doutorado
 

UMA METODOLOGIA INTEGRADA DE SIMULAÇÃO EM UM SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS: APLICAÇÃO NO SETOR DE CARGA AÉREA NO BRASIL

Erivelton Pires Guedes

Dezembro / 2001

Orientadora:

Marilita Gnecco de Camargo Braga

Programa: Engenharia de Transportes

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Resumo:

Este trabalho estuda o problema de alocação de aeronaves para transporte de carga aérea com o uso de simulação ao longo do tempo e incorporando-a a um sistema de informações geográficas (SIG).

A simulação faz a geração de cargas nas origens, que são caracterizadas por suas coordenadas geográficas, e em seguida estuda a dinâmica do sistema ao longo do tempo, baseado na "time-table" do operador (cia aérea). São monitorados o aproveitamento de cada aeronave, carga não embarcada (embarcada mais tarde, não embarcada ou transportada pela concorrência).

A geração de cargas e a alocação da aeronave em uma rota é feita com o apoio do SIG. A simulação entra para acompanhar o sistema ao longo do tempo. Este simulador pretende se beneficiar dos recursos de cada uma destas ferramentas (SIG e simulação), incorporando uma à outra e realizando uma abordagem bastante realista ao problema da alocação de aeronaves cargueiras.

Apesar do foco em transporte de carga aérea, pretende-se que o simulador seja genérico, podendo ser aplicado a problemas semelhantes na área de transportes. As principais restrições –atualmente- para sua aplicação em outros modais referem-se ao poder de processamento dos computadores e ao trabalho de modelagem do problema.

 

 

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Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as partial fulfillment of the requirement for the degree of Doctor of Science (D.Sc).

AN INTEGRATED METHODOLOGY OF SIMULATION IN A GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM: APPLICATION AT BRAZILIAN AERIAL FREIGHT

Erivelton Pires Guedes

December / 2001

Advisor:

Marilita Gnecco de Camargo Braga

Department: Engenharia de Transportes

This study approaches airship scheduling for freight transport using simulation along a time period within a Geographical Information System (GIS). Simulation allows for defining freight generation at the origin – characterized by its geographical coordinates – and for studying system dynamics within a time period, based on the operator’s time table (air company). The use of each airship is monitored, as well as not embarked freight which is divided in three categories: embarked later, not embarked at all or transported by competitors. To reach this objective, the concept of time will be introduced in a GIS for transport.

In spite of focusing air freight transport, it is intended that the simulator is generic and could be used in approaching similar transport problem.

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Introdução

Justificativa

A necessidade de um intenso planejamento, característica comum a todo o sistema de transporte, é ainda mais evidente no modal aéreo, onde os custos são maiores e de logística muito complexa. Além disto, o comportamento do mercado é muito variável ao longo do tempo e no espaço. Assim, qualquer ganho de produtividade representa uma elevada economia de recursos.

Por outro lado, a carga aérea tem crescido muito nos últimos anos, bem acima das taxas de crescimento do mercado aéreo de passageiros, em especial no Brasil. Espera-se, para os próximos anos, que este comportamento se mantenha (Neves et al., 1997, Doganis, 1991).

Acrescente-se a isto um mercado cada vez mais competitivo, onde produtividade e eficiência são palavras chaves de qualquer empreendimento. Em especial, estas características são ainda mais esperadas neste setor, onde a tecnologia presente é sempre moderna.

Entretanto, não obstante toda esta tecnologia presente, o setor ainda se ressente de ferramentas adequadas ao bom planejamento de sua operação. A recente explosão da informática ainda não proporcionou ao setor um conjunto de ferramentas à altura de suas necessidades. Por outro lado, várias das ferramentas criadas muitas vezes tentam propor um funcionamento ótimo porém dissociado das características do mercado.

Dentre estas ferramentas, o uso da simulação e dos sistemas de informações geográficas têm ganhado destaque atualmente. No entanto, elas ainda têm sido utilizadas de forma isolada.

Dentro do sistema de transportes, um dos problemas de difícil solução clássica e exata é o da alocação de frota. São muitas variáveis, a maioria delas de caráter dinâmico e com um complexo inter-relacionamento. Dentro do transporte aéreo, este problema assume uma maior complexidade, devido ao acréscimo de várias outras restrições e dadas as grandes distâncias envolvendo as rotas e todas as possíveis variações de demanda e situações técnicas decorrentes destas distâncias.

A associação da simulação com um SIG poderá beneficiar o setor, mostrando com antecedência o comportamento do sistema e permitindo ao planejador alterar sua programação com base nos resultados desta simulação. Ou seja, a simulação não se propõe a mostrar a melhor solução, mas sim os resultados em função de cada alteração nos parâmetros de entrada. Desta forma, o administrador contará com uma ferramenta de apoio à sua decisão.

