Trabalho de Dispositivos e Redes de Sistemas Logsticos

Port Automation

Paulo Alexandre Mareco de Sousa

DRSL cadeira do curso

Mestrado em Eng. e Gesto Industrial

Professor Alberto Manuel Ramos da Cunha

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Dezembro de 2008

Resumo

Portos como os de Lisboa, Liverpool ou Roterdo, so plataformas logsticas de extrema

importncia para as economias dos respectivos pases, representado o papel principal no que

toca troca internacional de bens fsicos. No entanto, num futuro prximo, prev-se que os

terminais martimos percam a capacidade de se expandir muito mais do ponto de vista fsico

(e.g. Porto de Lisboa), o que levar incapacidade de corresponder s crescentes

necessidades de armazenamento devido ao boom no volume de trocas internacionais. A

soluo para este problema passa por diminuir o tempo de permanncia das unidades de

carga, com especial importncia para contentores, reduzindo tambm o tempo necessrio para

carregar e descarregar os navios de carga. O tema deste relatrio trata especialmente de

identificar os diferentes tipos de tecnologias utilizadas para agilizar os processos logsticos

presentes nos terminais martimos (Port Automation). Assim, proceder-se- explicao das

actividades envolvidas na interface envolvendo pessoas e cargas, bem como os meios de

transporte martimos, ferrovirios e rodovirios.

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ndice

Resumo

Pg.2

Portos

Pg.4

Fluxo de Informao

Pg.6

Tecnologias de Informao

Pg.8

Processos Pg.10 Integrao de Sistemas Logsticos

Pg.13

OCR Optical Character Recognition Pg.14 PDS Position Detection System Pg.15 RTLS Real-Time Location System Pg.16

Segurana Pg.18 Bibliografia Pg.19

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Portos

As naes cada vez mais se inserem no processo de comercializao internacional, cenrio

este, fortalecido pelo movimento de globalizao. A competitividade comercial de um pas est

directamente associada aos seus custos de produo e comercializao. Neste contexto, a

eficincia na gesto da cadeia de fornecedores altamente crtica, por possibilitar redues de

custos em matrias-primas, componentes e produtos acabados. O aumento contnuo do

comrcio entre naes, e a necessidade operacional de ligar eficazmente as diferentes cadeias

de fornecedores, faz do ambiente porturio um elemento crtico em todo este processo.

Historicamente a maioria dos portos mundiais apresenta um passado fortemente direccionado

com comrcio. No entanto, as estruturas porturias, tais como hoje as conhecemos,

comearam a tomar forma apenas no inicio do sculo passado. Foi preciso esperar ainda mais

meio sculo para que se desse inicio ao uso generalizado de contentores tal como hoje

fazemos.

No foi s a disposio e os componentes porturios que evoluram, tambm os meios de

transporte que do vida aos terminais martimos o fizeram. Registou-se, analogamente, o

evoluir dos transportes martimos, com os cargueiros a suportarem um nmero cada vez maior

de contentores, e tambm da incluso de meios de transporte ferro e rodovirios. Aliado a tudo

isto temos o factor humano, que passou a desempenhar um papel cada vez menor na interface

porturia. Com o evoluir das linhas areas perdeu-se a necessidade de recorrer ao barco para

viagens de longa distncia, tendo-se reduzido esse registo apenas para a classe do lazer, onde

grandes paquetes utilizam ainda as estruturas porturias para atracar.

Todas estas actividades carecem de superviso e entrosamento. A gesto de um porto deve

assim ser algo minucioso e abrangente, que no s se preocupe com a rapidez e agilizao

dos processos, bem como com regras e questes de segurana.

Figura 1 Perspectiva do porto de Tilbury (Londres) no ano de 1970.

Os ambientes porturios devem continuar a ser encarados como plataformas logsticas

essenciais ao desenvolvimento econmico, ao mesmo tempo que apresentam,

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constantemente, oportunidades para projectos e aces que visem o aumento da eficincia

operacional ao nvel da reduo de tempos, reduo de custos, inovaes e melhoria da

qualidade dos servios prestados.

