STRUCTURES ALG ´ EBRIQUES (CORRIG ´ ES)

Este cap´ıtulo 2 ´e uma coletˆanea de trabalhos relacionados aos problemas de planning e scheduling na ind´ustria do petr´oleo. No texto ´e apresentado o que tem sido feito pela pesquisa nesta ´area. Com isso pretende-se mostrar em qual parte deste hist´orico de desenvolvimento se encontra este trabalho.

conceitos e exemplos comuns da modelagem em PM. Tamb´em nesse cap´ıtulo 2 s˜ao relatados trabalhos de outros autores envolvendo heur´ısticas e PM, de modo que um entendimento sobre PM e seu contexto dentro da grande ´area de PO se faz necess´ario no in´ıcio deste cap´ıtulo 2. Adiante, nos cap´ıtulos 4 e 5, o modelo proposto neste trabalho ´e apresentado e detalhado, de modo que uma introduc¸˜ao nos conceitos de programac¸˜ao inteira, mista, linear, n˜ao linear e representac¸˜ao temporal (discreta ou cont´ınua) tamb´em se faz necess´ario neste cap´ıtulo. Na sec¸˜ao 2.1 tamb´em s˜ao apresentadas restric¸˜oes t´ıpicas de formulac¸˜oes dos modelos. Entre essas restric¸˜oes duas s˜ao destaque, por motivos diferentes, s˜ao elas: balanc¸o de masa; e v´ınculos temporais. O balanc¸o de massa ´e uma restric¸˜ao que norteia a evoluc¸˜ao de estoque nos tanques, portanto indispens´avel para gerar os resultados esperados de tancagem (objetivo do trabalho). As restric¸˜oes de v´ınculos temporais s˜ao complexas e de dif´ıcil compreens˜ao quando inseridas no problema. Deste modo, com os exemplos da subsec¸˜ao 2.1.3, busca-se uma forma para entender melhor a formulac¸˜ao do modelo PLIM aqui proposto.

Conforme foi apresentado em toda a sec¸˜ao 2.2 a otimizac¸˜ao do scheduling das operac¸˜oes de movimentac¸˜oes internas da refinaria pode ser dividida em Carregamento e Mistura de Petr´oleo (Est´agio 1), Unidades de Produc¸˜ao (Est´agio 2), Mistura e Envio de Produtos Finais (Est´agio 3) e Rede de Polidutos (Est´agio 4). A otimizac¸˜ao do scheduling em cada um destes est´agio tem sido explorada individualmente (de modo n˜ao integrado) nos ´ultimos anos. Sendo assim ainda existem lacunas quando se trata da integrac¸˜ao de todo esse sistema, de modo que toda essa cadeia de decis˜oes otimizadas possa contribuir com o operador final, que se trata do usu´ario respons´avel por fazer os alinhamentos adequados (busca por rotas) do PTF.

Os schedulers de cada um dos est´agios (1, 2, 3 e 4) que comp˜oe o sistema integrado de refinaria correspondem ao n´ıvel t´atico de decis˜ao da TE. Por sua vez ferramentas que fazem a busca por rotas dentro da refinaria (sec¸˜ao 2.3) correspondem ao n´ıvel operacional de decis˜ao. De modo que existe a quest˜ao de integrar e responder como pode ser feito o uso adequado dos recursos do PTF de modo que as decis˜oes do n´ıvel t´atico n˜ao sejam estanques, mas contribuam de modo efetivo com o n´ıvel operacional. Ou seja, qual ´e o melhor gerenciamento dos estoques para as operac¸˜oes de TE do PTF, de modo que o uso dos tanques seja o mais adequado poss´ıvel e que obedec¸a ao agendamento de recebimentos e de envio da refinaria? A resposta para esta pergunta ´e abordada neste trabalho. Pretende-se, com o modelo aqui proposto, determinar a melhor pol´ıtica de utilizac¸˜ao dos tanques finais (PTF) (local de armazenamento dos produtos enviados ao cliente), resolvendo o scheduling tanque a tanque a partir dos dados de movimentac¸˜oes de recebimento e de entrega da refinaria (produc¸˜ao interna, demanda para cliente finais e movimentac¸˜oes geradas pelo scheduling na rede de polidutos). Para isso s˜ao consideradas todas as informac¸˜oes de programac¸˜ao das movimentac¸˜oes (vaz˜oes, tempos,

volumes) e tamb´em ser˜ao respeitadas as caracter´ısticas operacionais do PTF.

Nas subsec¸˜oes 2.2.1 e 2.2.2 s˜ao apresentados trabalhos referentes, respectivamente, a otimizac¸˜ao de carregamento de petr´oleo e da produc¸˜ao dos derivados. O carregamento ocorre por meio dos portos e os gerenciamento dos tanques de carregamento (os primeiros da refinaria) opera em conjunto com o agendamento de navios. Trata-se de um est´agio que visa atender o agendamento das atividades de explorac¸˜ao, garantindo capacidade de armazenamento para a mat´eria-prima que chega pelo mar. A produc¸˜ao recebe o petr´oleo cr´u e executa o processo de refinamento para gerar os derivados. Neste est´agio o processo n˜ao deve parar, pois alterac¸˜oes de programac¸˜ao s˜ao bastante onerosas nesta fase. Isso d´a o car´ater de atividade cont´ınua (sem interrupc¸˜oes) `a produc¸˜ao.

