Optimization of the capacity of sugar and alcohol plants

O presente estudo trata da otimização da logística de transporte e recepção de cana-de açúcar em indústria sucro-alcooleira, com base em modelos de filas de espera, seguido de modelo para otimização da produção, no âmbito da programação linear, cujo objetivo é a maximização do lucro total, advindo da comercialização de seus produtos (açúcar e álcool) e sub-produtos (bagaço de cana, torta de filtro, vinhaça e eletricidade). Para o estudo das filas de espera, a metodologia adotada consistiu na análise do sistema de transporte de cana da Usina Aliança, indústria localizada no interior do Estado da Bahia, Brasil. Os dados coletados alimentaram o software de planilha eletrônica excel, da Microsoft, empregado para o teste de aderência das distribuições de probabilidade. Com base no software Quntitative Systems for Business Plus - QSB+ foram feitas simulações de descarregamentos de cana. Para a programação linear, por sua vez, tomou-se por base estudo detalhado das operações unitárias de 95 indústrias desse segmento, realizado pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT. O recurso informatizado neste caso, consistiu também, do software excel, através do solver, tendo sido usada para a simulação de cenários relativos à maximização do lucro. Os resultados obtidos indicaram que um re planejamento da frota de transporte de cana, com diferentes capacidades é, de fato, mais indicado para a otimização do descarregamento nas usinas. Quanto à otimização da produção, conclui-se que o modelo formulado responde satisfatoriamente a variações de preços de seus produtos, indicando cenários de produção mais adequados. O presente estudo contribui para a melhoria da indústria de açúcar e álcool, fazendo ligação entre a função suprimentos e a função produção, de modo sistematizado, e apoiado em bases das Engenharias Química e de ProduçãoThis study is about optimizing sugar-cane transportation and delivery logistics in the sugar and alcohol industry, based on waiting-queue models following a model for optimizing production, using linear programming, with the objective of increasing the total profit resulting from the sale of the products and by-products: sugar-cane bagasse, filter cake, stillage, and electricity. The methodology employed in the waiting-queues study consisted of analyzing the transportation system of the Aliança Mill, a facility located in rural Bahia, Brazil. Data collected were manipulated with statistics tools found in Microsoft Excel, in order to perform the probability distributions adherence test. Quantitative Systems for Business Plus, QSB+ software was used to perform simulations of cargo unloading in which the number of cargo unloading facilities (dumpers) was varied. The mathematical model was based on a detailed study of the operating units of 95 industries of this area, developed by Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT. The computer resources also included Microsoft Excel. Its "solver" function was used to simulate scenarios related to maximizing profit. The results show that re-planning the transportation fleet to include a mix of vehicles with different load capacities is recommended to achieve optimal cargo unloading at the mills. Concerning production optimization, this study shows that the model satisfactorily responds to possible price variations of products and by-products, indicating suitable production composition scenarios. This study thus contributes to processes improvement in the sugar and alcohol industry, linking the supply function to the production function in a systematized way, based on Chemical and Production Engineerin