De notar, que deste ponto em diante, quando houver referncia a movimentos de carga ou

mercadoria ficar implcito o movimento de pessoas. No entanto, quando houver a necessidade

de explicar algum ponto referente ao trfego humano em terminais porturios, este ser

referido de forma explcita.

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Fluxo de Informao A evoluo dos estudos na rea de logstica sob o pressuposto mais amplo da gesto da

cadeia de abastecimentos (supply chain management ou SCM) trouxe uma compreenso mais

especfica e detalhada das entidades envolvidas e dos relacionamentos entre estas. Hoje

compreende-se que a SCM no deve gerir apenas o fluxo fsico de materiais, mas tambm os

de informao, pagamento e responsabilidades. Implementaes bem sucedidas de SCM

requerem planeamento, suporte e controle destes quatro fluxos, a partir do fornecedor original

at o utilizador final.

No contexto do comrcio internacional, que ocorre principalmente por via martima, evidente

a importncia da gesto dos quatro fluxos j mencionados; descreve-se a seguir alguns

aspectos relacionados com cada um destes fluxos:

Fluxo fsico de material: receber carga do fornecedor; transportar de camio, comboio ou recorrendo a uma combinao de ambos at a um porto; o terminal porturio

manipula a carga no seu parque de mercadorias; a carga transportada do parque de

mercadorias do terminal para dentro do navio. Estas actividades repetem-se numa

sequncia inversa no pas de destino da carga transportada sob o desgnio de

movimentao de cargas importadas;

Fluxo de dados: h diversas informaes que transitam entre as diferentes entidades envolvidas, dados da carga, dados de autorizao, dados de pagamento, dados para

movimentao (de onde, para onde, equipamentos especiais, etc.), dados do porto,

dados do navio, entre outros;

Fluxo de notas de pagamento: impostos e taxas governamentais so recolhidas nos Portos de origem e destino, pagamentos dos prestadores de servios envolvidos nas

operaes, entre tantos outros pagamentos, onde muitos so pr-requisitos para o

incio da operao de movimentao fsica subsequente;

Fluxo de alternncia de responsabilidades: dependendo da localizao da carga ao longo de seu trajecto h diferentes entidades com diferentes papis e

responsabilidades sob a carga. A movimentao da carga ao longo de seu trajecto

dependente do fluxo de dados, principalmente dos manipulados pela entidade que se

encontra como responsvel pela carga.

Nas operaes dirias do comrcio internacional estes fluxos ocorrem simultaneamente e de

forma inter-relacionada e interdependente sob a forma de processos. No contexto dos Portos,

que o objecto de estudo desta pesquisa, os processos porturios so divididos em dois

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grandes grupos: processos de movimentao fsica de cargas, tambm denominados como

processos operacionais, e os processos administrativos.

O ambiente porturio faz uso intensivo de dados, tanto os processos operacionais como os

administrativos so muito sensveis questo da informao. Para movimentar uma carga

necessrio ter a informao de onde ela se encontra, para onde dever ir, como ir, sendo a

soma de todos estes dados, considerados informaes operacionais. Mesmo com a

disponibilidade de todas estas informaes h a possibilidade de a movimentao da carga

no ocorrer, pois o processo tambm depende da averiguao da disponibilidade e status de

informaes administrativas: autorizao de entidades, averiguao de pagamentos, entre

outras. Resumindo, no ambiente porturio a correcta gesto de informao to crtica quanto

a gesto dos recursos fsicos para a manipulao das cargas.

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Tecnologias de Informao Problemas nos processos porturios tm impacto directo na percepo do cliente final o

importador e o exportador - quanto qualidade dos servios, estes verificam-se de forma

bastante simples e directa, atravs da constatao de atrasos na entrega da carga no local de

destino. A ocorrncia de problemas acarreta descontentamento e perdas no apenas para o

cliente final, mas tambm para os clientes internos da cadeia porturia: armadores, agncias

de navegao, terminais porturios, entre outras entidades.

