Agrosoft 97: Um sistema de apoio à decisão aplicado ao planejamento de confinamentos de bovinos de corte
Um sistema de apoio à decisão aplicado ao planejamento de confinamentos de bovinos de corte
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Visando aumentar a produtividade e lucratividade de sua atividade, muitos pecuaristas brasileiros têm adotado sistemas de terminação de bovinos de corte em confinamento. Diante da complexidade do processo de tomada de decisão e das potencialidades de aumento do lucro de fazendas com a utilização da informática, apresenta-se nesse artigo um sistema de apoio à decisão desenvolvido especificamente para confinamentos de bovinos de corte.
With the objective of increasing productivity and profitability of cattle raising, many Brazilian farmers have adopted beef cattle feedlot systems. This article describes a decision support system developed for beef cattle feedlots.
Sistema de apoio à decisão, confinamento de bovino de corte, administração rural
O mercado da carne bovina no Brasil é caracterizado pela sazonalidade da oferta do boi gordo, desta forma, na época de safra (primeiro semestre do ano) verifica-se, normalmente, preços reais da arroba do boi gordo abaixo dos observados no segundo semestre do ano, notadamente entre os meses de outubro e novembro (meses de pico de preços). Diante da possibilidade de usufruir de tal característica de mercado, muitos pecuarista passaram a realizar a engorda de bovinos em confinamento, como atividade de entressafra.
Admitindo-se que para o efetivo planejamento de atividades de confinamento de bovinos de corte no Brasil devam ser levadas em conta simultaneamente diversas variáveis, tais como: quantidade de animais a confinar, composição e consumo da ração, duração do processo de engorda, capital disponível, preço e, ou custos dos alimentos, preços futuros do boi gordo, entre outras, e considerando-se a potencialidade de melhorias no gerenciamento de fazendas com a utilização da informática, apresenta-se no presente artigo um sistema de apoio à decisão desenvolvido por Resende Filho (1997). Tal sistema foi desenvolvido objetivando auxiliar profissionais ligados ao gerenciamento de confinamentos de bovinos de corte na manipulação e quantificação das diversas variáveis envolvidas na definição da estratégia de produção que mais se aproxime do máximo lucro do empreendimento.
2. O SISTEMA DE APOIO AO PROCESSO DE TOMADA DE DECISÃO EM CONFINAMENTO DE BOVINOS DE CORTE (SADCONF)
Para facilitar a compreensão do funcionamento do sistema desenvolvido, apresenta-se na Figura 1 o organograma da estrutura do SADCONF.
Figura 1: Arquitetura do SADCONF.
Pela Figura 1, verifica-se que o SADCONF é constituído de cinco módulos de entrada de dados que estão interligados aos modelos de programação matemática incorporados a ele. A seguir, serão mencionados alguns dos dados requeridos ao usuário, na seqüência de módulos do SADCONF, como apresentado na Figura 1:
Módulo com as características dos animais e prazo de pagamento: peso inicial, sexo (macho, macho castrado, fêmea), raça e preço de compra do boi magro, duração máxima do processo de engorda em dias, entre outros.
Módulo dos custos de produção: os dados aqui requeridos deverão representar os custos operacionais mensais a serem efetuados para o pagamento da mão-de-obra, combustível; os custos por animal decorrentes de aplicação de vitaminas, vacinas e vermífugos; o custo de oportunidade do capital ou taxa de juros mensal; disponibilidade máxima de capital; custos fixos decorrentes da manutenção de máquinas e equipamentos, depreciação de instalações, entre outros.
Módulo dos preços futuros da arroba do boi gordo: os valores dos preços futuros poderão ser fornecidos com base no critério que melhor parecer ao usuário. Recomenda-se a utilização dos preços formados em nível de Bolsa de Mercadorias & Futuros, uma vez que Kassouf (1988) constatou que as previsões formadas no mercado futuro do boi gordo desta instituição são muitas vezes melhores que as obtidas com o uso de modelos econométricos sofisticados.
Módulo com as restrições de quantidade dos alimentos volumosos: tais dados condicionarão a solução do problema de maximização do lucro do confinamento à utilização das quantidades máximas e mínimas dos alimentos volumosos disponíveis em nível de propriedade.
Módulo dos preços de alimentos: o usuário do SADCONF deverá informar o preço ou o custo de produção da tonelada dos diversos alimentos disponíveis à formulação da ração. Tais valores serão considerados durante a formulação da ração a ser fornecida e na quantificação dos custos decorrentes do fornecimento dela aos animais.
Módulo com a composição bromatológica dos alimentos: a composição de vinte e quatro alimentos está armazenada no base de dados do SADCONF. Esses alimentos foram selecionados considerando-se o levantamento realizado pela EMATER-MG e citado por Silvestre et al. (1986), onde são apresentados os alimentos mais utilizados por confinadores no Estado de Minas Gerais (segundo maior confinador da federação). É importante mencionar que é permitido ao usuário alterar a composição dos alimentos já armazenados.