A sec¸˜ao 2.2 engloba trabalhos realizados para o scheduling do sistema de mistura (SM) e do PTF (tancagem). A caracter´ıstica dos sistemas de mistura envolve a variac¸˜ao dos valores de vaz˜ao empregado no bombeamento dos derivados com o objetivo de atingir a qualidade do produto final e com isso garantir a receita correta de acordo com o que especificado. Nesses casos ´e muito comum a aplicac¸˜ao de programac¸˜ao n˜ao linear devido ao controle de vaz˜ao que ´e exigido neste tipo de processo. Outros trabalhos relacionados ao est´agio 3 abordam a situac¸˜ao da tancagem dos tanques de armazenamento finais (PTF), os ´ultimos da refinaria antes do envio para cliente (objeto de pesquisa deste trabalho). Os trabalhos relacionados `a tancagem abordam o gerenciamento de uso do PTF. Alguns focam a quest˜ao de comparac¸˜ao entre t´ecnicas para a obtenc¸˜ao de diminuic¸˜ao no tempo computacional. Outros focam a busca de um modelo que possa ser aplicado na pr´atica, levando em considerac¸˜ao a opini˜ao do especialista e os dados de produc¸˜ao e demanda. E, mais recentemente, s˜ao desenvolvidos trabalhos que abordam tanto os dados de produc¸˜ao e demanda, quanto as movimentac¸˜oes nos polidutos, fazendo a integrac¸˜ao entre essas duas pontas.

Os trabalhos da subsec¸˜ao 2.2.4 mostram a evoluc¸˜ao que existe na busca pela otimizac¸˜ao da movimentac¸˜ao entre polidutos. A maioria dos autores concorda que o problema da rede de polidutos ´e complexo, ainda mais quando se pretende utilizar cen´arios reais, de grande porte. Portanto decompor o problema em sub-problemas ´e crucial para a obtenc¸˜ao de resultados satisfat´orios.

Por fim, s˜ao listados os trabalhos relacionados `a busca por rotas (sec¸˜ao 2.3). Em todos os trabalhos o foco concentra-se em desenvolver uma ferramenta que resolva os problemas pr´aticos da refinaria. Esta linha de desenvolvimento caminhou em separado se comparado com os otimizadores de scheduling. No entanto com o desenvolvimento de mais trabalhos relacionados `a tancagem, fecha-se o ciclo e abre-se o caminho para uma integrac¸˜ao completa.

Os trabalhos que envolvem a busca por rotas almejam facilitar o trabalho dos programadores em refinaria. Em geral buscam formas de, computacionalmente, representar a complexa estrutura de uma refinaria, pois argumentam que um boa representac¸˜ao da planta permite formas de visualizac¸˜ao eficientes e consequentemente a aplicac¸˜ao de algoritmos inteligentes para realizar a busca por rotas. Com esta busca as ferramentas computacionais desenvolvidas pretendem ser apoio, para que o usu´ario tenha uma compreens˜ao melhor das situac¸˜oes di´arias e com isso possa obter melhor desempenho na TE das refinarias. Os trabalhos apresentados abordam o problema como a realizac¸˜ao da busca por caminho utilizando a teoria de grafos. Deste modo adotam formas de representar os equipamentos e segmentos em v´ertices e arestas. As ferramentas finais, resultados deste trabalhos, s˜ao uma forma eficiente para validar os resultados dos modelos de tancagem.

3 CEN ´ARIOS DE AN ´ALISE - MOVIMENTAC¸ ˜OES, ESTRUTURA E REGRAS OPERACIONAIS

Este cap´ıtulo apresenta os cen´arios do problema abordado neste trabalho. As informac¸˜oes extra´ıdas destes cen´arios s˜ao utilizadas como parˆametros (dados de entrada) para o modelo PLIM dos cap´ıtulos 4 e 5.

A sec¸˜ao 3.1 explica o contexto de aplicac¸˜ao da tancagem. Apresenta como ocorre o fluxo de informac¸˜oes entre a rede de polidutos e a refinaria. Ou seja, mostra a situac¸˜ao do ponto de vista da refinaria. Na sec¸˜ao 3.2, esse ponto de vista ´e detalhado. Um cen´ario ´e escolhido para mostrar detalhes da operac¸˜oes de carga e descarga da refinaria, sendo tamb´em detalhada a situac¸˜ao individual de cada um dos tanques.

A sec¸˜ao 3.3 aborda pontos cr´ıticos relacionados com a resposta temporal do modelo. Em um primeiro momento mostra a quest˜ao da homologac¸˜ao do produto e de como isso aparece na resposta. Em um segundo momento, aborda a quest˜ao do encaixe de eventos dos tanques dentro das janelas de tempo das operac¸˜oes. Para isso sub-divide o conceito de bateladas em bateladas externas e bateladas internas. Com isso explica os detalhes da forte condic¸˜ao restritiva de v´ınculos temporais existente entre ambas.

Na sec¸˜ao 3.4 s˜ao apresentadas as considerac¸˜oes do cap´ıtulo.