Assistiu-se no decorrer da ltima dcada a grandes esforos nos grandes portos mundiais no

sentido de se aumentar a eficincia e qualidade dos servios prestados. Estas aces surgiram

na forma de estudos e alteraes de processos porturios; para isso apostou-se em projectos

de reestruturao radical, denominados projectos de reengenharia, ou business process

redesign (BPR), como tambm projectos de aperfeioamento de processos, ou business

process improvement (BPI). Os principais recursos utilizados para promover mudanas no

ambiente porturio so: alteraes das leis que regulamentam a operao porturia,

reestruturao dos processos porturios, mudanas no comportamento e atitudes das

entidades envolvidas, e incorporao de novas tecnologias.

Figura 2 Processos porturios. No que diz respeito s eventuais mudanas tecnolgicas, h muitas inovaes a ser

implementadas em ambiente porturio. De entre as principais, e em termos de potencial para

inovao e mudana, destacam-se as tecnologias de informao (TI). Um bom ambiente de

gesto de informao a base ideal para a integrao de sistemas logsticos em qualquer

processo operacional de um terminal martimo. Este tipo de tecnologia pode ser introduzido

atravs de um projecto de BPR, afectando a gesto total do porto em questo, ou

simplesmente introduzida atravs de um projecto de BPI, reestruturando apenas um processo

especfico. Na Figura 2 apresenta-se alguns processos de relevo onde as TI representam uma

mais-valia de peso.

PROCESSO DE CHEGADA DE NAVIOS

PROCESSO DE CARGA E DESCARGA

DE NAVIOS

PROCESSO DE ARMAZENAGEM E

DESPACHO DE CARGA

POSICIONAMENTO DA CARGA

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Para concluir a anlise das TI em ambiente porturio, de referir que os processos

administrativos, ou de entrega e recepo de carga, apresentam grande potencial em termos

de gerao de ganhos de eficincia operacional. Como se trata de processos maioritariamente

informatizados, h muita probabilidade de se obter ptimos resultados com a aplicao

intensiva das TI, j que a principal caracterstica destas a capacidade para integrar dados

provenientes de todas as reas do processo porturio, gerando informao com um alto nvel

de preciso.

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Processos Os processos de preparao chegada de navios envolvem o recebimento de dados sobre o

navio e respectiva carga, num perodo de tempo que se quer suficiente, para que o porto se

prepare para os processos de carga e descarga do navio da forma mais eficiente possvel.

Entre os dados manipulados pelos sistemas de informao direccionados de forma a suportar

esta fase temos: capacidade do navio, horrio previsto de chegada, carga a ser carregada e

descarregada, posio dos contentores no interior do navio, declarao para alfndega,

aptides necessrias para o desembarque de cargas especiais e requisitos tcnicos do

guindaste a ser utilizado no terminal porturio.

Figura 3 Guindaste mvel.

A tecnologia da informao aplicada aos processos de carga e descarga de navios tem como

principal funcionalidade gerir a manipulao de contentores. H duas actividades principais a

ter em conta: retirada de um contentor especfico do navio, ou seja, o sistema obteve um

conhecimento prvio da sua carga e do seu destino, levando-o para um local no terminal, que

pode ser um local de armazenagem temporria, localizado no prprio parque do terminal, ou

directamente para um veculo de transporte, normalmente comboio ou camio. No sentido

oposto, temos a movimentao de um contentor especfico, localizado na rea do terminal,

para dentro de uma rea especfica do navio. Tanto os dados de identificao de contentores,

a ordem ou sequncia dos contentores a serem manipulados, os equipamentos a serem

empregues nestas movimentaes, as localizaes de origem e destino de cada um deles, so

geridos por esta categoria de sistema de informao.

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Figura 4 Prtico a empilhar contentores no porto de Anturpia.

