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TEORIA DOS JOGOS Professor Me. Sidinei Silvério da Silva GRADUAÇÃO Unicesumar C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. Núcleo de Educação a Distância; SILVA, Sidinei Silvério da. Teoria dos Jogos. Sidinei Silvério da Silva. Reimpressão Maringá - Pr.: UniCesumar, 2018. 120 p. “Graduação - EaD”. 1. Competição. 2. Estratégicas. 3. Jogos 4. EaD. I. Título. ISBN 978-85-8084-964-6 CDD - 22 ed. 658 CIP - NBR 12899 - AACR/2 Ficha catalográfica elaborada pelo bibliotecário João Vivaldo de Souza - CRB-8 - 6828 Impresso por: Reitor Wilson de Matos Silva Vice-Reitor Wilson de Matos Silva Filho Pró-Reitor de Administração Wilson de Matos Silva Filho Pró-Reitor de EAD Willian Victor Kendrick de Matos Silva Presidente da Mantenedora Cláudio Ferdinandi NEAD - Núcleo de Educação a Distância Direção Operacional de Ensino Kátia Coelho Direção de Planejamento de Ensino Fabrício Lazilha Direção de Operações Chrystiano Mincoff Direção de Mercado Hilton Pereira Direção de Polos Próprios James Prestes Direção de Desenvolvimento Dayane Almeida Direção de Relacionamento Alessandra Baron Head de Produção de Conteúdos Rodolfo Encinas de Encarnação Pinelli Gerência de Produção de Conteúdos Gabriel Araújo Supervisão do Núcleo de Produção de Materiais Nádila de Almeida Toledo Supervisão de Projetos Especiais Daniel F. Hey Coordenador de Conteúdo Patrícia Rodrigues da Silva Design Educacional Rossana Giani Iconografia Isabela Soares Silva Projeto Gráfico Jaime de Marchi Junior José Jhonny Coelho Arte Capa Arthur Cantareli Silva Editoração Humberto Garcia da Silva Qualidade Textual Hellyery Agda, Viviane Favaro Notari, Keren Pardini Ilustração Bruna Marconato Viver e trabalhar em uma sociedade global é um grande desafio para todos os cidadãos. A busca por tecnologia, informação, conhecimento de qualidade, novas habilidades para liderança e so- lução de problemas com eficiência tornou-se uma questão de sobrevivência no mundo do trabalho. Cada um de nós tem uma grande responsabilida- de: as escolhas que fizermos por nós e pelos nos- sos farão grande diferença no futuro. Com essa visão, o Centro Universitário Cesumar assume o compromisso de democratizar o conhe- cimento por meio de alta tecnologia e contribuir para o futuro dos brasileiros. No cumprimento de sua missão – “promover a educação de qualidade nas diferentes áreas do conhecimento, formando profissionais cidadãos que contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade justa e solidária” –, o Centro Universi- tário Cesumar busca a integração do ensino-pes- quisa-extensão com as demandas institucionais e sociais; a realização de uma prática acadêmica que contribua para o desenvolvimento da consci- ência social e política e, por fim, a democratização do conhecimento acadêmico com a articulação e a integração com a sociedade. Diante disso, o Centro Universitário Cesumar al- meja ser reconhecido como uma instituição uni- versitária de referência regional e nacional pela qualidade e compromisso do corpo docente; aquisição de competências institucionais para o desenvolvimento de linhas de pesquisa; con- solidação da extensão universitária; qualidade da oferta dos ensinos presencial e a distância; bem-estar e satisfação da comunidade interna; qualidade da gestão acadêmica e administrati- va; compromisso social de inclusão; processos de cooperação e parceria com o mundo do trabalho, como também pelo compromisso e relaciona- mento permanente com os egressos, incentivan- do a educação continuada. Seja bem-vindo(a), caro(a) acadêmico(a)! Você está iniciando um processo de transformação, pois quan- do investimos em nossa formação, seja ela pessoal ou profissional, nos transformamos e, consequente- mente, transformamos também a sociedade na qual estamos inseridos. De que forma o fazemos? Criando oportunidades e/ou estabelecendo mudanças capa- zes de alcançar um nível de desenvolvimento compa- tível com os desafios que surgem no mundo contem- porâneo. O Centro Universitário Cesumar mediante o Núcleo de Educação a Distância, o(a) acompanhará durante todo este processo, pois conforme Freire (1996): “Os homens se educam juntos, na transformação do mundo”. Os materiais produzidos oferecem linguagem dialó- gica e encontram-se integrados à proposta pedagó- gica, contribuindo no processo educacional, comple- mentando sua formação profissional, desenvolvendo competências e habilidades, e aplicando conceitos teóricos em situação de realidade, de maneira a inse- ri-lo no mercado de trabalho. Ou seja, estes materiais têm como principal objetivo “provocar uma aproxi- mação entre você e o conteúdo”, desta forma possi- bilita o desenvolvimento da autonomia em busca dos conhecimentos necessários para a sua formação pes- soal e profissional. Portanto, nossa distância nesse processo de cres- cimento e construção do conhecimento deve ser apenas geográfica. Utilize os diversos recursos peda- gógicos que o Centro Universitário Cesumar lhe possi- bilita. Ou seja, acesse regularmente o AVA – Ambiente Virtual de Aprendizagem, interaja nos fóruns e en- quetes, assista às aulas ao vivo e participe das discus- sões. Além disso, lembre-se que existe uma equipe de professores e tutores que se encontra disponível para sanar suas dúvidas e auxiliá-lo(a) em seu processo de aprendizagem, possibilitando-lhe trilhar com tranqui- lidade e segurança sua trajetória acadêmica. Professor Me. Sidinei Silvério da Silva Possui Graduação em Ciências Econômicas pela Universidade Estadual de Maringá (UEM-2002), Especialização em Consultoria Econômico-Financeira de Empresas (UEM-2004) e Mestrado em Economia Regional pela Universidade Estadual de Londrina (UEL-2012). Atualmente atua como professor e coordenador do Curso de Ciências Econômicas na Faculdade Cidade Verde (FCV), professor na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e UniCesumar. Tem experiência na área de Economia, com ênfase em Economia Monetária, Fiscal, do Meio Ambiente e Análise de Conjuntura Econômica. A U TO R SEJA BEM-VINDO(A)! Olá, caro(a) aluno(a), é com muito prazer que apresento a você o Livro de Teoria dos Jogos. Sou o professor Sidinei Silvério da Silva e o preparei com muita dedicação e en- tusiasmo para que você possa compreender o uso da lógica matemática no processo de tomada de decisões por meio da teoria dos jogos, da pesquisa operacional e suas aplicações no mundo dos negócios. Nosso objetivo ao escrever este livro foi criar condições para que você compreenda da melhor maneira possível conceitos e aplicações da Economia, Ciência da Computação e Matemática no suporte à tomada de decisões, buscando sempre a otimização dos recur- sos produtivos escassos, frente às necessidades múltiplas, ao maximizar os resultados e gerar valor. Nesse sentido, ressaltamos que os assuntos que estudaremos nesta disciplina são de grande relevância para sua formação, tanto no âmbito pessoal quanto no âmbito pro- fissional. Por isso, dedique-se a ler e a interagir com os textos, a fazer anotações, a escla- recer suas dúvidas, verificando as indicações de leitura e respondendo às atividades de autoestudo. Em relação à estrutura geral, o livro foi organizado da seguinte maneira: na unidade I, é abordada a concorrência imperfeita com o estudo da competição monopolística, do oligopólio e do dilema dos prisioneiros; na unidade II, apresentam-se a teoria dos jogos e a estratégia competitiva; na unidade III, discute-se a pesquisa operacional como ferra- menta imprescindível na gestão eficiente dos recursos produtivos escassos; na unidade IV, é apresentada a solução por meio da programação linear de um problema gerencial exemplificado na modelagem computacional e, finalmente, na unidade V, desenvol- vem-se soluções, por meio do Solver do Excel, de problemas gerenciais em estratégias, produção, logística, finanças e marketing. Bons estudos e um forte abraço! Professor Me. Sidinei Silvério da Silva APRESENTAÇÃO TEORIA DOS JOGOS SUMÁRIO 09UNIDADE I COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO 13 Introdução 14 Competição Monopolística 16 Oligopólio 19 Concorrência de Preços 20 Concorrência Versus Acordo: O Dilema dos Prisioneiros 24 Considerações Finais UNIDADE II TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA 31 Introdução 32 Jogos