Trabalho de Dispositivos e Redes de Sistemas Logísticos

Port Automation

Paulo Alexandre Mareco de Sousa

DRSL cadeira do curso

Mestrado em Eng. e Gestão Industrial

Professor Alberto Manuel Ramos da Cunha

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Dezembro de 2008

Resumo

Portos como os de Lisboa, Liverpool ou Roterdão, são plataformas logísticas de extrema

importância para as economias dos respectivos países, representado o papel principal no que

toca à troca internacional de bens físicos. No entanto, num futuro próximo, prevê-se que os

terminais marítimos percam a capacidade de se expandir muito mais do ponto de vista físico

(e.g. Porto de Lisboa), o que levará à incapacidade de corresponder às crescentes

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

solução para este problema passa por diminuir o tempo de permanência das unidades de

carga, com especial importância para contentores, reduzindo também o tempo necessário para

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

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

presentes nos terminais marítimos (Port Automation). Assim, proceder-se-á à explicação das

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

transporte marítimos, ferroviários e rodoviários.

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Índice

Resumo

Pág.2

Portos

Pág.4

Fluxo de Informação

Pág.6

Tecnologias de Informação

Pág.8

Processos Pág.10 Integração de Sistemas Logísticos

Pág.13

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

Segurança Pág.18 Bibliografia Pág.19

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Portos

As nações cada vez mais se inserem no processo de comercialização internacional, cenário

este, fortalecido pelo movimento de globalização. A competitividade comercial de um país está

directamente associada aos seus custos de produção e comercialização. Neste contexto, a

eficiência na gestão da cadeia de fornecedores é altamente crítica, por possibilitar reduções de

custos em matérias-primas, componentes e produtos acabados. O aumento contínuo do

comércio entre nações, e a necessidade operacional de ligar eficazmente as diferentes cadeias

de fornecedores, faz do ambiente portuário um elemento crítico em todo este processo.

Historicamente a maioria dos portos mundiais apresenta um passado fortemente direccionado

com comércio. No entanto, as estruturas portuárias, tais como hoje as conhecemos,

começaram a tomar forma apenas no inicio do século passado. Foi preciso esperar ainda mais

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

fazemos.

Não foi só a disposição e os componentes portuários que evoluíram, também os meios de

transporte que dão vida aos terminais marítimos o fizeram. Registou-se, analogamente, o

evoluir dos transportes marítimos, com os cargueiros a suportarem um número cada vez maior

de contentores, e também da inclusão de meios de transporte ferro e rodoviários. Aliado a tudo

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

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

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

grandes paquetes utilizam ainda as estruturas portuárias para atracar.

Todas estas actividades carecem de supervisão e entrosamento. A gestão de um porto deve

assim ser algo minucioso e abrangente, que não só se preocupe com a rapidez e agilização

dos processos, bem como com regras e questões de segurança.

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

Os ambientes portuários devem continuar a ser encarados como plataformas logísticas

essenciais ao desenvolvimento económico, ao mesmo tempo que apresentam,

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constantemente, oportunidades para projectos e acções que visem o aumento da eficiência

operacional ao nível da redução de tempos, redução de custos, inovações e melhoria da

qualidade dos serviços prestados.

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

mercadoria ficará implícito o movimento de pessoas. No entanto, quando houver a necessidade

de explicar algum ponto referente ao tráfego humano em terminais portuários, este será

referido de forma explícita.

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Fluxo de Informação A evolução dos estudos na área de logística sob o pressuposto mais amplo da gestão da

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

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

compreende-se que a SCM não deve gerir apenas o fluxo físico de materiais, mas também os

de informação, pagamento e responsabilidades. Implementações bem sucedidas de SCM

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

até o utilizador final.

