Aplicação do Protocolo Contract-Net na Indústria do Petróleo

Apesar de haver várias aplicações do CNet em problemas de cadeias de suprimentos (DAVIDSSON et al., 2008; LOU et al., 2004; TA; CHAI; LIU, 2005), são raros os trabalhos que aplicam tal mecanismo em problemas da indústria petrolífera. Em uma pesquisa bibliográfica, foram encontrados apenas dois trabalhos que aplicam o CNet neste domínio de problema. Estes trabalhos são respectivamente de autoria de Tian, Foley et al. (2006) e Brito (2008). Um fato interessante é que, apesar da complexidade deste domínio de problema,

ambos os trabalhos fazem uso apenas do CNet convencional, não se beneficiando das melhorias propostas nas versões estendidas.

O trabalho Tian, Foley et al. (2006) consiste na aplicação do CNet na cadeia petrolífera chinesa. O protocolo é aplicado para definir movimentações de petróleo bruto ou derivados de petróleo conjuntamente nos três segmentos da cadeia (i.e. downstream,

midstream e upstream) chinesa, com possibilidades de movimentação com o exterior. O

cenário em que se aplica é formado por um mercado semimonopolizado, sendo este constituído por três empresas nacionais que atuam nos mesmos segmentos, mas em regiões diferentes da China. Este cenário é formado por entidades reais referentes aos consumidores finais, centros de distribuição, refinarias e pontos de extração de petróleo. Estas entidades se comunicam em tempo real para atender demandas inesperadas dos consumidores, as quais surgem em forma de ordem de pedido e apresentam certa quantidade e data máxima para entrega de um dado produto.

Em termos práticos, cada entidade real da cadeia petrolífera é representada por um agente. Estes agentes são agrupados pelos tipos de atividades (e.g. extração, refinamento) que exercem e pela empresa que representam. Assim, as interações ocorrem simultaneamente entre estes grupos de agentes a fim de atender as demandas de produtos. Nestas interações, o protocolo CNet é empregado na definição dos agentes que formarão os contratos e dos valores dos atributos destes contratos.

A interação entre as partes ocorre em forma de cascata ou cadeia de solicitações. A interação tem início com a solicitação de uma quantia de um dado produto por um consumidor final aos centros de distribuição, que por sua vez, podem propagar esta solicitação às refinarias e estas por fim, aos pontos de extração. Nesta interação, sempre o demandante realiza o papel do leiloeiro e o fornecedor realiza o papel do participante. Entretanto, esta interação ocorre por meio da priorização de certos grupos, primeiramente um agente prioriza o recebimento ou envio de produtos aos agentes da mesma companhia, para depois negociar com outras companhias nacionais e por último com o exterior.

Em termos do CNet, o CFP é formado basicamente pelo tipo de produto desejado, o volume desejado e a data máxima de entrega deste volume. O leiloeiro envia o CFP exclusivamente aos participantes que representam as bases sobre o domínio da mesma empresa em que atua. Tais participantes calculam o valor do lance considerando vários fatores, tais como os custos de transporte, armazenamento, refinamento, grau de parceria com o leiloeiro e enviam os lances informando, cada qual, a provável data de entrega.

O leiloeiro aguarda os lances de acordo com um deadline pré-estabelecido. Caso o leiloeiro não receba propostas após o término do deadline, ele iniciará um novo leilão com o mesmo anúncio, mas enviará tal anúncio apenas para os participantes dentro do território chinês que não compõem a mesma organização. Se ainda não obtiver sucesso, o anúncio será enviado para agentes representativos das bases localizadas no exterior.

Porém, caso o leiloeiro tenha recebido propostas, ele age de forma rígida na seleção da parte contratada. O leiloeiro apenas considera os lances que satisfazem estritamente as restrições especificadas no anúncio. Por exemplo, se um participante oferece um lance que não respeita a data máxima de entrega, tal lance é prontamente rejeitado pelo leiloeiro. Em relação ao volume de um produto, caso este seja menor do que o solicitado, o leiloeiro não rejeita a proposta, mas remete a decisão para o profissional especialista usuário do sistema. Todavia, quando os lances respeitam as restrições ou passam pela análise do especialista, o leiloeiro seleciona o lance vencedor que oferece o menor preço.

Na sequência, o participante vencedor recebe a notificação sobre a vitória no leilão e então pode decidir pela concretização do acordo com tal leiloeiro ou com outros leiloeiros que também lhe enviaram tal notificação na rodada corrente. O participante seleciona o leiloeiro mais vantajoso por meio da avaliação dos custos de movimentação, certamente, priorizando o leiloeiro que apresenta menor custo. Antes de enviar a confirmação de acordo, o participante realiza a atualização de seu estoque por meio da remoção do volume a ser escoado. Da mesma forma, quando o leiloeiro recebe a confirmação, ele atualiza o seu estoque por meio do incremento do volume recebido. Caso a demanda do leiloeiro ainda não tenha sido completamente atendida, este dará início a outro leilão para movimentar apenas o volume faltante. Um leiloeiro somente se torna satisfeito quando a sua demanda for completamente atendida.

De modo geral, a solução apresentada possui algumas limitações decorrentes do uso da versão do CNet convencional, a qual afeta a qualidade da solução nestes tipos de problema. Como exemplo, a falta de conhecimento sobre todas as oportunidades de negócio pode levar o leiloeiro a perder, com certa frequência, boas oportunidades de movimentação de produtos. Também, mesmo que os autores afirmem que a versão do protocolo empregada consiste em uma extensão do CNet, esta versão apenas inclui novos comportamentos de negociação (i.e. decisão por preço e grau de parceria) e múltiplas rodadas, não alterando a estrutura do protocolo.