e Decisões Estratégicas 39 Considerações Finais UNIDADE III PESQUISA OPERACIONAL 47 Introdução 48 Evolução Histórica 49 Conceitos-Chave, Suposições e Termos Utilizados 53 Modelagem de Problemas de Programação Linear 54 Considerações Finais SUMÁRIO UNIDADE IV SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR 61 Introdução 62 Introdução do Modelo na Planilha Eletrônica 65 Estrutura da Planilha 68 Modelagem no Solver 74 Solução do Modelo e Saídas 78 Considerações Finais UNIDADE V SOLUÇÃO DE PROBLEMAS GERENCIAIS NO COMPUTADOR 87 Introdução 88 Aplicação em Estratégias 91 Aplicação em Produção 93 Aplicação em Logística 99 Aplicação em Finanças 104 Aplicação em Marketing 106 Considerações Finais 113 CONCLUSÃO 115 REFERÊNCIAS 117 GABARITO U N ID A D E I Professor Me. Sidinei Silvério da Silva COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Objetivos de Aprendizagem ■ Compreender a importância das estratégias na maximização de lucro e geração de valor para a concorrência imperfeita. ■ Reconhecer as principais diferenças e entender as principais características das estruturas de mercado, competição monopolística e oligopólio. ■ Discutir problemas econômicos enfrentados por entidades empresariais que atuam nessas estruturas de mercado. ■ Explicar o dilema dos prisioneiros. Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: ■ Competição Monopolística ■ Oligopólio ■ Concorrência de preços ■ Concorrência versus acordo: o dilema dos prisioneiros INTRODUÇÃO Olá, seja bem-vindo(a) ao estudo da concorrência imperfeita! Caro(a) aluno(a), iniciamos a primeira unidade do livro apresentando a você as principais estruturas de mercado existentes no mundo dos negócios, pois elas definem o comportamento dos players em relação à teoria dos jogos. É importante destacar que entre as duas situações extremas da concorrên- cia perfeita e do monopólio existe uma diversidade de estruturas de mercado intermediárias, comumente chamadas concorrência imperfeita, que podem ser agrupadas em dois grandes grupos, tendo em vista as respectivas características: a concorrência monopolística e o oligopólio. Esta unidade destina-se, portanto, ao estudo dessas duas estruturas de mercado, apresentando conceitos, caracte- rísticas e diferenças de cada uma delas. Agora que já conhecemos as principais estruturas de mercado, no próximo tópico, passamos ao estudo da concorrência de preços e do clássico dilema dos prisioneiros, que mostra as nuances dos jogos econômicos no sentido de coo- perar ou não cooperar. No contexto da concorrência versus acordo, a partir de implicações do Dilema dos Prisioneiros, serão apresentados os conceitos de rigi- dez, sinalização e liderança de preços. Perceba que as ideias apresentadas nos levarão a pensar sobre o dilema dos prisioneiros e sua relação com a tomada de decisão no dia a dia empresarial. Compensa cooperar ou não? Vou para uma guerra de preços ou de quantidades? Para tornar o estudo mais interessante, com o exemplo do posto de combus- tível, apresentamos as principais questões envolvidas em um processo de decisão com base no dilema dos prisioneiros. Encerra-se a unidade com o Simulador de Mercados de Oligopólio (SMO), que visa examinar o comportamento estra- tégico de empresas detentoras de poder de mercado e as consequências de tal comportamento em termos de bem-estar. Então vamos lá! Bom estudo a todos! 13 Introdução Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ©shutterstock COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. I COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA Segundo Pindyck e Rubinfeld (2010), Varian (2006), Byrns e Stone (1997), Salvatore (1981), Miller (1981) e Ferguson (1978), as diferentes estruturas de mercado estão condicionadas a três variáveis principais: número de firmas pro- dutoras no mercado, diferenciação do produto e existência de barreiras à entrada de novas empresas. O que é um mercado? Um mercado, de acordo com a teoria microeconômica, é um grupo de com- pradores e vendedores que, por meio de suas interações efetivas ou potenciais, determinam o preço de um produto ou de um conjunto de produtos. Pindyck e Rubinfeld (2010) definem competição monopolística como o mercado no qual as empresas podem entrar livremente, cada uma produzindo a própria marca ou uma versão de um produto diferenciado, como cremes den- tais, antigripais, refrigerantes e sabonetes. Um mercado monopolisticamente competitivo tem duas características-chave: ■ As empresas competem vendendo produtos diferenciados, altamente substituíveis uns pelos outros, mas que não são, entretanto, substitutos perfeitos. Em outras palavras, as elasticidades cruzadas são grandes, mas não infinitas. ■ Há livre entrada e livre saída. É relativamente fácil a entrada de novas empresas com marcas próprias e a saída de empresas que já atuam no mercado, caso os produtos deixem de ser lucrativos. 15 Competição Monopolística Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . Em concorrência monopolística, as empresas podem aumentar os preços, não se arriscando a perder todos os clientes, porque o seu produto tem algumas características próprias que o diferenciam dos produtos similares das empresas concorrentes. No entanto, esse poder de mercado tem fortes limitações, quer no curto, quer no longo prazo: ■ No curto prazo, o fato de os produtos das empresas concorrentes serem similares (substitutos próximos) faz com que a curva de demanda da empresa seja bastante elástica, isto é, se a empresa aumentar significativa- mente o preço, então, a maioria dos clientes passa a comprar os produtos similares das empresas concorrentes. ■ No longo prazo, a existência de algumas empresas com lucros positivos atrai novas empresas para o mercado, o que aumenta o número de produ- tos diferenciados, fazendo diminuir as vendas das empresas já instaladas. No mercado de refrigerantes e no mercado de café dos Estados Unidos, as mar- cas analisadas por Pindyck e Rubinfeld (2010) apresentaram elasticidades da ordem de 4 a 8, demonstrando o limitado poder de mercado das empresas que atuam nesse segmento econômico. Exemplificando, no caso da elasticidade igual a 8, se a empresa aumentar o preço do produto em 1%, provocará uma redução na demanda em 8%. O que é o Cade? O Conselho Administrativo de Defesa Econômica - Cade é uma autarquia federal, vinculada ao Ministério da Justiça, com sede e foro no Distrito Fede- ral, que exerce, em todo o Território nacional, as atribuições dadas pela Lei nº 12.529/2011. O Cade tem como missão zelar pela livre concorrência no mercado, sendo a entidade responsável, no âmbito do Poder Executivo, não só por investigar e decidir, em última instância, sobre a matéria concorren- cial, como também fomentar e disseminar a cultura da livre concorrência. Esta entidade exerce três funções: Preventiva; Repressiva e Educacional ou Pedagógica. Disponível em: <www.cade.gov.br>. Acesso em: 29 dez. 2014. © sh ut te rs to ck © sh ut te rs to ck COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. I OLIGOPÓLIO Enquanto no monopólio existe uma só empresa e na concorrência monopolís- tica existem vários concorrentes, no oligopólio existem poucos concorrentes, de tal forma que cada empresa está bem conscientedos efeitos que as decisões dos rivais podem ter em si própria, assim como dos efeitos das suas ações sobre os rivais e das respostas/reações que esses últimos vão implementar. Nesse sentido, pode-se definir oligopólio como uma estrutura na qual ape- nas algumas empresas competem entre si e há barreiras para a entrada de novas empresas. Pode ou não haver diferenciação de produto, como nos setores pro- dutivos de automóveis, aço, alumínio, petroquímica, equipamentos elétricos, aviação e computadores (PINDYCK; RUBINFELD, 2010). De acordo com Varian (2006), as empresas oli- gopolísticas exibem um comportamento estratégico, por oposição às empresas em concorrência perfeita e em concorrência monopolística, as quais não levam em conta as reações dos adversários (com- portamento não estratégico). 