O processo de armazenamento e despacho da carga envolve o planeamento de armazenagem

de contentores na rea porturia, e o manuseio do contentor at um veculo de transporte que

o levar para uma localidade fora do ambiente porturio. Em portos com restries de espao

fsico a contentores uma operao bastante crtica, actualmente h portos a realizar um

armazenamento em alturas que chegam de nove contentores. Se no houver algoritmos que

realizem clculos para obter a melhor forma de empilhar contentores, o custo operacional do

porto directamente afectado.

Figura 5 Parque de contentores.

Tomando ainda o exemplo anterior, movimentar um contentor que est por baixo de uma pilha

de nove contentores implica 17 movimentaes extra de contentores. Outro aspecto crtico

deste processo o de gerir a entrada de comboios e caminhes no ambiente porturio, h

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portos que nas horas de maior movimentao chegam a gerir mais de 700 camies por hora

(e.g. Porto de Santos, Brasil), com um tempo mdio de 30 minutos de permanncia em

ambiente porturio. Concluindo a descrio dos processos porturios fortemente assistidos

pelas TI, temos a informao da localizao da carga e o seu status no que diz respeito sua

situao alfandegria. Normalmente esta a informao principal a ser monitorizada pelos

clientes e pelas entidades que os auxiliam no transporte de cargas martimas. Estas solues

informticas ainda fornecem informaes sobre a programao de chegada e sada de navios,

navios estacionados na regio do porto, ocupao dos terminais porturios e outras

informaes importantes para a comunidade porturia.

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Integrao de Sistemas Logsticos Nesta seco do trabalho passamos a discutir as possibilidades de integrao de sistemas e

dispositivos de apoio logstica. Tal com j foi referido, do aumento do comrcio internacional

resultou, tambm, um grande aumento do trfego de mercadorias nos terminais martimos de

todo o mundo. No entanto, apesar da expanso fsica dos mesmos ser uma opo, esta ser

sempre menos atractiva do ponto de vista financeiro quando comparada com a incluso de

tecnologias que aumentem a eficincia e agilizao de processos. Realizamos assim que,

contra a opo expanso geogrfica temos o facto de os agentes fsicos que definem a

arquitectura de um porto serem muito caros, como o exemplo dos altos preos dos prticos,

guindastes, veculos de transporte, estruturas alfandegrias e o prprio espao a ocupar. Por

outro lado o investimento em sistemas e dispositivos de apoio logstica, apesar de

representar tambm um investimento avultado, este ser sempre inferior e ter a seu favor o

facto de adaptar os processos de actuao para nveis mais eficazes aos presentes.

O aumento de eficcia levar no s a um maior processamento de mercadorias, como

tambm garantir que essa quantidade maior de bens ser direccionada de forma correcta ao

seu destino final e em maior segurana.

Figura 6 Layout de um Terminal Martimo

Na Figura 6, temos representado as principais reas fsicas de um terminal porturio, sendo

que as setas figuram como os diferentes fluxos de mercadorias que circulam no mesmo. O

Porto o local onde recebida a documentao e se procede posterior entrada de

mercadoria ou contentores, que tero como destino o Parque de Contentores. No sentido

inverso, o Porto tambm o local onde se d a sada da mercadoria importada.

Parque de Contentores

Porto

C

F

S

rea de Exportao

rea de Importao

Zona de Atracagem

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Figura 7 Camies carregados a atravessar o Porto de um Terminal.

O Parque de Contentores, ou de Mercadorias, funciona como armazm de material a aguardar

o despacho e/ou meio de importao ou exportao.

A zona denominada por CFS (Container Freight Station) ou EC (Estao de Contentores),

uma rea que serve para carregar ou descarregar contentores. Esta seco pode localizar-se

dentro ou fora do terminal dependendo da autorizao das autoridades alfandegrias.

As reas de Exportao e Importao so locais prximos da Zona de Atracagem, e que se

encontram destinadas ao manuseamento de contentores ou outro tipo de carga, com destino a

outros portos ou recm-chegados ao terminal em questo.

Todas estas reas podem estar abrangidas por um, ou mais, dos seguintes sistemas logsticos.

