudanças no preço praticado e na disponibilidade dos serviços, estas suposições podem ser adaptadas aos modelos através de mudanças nos parâmetros de custo, da adição de novas ligações entre instalações ou de novas possibilidades de escolhas de modais de transporte. Pode-se então rodar o modelo modificado e observar os resultados comparando-se com a situação atual.
As análises paramétricas são também aplicações interessantes, onde se estuda o impacto da variação sistemática de um único fator sobre as variáveis de interesse: por exemplo, pode-se estar interessado no efeito da variação do número de centros de distribuição sobre o custo total. Ou no efeito do aumento da capacidade de produção sobre o custo de transporte. O objetivo das análises paramétricas é o de quantificar relações relevantes para a tomada de decisão, através da construção de curvas paramétricas, obtidas através de várias corridas com o modelo.
As ferramentas para realização dos estudos de localização estão disponíveis há alguns anos e estão cada vez mais acessíveis. Utilizadas com criatividade e inteligência podem revelar grandes oportunidades de redução de custo e melhoria de nível de serviço.
Características desejáveis dos softwares de localização
• Capacidade de modelagem - O software deve permitir a modelagem de características específicas de cada sistema sob análise, desde que sejam relevantes. Alguns softwares têm modelos prontos, não permitindo qualquer adaptação. Outros são totalmente abertos, permitindo praticamente qualquer tipo de modelagem. Estes últimos exigem, no entanto, uma expertise muito maior na preparação do modelo.
• Metodologia de solução - Preferencialmente os que utilizam algoritmos otimizadores: programação linear ou programação inteira mista, pois permitem uma avaliação rigorosa das alternativas operacionais.
• Facilidade no manuseio de dados - Os problemas de localização invariavelmente lidam com uma massa de dados muito grande, sendo fundamental manuseá-la de forma eficiente. São características desejáveis a conectividade com os sistemas existentes na empresa, além de permitir troca de dados com aplicativos como planilhas eletrônicas e softwares de gerenciamento de banco de dados.
• Visualização dos resultados - A apresentação dos resultados através de mapas é um excelente instrumento para comunicação dos resultados e análises ao pessoal não técnico.
• Facilidade de utilização - Os softwares devem permitir a realização de análises de cenários e análises paramétricas de forma rápida e fácil, já que não basta rodar o modelo apenas uma vez e obter a resposta.
A seguir são apresentados alguns dos vários exemplos de empresas brasileiras que recentemente realizaram estudos de localização de instalações. Motivadas pela busca de maior competitividade, seja pelo aumento da eficiência na sua operação ou pelo aumento do nível de serviço oferecido, estas empresas têm em comum o fato de terem utilizado modelos computacionais da sua rede logística para auxiliar os estudos de localização das suas instalações.
Uma Indústria de bebidas estava elaborando seu plano de expansão para os próximos anos. As previsões indicavam crescimento de demanda e uma mudança clara no perfil de consumo: em algumas regiões do país certos produtos deveriam ter sua demanda aquecida, enquanto outras regiões apresentavam uma tendência de estabilização. Este comportamento, no entanto, era bastante distinto em diferentes regiões do país. A empresa possuía uma rede logística com fábricas em vários estados, cada uma sendo capaz de produzir um determinado mix de produtos. A direção da empresa precisava decidir como expandir a capacidade de suas fábricas: se instalaria novas linhas de produção nas fábricas atuais ou se abriria novas unidades para instalar as novas linhas. Precisava ainda decidir em quais das fábricas existentes deveriam ser feitas as expansões ou em que municípios abrir as novas unidades de produção.
A recente desregulamentação do setor de distribuição de combustíveis deu liberdade para que as empresas do setor definissem as suas cadeias de abastecimento - anteriormente, era o próprio governo, através de agências regulamentadoras, quem definia. Em uma dessas empresas, a primeira reação foi a revisão do número e localização das suas bases de distribuição, da escolha sobre quais modais utilizar no transporte entre bases e a revisão da própria alocação dos pontos de demanda - os postos - às bases.
Uma empresa que trabalha com vendas por catálogo e entregas a domicílio, face à crescente concorrência, decidiu aumentar o nível de serviço oferecido, reduzindo o tempo de entrega de seus produtos até os consumidores finais. Além de uma revisão dos seus sistemas de informação, a empresa iniciou um estudo de restruturação da sua rede de distribuição, para avaliar quais seriam as modificações necessárias de forma a atingir o nível de serviço desejado: seria preciso abrir novos centros de distribuição mais próximos às zonas de mercado? Neste caso, onde deveriam ser localizados? E qual seria o impacto sobre os custos de estoque e transporte? De quanto seria a redução em tempo de entrega? Valeria a pena?