17 Oligopólio Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . No oligopólio, de uma forma geral, os preços são administrados e os produtos podem ou não ser diferenciados. O importante é que apenas algumas empresas sejam responsáveis pela maior parte ou por toda a produção. Em alguns desses mercados, algumas ou todas as empresas obtêm lucros substanciais no longo prazo, já que barreiras à entrada tornam difícil ou impos- sível que novas empresas entrem no mercado. No oligopólio, considerando o poder de mercado que as empresas possuem, é possível capturar o excedente do consumidor (diferença entre o preço que alguém se dispõe a pagar por certo bem e o preço realmente pago) por meio da discriminação de preços e transferi-lo para o produtor. Segundo Varian (2006) e Pindyck e Rubenfeld (2010), em geral, os economistas distinguem três tipos de discriminação de preços: ■ Discriminação de preços de primeiro grau: significa vender diferentes unidades de produto por diferentes preços e que os preços podem diferir de pessoa para pessoa. Exemplos: vendedores de automóveis, médicos, advogados, arquitetos, faculdades e universidades. ■ Discriminação de preços de segundo grau: significa vender diferentes unidades de produto por diferentes preços, mas cada pessoa que compra a mesma quantidade de bens paga o mesmo preço. O exemplo principal disso são os descontos por quantidade. Outro exemplo é a cobrança por faixas de consumo praticada por empresas fornecedoras de energia elé- trica, gás natural e água. ■ Discriminação de preços de terceiro grau: é a prática de dividir os con- sumidores em dois ou mais grupos com curvas de demanda separadas e cobrar preços diferentes de cada grupo. É a forma predominante de dis- criminação de preços. Exemplos: tarifas aéreas de classe econômica versus primeira classe, produtos (bebidas, alimentos) especiais versus comuns, descontos para estudantes e cidadãos mais idosos e assim por diante. COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. I Preço Equilíbrio (p,q) Quantidade Curva de Oferta Excedente do Consumidor Excedente do Produtor Curva de Demanda Figura 1: Excedentes do Consumidor e do Produtor Fonte: o autor Pelas ideias apresentadas acima, pode-se concluir que cada empresa considera as reações dos concorrentes diante de alterações nos níveis de produção e preço, nas decisões de investimento e campanhas promocionais. Esse processo é dinâmico. Assim, a partir de implicações do Dilema dos Prisioneiros, que será estudado na última seção dessa unidade, tem-se a: ■ Rigidez de preços: característica dos mercados oligopolistas pela qual as empresas se mostram relutantes em modificar os preços, mesmo que os custos ou a demanda sofram alterações. Evidencia-se o medo de uma guerra de preços. ■ Sinalização de preço: forma de acordo implícito na qual uma empresa anuncia um aumento de preço e espera que as outras sigam o exemplo. É um modo de acordo implícito, que pode resultar em ação judicial antitruste. ■ Liderança de preço: padrão de formação de preço no qual uma empresa anuncia regularmente mudanças de preços que outras empresas seguirão. ©shutterstock 19 Concorrência de Preços Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . CONCORRÊNCIA DE PREÇOS Além da concorrência por meio da determi- nação de quantidades, as empresas, como a indústria de automóveis, consideram o preço como uma variável estratégica, de tal modo que cada fabricante escolhe seu preço tendo em vista as ações e reações dos concorrentes. A concorrência de preços pode ocorrer com produtos homogêneos ou com produtos diferenciados. No primeiro caso (produtos homogêneos), de acordo com o modelo de Bertrand, desenvolvido em 1883 por Joseph Bertrand, as empresas produzem uma mercadoria homogênea, cada uma delas considera fixo o preço de suas concorrentes e todas decidem, simultanea- mente, qual preço será cobrado. No segundo caso (produtos diferenciados), as fatias de mercado são determinadas não apenas por meio de preços, mas tam- bém mediante diferenças de design, desempenho e durabilidade do produto de cada empresa (PINDYCK; RUBINFELD, 2010). O que é Conduta Anticompetitiva? Condutas anticompetitivas são quaisquer atos adotados por pessoas físicas e jurídicas que tenham por objeto ou possam produzir os seguintes efeitos, ainda que não sejam alcançados: (i) limitar, falsear ou de qualquer forma prejudicar a livre concorrência ou a livre iniciativa; (ii) dominar mercado re- levante de bens ou serviços; (iii) aumentar arbitrariamente os lucros; e (iv) exercer de forma abusiva posição dominante. Disponível em: <www.cade.gov.br>. Acesso em: 29 dez. 2014. © sh ut te rs to ck COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. I CONCORRÊNCIA VERSUS ACORDO: O DILEMA DOS PRISIONEIROS O Dilema dos Prisioneiros está relacionado com a teo- ria dos jogos e a teoria da decisão e se refere ao caso em que criminosos são sub- metidos a um interrogatório em separado. Cada crimi- noso sabe que, se ninguém confessar sobre a participa- ção própria e dos demais no crime, ele será libertado ou, no máximo, terá uma pena muito pequena. Mas, se um deles confessar e os demais não o fizerem, esse um poderá ser libertado, enquanto os outros sofrerão pesadas penas. Se todos con- fessarem, todos receberão penas, embora menos severas do que se apenas um confessar. O incentivo, nesse caso, para o indivíduo racional, é confessar e dei- xar os demais sofrerem as consequências. Porém, se todos forem racionais e agirem dessa forma, o resultado para todos será pior do que seria se todos pudes- sem entrar em um acordo prévio para ninguém confessar (SANDRONI, 1999). Esse exemplo na teoria dos jogos, conforme Figura 2, demonstra que, se o Prisioneiro A confessar, terá menor sentença, independente da ação do prisio- neiro B. O mesmo vale para o prisioneiro B em relação ao prisioneiro A. Prisioneiro A Prisioneiro B Confessa Confessa - 5, -5 - 1, -10 - 2, -2- 10, -1Não confessa Não confessa Figura 2. Matriz de Payoff do dilema dos prisioneiros Fonte: Pindyck e Rubinfeld (2010) 21 Concorrência Versus Acordo: O Dilema dos Prisioneiros Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . Barrichelo (2010) apresenta, com base no dilema dos prisioneiros, o exem- plo do posto de gasolina e a guerra de preços: imagine uma cidade com apenas dois postos de gasolina. Você é dono de um deles, chamado GASOIL, que fica lado a lado com o seu concorrente, o posto CARGAS. Devido à proximidade, quando uma pessoa precisa abastecer o carro, ela vai até eles, visualiza o preço de ambos e escolhe pelo menor. Embora existam outros motivos que diferenciam os postos, como a cordialidade e velocidade dos frentistas,o preço é o fator mais relevante. Assim, se o assunto é preço, alguns centavos a menos podem indu- zir parte dos clientes a preferir o posto com menor valor. Por exemplo, se seu concorrente abaixar o preço em 5%, ele ganha cerca de 30% dos seus clientes. Esse aumento de volume de clientes compensa o preço reduzido, melhorando a rentabilidade, enquanto você perde faturamento. Por isso, você pensa: que tal abaixar o preço do litro de $3 para $2,90? Isso fará com que habituais clientes do CARGAS (concorrente) passem a abastecer no GASOIL (o seu posto). A vida empresarial seria mais fácil se as decisões fossem isoladas. Entretanto, como o seu concorrente vai reagir? Ao notar que você abaixou o preço e ele perdeu clien- tes, ele também vai abaixar o preço para $2,90. Como resultado, os dois postos terão preço igual ($2,90 no lugar de $3,00) e o mesmo volume de cliente como antes, mas ambas as empresas perdem faturamento e lucro. Essa é a essência de uma guerra de preços que prejudica o negócio dos dois postos. Suponhamos que vocês tomem a decisão simultaneamente. Se hoje é domingo, vocês vão deci- dir qual o preço inicial na segunda-feira. Durante o dia não é possível alterar o preço, apenas de um dia para outro. Vocês não se conversam e não sabem qual preço o concorrente vai adotar. Você fica sabendo apenas no dia seguinte e qual- quer arrependimento será tarde demais (ao menos durante um dia inteiro, até você tomar alguma atitude para o dia seguinte). Considerando essa dinâmica de mercado com clientes sensíveis ao preço, ambos têm incentivos para abai- xar o preço e ganhar mais momentaneamente. No entanto, se os dois fizerem, ambos saem perdendo. Assim, preventivamente, você conversa com o dono do CARGAS e os dois combinam para não abaixar os preços. Ele concorda, mas você vai dormir com a dúvida: será que posso confiar nele? Se ele abaixar o preço a noite, você perderá