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Hitachi

Inovação Social

    • Dados Analíticos

    A indústria de reflorestamento fornece produtos como madeira serrada e celulose, sendo a celulose a principal matéria-prima do papel higiênico e de outros produtos de papel essenciais ao nosso dia a dia. Diante desse cenário, a indústria de reflorestamento enfrenta diversos desafios, como expandir a produção e, ao mesmo tempo, proteger o meio ambiente e reduzir o trabalho intensivo em mão de obra.

    A Hitachi e uma grande empresa japonesa de comércio, a Marubeni, vêm realizando Provas de Conceito voltadas para soluções desses desafios. O local de suas atividades é a vasta floresta da ilha de Sumatra, na Indonésia, uma área a cerca de três horas de carro do aeroporto mais próximo. A jornada começa com uma estrada asfaltada e segue por uma de terra até chegar ao destino. A Prova de Conceito realizada em ambiente tão adverso trouxe à luz como a indústria de reflorestamento precisa se adaptar a uma nova era em direção à sustentabilidade.

    Contexto

    Maximizando o potencial de terras de reflorestamento

    O local dos testes de demonstração realizados pela Hitachi e Marubeni é uma área reflorestada gerida pela PT. Musi Hutan Persada (MHP), uma afiliada local de propriedade total da Marubeni. Chamado de “Musi Hutan Persada” (grande floresta em Musi) em homenagem ao Rio Musi, um grande rio que atravessa o sul de Sumatra, a MHP é responsável por parte do negócio de fabricação de celulose que a Marubeni está implantando na Indonésia.

    O negócio de fabricação de celulose da Marubeni prioriza a sustentabilidade no que diz respeito à convivência com o meio ambiente. Uma característica de seu negócio é utilização da madeira de áreas reflorestadas em vez da madeira produzida em florestas naturais como matéria-prima para a produção de celulose. A MHP fornece e entrega toda a madeira para celulose necessária, que envia para as fábricas de celulose administradas por uma empresa irmã. A MHP administra uma vasta área de reflorestamento de cerca de 290.000 hectares, uma proporção de 1,3 vezes o tamanho de toda a região de Tóquio. Utilizando parte desse terreno, a Prova de Conceito foi realizada em duas fases, de setembro a outubro de 2019.

    Video: Terra de reflorestamento capturada por um drone

    O objetivo da Prova de Conceito foi verificar a tecnologia para a medição de alta eficiência e alta precisão da altura das árvores usando uma tecnologia de posicionamento por satélite, uma tarefa necessária para medir o estoque de madeira. O estoque de madeira é o volume total de árvores plantadas em um talhão de determinado tamanho e é uma informação essencial para o gerenciamento da produtividade de áreas de reflorestamento. O volume de uma árvore - a base para o estoque de madeira - é calculado a partir da área da seção transversal do tronco da árvore e da altura da árvore. Se a tecnologia visada pela Prova de Conceito puder se tornar prática, será possível medir o estoque de madeira de maneira eficiente e com maior precisão.

    Sr. Takuya Kuwahara

    A apuração minuciosa do estoque de madeira em áreas de reflorestamento irá otimizar uma série de processos e aumentar a capacidade de abastecimento, reforçando o compromisso da MHP ao desenvolver essa tecnologia.

    Isso permitirá que a empresa forneça madeira para outras áreas além da celulose, como energia de biomassa, em um esforço para expandir ainda mais seus negócios. O Sr. Takuya Kuwahara, executivo na MHP, comenta sobre o papel fundamental que a medição de estoque de madeira desempenha:

    “A visualização e a alta precisão são importantes para melhorar a produtividade dos negócios de reflorestamento. O que quero dizer com isso é verificar o inventário de madeira nos mínimos detalhes e aumentar a precisão ainda mais. Isso traz à tona os desafios que devem ser enfrentados para melhorias”.

    Dificuldade de coletar manualmente informações de uma vasta área

    Porém, havia um grande desafio. Atualmente, o estoque de madeira é medido manualmente. Isso é realizado por trabalhadores que entram em uma vasta área de reflorestamento e fazem medições, um processo que requer recursos humanos e de tempo considerável. Além disso, esse processo carece da capacidade de obter informações de precisão satisfatória.

    Trabalhadores medindo uma árvore manualmente

    No caso da MHP, a área de terra explorada anualmente totaliza 20.000 hectares, o que torna impossível a medição de todas as árvores da região. Para esse desafio, um método de amostragem é usado: o estoque de madeira da área toda é estimado com base nos resultados das medições do estoque de uma área parcial. Como esse método obtém apenas um valor estimado do estoque de madeira, sua precisão é limitada. Além disso, a inconsistência nos resultados das medições é comum em trabalhos humanos. Apesar da otimização através do método de amostragem, a medição de um estoque de madeira de 20.000 hectares leva, aproximadamente, meio ano com uma equipe de cem pessoas.

    Solução

    Usando satélites para medir imediatamente a altura de árvores

    O Sistema de Satélite Quasi-Zenith, também conhecido como “Michibiki”
    Image courtesy of: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)

    Como solução para esse problema, a Hitachi propôs a ideia de usar o Sistema de Satélite Quasi-Zenith do Japão, também conhecido como “Michibiki”, para medir instantaneamente a altura de um grande número de árvores ao mesmo tempo.

    Diferente das informações de posicionamento obtidas por sistemas GPS de veículos comerciais e smartphones, que apresentam erros de vários metros, a quantidade de erros do Michibiki é de apenas alguns centímetros. A Hitachi viu isso como um meio de possibilitar a medição precisa da altura das árvores.

