Substituição econômica de máquinas de colheita da madeira em florestas plantadas com a utilização da programação matemática

Abstract

Resumo: O objetivo desta pesquisa foi desenvolver uma metodologia usando um algoritmo de programação matemática para minimização do custo total presente (CTP), considerando o progresso tecnológico de máquinas de colheita da madeira ao longo do horizonte de planejamento. O problema foi baseado em um estudo de caso com um harvester e forwarder com horizonte de planejamento de 100 anos, onde o limite máximo de substituição foi de 8 anos. A metodologia foi implementada em uma planilha eletrônica. Para utilização da planilha eletrônica, foi necessário gerar listas de entrada a partir de fluxos de caixa, que incorporaram as possíveis combinações de substituição de uma série de máquinas de acordo com o tamanho do horizonte de planejamento e o limite máximo de substituição. As listas foram formadas por três descritores: nó predecessor, nó futuro e arco de ligação, caracterizados pelo momento de compra da máquina, pelo ponto de venda para aquisição de nova máquina, e pelas informações de CTP, custo médio de produção e produção média, respectivamente. Após a identificação dos cronogramas de substituição, procurou-se identificar o quanto os valores iniciais dos parâmetros que formaram os fluxos de caixa precisavam ser modificados a ponto de alterar os cronogramas de substituição. Os cronogramas identificados também foram comparados com cronogramas alternativos de substituição, sugeridos em estudos científicos e por empresas florestais brasileiras. Os resultados mostram que o CTP identificado para a série de substituições do harvester foi maior em relação ao forwarder. Também foi identificado que a vida econômica do harvester é mais curta, sendo que a partir da introdução de novas tecnologias, houve redução na vida econômica de ambas as máquinas. A introdução de novas tecnologias também foi responsável pela redução do custo médio de produção e aumento da produção média das máquinas. A análise de sensibilidade permitiu verificar que a produtividade exerce pouca influência sobre o CTP, pois não estão sendo consideradas as receitas para identificação do cronograma ótimo econômico de substituição. O parâmetro que exerceu maior influência sobre o CTP foi a taxa de utilização, indicando que ao investir em boas práticas de manutenção, o tomador de decisão tem a possibilidade de reduzir os custos do processo de substituição das máquinas. Ao testar diferentes horizontes de planejamento, identificou-se que para a taxa de desconto utilizada (0,0645 a.a.), o tamanho ideal do horizonte de planejamento esteve entre 450 e 600 meses. Ao comparar os cronogramas de substituição, verificou-se os cronogramas alternativos apresentaram maior valor de CTP e custos médios de produção, indicando que a utilização da planilha eletrônica é a melhor forma de evitar aumento dos custos, causados por decisões baseadas em um planejamento estratégico inadequado.

Abstract: The objective of this research was to develop a methodology using a mathematical programming algorithm to minimize the net present cost (NPC), considering technological progress of logging machines over a planning horizon. The problem was based on a case study with a harvester and forwarder, with a 100-year planning horizon, where the maximum replacement limit was 8 years. The methodology was implemented in an electronic spreadsheet. To use the electronic spreadsheet, it was necessary to generate lists from cash flows, which incorporated the possible replacement combinations of a series of machines according to the length of the planning horizon and the maximum replacement limit. The lists were formed by three descriptors: predecessor node, future node, and arc value, characterized by the moment of purchase of the machine, by the point of sale for the acquisition of a new machine, the NPC information, the mean production cost and mean production, respectively. After identifying the replacement schedules, an attempt was made to identify how much the initial parameters' values that formed the cash flows needed to be modified to the point of changing the economic replacement schedules. The identified schedules were also compared with alternative replacement schedules, scientific studies and by Brazilian forestry companies. The results show that the NPC identified for the series of harvester replacements was higher compared to the forwarder. It was also identified that the harvester's economic life is shorter, and with the technological progress, there was a reduction in the economic life of both machines. The technological progress was also responsible for reducing the average production cost and increasing the average production of machines. The sensitivity analysis allowed us to verify that productivity exerts little influence on the NPC, as revenues are not being considered to identify the optimal economic replacement schedule. The parameter that exerted the greatest influence on the NPC was the utilization rate, indicating that by investing in good maintenance practices, the decisionmaker has the possibility of reducing the costs of the machinery replacement process. When testing different planning horizons, it was identified that for the dicount rate used (0,0645 a.a.), the planning horizon's ideal size was between 450 and 600 months. When comparing the replacement schedules, it was found that alternative schedules had higher NPC value and mean production costs, indicating that the use of the electronic spreadsheet is the best way to avoid cost increases, caused by decisions based on inadequate strategic planning.