Estrutura dos problemas de localização
De forma geral, os estudos de localização tratam do problema de minimizar os custos de uma rede logística, estando esta sujeita às restrições de capacidade das instalações, tendo que atender a uma determinada demanda e devendo satisfazer certos limites de nível de serviço. Os dados de entrada para análise são as previsões de demanda para cada produto, as limitações de capacidade e as taxas de produção, as prováveis localizações das instalações, as possíveis ligações entre elas e os respectivos custos de transporte de cada modal.
Em uma rede logística genérica estão representados seus vários elos: fornecedores, fábricas, centros de distribuição primários, centros de distribuição secundários (ou terminais) e as zonas de demanda. As linhas representam as possíveis ligações entre estes elos, ou seja, os possíveis fluxos físicos entre cada elemento da rede. O que comumente se quer determinar é:
• Onde as fábricas devem ser localizadas?
• Quais fornecedores deverão ser utilizados?
• Quantos centros de distribuição a empresa deve operar?
• Onde eles devem estar localizados?
• Que clientes ou zonas de mercado devem ser supridos de cada centro de distribuição?
• Que linhas de produto devem ser produzidas ou estocadas em cada fábrica ou centro de distribuição?
• Que modalidades de transporte devem ser usadas para suprimento e para distribuição?
Estas questões possuem forte interdependência e não devem, portanto, ser analisadas de forma sequencial ou segmentada. Na sua análise é preciso considerar os trade-off’s existentes entre as decisões relacionadas ao transporte, ao posicionamento do estoque na rede e ao número e localização das instalações. O que se pretende é obter uma solução ótima, que atenda ao nível de serviço desejado ao menor custo total da operação.
Complexidade e dimensão dos problemas
Os problemas de localização, tipicamente, possuem uma complexidade bastante alta e envolvem um volume de dados muito grande. A complexidade é devida ao fato de a análise ter que lidar com um conjunto extenso de variáveis de decisão que se influenciam mutuamente. Além disso, o número de possíveis alternativas a serem analisadas e comparadas é muito alto, mesmo para problemas de pequeno porte. Não é incomum ter que se trabalhar com centenas de produtos, centenas de potenciais locais para terminais, centros de distribuição ou fábricas, dezenas de fornecedores, múltiplos modais de transporte e milhares de clientes.
Estes números dão uma ideia do volume de dados a ser manuseado, já que a análise requer informações detalhadas sobre a demanda, custos de transporte, custos e taxas de produção, localização dos clientes, localização dos atuais e prováveis pontos de estocagem e suprimento, etc. E aqui começa uma das principais dificuldades na realização destes estudos: na maioria das empresas, os dados existem mas não estão estruturados, pois, normalmente, não existem sistemas de informação voltados para a sua geração. Como conseqüência, cerca de 2/3 do tempo de estudos de localização de instalações são gastos na aquisição e preparação dos dados!
Embora as dificuldades pareçam grandes, atualmente está disponível um grande número de ferramentas computacionais que tornam mais fácil as tarefas de modelagem e otimização do problema e de tratamento da grande massa de dados tipicamente presente nos estudos de localização. É o que abordaremos a seguir.
Ferramentas para análise
Desde a década de 70 já estavam desenvolvidas as bases para as aplicações computacionais de estudos de localização de instalações. Mas os problemas de dimensões práticas, de larga escala, estavam basicamente restritos à comunidade acadêmica ou aos órgãos governamentais, através da utilização de computadores mainframes. Foi muito recentemente, depois da ampla utilização de computadores pessoais dotados de processadores de alta velocidade, que se expandiu o uso comercial de ferramentas computacionais aplicadas ao problema de localização.
No Brasil, a oferta ainda é limitada, mas já se fazem presentes os representantes de algumas das principais empresas fornecedoras de softwares nesta área. No entanto, como as barreiras geográficas não são, neste caso, limitadores tão sérios, pode-se ter acesso aos mesmos produtos disponíveis no mercado internacional.
As opções são muitas e as diferenças começam pelo preço. Variam de US$ 10.000 a
US$ 150.000, aparentemente em função da inclusão ou não de consultoria para realização do estudo de localização propriamente dito, do treinamento para operação do sistema ou de suporte pós-venda.
Os softwares em sua maioria possuem modelos pré-determinados de redes logísticas. São modelos genéricos que representam grande parte do sistema reais. A diferença entre eles está na capacidade de representar os custos e restrições operacionais envolvidas. Praticamente todos consideram os custos de transporte (suprimento, distribuição e transferência), os custos de armazenagem e os custos de compra ou produção. O mesmo não acontece com os custos de estoque que estão mais relacionados à dimensão temporal, ainda não bem tratada pelos softwares de localização, mais voltados para a dimensão espacial ou geográfica.