 

  • Objetivos

    O principal objetivo deste trabalho é analisar uma frota de carga aérea com o uso da simulação e de um SIG (Sistema de Informações Geográficas). Partindo-se de uma função de demanda por carga aérea para cada localidade e do quadro de horários da empresa operadora, pretende-se simular a operação do sistema, monitorando-se os principais parâmetros que possam apoiar a decisão do planejador em sua oferta de carga (em especial, o aproveitamento de cada vôo, o aproveitamento semanal, a carga não embarcada etc).

    Os conceitos do SIG serão úteis para posicionar a demanda espacialmente, alocar cada aeronave no espaço e tempo e, no futuro, para integrar outras funções ao sistema (como por exemplo a previsão de demanda).

    A metodologia proposta deverá ser genérica e aplicável a qualquer modal de transporte. Entretanto, esta aplicação a outros modais dependerá de computadores mais robustos, em função do maior número de iterações necessárias para outros sistemas. Além disto, esta metodologia terá particularidades próprias do transporte de carga aérea. Portanto, sua utilização fora do caso específico em estudo dependerá também de pequenas adaptações e de rotinas computacionais mais sofisticadas.

  • Contribuição

    A contribuição deste trabalho é a criação de uma metodologia capaz de simular uma frota operadora (neste caso, de carga aérea), utilizando-se conceitos da simulação e de sistemas de informações geográficas simultaneamente. Além disto, investe no conceito de tempo em um SIG (especificamente em um SIG-T), o que é um assunto ainda pouco explorado. A componente temporal, além de pouco explorada nos SIG’s atuais, possui ainda características próprias quando se trata de redes de transportes.

    A utilização destas duas ferramentas em conjunto possibilitará uma visualização do comportamento do sistema com antecedência, oferecendo ao planejador um suporte às suas decisões. Espera-se com isto uma maior otimização de seus recursos.

    O simulador parte do princípio atual de operação típica de uma companhia aérea. Isto torna-o mais fácil de ser aplicado, sem a necessidade de alterações na forma de trabalho da companhia e respeitando as particularidades do mercado.

    Este simulador basicamente responderá às seguintes questões:

    -onde está cada aeronave num determinado momento?

    -com este plano de operações, quais serão meus resultados ao longo do tempo?

    Ou seja, este simulador será basicamente um sistema de apoio à decisão.

    A inovação presente nesta metodologia é o uso da dimensão temporal dentro de um SIG e da componente espacial dentro da simulação: os SIG’s atuais são fartos em análises espaciais, mas carecem ainda da importante componente temporal. Por outro lado, na simulação ocorre o contrário: enquanto o foco é na variação temporal, a variação espacial, da forma como é tratada num SIG, não é considerada (numa escala geográfica de maior abrangência).

    A hipótese é implícita e baseia-se na expectativa de que esta metodologia venha responder melhor às necessidades atuais de planejamento do que as duas ferramentas trabalhando isoladamente, além da introdução do tempo no SIG-T trazer uma nova e importante dimensão à ferramenta.

  • Estrutura deste trabalho

    O trabalho é composto de 6 capítulos. Após esta introdução, o capítulo II aborda o problema da alocação de aeronaves de carga de uma forma prática e mostra a situação atual do mercado aéreo brasileiro. Ele é finalizado com algumas abordagens até então utilizadas para a solução do problema de alocação de frota.

    No capítulo III é feita uma breve revisão do estado da arte em modelos de planejamento de transportes. Em seguida o capítulo IV faz um breve apanhado da ferramenta SIG (Sistemas de Informações Geográficas) e suas aplicações em transporte. O capítulo V continua esta revisão bibliográfica com uma análise atual da simulação, em especial dentro da área de transportes.

    No capítulo VI é apresentada a metodologia proposta. Para esta aplicação foi criado um software de simulação incorporado em um SIG, chamado de SimCarga, o qual foi testado para uma suposta transportadora brasileira de carga aérea. Mostra ainda os resultados obtidos no exercício realizado com esta empresa, mostrando como foi feita a análise dos mesmos, descrevendo também o software criado.

    Finalmente, no capítulo VII têm-se as conclusões e recomendações para uso da metodologia, bem como sugestões de continuidade do trabalho, além das restrições aplicáveis.

    Em anexo são apresentados tabelas com especificações de capacidade de aeronaves de uma empresa brasileira, liberdades do ar, programa de manutenção do Boeing B-747 e curvas de desempenho do Boeing B-777. O glossário com os principais termos utilizados em transporte aéreo e em simulação aparece logo no início deste trabalho.

    Vale destacar ainda que este trabalho possui anexos os códigos-fonte dos sistema desenvolvido, em formato eletrônico, disponível na internet no endereço: http://gis.coppe.ufrj.br/~erivelton/tesedsc/simcarga1.2/index.html. Neste mesmo endereço encontram-se as instruções básicas de como utilizar-se o sistema.