Na indústria de nutrição animal, a gestão de custos é um fator crucial que pode determinar a rentabilidade de um negócio. A formulação de rações, que envolve a combinação de vários ingredientes para atender às exigências nutricionais dos animais ao menor custo possível, desempenha um papel central nesse processo. Ao longo de mais de 35 anos de Optimal, desenvolvendo softwares matemáticos para a indústria de nutrição e produção animal, sempre enfatizamos o enorme potencial que os modelos matemáticos oferecem para otimizar significativamente o processo de formulação.
Para muitos profissionais, a formulação já se tornou um processo automático, mas gostamos de dizer que explorar as bases matemáticas da formulação de rações, entender as principais variáveis desse modelo e como elas se inter-relacionam é uma estratégia essencial para aprimorar os resultados. A matemática e a estatística por trás dos softwares de formulação são ferramentas poderosas que nos permitem formular e reformular produtos, realizar análises de sensibilidade para criar e antecipar cenários alternativos, identificar oportunidades de redução de custos com preços sombra, preços ótimos, entre muitos outros benefícios.
Neste artigo, vamos explorar um pouco mais essas bases, explicando o que são modelos matemáticos, como a formulação de rações se insere nesse contexto e como podemos aproveitar ao máximo o potencial dos softwares para otimizar os custos de alimentação e produção.
Fundamentos Matemáticos da Formulação de Rações
No centro da formulação de rações está um modelo matemático de otimização, que representa um cenário do mundo real por meio de expressões matemáticas. As otimizações podem ser categorizadas como lineares e não lineares, e cada tipo possui suas próprias técnicas e aplicações específicas. Sempre destacamos que não existe necessariamente um método superior ao outro; a escolha depende do contexto do problema, das restrições envolvidas, da dimensão do espaço de soluções e da precisão necessária.
No contexto da formulação de rações, a programação linear é a técnica matemática mais amplamente utilizada, entre outras como a programação inteira e a programação linear inteira mista. Essa ferramenta de otimização busca minimizar ou maximizar uma função objetivo linear, sujeita a um conjunto de restrições lineares. Na formulação de rações, a função objetivo geralmente representa o custo total da ração, que desejamos minimizar, otimizando o uso dos ingredientes disponíveis como matéria-prima. As restrições, por sua vez, são as exigências nutricionais que o produto formulado deve atender, como níveis de proteína, energia, vitaminas e minerais, que variam conforme a espécie animal, a idade e o estágio de produção.
Principais Variáveis na Formulação de Rações
Na formulação de rações, há várias variáveis cruciais que devem ser consideradas para garantir que a mistura atenda às necessidades nutricionais dos animais de maneira eficiente e econômica. Uma das variáveis mais importantes é o custo dos ingredientes, que se refere ao preço por unidade de cada componente utilizado na ração. Controlar esses custos é essencial para otimizar o preço final da ração, mantendo a competitividade do produto no mercado.
Outro aspecto fundamental é o conteúdo nutricional, que envolve os níveis de diversos nutrientes fornecidos por cada ingrediente. Esses nutrientes são essenciais para garantir que a ração atenda às necessidades específicas dos animais, promovendo seu crescimento, saúde e produtividade. As exigências nutricionais, por sua vez, são as necessidades dietéticas específicas do animal-alvo, que variam conforme a espécie, a idade e o estágio de produção. Essas exigências devem ser rigorosamente atendidas para que a ração seja eficaz.
A disponibilidade de ingredientes é outra variável crítica, referindo-se à quantidade total de cada ingrediente que pode ser obtida dentro da fábrica. A disponibilidade pode variar devido a fatores sazonais, logísticos ou econômicos, e afeta diretamente a viabilidade da formulação.
Essas variáveis são interdependentes e mudanças em uma delas podem impactar significativamente o resultado final da formulação e os custos associados. A interação entre essas variáveis deve ser cuidadosamente gerenciada para garantir uma formulação equilibrada, nutritiva e economicamente viável.
Entendendo a Relação das Variáveis e o Impacto no Custo
Bem, sabemos que o objetivo final da formulação de ração é criar uma mistura de ingredientes que atenda às necessidades nutricionais dos animais ao menor custo possível. Em outras palavras, a formulação é um processo que envolve várias áreas da empresa, como compras, processamento, produção, nutrição e qualidade. Cada área tem sua responsabilidade e contribui de forma única para a formulação dos produtos.
Sabemos também que a composição dos ingredientes é definida com base no valor nutricional de cada um deles. Vamos pegar o exemplo do farelo de soja: se ele tem 44% de proteína bruta na matéria natural e eu decido incluir 50% desse ingrediente na fórmula, significa que ele estará contribuindo com 22% de proteína bruta na fórmula final. Isso ajuda a entender melhor o que chamamos de “tríade da formulação”.