No contexto do comércio internacional, que ocorre principalmente por via marítima, é evidente

a importância da gestão dos quatro fluxos já mencionados; descreve-se a seguir alguns

aspectos relacionados com cada um destes fluxos:

• Fluxo físico de material: receber carga do fornecedor; transportar de camião, comboio

ou recorrendo a uma combinação de ambos até a um porto; o terminal portuário

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

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

sequência inversa no país de destino da carga transportada sob o desígnio de

movimentação de cargas importadas;

• Fluxo de dados: há diversas informações que transitam entre as diferentes entidades

envolvidas, dados da carga, dados de autorização, dados de pagamento, dados para

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

dados do navio, entre outros;

• Fluxo de notas de pagamento: impostos e taxas governamentais são recolhidas nos

Portos de origem e destino, pagamentos dos prestadores de serviços envolvidos nas

operações, entre tantos outros pagamentos, onde muitos são pré-requisitos para o

início da operação de movimentação física subsequente;

• Fluxo de alternância de responsabilidades: dependendo da localização da carga ao

longo de seu trajecto há diferentes entidades com diferentes papéis e

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

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

encontra como responsável pela carga.

Nas operações diárias do comércio internacional estes fluxos ocorrem simultaneamente e de

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

que é o objecto de estudo desta pesquisa, os processos portuários são divididos em dois

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grandes grupos: processos de movimentação física de cargas, também denominados como

processos operacionais, e os processos administrativos.

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

administrativos são muito sensíveis à questão da informação. Para movimentar uma carga é

necessário ter a informação de onde ela se encontra, para onde dever ir, como ir, sendo a

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

disponibilidade de todas estas informações há a possibilidade de a movimentação da carga

não ocorrer, pois o processo também depende da averiguação da disponibilidade e status de

informações administrativas: autorização de entidades, averiguação de pagamentos, entre

outras. Resumindo, no ambiente portuário a correcta gestão de informação é tão crítica quanto

a gestão dos recursos físicos para a manipulação das cargas.

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Tecnologias de Informação Problemas nos processos portuários têm impacto directo na percepção do cliente final – o

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

bastante simples e directa, através da constatação de atrasos na entrega da carga no local de

destino. A ocorrência de problemas acarreta descontentamento e perdas não apenas para o

cliente final, mas também para os clientes internos da cadeia portuária: armadores, agências

de navegação, terminais portuários, entre outras entidades.

Assistiu-se no decorrer da última década a grandes esforços nos grandes portos mundiais no

sentido de se aumentar a eficiência e qualidade dos serviços prestados. Estas acções surgiram

na forma de estudos e alterações de processos portuários; para isso apostou-se em projectos

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

redesign (BPR), como também projectos de aperfeiçoamento de processos, ou business

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

ambiente portuário são: alterações das leis que regulamentam a operação portuária,

reestruturação dos processos portuários, mudanças no comportamento e atitudes das

entidades envolvidas, e incorporação de novas tecnologias.

Figura 2 – Processos portuários.

No que diz respeito às eventuais mudanças tecnológicas, há muitas inovações a ser

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

inovação e mudança, destacam-se as tecnologias de informação (TI). Um bom ambiente de

gestão de informação é a base ideal para a integração de sistemas logísticos em qualquer

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

através de um projecto de BPR, afectando a gestão total do porto em questão, ou

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

específico. 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 análise das TI em ambiente portuário, de referir que os processos

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

de geração de ganhos de eficiência operacional. Como se trata de processos maioritariamente

informatizados, há muita probabilidade de se obter óptimos resultados com a aplicação

intensiva das TI, já que a principal característica destas é a capacidade para integrar dados

provenientes de todas as áreas do processo portuário, gerando informação com um alto nível

de precisão.

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Processos Os processos de preparação à chegada de navios envolvem o recebimento de dados sobre o

navio e respectiva carga, num período 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 possível.

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

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

descarregada, posição dos contentores no interior do navio, declaração para alfândega,

aptidões necessárias para o desembarque de cargas especiais e requisitos técnicos do

guindaste a ser utilizado no terminal portuário.

Figura 3 – Guindaste móvel.