    Por vários anos, a Hitachi tem trabalhado em inovar os campos de aplicação do Michibiki. Em um exemplo, a Hitachi desenvolveu um sistema para medir parâmetros agrícolas como o status do trabalho e o crescimento da safra, e realizou testes de demonstração para esses parâmetros na Austrália de 2014 a 2018. A ideia de uma solução para o desafio da MHP foi uma consequência dessa experiência.

    Descobrir as reais necessidades em visitas no local

    A Hitachi montou uma equipe de projeto composta, principalmente, por engenheiros que estiveram envolvidos na Prova de Conceito australiana. Quatro meses depois, essa equipe surgiu com uma hipótese para uma solução. Em seguida, os membros do projeto visitaram o local para observar diretamente as operações da MHP, a fim de obter uma compreensão concreta das necessidades associadas. Como resultado de novas discussões com a MHP, foi tomada a decisão de desenvolver tecnologia para medição precisa de altura de árvores com base na tecnologia de medição desenvolvida na Austrália.

    Especificamente, isso significava um sistema que utiliza drones e tratores equipados para obter informações posicionais de alta precisão do Michibiki para medição de altura de árvores. Drones voando sobre terras de reflorestamento são usados para capturar imagens das áreas a serem medidas. As posições das copas das árvores são, então, inicialmente calculadas a partir desses dados de imagem e dados de informações de posição do drone.

    É então possível calcular as alturas das árvores em áreas destinadas à medição a partir da diferença entre os dados da copa da árvore e os dados de elevação obtidos dos tratores que viajam no solo. “GeoMation”, o sistema de informação geográfica da Hitachi, desempenhou um papel importante nesta série de processamento de dados.

    Esquema de um sistema baseado em satélite para medir a altura de um grande número de árvores

    Criação colaborativa

    A mudança digital surgiu da compreensão das condições locais

    Sr. Albertus Handoko

    Membros da Hitachi enviados do Japão e membros da MHP que estavam envolvidos no gerenciamento e nas operações de reflorestamento participaram desta Prova de Conceito. A Hitachi forneceu equipamentos, como receptores para adquirir dados do Michibiki e dos drones, enquanto os membros da MHP eram responsáveis pela coleta de dados, usando drones e tratores equipados com os receptores.

    A Hitachi, com suas diversas tecnologias de informação e comunicação (TIC), e a MHP, com sua ampla experiência e expertise em manejo de reflorestamento, se uniram para implementar a Prova de Conceito que se tornou uma oportunidade de assumir o desafio de encontrar soluções como um projeto de criação colaborativa.

    O Sr. Albertus Handoko da MHP, especialista em sistema de informações geográficas (GIS) e integrante do projeto, comentou o seguinte sobre a criação colaborativa com a Hitachi:

    “Pude obter muitos novos conhecimentos do pessoal da Hitachi por meio deste projeto. À medida que avançávamos no projeto, enfrentamos vários desafios, mas os membros de ambas as empresas trabalharam em conjunto para encontrar soluções. Acho que é esse processo de aprendizado de primeira linha que tem valor para impulsionar a evolução do negócio de reflorestamento”.

    Superando condições inesperadamente adversas

    O conhecimento e a expertise adquiridos na linha de frente tornam-se informações indispensáveis para refinar soluções a um nível que permita a implementação empresarial. A Prova de Conceito, de fato, encontrou uma variedade de desafios.

    Um deles envolveu problemas com o clima da Indonésia. Os notebooks, trazidos do Japão para processar dados de sistemas posicionais de satélite, não funcionavam corretamente quando colocados em operação em temperaturas mais altas do que as japonesas. Baterias secundárias instaladas em drones aqueciam durante o vôo devido ao calor radiante, drenando energia mais rapidamente. Embora não relacionados ao clima, os equipamentos instalados nos tratores sofreram avarias causadas por vibrações do veículo. A situação operacional real era muito mais complexa do que os membros do projeto previam.

    Caminhão madeireiro carregando uma carga colhida em terras de reflorestamento

    Localizado em uma área a três horas de carro da cidade, o terreno de reflorestamento da MHP não possui lojas de material de construção ou lojas de conveniência nas proximidades. Em momentos de adversidades, os membros de ambas as empresas cooperavam para compartilhar sabedoria, de modo a encontrar maneiras de usar os recursos disponíveis para reparar equipamentos e encontrar soluções para os desafios à medida que avançavam com a Prova de Conceito. Esse desafio possibilitou na compreensão das condições do ambiente por todos os membros, impulsionando uma mudança digital. O processo de encontrar soluções para os desafios que surgiram durante os testes através da cooperação de todos os membros foi significativo para o desempenho do projeto.

    Caminhonete dirigindo por uma estrada de terra através de um vasto terreno de reflorestamento

    Perspectivas

    Acelerando a mudança digital no setor de reflorestamento

    No momento, as soluções verificadas pela Prova de Conceito podem ser aplicadas a apenas alguns dos desafios com os quais a MHP está lidando. Para o futuro, a Hitachi está empenhada em aproveitar as lições aprendidas para encontrar novas soluções que levarão a avanços em uma indústria de reflorestamento usando tecnologias digitais.

    Como observa o Sr. Kuwahara: “A tendência para a digitalização, ou seja, a chamada ‘Quarta Revolução Industrial’, também atingiu a indústria de reflorestamento. As oportunidades certamente aumentarão para o setor e para o extenso portfólio de tecnologias da Hitachi. É minha esperança que ele sirva para o desenvolvimento de uma indústria de silvicultura sustentável”.

    Data de emissão: agosto de 2020
    Soluções por: Hitachi Solutions, Ltd.