toda a clientela do dia seguinte. Você está em um dilema semelhante ao Dilema dos Prisioneiros. COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. I SIMULADOR DE MERCADOS DE OLIGOPÓLIO (SMO) O Simulador de Mercados de Oligopólio (SMO) é uma aplicação elaborada no Programa Matlab, por Gonzaga (2008), no âmbito da disciplina de Economia e Organização Industrial, lecionada na Faculdade de Economia da Universidade do Porto (situada em Portugal). O SMO simula mercados de oligopólio e de concorrência imperfeita, baseado na Teoria dos Jogos, visando examinar o comportamento estratégico de empresas detentoras de poder de mercado e as consequências de tal comportamento em termos de bem-estar. Por meio do simulador (SMO), é possível implementar as seguintes estraté- gias de concorrência imperfeita: ■ Modelo de Cournot: jogo simultâneo de concorrência pelas quantida- des entre duas ou mais empresas. ■ Modelo de Hotelling: jogo simultâneo de concorrência pelo preço, entre duas empresas, em uma situação de produto diferenciado. ■ Modelo de Stackelberg: jogo sucessivo de concorrência pelas quantida- des (existência de uma empresa líder – first mover). ■ Modelos de Preço Limite, Dixit e Milgrom and Roberts: jogos entre duas empresas com estratégias de comportamento predatório. ■ Modelo de Conluio: situações em que é viável a formação de cartéis entre duas ou mais empresas que concorrem pelas quantidades. ■ Fusões Horizontais: simula a fusão de uma fração das empresas do Mercado (assumindo-se que a empresa resultante da fusão ou é igual às restantes, ou assume a liderança do Mercado). “Teoria dos Jogos ilumina a estrutura das interações sociais. Uma vez que você vê o mundo através das lentes da Teoria dos Jogos - ou ´teoria das de- cisões interdependentes´, como deveria ser chamada - nada mais parece o mesmo” (ELSTER, 2007, p. 20). 23 Concorrência Versus Acordo: O Dilema dos Prisioneiros Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ■ Fusões Verticais: engloba fusões de empresas que produzem bens com- plementares ou que assumem diferentes papéis na cadeia produtiva. ■ Restrições Verticais: simulação dos efeitos resultantes de três restrições verticais entre um produtor e um retalhista: fixação do preço de revenda, royalties e tarifas de duas partes. Figura 3: Menu Inicial do Simulador de Mercados de Oligopólio Fonte: Gonzaga (2008) Como demonstrado na Figura 3, para executar o ficheiro Economia e Organização Industrial (EOI) do tipo Matlab M-file, no programa Matlab, basta digitar a expressão EOI na janela de comandos sempre que se pretender iniciar o simu- lador. Assim que a expressão EOI for executada na janela de comandos, surgirá o Menu Principal com a generalidade dos modelos. Basta clicar sobre o botão correspondente e digitar as informações solicitadas e o simulador gerará a matriz de resultados e o Equilíbrio de Nash. COMPETIÇÃO MONOPOLÍSTICA E OLIGOPÓLIO Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. I CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta unidade você aprendeu que em um mercado monopolisticamente com- petitivo as empresas concorrem por meio da venda de produtos diferenciados, que são altamente substituíveis uns pelos outros. Em um mercado oligopolista, por sua vez, apenas algumas empresas são responsáveis pela maior parte ou pela totalidade da produção, em que as barreiras à entrada nesse mercado permitem que algumas empresas obtenham lucros substanciais, mesmo no longo prazo. Conseguimos compreender que o dilema dos prisioneiros, aplicado ao mundo dos negócios, pode proporcionar estabilidade de preços nos mercados oligopo- listas, uma vez que as empresas relutam em alterar os preços, pois temem que, com isso, possam dar início a uma guerra, em que todos os participantes aca- bam perdendo. Com o exemplo do posto de combustível, ficou demonstrada a importância das estratégias na maximização de lucro e geração de valor para a concorrência imperfeita, em face do dilema dos prisioneiros. Após discussão dos problemas econômicos enfrentados por entidades empre- sariais que atuam na concorrência imperfeita, foi apresentado o Simulador de Mercados de Oligopólio (SMO), com a possibilidade de implementar estratégias de concorrência imperfeita para os modelos de Cournot, Hotelling, Stackelberg, Preço Limite, Dixit e Milgrom and Roberts, Conluio, Fusões horizontais e verti- cais e Restrições verticais. Vimos, finalmente, que o Simulador, desenvolvido no programa Matlab, per- mite um entendimento do funcionamento do mundo empresarial nas estratégias de tomada de decisão, pois, a partir de informações do mercado a ser analisado, o simulador gera a matriz de resultados e o correspondente Equilíbrio de Nash, que é o conjunto de estratégias ou ações em que cada empresa faz o melhor que pode em função do que as concorrentes estão fazendo. Sucesso! 25 Nas últimas décadas o ambiente global das empresas apresenta grandes mudan- ças. Ameaças e oportunidades advindas de fatores estruturais, econômicos e polí- ticos acirram a competição, atraindo novos agentes econômicos. Mesmo as economias desenvolvidas têm de ajustar-se aos novos tempos e às ameaças inesperadas que tra- zem consigo o fantasma da recessão. Os oligopólios vivem crises transformado- ras. A indústria global de computadores é bom exemplo. Líderes como a IBM, que lide- ravam o mercado de máquinas de grande porte, são frontalmente ameaçados por desconhecidos fabricantes de microcom- putadores, substitutos com desempenho superior, portabilidade e preços incompa- ravelmente baixos. Outros concorrentes simplesmente sucumbiram diante da com- petição. Em economias emergentes como o Brasil, foram marcantes as mudanças. O ambiente dos anos 70, que se organizava com poucos fornecedores, torna-se altamente concor- rencial nos anos 90. A estrutura estável de mercado, antes garantida por reservasde mercado e alianças de cooperação, dá lugar à iniciativa individual e acirradas dis- putas. Enquanto os agentes econômicos aprendem no novo ambiente, os lucros se redistribuem entre os diferentes grupos de interesses, modificando a atratividade dos setores e desafiando as escolhas dos investidores. Parte do texto extraído de: <http://goo.gl/4ddjl4>. Acesso em: 29 dez. 2014. 1. Conceitue e caracterize as estruturas de concorrência monopolística e oligopó- lio. 2. O oligopólio é uma estrutura de mercado na qual apenas algumas empresas competem entre si e há impedimento para a entrada de novos players, podendo ou não haver diferenciação de produto. Por meio de uma análise estática com- parativa, é possível examinar o comportamento estratégico de empresas deten- toras de poder de mercado, na determinação de preços, com vistas a capturar o excedente do consumidor. Nesse sentido, discorra sobre a rigidez de preços na determinação de preços oligopolistas. 3. O Dilema dos Prisioneiros é um exemplo na teoria dos jogos no qual dois pri- sioneiros suspeitos devem decidir, separadamente, se confessam o crime; não podem se comunicar, nem confiam um no outro. De acordo com a matriz de payoff apresentada, discorra sobre os resultados, considerando as estratégias do prisioneiro A, em face de todas as possibilidades relacionadas a ele. Prisioneiro A Prisioneiro B Confessa Confessa - 5, -5 - 1, -10 - 2, -2- 10, -1Não confessa Não confessa Material Complementar MATERIAL COMPLEMENTAR Microeconomia Robert S. Pindyck e Daniel L. Rubinfeld Editora: Pearson Education Ano: 2005 - 6ª Edição Sinopse: O livro apresenta os principais conceitos, teorias e aplicações da microeconomia, em que destacamos os tópicos estruturas de mercado e teoria dos jogos, que ajudam no processo de tomada de decisão tanto no setor privado como no setor público. U N ID A D E II Professor Me. Sidinei Silvério da Silva TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA Objetivos de Aprendizagem ■ Entender o funcionamento da teoria dos jogos enquanto ciência das estratégias. ■ Definir as estratégias dominantes, maximin e tit-for-tat. ■ Compreender o equilíbrio de Nash e as matrizes de payoff. ■ Analisar os jogos não cooperativos versus jogos cooperativos. ■ Diferenciar os jogos repetitivos dos jogos sequenciais. Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: ■ Jogos e Decisões Estratégicas ■ Estratégias Dominantes ■ Equilíbrio de Nash ■ Matriz de Payoff ■ Jogos Não cooperativos versus Jogos Cooperativos ■ Jogos Repetitivos ■ Jogos Sequenciais ■ Estratégias Maximin ■ Estratégia “Tit-for-tat” INTRODUÇÃO Caro(a) aluno(a), nesta unidade de estudo você aprenderá que os agentes eco- nômicos (consumidores, empresas, governos e investidores) podem interagir estrategicamente em uma variedade de formas, por meio do instrumental da teoria dos jogos. Observe que, em geral, a teoria dos jogos pode ser utilizada para estudar desde jogos de salão até negociações políticas e comportamentos econômicos. É importante destacar que os jogadores (participantes) tomam decisões estratégicas que levam em consideração as atitudes e respostas dos outros par- ticipantes. Assim, inicialmente, você entenderá o funcionamento da teoria dos jogos enquanto ciência das estratégias. Em seguida, passamos aos conceitos bási- cos da teoria dos jogos que são o alicerce para o desenvolvimento e compreensão de todas as demais unidades que virão. No campo das estratégias, iremos definir e caracterizar as estratégias domi- nantes, maximin e tit-for-tat. Continuando nossa jornada de estudo, apresentamos o equilíbrio de Nash e as matrizes de payoff, que representam os resultados ou ganhos de um jogo. Perceba que as ideias apresentadas nos levarão a pensar sobre os jogos não cooperativos versus jogos cooperativos e a diferenciar os jogos repetitivos dos jogos sequenciais, com exemplos ilustrativos que facilitam o aprendizado e a fixação de conceitos. A ciência das estratégias certamente o(a) levará a refletir e a considerar vários cenários no seu dia a dia antes de tomar decisões, sejam elas de cunho pessoal, profissional ou empresarial. Encontrar respostas para o que, quanto, como e para quem terá outro prisma a partir de então. Assim sendo, esperamos que você explore ao máximo esse assunto fascinante, ao aprender como funciona a interação das estratégias nos mercados de concor- rência monopolística e oligopólio, aplicando o aprendizado no seu cotidiano. 31 Introdução Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ©shutte rstock TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. II JOGOS E DECISÕES ESTRATÉGICAS Sandroni (1999) defi ne jogo como uma aplicação da lógica matemática no pro- cesso de tomada de decisões nos jogos e, por extensão, na economia, na política e na guerra. A analogia entre as competições nos jogos e na economia foi desenvolvida por Johannesvon Neumann1 e Oskar Morgenstern, no livro Teoria dos Jogos e do Comportamento Econômico (1944). 2 Número de Jogadores Mais do que 2 Constante (ou zero) Pagamento Total Não constante (ou não zero) Simultâneas Decisões Sequenciais Uma jogada Jogadas Repetidas Perfeito Acesso à Informação Imperfeito Cooperativa Abordagens Não cooperativa Figura 4: Exemplos de taxonomia de jogos Fonte: Colin (2007) 1 NEUMANN, Johannesvon (1903-1957). Matemático húngaro radicado nos Estados Unidos, foi quem fez a primeira axiomatização dos espaços de Hilbert, dando-lhes uma forma altamente abstrata. Notabilizou- se por introduzir os espaços de Hilbert na mecânica quântica e por criar a teoria dos jogos. Destacou- se, também, no campo da teoria e projetos de computadores. Escreveu Fundamentos Matemáticos da Mecânica Quântica (1932) e Teoria dos Jogos e do Comportamento Econômico (1944), em colaboração com Oskar Morgenstern. ©shutterstock 33 Jogos e Decisões Estratégicas Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . De modo geral, a teoria dos jogos demonstra que, em jogos de apenas uma pessoa, a estratégia é determinada exclusivamente pelas regras do próprio jogo. Em jogos com duas pessoas, cada jogador leva em consideração as possíveis estratégias do outro. Diz-se que esses jogos são zero-soma: uma das partes perde exatamente o que a outra ganha. Finalmente, nos jogos com mais de duas pessoas, o que uma perde não é necessariamente ganho por outra, exigindo considerações mais complexas. No entanto, o resultado pode ser influenciado pela formação de coalizões, até o ponto de reduzir o jogo com n participantes a um jogo com apenas dois participantes. No mundo dos negócios, podem acontecer situações desse tipo, quando algu- mas empresas de grande porte fazem “acordos” com a finalidade de retirar do mercado pequenos concorrentes e exercer, de fato, um poder de cartel. Pindyck e Rubinfeld (2010), por sua vez, definem jogo como uma situação em que os jogadores (participantes) tomam decisões estratégicas, ou seja, decisões que levam em consideração as atitudes e respostas dos outros. Os jogos econô- micos praticados pelas empresas podem ser cooperativos ou não cooperativos. Um jogo pode ser carac- terizado de diversas formas, mas podemos pensar em ter- mos de jogadores, estratégias usadas e ganhos (ou perdas). Cada jogador (empresa, exército, país, indivíduo, time de futebol, associação, equipe de natação, candidato a governador) procura iden- tificar as possíveis estratégias de atuação e usar a que lhe gerará o maior benefício, ao mesmo tempo em que consi- dera as estratégiasdos outros jogadores. ©shutterstock TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. II COMO ESCOLHER UMA ESTRATÉGIA? Segundo Varian (2006), quando uma empresa decide a respeito das suas escolhas sobre preços e quantidades, ela pode já conhecer as escolhas feitas pela outra. Se uma empresa estabelece seu preço antes da outra, nós a chamamos líder de preço e a outra seguidora de preço. Do mesmo modo, uma empresa pode esco- lher sua quantidade antes da outra, nesse caso, ela será a líder de quantidade e a outra, seguidora de quantidade. As interações estratégicas, nesse caso, formam um jogo sequencial. Por outro lado, pode ser que, quando uma empresa tome decisões, ela não conheça as escolhas da outra. Nesse caso, é preciso adivinhar a escolha da outra empresa para tomar uma decisão. Isso é um jogo simultâneo. Mais uma vez, há “Assim como os atletas têm o prazer de treinar seus corpos, também há imensa satisfação em treinar a mente para pensar de uma forma que é si- multaneamente racional e criativa. Com todos os seus enigmas e paradoxos, a Teoria dos Jogos oferece um magnífico ginásio mental para essa finalida- de. Espero que exercitar-se neste equipamento lhe traga o mesmo prazer que eu tive”. (BINMORE, 2007, p. 35). ©shutterstock 35 Jogos e Decisões Estratégicas Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . duas possibilidades: as empresas poderiam escolher, simultaneamente, tanto os preços quanto as quantidades. Cada um desses tipos de interação faz surgir um conjunto diferente de ques- tões estratégicas. Além disso, em vez de competirem umas com as outras, as empresas podem formar um conluio. Nesse caso, elas podem chegar a um acordo para estabelecer preços e quantidades que maximizem a soma de seus lucros. Esse tipo de conluio é chamado de jogo cooperativo. ESTRATÉGIAS DOMINANTES No âmbito da estratégia, que é um plano de ação ou regra para participar de um jogo, derivam-se: Em um cartel, os produtores concordam explicitamente em agir em conjunto na determinação de preços e níveis de produção. Nem todos os produtores de um setor necessitam fazer parte do cartel, e a maioria dos cartéis envolve apenas um subconjunto de produtores. Mas, se uma quantidade suficientemente grande de produtores optar por aderir aos termos do acordo do cartel e se a demanda do mercado for suficiente- mente inelástica, o cartel poderá conseguir elevar os preços bem acima dos níveis competitivos. Fonte: Pindyck; Rubenfeld (2010). ©shutterstock ©shutterstock TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. II ■ A estratégia ótima: é a que maximiza o payoff esperado do jogador. ■ A estratégia dominante: estratégia que é ótima, não importando o que o oponente faça. ■ O equilíbrio de estratégias dominantes: resultado de um jogo em que cada empresa faz o melhor que pode, independente das escolhas feitas pelas concorrentes. EQUILÍBRIO DE NASH Equilíbrio de Nash2 é o con- junto de estratégias ou ações em que cada empresa faz o melhor que pode em fun- ção do que as concorrentes estão fazendo e se trata de uma generalização do equi- líbrio de Cournot (modelo de concorrência imperfeita). MATRIZ DE PAYOFF Payoffs são valores associados a um resultado pos- sível. Logo, a matriz de payoff é uma matriz de resultados (ganhos). Exemplo: duas empresas hipotéticas operam no mercado de chocolate, podendo optar entre produzir um chocolate de alta qualidade ou um chocolate de baixa 2 NASH, John. Prêmio Nobel em Economia de 1994, em conjunto com John Harsanyi e Reinhard Selten, por seus trabalhos sobre a Teoria dos Jogos (SANDRONI, 1999). Vide filme “Uma mente brilhante”. ©shutterstock 37 Jogos e Decisões Estratégicas Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . qualidade. Os lucros resultantes de cada estratégia encontram-se apresentados na matriz de payoff, conforme Figura 5. Empresa 1 Empresa 2 Baixa Baixa $ -20, $ -30 $ 900, $ 600 $ 50, $ 50$ 100, $ 800Alta Alta Figura 5: Matriz de Payoff para o problema de determinação da qualidade do chocolate produzido Fonte: Pindyck e Rubinfeld (2010) JOGOS NÃO COOPERATIVOS VERSUS JOGOS COOPERATIVOS Conceitualmente, jogo cooperativo é aquele no qual os participantes podem negociar contratos vinculativos de cumprimento obrigatório que lhes per- mitam planejar estratégias em conjunto. Por sua vez, jogo não cooperativo é o jogo no qual a negociação e o cumprimento de contratos vinculativos não são possíveis. ©shutterstock ©shutterstock TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. II JOGOS REPETITIVOS Jogos repetitivos são jogos nos quais as ações são toma- das e os decorrentes payoffs são recebidos várias vezes, de modo consecutivo. Em um jogo repetido, cada jogador tem a oportunidade de esta- belecer uma reputação de cooperação e, assim, encorajar o outro jogador a fazer o mesmo. Ademais, a viabilidade ou não desse tipo de estratégia irá depen- der se o jogo será jogado por um número fixo ou indefinido de vezes. JOGOS SEQUENCIAIS Jogos sequenciais são aqueles em que os jogado- res se movem (um após o outro) em resposta a ações e reações do oponente. O Modelo de Stackelberg, no qual um jogador é o líder e o outro o seguidor, é um exemplo em que um joga- dor movimenta-se primeiro e o outro reage. ©shutterstock ©shutterstock 39 Considerações Finais Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ESTRATÉGIAS MAXIMIN As estratégias Maximin são estratégias que maximizam a obtenção de um determi- nado nível mínimo de ganho. ESTRATÉGIA TIT-FOR-TAT Tit-for-tat é uma estratégia de repetição na qual o jogador responde de forma igual às jogadas do oponente, coope- rando com os oponentes que cooperam e retaliando os que não o fazem. CONSIDERAÇÕES FINAIS Chegamos ao final de mais uma unidade. Nesta, você estudou os conceitos, as características e diferenças dos jogos e estratégias que norteiam as decisões empresariais e que podem ser cooperativos ou não cooperativos, sequenciais ou repetitivos. No decorrer dos tópicos, procuramos demonstrar a importância da teoria dos jogos para o sucesso das entidades empresariais com ou sem fins lucrativos, que podem obter ganhos econômicos com a redução dos custos de produção, aumento de eficiência produtiva e aumento na lucratividade do negócio; bem como ganhos sociais e ambientais, a partir das estratégias adotadas. TEORIA DOS JOGOS E ESTRATÉGIA COMPETITIVA Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. II A globalização, o aquecimento global, o uso dos recursos naturais e a dis- posição final dos resíduos sólidos, líquidos e gasosos impactam diretamente o resultado operacional, razão pela qual o entendimento da ciência das estratégias pode auxiliar o gestor na tomada de decisão e geração de valor. Evidentemente, nesse prisma, vimos que o equilíbrio de Nash é uma com- binação de estratégias em que cada um dos jogadores faz o melhor que pode em função das estratégias dos demais jogadores; que o equilíbrio em estratégias dominantes é um caso especial de equilíbrio de Nash; que uma estratégia domi- nante é ótima, independente do que possam fazer os demais jogadores; e que a estratégia maximin é conservadora, pois maximiza o resultado mínimo possível. Conseguimos chegar, portanto, ao entendimento de que a teoria dos jogos, ao identificar as possíveis estratégias de atuação de uma empresa, exército, país, indivíduo, time de futebol, associação,equipe esportiva ou candidato a cargo eletivo, por meio da matriz de payoff, revelará o resultado gerador do maior benefício possível, sempre considerando as ações, estratégias e decisões dos outros oponentes. Nossa preocupação foi oferecer elementos teórico/práticos que contribuís- sem com sua formação e qualificação e esperamos lograr êxito. 41 ALIANÇAS ESTRATÉGICAS Nas últimas décadas, o cenário mundial tem sofrido mudanças de ordem econô- mica e social, que afetam o mercado e as indústrias de forma significativa. Na atual conjuntura, onde se observa o avanço da globalização, a alta interdependência no setor econômico e o dinamismo dos mercados, esta postura de alta competi- tividade já não proporciona os mesmos resultados de alguns anos atrás. As organi- zações já não mais possuem acesso direto aos recursos necessários para o sucesso de seus negócios. Assim, a formação de alianças estratégicas vem ganhando força, como uma postura estratégica no cenário econômico. O conceito de Alianças Estratégicas é bas- tante difícil de ser elaborado, por existir uma grande variedade de possíveis relações entre as organizações. Segundo Yoshino e Rangan (1996, p. 5), uma aliança estratégica “é uma parceria comercial que aumenta a eficácia das estratégias competitivas das organizações participantes, propiciando o intercâmbio mútuo e benéfico de tecno- logias, qualificações ou produtos baseados nesta”. Este conceito apresenta uma ideia de benefício mútuo, onde os participantes aumentam suas competências atuando de forma cooperativa. Entretanto, este con- ceito ainda é limitado, por afirmar que uma aliança estratégica é uma parceria comer- cial. As justificativas para a sua formação de uma aliança e os interesses dos parceiros envolvidos, vão além, na maioria das vezes, de interesses comerciais, mesmo que esses interesses diversos não sejam apresentados de forma explícita. Para o autor, existem ainda três caracte- rísticas que devem ser observadas: (1) as duas ou mais empresas que se unem para cumprir um conjunto de metas combina- das, permanecem independentes, depois da formação da aliança; (2) as empresas parceiras compartilham dos benefícios da aliança e controlam o desempenho das tarefas especificadas – talvez o traço mais distintivo das alianças e que muito dificulta sua gestão; e (3) as empresas parceiras con- tribuem continuamente em uma ou mais áreas estratégicas cruciais; por exemplo, tecnologia, produtos e assim por diante. Assim, alianças estratégicas são acordos voluntários de cooperação interorganiza- cional, muitas vezes, caracterizados pela inerente instabilidade gerada pela incer- teza relacionada ao comportamento futuro do parceiro e pela aplicação de um nível elevado de autoridade para assegurar o comprometimento (PARKHE, 1993). Este nível elevado de autoridade está rela- cionado com a estrutura de governança (GULATI, 1998), adotada para monitorar e fiscalizar o relacionamento e os custos de transação existentes (WILLIAMSON, 1985). Parte do texto extraído de: <http://revista.feb.unesp.br/index.php/gepros/article/downlo- ad/378/319>. Acesso em: 29 dez. 2014. 1. Jogo é uma situação em que os jogadores (participantes) tomam decisões es- tratégicas, ou seja, decisões que levam em consideração as atitudes e respostas dos outros. Os jogos econômicos praticados pelas empresas podem ser coope- rativos ou não cooperativos. Explique cada um desses conceitos. 