OCR Optical Character Recognition

sem dvida um dos sistemas com maior ndice de utilizao nos dias de hoje, muito devido

ao facto de se recorrer a este meio para a identificao de contentores. Est normalmente

inserido em sistemas informticos de controlo de operaes porturias, como por exemplo, o

Terminal Operating System (TOS), fornecendo a este a localizao e status das mercadorias

previamente inseridas no sistema.

O OCR um software com capacidade de captura e processamento de imagem de texto. Aps

a captura da imagem, o OCR varre o campo da mesma com o intuito de identificar um padro

de caracteres especfico. Uma vez encontrado, o programa converte os caracteres presentes

na imagem em texto electronicamente editvel, traduzindo-as de seguida para um cdigo mais

fcil de utilizar, como por exemplo ASCII (American Standard Code for Information

Interchange).

Um sistema OCR com a finalidade de identificao de veculos e contentores pode ser

instalado em vrios locais como o Porto, guindastes e outros meios de transporte, e tem como

requisitos os seguintes elementos:

Sistema de aquisio de imagens de alta qualidade que fornecem diferentes perspectivas do veculo e contentor;

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Aplicao de processamento de imagens e reconhecimento das matrculas dos veculos e contentores.

O processo de leitura do programa OCR tem como requisito um cdigo alfa numrico com onze

caracteres, dos quais temos quatro letras nas primeiras quatro posies, sendo as ltimas sete

preenchidas por nmeros. Devem ainda existir dois nmeros com a funo de identificar a

origem do elemento alvo de identificao. Na Figura 8, tem-se um exemplo do que se acaba de

explicar.

Figura 8 OCR aplicado a um contentor

As trs primeiras letras do cdigo identificador reconhecem a empresa transportadora, sendo a

quarta letra, U, utilizada na maioria dos contentores, apesar do programa no lhe reconhecer

qualquer significado. Os sete algarismos esto divididos no nmero de srie do contentor (os

seis primeiros dgitos), cabendo ao ltimo dgito a funo de verificao.

PDS Position Detection System Aliado tecnologia OCR surge o sistema PDS. O PDS uma ferramenta de localizao de

entidades que recorre tecnologia de DGPS (Differential Global Positioning System) para obter

as coordenadas de posio das mesmas, transmitindo os dados recolhidos atravs do sistema

de RDS (Radio Data System) aos controladores dessas entidades e para os sistemas de

gesto global que integram o PDS.

O que acontece que, em ambiente porturio, no s fundamental identificar o que se est a

movimentar, mas tambm fulcral saber localizar com preciso a carga em questo. O mesmo

se pode aplicar aos meios de deslocao de mercadorias. Assim, se em cada meio de

transporte como por exemplo gruas, prticos, empilhadores e camies, for colocado um

sistema de localizao por GPS (Global Positioning System), isto permitir a cada equipamento

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obter posies e fazer o seu seguimento dentro do parque, podendo-se, de forma automtica,

controlar a sua circulao e respectiva mercadoria.

O sistema de localizao transmite por radiofrequncia o registo em tempo real da posio do

meio de transporte em questo, fazendo uso da infra-estrutura de comunicaes sem fios

disponvel no parque. Isto permite conhecer com exactido a posio de cada meio de

transporte, facultando o controlo dos percursos efectuados e dos tempos de operao.

Figura 9 - Antena DGPS

RTLS Real-Time Location System O RTLS surge como alternativa ao PDS. Neste caso a tecnologia utilizada a de RFID (Radio-

Frequency IDentification) em vez de GPS. Este sistema mostra-se uma alternativa de valor ao

sistema PDS, j que, bastante mais econmico e requer menores configuraes ao nvel dos

sistemas integradores (TOS). Na Figura 11 podemos ver um exemplo de antenas de leitor

RFID. Esta tem como funo localizar uma tag (Figura 10), previamente colocada no objecto a

localizar, e juntamente com outras duas antenas iguais, pelo mtodo de triangulao

determinar a posio do j referido objecto.