Deve ser observado que o SADCONF possui dois modelos de programação matemática, um para maximização do lucro, outro para a minimização do custo de rações (vide Figura 1).
2.1 - Modelos de maximização do lucro e minimização do custo de rações
Para modelar tanto o problema de maximização do lucro, quanto o problema de minimização do custo de ração há a necessidade de se antever o desempenho (ganho de peso diário) e o consumo de ração dos animais. Utilizou-se para tanto, equações propostas pelo AFRC (1993) e NRC (1984) que são amplamente utilizadas por pesquisadores e técnicos ligados à nutrição de ruminantes. Tais equações relacionam o teor de energia metabolizável presente na ração a ser fornecida, considerando-se os diferentes sexos, raças e pesos dos animais ao consumo diário de matéria seca e ao ganho de peso diário esperado para os animais confinados.
Além das exigências energéticas dos animais confinados, é necessário conhecer as suas necessidades de proteína e de minerais (cálcio, fósforo, magnésio, sódio e potássio). Foram utilizadas para tanto, equações sugeridas pelo AFRC (1993) e por Fontes (1995). Tendo-se em mãos tais relações, foi possível modelar o problema de maximização do lucro e minimização do custo de ração em forma de modelos de programação matemática, implementando-os em um programa de computador, construído em ambiente de planilha eletrônica. A forma matemática dos modelos é apresentada em Resende Filho (1997).
2.2 - Resolução dos problemas de otimização
O modelo de maximização do lucro (Problema de Programação Não-linear) possui como variáveis de decisão: o teor de energia metabolizável da ração, o peso final e o número de animais a serem confinados (variável inteira), e a quantidade de cada alimento (em base seca) disponível à formulação da ração. Os valores de tais variáveis vão sendo alterados segundo o algoritmo Gradiente Reduzido Generalizado, até que se obtenha, se não o ponto de lucro máximo global, ao menos o lucro máximo local. No caso do modelo de minimização do custo de rações (Problema de Programação Linear), as variáveis de decisão passam a ser somente as quantidades de cada alimento em base seca. Os valores de tais variáveis serão alterados segundo o algoritmo Simplex até que se obtenha a ração de custo mínimo, respeitadas as exigências nutricionais dos animais para o ganho diário de peso preestabelecido pelo usuário do sistema.
Para solucionar tanto o problema de maximização do lucro, quanto o de minimização do custo de rações o SADCONF utiliza o add-in do Microsoft Excel conhecido como Solver. Esta macro suplementar do Microsoft Excel disponibiliza algoritmos eficientes para resolução de problemas de programação matemática como o Simplex, utilizado para resolução de Problemas de Programação Linear, e o Gradiente Reduzido Generalizado, utilizado para solucionar Problemas de Programação Não-linear (Microsoft, 1994).
3. UM EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO DO SADCONF
Para operacionalização deste exemplo foi considerado um módulo de produção que comporta no máximo 60 animais que deverão atingir no mínimo 460 kg de peso vivo com rendimento de carcaça de 52%. Os animais são mestiços zebu x europeu com 360 kg de peso inicial. A data de início do confinamento foi estipulada em 10 de julho de 1996. Os custos com depreciação anual das instalações (R$136,00), depreciação de máquinas (R$ 203,00), pagamento de mão-de-obra e encargos sociais (R$ 131,00). Os preços e custos de produção dos alimentos disponíveis são melhor definidos em Resende Filho (1997). Na Figura 2 apresenta-se a tela com os resultados calculados pelo SADCONF.
Figura 2: Tela de apresentação dos resultados do SADCONF.
O processo de maximização demanda em média cerca de dez minutos de processamento em um computador do tipo 486 DX4-100 com 8 MB de memória RAM, variando conforme a complexidade do problema. Pela Figura 2, verifica-se que o SADCONF apresenta ao usuário o peso final ótimo a ser obtido pelos animais confinados (16,47 arrobas), o preço nominal esperado para arroba do boi gordo (R$ 27,35), o número de animais a confinar (60), a data de término e venda dos animais (1o de outubro), o consumo diário de ração (1243,7 kg por dia), o lucro esperado, entre outras informações. O SADCONF também calcula, utilizando-se um processo do tipo "goal seeking", qual deverá ser o preço mínimo da arroba do boi gordo na época de término do confinamento, de maneira a garantir ao confinador ao menos lucro zero (Figura 2). O SADCONF também gera a composição da ração (em base natural) a ser formulada e fornecida aos animais confinados, para o presente exemplo a ração calculada é apresentada na Figura 3. Tal ração deverá garantir um ganho médio diário de peso para os animais confinados de 1,39 Kg.