2. Quando um mercado se encontra em equilíbrio, as empresas estão fazendo o melhor que podem e não têm nenhuma razão para modificar os preços ou níveis de produção. Porém, considerando estratégias competitivas, cada empresa con- sidera as reações dos concorrentes diante de alterações nos níveis de produção e preço, nas decisões de investimento e campanhas promocionais. Nesse senti- do, defina Equilíbrio de Nash. 3. A estratégia é um plano de ação ou regra para participar de um jogo. De acor- do com os conceitos de teoria dos jogos e estratégia competitiva apresentados, conceitue estratégia ótima, estratégia dominante, equilíbrio de estratégias do- minantes, estratégia maximin e estratégia tit-for-tat. Material Complementar MATERIAL COMPLEMENTAR Teoria dos Jogos: conceitos, exemplos e limitações Fernando Barrichelo Sinopse: O livro oferece uma abordagem simples e objetiva da Teoria dos Jogos, ensinando de forma didática os conceitos, exemplos e limitações para gerentes e estudantes. Uma Mente Brilhante O fi lme Uma mente brilhante apresenta a história de vida do brilhante matemático John Nash, cujas ideias infl uenciaram as teorias econômicas, a biologia da evolução e a teoria dos jogos, em que pese sofrer de esquizofrenia. Após resolver na década de 1950 um problema relacionado à teoria dos jogos, ele foi agraciado, em 1994, com o Prêmio de Ciências Econômicas em Memória de Alfred Nobel. Link para o fi lme:<http://www.imdb.com/title/tt0268978/> Jogos de guerra (1983) Jogos de guerra é um fi lme de fi cção científi ca de 1983, escrito por Lawrence Lasker e Walter F. Parkes. Retrata a história de um adolescente, apaixonado por computadores, que consegue acesso ao sistema bélico dos EUA e, sem saber, dá uma ordem de ataque que pode causar a terceira guerra mundial. Link para o fi lme:<http://www.imdb.com/title/tt0086567/> U N ID A D E III Professor Me. Sidinei Silvério da Silva PESQUISA OPERACIONAL Objetivos de Aprendizagem ■ Conhecer a evolução histórica da pesquisa operacional. ■ Compreender os conceitos-chave, suposições e termos utilizados na programação linear. ■ Aprender a modelar problemas gerenciais por meio da programação linear e a identificar as limitações dos modelos. Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: ■ Evolução Histórica ■ Conceitos-Chave, Suposições e Termos Utilizados ■ Modelagem de Problemas de Programação Linear INTRODUÇÃO Olá, caro(a) aluno(a), seja bem-vindo(a) ao estudo da nossa terceira unidade, com base em Colin (2007) e Bueno (2007). Nesta unidade, você conhecerá um breve histórico da pesquisa operacional e sua evolução enquanto ferramenta gerencial, aprendendo a identificar os princi- pais conceitos da programação linear e a construir modelos com base na realidade empresarial, com vistas ao gerenciamento eficiente dos recursos produtivos. A pesquisa operacional é muito forte e difundida no Brasil e, apesar de alguns considerarem o conteúdo com elevado grau de dificuldade, é um excelente fator agregador de valor à formação do estudante de Administração. Isso ocorre por- que as técnicas aprendidas ao longo do livro fornecem uma nova abordagem na tomada de decisão e solução de problemas. Visando atingir os objetivos de aprendizagem já elencados, a unidade em ques- tão foi dividida em três tópicos, sendo eles: evolução histórica; conceitos-chave, suposições e termos utilizados; e modelagem de problemas de programação linear. No primeiro tópico, estudaremos a história da evolução da pesquisa ope- racional até os dias atuais. No segundo tópico, por sua vez, apresentaremos os conceitos-chave, suposições e termos utilizados na programação linear. Por fim, no terceiro tópico, veremos os cuidados que devem ser tomados na modelagem de um problema de programação linear. Vale ressaltar que a programação linear trata do problema de alocação ótima de recursos escassos para a realização das atividades de prestação de serviços, indústria e comércio. Assim sendo, ao término desta unidade, você será capaz de compreender conceitos fundamentais da pesquisa operacional e que podem influenciar o dia a dia das unidades produtivas, das famílias, dos governos e do resto do mundo. Bem-vindo(a) ao mundo das aplicações das técnicas de pesquisa operacio- nal no seio das organizações! 47 Introdução Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ©shutterstock PESQUISAOPERACIONAL Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. III EVOLUÇÃO HISTÓRICA A Pesquisa Operacional, ou simplesmente PO, nasceu na Inglaterra em um esforço de guerra para alocar eficientemente recursos escassos. Grupos de cien- tistas de diversos ramos do conhecimento, como matemática, estratégia de guerra e engenharia elétrica, trabalhavam juntos fazendo pesquisa de operações militares. Eles fizeram um trabalho especialmente útil para o uso de radares no combate aéreo. Problemas enfrentados na guerra eram em boa medida similares aos encontrados em empresas, e não tardou muito para que houvesse uma rápida aceitação de métodos de PO. O impacto financeiro (essencialmente) provocado fez com que a disciplina florescesse enormemente (COLIN, 2007). A Programação Linear (PL) é uma das técnicas da Pesquisa Operacional mais utilizadas em se tratando de problemas de otimização. Os problemas de Programação Linear (PL) buscam a distribuição eficiente de recursos limitados para atender um determinado objetivo, em geral, maximizar lucros ou minimi- zar custos, por exemplo. Usuários tradicionais da Programação Linear (PL), como as indústrias petrolífera e de aviação, enxergam a técnica como uma condição fundamental para lucratividade e sobrevivência no longo prazo. Vários Prêmios Nobel de Economia1 tiveram boa parte de seu conteúdo rela- cionada com a programação linear, e muitos outros laureados tiveram fases de 1 Em 1975, a “teoria da alocação ótima dos recursos” (englobando programação linear) rendeu o Prêmio Nobel de Economia a Leonid Vitaliyevich Kantorovich (1912-1986), da Ex-URSS e a Tjalling C. Koopmans, dos EUA. ©shutterstock 49 Conceitos-Chave, Suposições e Termos Utilizados Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . sucesso nas suas carreiras bastante associadas ao pioneirismo na aplicação da PL. Todo esse “poder de fogo” é oriundo de sua ampla aplicabilidade em pro- blemas reais de empresas, defesa e governo. Uma pesquisa contemplando as empresas da Fortune 5002 indicou que 85% delas usavam ou haviam usado Programação Linear. No Brasil, empresas como Petrobrás, Eletrobrás, BRFoods, Correios e Copersucar estão entre aquelas que aplicam a técnica. CONCEITOS-CHAVE, SUPOSIÇÕES E TERMOS UTILIZADOS Em linhas gerais, a programação linear trata do problema de alo- cação ótima de recursos escassos para a realização de atividades. Por ótimo entendemos que não haja uma outra solução que seja melhor do que a oferecida (podem haver outras tão boas quanto). Os recursos escas- sos representam nossa realidade de existência fi nita de recursos, por mais abundantes que sejam. Com base em Colin (2007), seguem os principais conceitos e suposições da progra- mação linear. 2 Global Fortune 500 é uma classifi cação das 500 maiores corporações em todo o mundo, conforme medido por sua receita. A lista é compilada e publicada anualmente pela revista Fortune. A Fortune é uma revista sobre negócios americana, fundada por Henry Luce, em 1930. A tese de doutorado sobre Planejamento Integrado da Cadeia de Suprimen- tos da Indústria do Petróleo Baseado em Agentes Holônicos, de Fernando José de Moura Marcellino, apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), em 2013, é uma excelente dica para entendimento da importância da otimização para a Indústria do Petróleo. Disponível em: <http://goo.gl/gPK9hu>. Acesso em: 29 dez. 2014. PESQUISA OPERACIONAL Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. III 1. Modelo Modelo é uma representação simplificada do comportamento da reali- dade expressa na forma de equações matemáticas que serve para simular a realidade. Exemplo: Modelo que representa a distribuição física de refrigerantes aos clien- tes de uma empresa engarrafadora de bebidas. A experiência indica que um modelo simples (mais facilmente implementá- vel) com 95% de precisão é preferível a um outro mais sofisticado com precisão maior. 2. Variáveis de Decisão Variáveis de decisão são as variáveis utilizadas no modelo que podem ser contro- ladas pelo tomador de decisão. A solução do problema é encontrada testando-se diversos valores das variáveis de decisão. Exemplo: O número de caminhões que a engarrafadora deve despachar em um determinado dia. 3. Parâmetros Parâmetros são as variáveis utilizadas no modelo que não podem ser controla- das pelo tomador de decisão. A solução do problema é encontrada admitindo como fixos os valores dos parâmetros. Exemplo: A capacidade de cada caminhão que vai transportar o refrigerante. Os caminhões têm uma capacidade especificada pelo fabricante e uma carga total transportada que é limitada pela legislação rodoviária. 