Figura 10 Tag de RFID

Assim, atravs do RTLS, o sistema adquire e colecciona informao de localizao geogrfica

que permita conhecer, em tempo real, a localizao de mercadoria armazenada ou em trnsito

num parque fechado. O sistema permite obter informao sobre a mercadoria que recebida

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ou expedida no parque e d apoio sua movimentao e a respectiva associao ao meio de

movimentao.

Figura 11 Antenas RFID

Um conceito bastante utilizado em ambientes porturios, e relacionado com o RTLS, o de

Track & Trace. Este utiliza, na maioria dos casos, a tecnologia de RFID para obter a

localizao em tempo real das mercadorias, o que uma mais-valia para as empresas

despachantes na hora de relatar aos seus cada vez mais exigentes clientes, o estado das suas

encomendas. No entanto, em portos onde se utilize o sistema RTLS, os sistemas de RFID

utilizados no so partilhados, e cabe normalmente a um outro prestador deste tipo de servios

a responsabilidade de instalar o seu prprio material de triangulao e sistemas adjacentes.

Figura 12 Algumas das empresas que usam o sistema Track & Trace

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Segurana

Nos dias que correm as preocupaes com a segurana so uma questo indispensvel. No

caso dos terminais martimos as entidades responsveis pela segurana so as entidades

alfandegrias. A estas cabe a funo de inspeccionar as mercadorias que todos os dias

chegam aos portos, bem como as pessoas que por via martima tentam entrar no pas. No

entanto, apesar do controlo das pessoas estar quase reduzido sazonalidade da chegada de

um navio de cruzeiro ao porto, o volume de contentores que chegam aos portos de todo mundo

tem vindo a aumentar a um nvel elevado, o que torna a actividade alfandegria algo bastante

exigente. No entanto, apesar de tudo, foi s a partir da altura do 11 de Setembro que o governo

americano decidiu estabelecer metas para a fiscalizao porturia. Em 2007 apenas 5% dos

contentores que deram entrada em solo americano foram sujeitos a inspeco. De forma a

contrariar este facto, o congresso anunciou medidas e estudos de tecnologias que passaremos

a citar, para que no ano de 2012 o numero passe de 5% para 100%. Espera-se que o resto do

mundo acompanhe esta tendncia.

De forma conjugar as necessidades de fiscalizao e de agilizao das operaes porturias,

foi desenvolvida uma tecnologia que permite o scanning de contentores. Existem dois tipos de

tecnologias disponveis no mercado, a radiografia por raios-Gama e a radiografia por raios-X. O

scanner muitas vezes instalado na rea do porto, j que por apenas conseguir obter uma

imagem de uma seco vertical limitada, necessrio aproveitar o deslocamento do camio

para obter a componente horizontal no seu todo.

Figura 13 Exemplo de scanner por raios-X

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Bibliografia

Integrating ERP, Supply Chain Management and Smart Materials , Dimitris N. Chorafas, 2001, Auerbach Publishers

http://en.wikipedia.org/wiki/Cargo_scanning, 5 de Dezembro 2008

http://www.portautomation.com/index.htm, 28 de Novembro 2008

http://pt.wikipedia.org/wiki/RFID, 30 de Novembro 2008

http://www.track-trace.com/container, 4 de Dezembro 2008

http://www.portek.com.sg/index.html, 25 de Novembro 2008

http://www.surajinformatics.com/ports-automation.htm, 5 de Dezembro

T. Thurston and Huosheng Hu, Distributed Agent Architecture for Port Automation, http://cswww.essex.ac.uk/staff/hhu/Papers/CSA-Oxford2002.pdf

http://www.portsautomation.com/, 4 de Dezembro 2008

http://www.portcities.org.uk, 4 de Dezembro 2008

http://www.demagcranes-ag.de/en/Segments/Port_Technology_/index.jsp, 4 de Dezembro 2008

http://www.sovereign-publications.com/index.htm, 4 de Dezembro 2008