Como o Sistema de Apoio à Decisão em Confinamento de Bovinos de Corte (SADCONF) trata, tanto o problema de minimização do custo de rações, como o problema de maximização do lucro em confinamento de bovinos de corte de forma determinística, é importante atentar-se para o fato de se estar trabalhando com variáveis biológicas e de mercado que em situações reais apresentarão desvios que devem ser esperados.
Figura 3: Ração balanceada em base natural calculada pelo SADCONF.
Apesar da limitação já mencionada, o Sistema de Apoio à Decisão em Confinamento de Bovinos de Corte, apresentado no presente artigo, demonstrou efetiva potencialidade no sentido de auxiliar o processo de tomada de decisões de confinadores de bovinos de corte, evoluindo em relação a programas anteriormente desenvolvidos como os apresentados por Ferreira (1993) em: possibilitar o cálculo de rações de custo mínimo; informar o tomador de decisão a respeito da sensibilidade da solução em relação a decréscimos no preço futuro da arroba do boi gordo; possibilitar ao usuário do sistema lidar com o problema da obtenção de máximos locais para a função lucro, aumentando as chances de se encontrar o máximo global; e facilitar a interação do usuário com o sistema, devido a interface amigável.
Constata-se que a concepção de sistemas de suporte à decisão permite a realização de pesquisas multidisciplinares, propiciando a interligação entre diferentes áreas do conhecimento científico, no presente caso economia, zootecnia, pesquisa operacional e informática.
AFRC (1993) Energy and protein requeriments of ruminants: an advisory manual prepared by AFRC Technical Committee on responses to nutrients. Commonwealth Agricultural Bureau, International, Wallingford, UK.
Ferreira, N.F (1993) Otimização econômica em confinamento de bovinos de corte. Dissertação de Mestrado em Economia Agrária, ESALQ - USP, Piracicaba, SP.
Fontes, C.A.A.F (1995) Composição corporal, exigências líquidas de nutrientes para ganho de peso e desempenho produtivo de animais zebuínos e mestiços europeu-zebu: resultados experimentais, in Simpósio Internacional Sobre Exigências Nutricionais de Ruminantes, Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, MG.
Kassouf, A.L. (1988) Previsão de preços na pecuária de corte do estado de São Paulo. Dissertação de Mestrado em Economia Agrária, ESAL Q - USP, Piracicaba, SP.
Microsoft (1994) Microsoft Excel 5.0 para windows: guia do usuário. Microsoft corporation.
NRC (1984). Nutrient Requirements of beef cattle. 6th revised edition. National Academy Press, Washigton D.C.
Resende Filho, M.A. (1997) Desenvolvimento de um sistema de apoio ao processo de tomada de decisão em confinamento de bovinos de corte. Dissertação de Mestrado em Economia Rural, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG.
Silvestre, J.R.A., Pires, J.A. A., Vilela, H. (1986) Engorda de bovinos na entressafra no estado de Minas Gerais. EMATER-MG, Belo Horizonte, MG v. 8, n. 2, p. 1-28, jun. 1986.
Moisés de Andrade Resende Filho é Engenheiro Agrônomo (1994) pela Universidade Federal de Viçosa e M. S. em Economia Rural (1997). Atualmente é professor assistente da Faculdade de Economia e Administração da UFJF, onde paralelamente a atividade docente busca desenvolver projetos de pesquisa nas áreas de informática aplicada à agricultura, avaliação de projetos e desenvolvimento de modelos de programação matemática aplicáveis a tomada de decisão na agricultura e, ou agroindústrias.
José Luís Braga é Engenheiro Eletricista pela PUC-MG (1976), M.S. em Ciência da Computação pelo DCC-UFMG (1981) e D.Sc. em Informática pela PUC-RJ (1990). Atua como Professor Adjunto do Departamento de Informática da Universidade Federal de Viçosa, estando envolvido com pesquisas relacionadas às áreas de Interfaces Cooperativas, Sistemas Baseados em Conhecimento e Sistemas de Suporte à Decisão.
Carlos Augusto de Alencar Fontes é Engenheiro Agrônomo pela Universidade Federal de Viçosa (1966), M.S. em zootecnia pela UFV (1971) e Ph.D. pela Universidade da Flórida (1985). Possui diversos artigos científicos publicados em periódicos nacionais e internacionais. Atualmente é Pesquisador do CNPq, e Professor da Universidade do Norte Fluminense, onde desenvolve suas pesquisas. Também no Departamento de Zootecnia da UFV, o professor Carlos Augusto mantém suas pesquisas em nutrição e produção de bovinos, com vários orientados de Mestrado e Doutorado.