Assim, como já discutido, uma das limitações principais refere-se a negociações concorrentes. Neste problema de atribuição de itens, quando o leiloeiro envia um ACCEPT- PROPOSAL para um participante, ele automaticamente manda REJECT-PROPOSAL para os demais participantes na mesma rodada. Portanto, caso o participante vencedor não aceite fechar o acordo, o leiloeiro abrirá um novo leilão na rodada seguinte. Porém, os participantes que receberam REJECT-PROPOSAL podem ter fechado contrato com outros leiloeiros durante a rodada, não apresentando assim, recursos disponíveis ou interesse para participar novamente do leilão.

Outra limitação refere-se à direção das negociações em cadeia, sendo que estas são sempre iniciadas pelos agentes demandantes. Mesmo que a intenção desta estratégia seja atender a demanda, tal forma de negociação não contempla situações de excesso de produção das bases. Nesta abordagem, estas bases não têm oportunidades para escoar o volume que excede a capacidade de armazenamento. Porém, esta limitação não afeta a solução do problema, uma vez que as capacidades de armazenamento não são consideradas. Da mesma forma, o trabalho não considera as capacidades de transporte, e consequentemente, a possibilidade de compartilhamento de modais por diferentes rotas. Estas restrições aumentam significativamente a complexidade do problema e exigem novos artifícios adicionados ao protocolo para a obtenção de soluções mais satisfatórias.

Apesar das similaridades com o PPTDP, o problema apresentado não consiste em um problema de planejamento por ocorrer em tempo real. Diferentemente, o trabalho de Brito (2008) contempla um problema de planejamento na indústria petrolífera, um planejamento operacional diário no segmento upstream. Este trabalho realiza o planejamento de atracação de navios carregados de vários tipos de petróleo cru em píeres para consequente descarregamento do volume em tanques de um terminal aquaviário e posterior envio para uma refinaria por meio de uma malha particular de dutos. Os produtos são categorizados em grupos de produtos e apenas são enviados à refinaria após um período de 24 horas em que devem ser mantidos nos tanques para decantação. No processo de decantação, o petróleo se separa da salmoura permitindo seu envio por meio de dutos.

Por se tratar de um planejamento operacional, o trabalho considera cada entidade real (i.e. navio, píer, tanque, refinaria e duto) do problema como sendo um agente. Estes agentes cooperam por meio do CNet convencional aplicado em cascata a fim de alocar os navios aos píeres de forma mais satisfatória, ou seja, com redução dos custos e tempo de descarregamento. Ademais, os agentes cooperam para manter um nível de estoque adequado

de cada produto na refinaria, uma vez que uma refinaria não deve parar suas operações por falta de produtos.

Na resolução deste problema, cada entidade apresenta um conjunto de restrições a ser respeitada. Entre as principais restrições: a) cada navio apresenta uma hora prevista para atracação e desatracação; b) cada píer somente pode receber navios com certas dimensões de calado; c) cada tanque apresenta limites mínimos e máximos de armazenamento que são dados por grupos de produtos; d) cada duto apresenta uma vazão única para qualquer tipo de óleo e, e) cada refinaria também apresenta um limite mínimo e máximo de armazenamento.

O CNet é utilizado em um processo de planejamento por meio de simulação. Neste processo, as negociações são iniciadas apenas quando um evento simulado ocorre, o qual consiste na chegada (simulada) de um navio na área de atracação. Em termos práticos, o navio inicia um leilão e envia um CFP para todos os píeres informando a sua hora prevista para atracação e desatracação, o tipo de produto e quantidade que pretende descarregar. Cada píer recebe o CFP e inicia um segundo leilão enviando outro CFP para os tanques a fim de selecionar aquele com maior capacidade e melhor custo. Os tanques enviam seus lances para os píeres. Cada píer analisa os lances e seleciona um ou mais tanques para armazenar toda a carga do navio e então envia o lance para o leiloeiro navio. O navio avalia os lances de todos os píeres e escolhe o vitorioso, sendo que um navio deve atracar apenas em um único píer durante a sua estadia. Assim, o navio manda a confirmação da negociação para o píer e este também encaminha a confirmação para o(s) tanque(s).

Após o tanque atualizar seu estoque, este verifica se já alcançou um nível adequado de estoque para iniciar o processo de decantação. Em caso positivo, ele agenda a decantação e inicia um terceiro leilão. Neste leilão, o tanque no papel de leiloeiro envia um CFP para os dutos informando a quantidade do produto disponível para escoamento. Cada oleoduto recebe o CFP e prontamente se comunica com a refinaria requisitando sua agenda de produção e com base nesta, elabora o lance e envia ao tanque. Por sua vez, o tanque recebe os lances e seleciona o mais vantajoso, enviando uma mensagem de aceite ao duto vencedor. Com isso, o produto é movimentado para a refinaria.

Em conclusão, o trabalho apresentado possui as mesmas limitações do trabalho de Tian, Foley et al. (2006) por ser baseado no CNet convencional. Ademais, o trabalho apresenta uma limitação adicional referente à sequencialidade das negociações. Esta prática torna a solução dependente da ordem de chegada dos navios. Assim, um píer pode alocar um navio em um dado leilão e descobrir melhores oportunidades em leilões seguintes.