A tríade da formulação relaciona três elementos principais que afetam diretamente a qualidade da fórmula (e aqui estamos falando da qualidade da fórmula em si, não do produto final, que envolve outros fatores). Esses três elementos são:
- A variação nutricional de cada ingrediente e suas contribuições para a fórmula.
- O custo de reposição ou aquisição da matéria-prima.
- A disponibilidade de estoque das matérias-primas na fábrica.
Cada um desses elementos influencia diretamente o valor dos ingredientes na fórmula, impactando, assim, o custo final de produção. Para ilustrar isso melhor, vou falar um pouco mais sobre como capturar a variabilidade nutricional das matérias-primas e realizar análises econômico-financeiras que nos ajudem a identificar oportunidades de redução de custos.
Capturando a Variabilidade Nutricional dos Ingredientes
Todos sabemos que os valores nutricionais dos ingredientes podem variar devido a uma série de fatores. Esses fatores podem ser naturais, como condições atmosféricas, tipo de solo, altitude, fertilização e manejo agrícola, ou relacionados ao processamento do ingrediente, como os diferentes métodos utilizados e a degradação durante o armazenamento. Quando o valor nutricional de um ingrediente se altera, vimos pela tríade da formulação que sua valoração também muda, o que impacta diretamente no custo da fórmula.
Portanto, um dos principais desafios é capturar a variabilidade nutricional dos ingredientes da forma mais precisa possível, garantindo que a relação custo-benefício da formulação se mantenha equilibrada. Nesse contexto, é crucial que as áreas de qualidade, laboratório e análise estatística dos parâmetros nutricionais dos ingredientes estejam alinhadas e em constante monitoramento para alcançar os melhores resultados.
Dê uma olhada na imagem abaixo, gerada pelo software Optimal Labinfy, que mostra a análise de Proteína Bruta de vários lotes de Farelo de Soja recebidos ao longo de seis meses. Cada ponto representa uma análise de Proteína Bruta realizada por NIR. A linha contínua indica a média do período analisado, que é de 45,8051%. As linhas tracejadas, por sua vez, mostram o valor de dois desvios padrões subtraídos e somados à média, um procedimento utilizado para identificar possíveis valores atípicos.
De maneira simples, o desvio padrão é uma medida que nos mostra o quanto os valores de um conjunto de dados variam em relação à média. Ou seja, ele indica o grau de dispersão dos dados: um desvio padrão baixo significa que os valores estão próximos da média, enquanto um desvio padrão alto indica que os valores estão mais espalhados.
Os valores atípicos, também conhecidos como outliers, são aqueles que se distanciam significativamente dos outros dados do conjunto. Esses outliers podem distorcer o valor médio, fazendo parecer que o ingrediente é mais ou menos nutritivo do que realmente é na maioria dos casos. Isso pode levar a decisões equivocadas na formulação, como superestimar ou subestimar a quantidade necessária de um ingrediente, o que afeta tanto a eficácia nutricional quanto o custo da ração.
Por exemplo, suponha que, no caso da imagem, o formulador esteja utilizando o valor de 46% de Proteína Bruta para o Farelo de Soja na fórmula. Em todos os casos em que o valor real ficou abaixo disso, o formulador pode perceber uma menor performance animal ou variações nos níveis de garantias, devido à supervaloração do ingrediente. Por outro lado, se o valor real estiver acima disso, ele pode estar gastando mais do que o necessário, uma vez que subestimou a matéria-prima, deixando dinheiro na mesa.
Sabendo disso, uma maneira eficaz de reduzir essa margem de erro é adotar uma frequência de atualização de matriz mais recorrente e atenta ao fornecedor. Solicite ao laboratório ou verifique os parâmetros obtidos pelo NIR e, a partir disso, estabeleça critérios para excluir os valores atípicos que distorcem a média. Analise também o desvio padrão: se ele estiver alto, considere adicionar um valor de segurança ao valor que será utilizado, subtraindo, por exemplo, 0,5 ou 1 desvio padrão da sua média analítica.
É claro que esse cenário ainda pode apresentar desvios e não refletir 100% a realidade, mas é, sem dúvida, uma maneira eficaz de antecipar possíveis discrepâncias e incorporar a variabilidade nutricional na formulação de forma mais eficiente.
Avaliando Cenários e Oscilações de Custos de Matérias-Primas
Além da variabilidade nutricional, outro fator que pode impactar significativamente o resultado da formulação é a oscilação dos custos das matérias-primas. Os preços dos ingredientes podem variar por diversos motivos, como mudanças nas condições de mercado, sazonalidade, custos de transporte e até políticas econômicas. Essas flutuações podem alterar drasticamente o custo final da ração, tornando essencial a capacidade de avaliar cenários alternativos.