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

principal funcionalidade gerir a manipulação de contentores. Há duas actividades principais a

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

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

pode ser um local de armazenagem temporária, localizado no próprio parque do terminal, ou

directamente para um veículo de transporte, normalmente comboio ou camião. No sentido

oposto, temos a movimentação de um contentor específico, localizado na área do terminal,

para dentro de uma área específica do navio. Tanto os dados de identificação de contentores,

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

empregues nestas movimentações, as localizações de origem e destino de cada um deles, são

geridos por esta categoria de sistema de informação.

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Figura 4 – Pórtico a empilhar contentores no porto de Antuérpia.

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

de contentores na área portuária, e o manuseio do contentor até um veículo de transporte que

o levará para uma localidade fora do ambiente portuário. Em portos com restrições de espaço

físico a contentores é uma operação bastante crítica, actualmente há portos a realizar um

armazenamento em alturas que chegam à de nove contentores. Se não houver algoritmos que

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

porto é directamente afectado.

Figura 5 – Parque de contentores.

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

de nove contentores implica 17 movimentações extra de contentores. Outro aspecto crítico

deste processo é o de gerir a entrada de comboios e caminhões no ambiente portuário, há

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portos que nas horas de maior movimentação chegam a gerir mais de 700 camiões por hora

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

ambiente portuário. Concluindo a descrição dos processos portuários fortemente assistidos

pelas TI, temos a informação da localização da carga e o seu status no que diz respeito à sua

situação alfandegária. Normalmente esta é a informação principal a ser monitorizada pelos

clientes e pelas entidades que os auxiliam no transporte de cargas marítimas. Estas soluções

informáticas ainda fornecem informações sobre a programação de chegada e saída de navios,

navios estacionados na região do porto, ocupação dos terminais portuários e outras

informações importantes para a comunidade portuária.

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Integração de Sistemas Logísticos Nesta secção do trabalho passamos a discutir as possibilidades de integração de sistemas e

dispositivos de apoio à logística. Tal com já foi referido, do aumento do comércio internacional

resultou, também, um grande aumento do tráfego de mercadorias nos terminais marítimos de

todo o mundo. No entanto, apesar da expansão física dos mesmos ser uma opção, esta será

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

tecnologias que aumentem a eficiência e agilização de processos. Realizamos assim que,

contra a opção expansão geográfica temos o facto de os agentes físicos que definem a

arquitectura de um porto serem muito caros, como é o exemplo dos altos preços dos pórticos,

guindastes, veículos de transporte, estruturas alfandegárias e o próprio espaço a ocupar. Por

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

representar também um investimento avultado, este será sempre inferior e terá a seu favor o

facto de adaptar os processos de actuação para níveis mais eficazes aos presentes.

O aumento de eficácia levará não só a um maior processamento de mercadorias, como

também garantirá que essa quantidade maior de bens será direccionada de forma correcta ao

seu destino final e em maior segurança.

Figura 6 – Layout de um Terminal Marítimo

Na Figura 6, temos representado as principais áreas físicas de um terminal portuário, sendo

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

Portão é o local onde é recebida a documentação e se procede à posterior entrada de

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

inverso, o Portão é também o local onde se dá a saída da mercadoria importada.

Parque de Contentores

Portão

C

F

S

Área de Exportação

Área de Importação

Zona de Atracagem

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Figura 7 – Camiões carregados a atravessar o Portão de um Terminal.

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

o despacho e/ou meio de importação ou exportação.

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

uma área que serve para carregar ou descarregar contentores. Esta secção pode localizar-se

dentro ou fora do terminal dependendo da autorização das autoridades alfandegárias.

As áreas de Exportação e Importação são locais próximos da Zona de Atracagem, e que se

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

outros portos ou recém-chegados ao terminal em questão.

Todas estas áreas podem estar abrangidas por um, ou mais, dos seguintes sistemas logísticos.

OCR – Optical Character Recognition

É sem dúvida um dos sistemas com maior índice de utilização nos dias de hoje, muito devido

ao facto de se recorrer a este meio para a identificação de contentores. Está normalmente

inserido em sistemas informáticos de controlo de operações portuárias, como por exemplo, o

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

previamente inseridas no sistema.