As restrições básicas são as restrições de capacidade, que limitam os fluxos de produtos através das instalações, as restrições de demanda e menos básicas em função de maior dificuldade de modelagem - as restrições de nível de serviço. Estas últimas são geralmente de dois tipos:
• as que limitam o tempo máximo de atendimento através da limitação da distância máxima entre uma zona de demanda e a instalação mais próxima;
• as que limitam o número máximo de instalações que podem atender a uma determinada zona de demanda, garantido assim exclusividade de suprimento.
Os softwares de localização, na sua maioria, utilizam interfaces gráficas para, através de menus, controlar e variar parâmetros, rodar o modelo, inspecionar os resultados e gerar relatórios. Outra característica bastante comum é a possibilidade de visualização dos resultados através de mapas, permitindo assim uma análise mais qualitativa dos resultados. Oferecem também capacidade de comunicação com sistemas de bases de dados usualmente utilizados, como os gerenciadores de bancos de dados, planilhas eletrônicas, o que facilita o manuseio, preparação e checagem de grandes massas de dados.
Os métodos de solução mais utilizados são os métodos heurísticos, a simulação e a otimização, mais especificamente a programação inteira mista (MIP), sendo esta última a técnica predominante na grande maioria dos softwares. Uma das suas vantagens principais é a capacidade de modelar adequadamente os custos fixos e variáveis de uma rede logística. Além disso, por ser uma técnica otimizadora, garante que as soluções encontradas são as melhores possíveis dentro do conjunto de premissas adotadas. Sua principal desvantagem é que, dependendo do tamanho do problema, são necessários longos tempos de processamento, podendo até tornar inviável sua resolução. Os métodos heurísticos, ao contrário, exigem menos recursos computacionais, mas também são menos rigorosos na identificação das melhores alternativas.
Organização dos estudos de localização
As possíveis aplicações para os estudos de localização são muito amplas. Se forem olhadas em função do nível das decisões, em termos de serem mais estratégicas ou mais operacionais, surgem alguns exemplos:
• Nível Estratégico - determinação do número, tamanho e localização de fábricas e depósitos.
• Nível Tático - definição da alocação dos clientes aos centros de distribuição e dos centros de distribuição às fábricas.
• Nível Operacional - elaboração de planos de contingência, onde se pretende relocar de forma ótima os clientes em caso, por exemplo, da parada de uma linha de produção em urna fábrica.
Por outro lado, os estudos de localização podem ser usados com objetivos mais exploratórios, quando se deseja avaliar o impacto de mudanças no ambiente de negócios da empresa sobre a sua estrutura de suprimento e distribuição. É o que se chama de análise de cenários. Um exemplo:
• Privatização de ferrovias e portos: caso estejam sendo esperadas mudanças no preço praticado e na disponibilidade dos serviços, estas suposições podem ser adaptadas aos modelos através de mudanças nos parâmetros de custo, da adição de novas ligações entre instalações ou de novas possibilidades de escolhas de modais de transporte. Pode-se então rodar o modelo modificado e observar os resultados comparando-se com a situação atual.
As análises paramétricas são também aplicações interessantes, onde se estuda o impacto da variação sistemática de um único fator sobre as variáveis de interesse: por exemplo, pode-se estar interessado no efeito da variação do número de centros de distribuição sobre o custo total. Ou no efeito do aumento da capacidade de produção sobre o custo de transporte. O objetivo das análises paramétricas é o de quantificar relações relevantes para a tomada de decisão, através da construção de curvas paramétricas, obtidas através de várias corridas com o modelo.
As ferramentas para realização dos estudos de localização estão disponíveis há alguns anos e estão cada vez mais acessíveis. Utilizadas com criatividade e inteligência podem revelar grandes oportunidades de redução de custo e melhoria de nível de serviço.
Características desejáveis dos softwares de localização
• Capacidade de modelagem - O software deve permitir a modelagem de características específicas de cada sistema sob análise, desde que sejam relevantes. Alguns softwares têm modelos prontos, não permitindo qualquer adaptação. Outros são totalmente abertos, permitindo praticamente qualquer tipo de modelagem. Estes últimos exigem, no entanto, uma expertise muito maior na preparação do modelo.
• Metodologia de solução - Preferencialmente os que utilizam algoritmos otimizadores: programação linear ou programação inteira mista, pois permitem uma avaliação rigorosa das alternativas operacionais.
• Facilidade no manuseio de dados - Os problemas de localização invariavelmente lidam com uma massa de dados muito grande, sendo fundamental manuseá-la de forma eficiente. São características desejáveis a conectividade com os sistemas existentes na empresa, além de permitir troca de dados com aplicativos como planilhas eletrônicas e softwares de gerenciamento de banco de dados.
• Visualização dos resultados - A apresentação dos resultados através de mapas é um excelente instrumento para comunicação dos resultados e análises ao pessoal não técnico.
• Facilidade de utilização - Os softwares devem permitir a realização de análises de cenários e análises paramétricas de forma rápida e fácil, já que não basta rodar o modelo apenas uma vez e obter a resposta.