Ao simular diferentes cenários de custo, os formuladores podem ajustar a composição da ração para manter a competitividade e minimizar os impactos financeiros. Por exemplo, se o preço de uma matéria-prima chave aumentar repentinamente, pode ser necessário reformular a ração substituindo parcialmente esse ingrediente por outro mais acessível, sem comprometer a qualidade nutricional. A análise de cenários e a antecipação das oscilações de custo permitem que as empresas sejam mais ágeis e resilientes frente às mudanças do mercado.
Nesse contexto, softwares de formulação desempenham um papel crucial, oferecendo ferramentas que vão desde a capacidade de reformular produtos de maneira rápida e eficaz até análises financeiras e econômicas que auxiliam no processo de otimização. Entre as ferramentas mais utilizadas, três se destacam: análise de sensibilidade, preços sombra (ou shadow costs) e preços ótimos.
Análise de Sensibilidade
A análise de sensibilidade permite que os formuladores entendam como as mudanças nas variáveis de entrada, como custos dos ingredientes ou exigências nutricionais, afetam a solução ótima. Ao variar um parâmetro de cada vez, mantendo os outros constantes, é possível identificar quais ingredientes ou nutrientes têm o maior impacto nos custos. Essas informações são extremamente valiosas na tomada de decisões, especialmente ao negociar preços de ingredientes ou considerar alimentos alternativos.
Por exemplo, se o setor de compras indicar que há previsão de aumento no preço do milho — suponha que hoje você paga R$ 0,75/kg e a estimativa é que chegue a R$ 1,20/kg nos próximos meses — você pode definir intervalos de incremento e avaliar, para cada ponto de preço, qual seria o melhor cenário de composição, inclusive considerando matérias-primas alternativas. Essa análise é uma excelente ferramenta para apoiar o planejamento de produção (PCP) e o planejamento de vendas e operações (SO&P), antecipando movimentos de mercado e preparando os estoques da empresa de forma estratégica.
Preços Sombra
Nós costumamos brincar que os preços sombra, ou shadow costs, são os melhores amigos dos formuladores. Eles oferecem insights valiosos sobre o impacto de relaxar uma restrição em uma unidade. Na formulação de rações, o preço sombra de uma restrição nutricional mostra quanto o custo total diminuiria se a inclusão daquele ingrediente ou a exigência daquele nutriente fosse ajustada, seja aumentando ou reduzindo em uma unidade.
Essa medida é uma indicação da importância relativa da restrição: quanto maior o preço sombra, mais significativo será o impacto de qualquer alteração que você fizer. Preços sombra elevados sugerem que o ingrediente ou nutriente é um ponto de pressão e um fator de custo alto na fórmula. Por isso, esforços para reduzir sua exigência podem levar a economias consideráveis. Esse recurso é um excelente aliado para o nutricionista, ajudando-o a identificar exatamente onde pode relaxar as restrições para otimizar os custos de maneira eficaz.
Preços Ótimos
Os preços ótimos representam o custo que torna uma matéria-prima economicamente viável, garantindo que todas as restrições sejam atendidas e que a função objetivo seja minimizada. Ao analisar os preços ótimos em diferentes cenários, é possível identificar oportunidades para aprimorar as formulações. Por exemplo, se um determinado ingrediente aparece consistentemente na solução ótima e com um preço ótimo acima do preço atual, pode ser vantajoso garantir um contrato de longo prazo com fornecedores para fixar preços favoráveis.
Por outro lado, para matérias-primas que não entraram na solução ótima inicial, o preço ótimo mostrará quanto você precisaria pagar por aquele ingrediente para que ele se tornasse economicamente viável na formulação. Essa informação pode ser fundamental para renegociar contratos, conversar com fornecedores e buscar descontos específicos, garantindo uma estratégia de compra mais eficiente.
Conclusão
A formulação de rações é um processo complexo e dinâmico que pode ser otimizado significativamente com a aplicação de técnicas de programação matemática. Ao entender os modelos matemáticos por trás da formulação, manter os valores nutricionais dos ingredientes sempre atualizados e utilizar ferramentas avançadas, como análises estatísticas dos parâmetros nutricionais, análise de sensibilidade, preços sombra e preços ótimos, os profissionais da indústria de nutrição animal conseguem alcançar economias expressivas. O software de formulação de rações é uma ferramenta extremamente poderosa que, quando utilizada de forma eficaz, pode levar a estratégias mais eficientes e econômicas, contribuindo diretamente para a melhoria dos resultados financeiros da empresa.