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

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

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

na imagem em texto electronicamente editável, traduzindo-as de seguida para um código mais

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

Interchange).

Um sistema OCR com a finalidade de identificação de veículos e contentores pode ser

instalado em vários locais como o Portão, guindastes e outros meios de transporte, e tem como

requisitos os seguintes elementos:

• Sistema de aquisição de imagens de alta qualidade que fornecem diferentes

perspectivas do veículo e contentor;

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• Aplicação de processamento de imagens e reconhecimento das matrículas dos

veículos e contentores.

O processo de leitura do programa OCR tem como requisito um código alfa numérico com onze

caracteres, dos quais temos quatro letras nas primeiras quatro posições, sendo as últimas sete

preenchidas por números. Devem ainda existir dois números com a função de identificar a

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

explicar.

Figura 8 – OCR aplicado a um contentor

As três primeiras letras do código identificador reconhecem a empresa transportadora, sendo a

quarta letra, “U”, utilizada na maioria dos contentores, apesar do programa não lhe reconhecer

qualquer significado. Os sete algarismos estão divididos no número de série do contentor (os

seis primeiros dígitos), cabendo ao último dígito a função de verificação.

PDS – Position Detection System Aliado à tecnologia OCR surge o sistema PDS. O PDS é uma ferramenta de localização de

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

as coordenadas de posição das mesmas, transmitindo os dados recolhidos através do sistema

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

gestão global que integram o PDS.

O que acontece é que, em ambiente portuário, não só é fundamental identificar o que se está a

movimentar, mas também é fulcral saber localizar com precisão a carga em questão. O mesmo

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

transporte como por exemplo gruas, pórticos, empilhadores e camiões, for colocado um

sistema de localização por GPS (Global Positioning System), isto permitirá a cada equipamento

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obter posições e fazer o seu seguimento dentro do parque, podendo-se, de forma automática,

controlar a sua circulação e respectiva mercadoria.

O sistema de localização transmite por radiofrequência o registo em tempo real da posição do

meio de transporte em questão, fazendo uso da infra-estrutura de comunicações sem fios

disponível no parque. Isto permite conhecer com exactidão a posição de cada meio de

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

Figura 9 - Antena DGPS

RTLS – Real-Time Location System

O RTLS surge como alternativa ao PDS. Neste caso a tecnologia utilizada é a de RFID (Radio-

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

sistema PDS, já que, é bastante mais económico e requer menores configurações ao nível dos

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

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

localizar, e juntamente com outras duas antenas iguais, pelo método de triangulação

determinar a posição do já referido objecto.

Figura 10 – Tag de RFID

Assim, através do RTLS, o sistema adquire e colecciona informação de localização geográfica

que permita conhecer, em tempo real, a localização de mercadoria armazenada ou em trânsito

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

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ou expedida no parque e dá apoio à sua movimentação e a respectiva associação ao meio de

movimentação.

Figura 11 – Antenas RFID

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

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

localização em tempo real das mercadorias, o que é 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 não são partilhados, e cabe normalmente a um outro prestador deste tipo de serviços

a responsabilidade de instalar o seu próprio material de triangulação e sistemas adjacentes.

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

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Segurança

Nos dias que correm as preocupações com a segurança são uma questão indispensável. No

caso dos terminais marítimos as entidades responsáveis pela segurança são as entidades

alfandegárias. A estas cabe a função de inspeccionar as mercadorias que todos os dias

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

entanto, apesar do controlo das pessoas estar quase reduzido à 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 nível elevado, o que torna a actividade alfandegária algo bastante

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

americano decidiu estabelecer metas para a fiscalização portuária. Em 2007 apenas 5% dos

contentores que deram entrada em solo americano foram sujeitos a inspecção. 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 tendência.

De forma conjugar as necessidades de fiscalização e de agilização das operações portuárias,

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

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

scanner é muitas vezes instalado na Área do portão, já que por apenas conseguir obter uma

imagem de uma secção vertical limitada, é necessário aproveitar o deslocamento do camião

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