51 Conceitos-Chave, Suposições e Termos Utilizados Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 4. Função-Objetivo É uma função matemática que representa o principal objetivo do tomador de decisão. Ela é de dois tipos: de minimização (de custos, erros, chances de perda, desvio do objetivo etc.) ou de maximização (de lucro, receita, utilidade, bem- -estar, riqueza etc.). Exemplo: Minimizar os custos de transporte relativos à distribuição do refrige- rante. 5. Restrições Restrições são regras que dizem o que podemos (ou não) fazer e/ou quais são as limitações dos recursos ou das atividades que estão associadas ao modelo. Exemplo: O número total de caminhões despachados pela manhã é menor ou igual ao número de motoristas que a empresa tem à disposição no primei- ro turno. 6. Função Linear Uma função f (x1, x2, ..., xn) das variáveis x1, x2, ..., xn é uma função linear se for do tipo f (x1, x2, ..., xn) = c1x1 + c2x2 + ... + cnxn. Sendo c1, c2, ..., cn valores constantes. Exemplo: f (x1, x2) = 2x1 + 5x2 PESQUISA OPERACIONAL Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. III 7. Inequação Linear3 Para um número qualquer b e uma função linear f (x1, x2, ..., xn), define-se uma inequação linear como as inequações do tipo f (x1, x2, ..., xn) < = b f (x1, x2, ..., xn) > = b. Exemplo: 2x1 + 5x2< = 8 e 12a + 3b > = 3 são inequações lineares. 8. Algoritmo Algoritmo é uma sequência de instruções que, para determinada entrada, gera um determinado resultado. Exemplo: Uma receita de culinária é um exemplo clássico de algoritmo: a descri- ção detalhada dos ingredientes e do modo de preparo permite que pratos sejam preparados sempre da mesma forma, gerando sempre os mesmos resultados. 3 As equações têm como objetivo estudar e determinar soluções dos problemas do dia a dia nas diversas áreas do conhecimento. As inequações, por sua vez, são desigualdades matemáticas que utilizam os seguintes sinais na sua estrutura: ≠ (diferente), > (maior), <(menor), ≥ (maior ou igual), ≤ (menor ou igual). Os métodos resolutivos assemelham-se aos das equações, porém, é muito importante ressaltar que as inequações respeitam restrições de acordo com o sinal utilizado e que as soluções podem ser representadas na reta numérica (que representa o conjunto dos números naturais). “Para cada tipo de desenho ou pintura existe uma ferramenta adequada, seja lápis, giz, pincel, entre outros. O grande artista, no seu kit de instrumen- tos, sabe escolher qual deles usar em cada ocasião. O grande estrategista faz a mesma coisa. Para cada situação existe um modelo de pensamento mais adequado” (BARRICHELO, 2010, p. 17). ©shutterstock 53 Modelagem de Problemas de Programação Linear Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . MODELAGEM DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Segundo Bueno (2007), a modelagem pode ser considerada a etapa mais impor-tante na construção de um sistema de apoio à decisão. Isso porque os métodos de otimização podem ser implementados com precisão e maturidade em diver- sas aplicações (o SOLVER, por exemplo), mas a modelagem de um problema real ainda exige a capacidade de abstração humana e, por isso mesmo, é passí- vel de erros. Um problema modelado indevidamente jamais gerará resultados aplicados na realidade. Para representar corretamente um problema real, um modelo matemático deve atender a alguns requisitos: a. As variáveis de decisão devem corresponder exatamente aos parâmetros que se quer determinar. b. Deve ser definido um objetivo para o modelo (por exemplo: maximizar lucro e produção, minimizar gastos e rota). c. O modelo deve ser passível de resolução, uma vez que é possível elaborar modelagens sem solução. d. As relações, ou seja, as expressões matemáticas, devem ser consistentes com o mundo real. ©shutterstock PESQUISA OPERACIONAL Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. III Os modelos de Programação Linear oferecem maior auxílio na tomada de deci- são, na medida em que a complexidade do sistema em análise cresce. Além das planilhas (Excel, por exemplo), existe toda uma família de softwares de alta fle- xibilidade que usa sua própria linguagem de programação, como: ■ AIMSS (www.aimms.com) ■ AMPL (www.modeling.com) ■ GAMS (www.gams.com) ■ MATLAB (www.mathworks.com) ■ SCIENCE LAB (www.sciencelab.com) ■ OCTAVE (www.octave.org) Leon et. al.(1996), em pesquisa realizada com 96 empresas, verificaram que as planilhas eletrônicas são intensivamente utilizadas em áreas como finanças, con- tabilidade e controle de qualidade, enquanto os softwares são preferidos em áreas como transporte, manufatura e P&D. CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta unidade, você estudou a evolução histórica da pesquisa operacional e o seu uso enquanto ferramenta gerencial, aprendendo a identificar os principais conceitos da programação linear e a construir modelos, com vistas ao gerencia- mento eficiente dos recursos produtivos. 55 Considerações Finais Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . Na evolução histórica, você aprendeu que a Pesquisa Operacional nasceu na Inglaterra, em um esforço de guerra para alocar eficientemente recursos escassos e que, posteriormente, foi agregada pelas entidades empresariais, com destaque para as indústrias petrolíferas e de aviação. Todavia, no período atual, todos os ramos de atividade econômica (indústria, comércio e prestação de serviços) utilizam a técnica de programação linear, com vistas a melhorar os resultados operacionais. No estudo dos conceitos-chave, suposições e termos utilizados, com o exem- plo da indústria de refrigerantes, você pode conhecer cada item constituinte de um modelo matemático, ou seja, o modelo, as variáveis de decisão, os parâmetros, a função-objetivo, as restrições, a função linear, a inequação linear e o algoritmo. Na sequência, caro(a) aluno(a), você visualizou a modelagem de problemas de programação linear. No que se refere aos modelos matemáticos, vimos que as variáveis de decisão devem corresponder exatamente aos parâmetros que se quer determinar. Além disso, deve ser definido um objetivo para o modelo e esse deve ser passível de resolução, bem como consistente com o mundo real. Pare e pense: como esse conteúdo pode ser aplicado no dia a dia? Perceba que as ideias apresentadas e discutidas nesta unidade são relevantes para que os gestores aprendam a gerir eficientemente os recursos escassos, com o uso da técnica de programação linear. Esperamos que você tenha êxito nessa empreitada e que possa fazer um bom uso deste material. Sucesso e vamos à luta! IMPORTÂNCIA DA APLICAÇÃO PRÁTICA DA PESQUISA OPERACIONAL O processo decisório envolve as funções básicas do administrador e, também, muitas outras funções que são exigidas no mundo empresarial. Neste processo, é necessário o uso de algumas ferramentas e técnicas que otimizam a tomada de deci- são, levando a soluções mais efetivas para a resolução de problemas. Referente às técnicas ou ferramentas de solução de problemas, Chiavenato (2004) afirma que estas, no fundo, são processos de tomada de decisão, pois seguem as mes- mas etapas, elencando como técnicas mais importantes: método cartesiano, Brains- torming, técnica de análise do campo de força e Princípio de Pareto e Gráfico de Ishikawa. Percebe-se, ainda, que algumas ferramentas fazem uso de valores finan- ceiros e cálculos matemáticos, essenciais para a tomada de decisão, como: méto- dos de custeio, análise financeira, balanced scorecard, entre outras. A Pesquisa Opera- cional se inclui nesse rol de ferramentas de apoio à tomada de decisão. Estas fornecem recursos ao administrador para que possa buscar soluções adequadas às necessida- des das organizações. Parte do texto extraído de: <http://www.editora.unoesc.edu.br/index.php/race/article/ download/2201/pdf>. Acesso em: 29 dez. 2014. 57 1. A Programação Linear (PL) é uma das técnicas da Pesquisa Operacional mais uti- lizada em se tratando de problemas de otimização. Os problemas de Programa- ção Linear (PL) buscam a distribuição eficiente de recursos limitados para aten- der um determinado objetivo, em geral, maximizar lucros ou minimizar custos, por exemplo. Nesse contexto, leia atentamente as afirmações abaixo e assinale (V) para verdadeiro e (F) para falso. ( ) A Pesquisa Operacional nasceu na França, em um esforço de guerra para alocar eficientemente recursos escassos. ( ) Grupos de cientistas de diversos ramos do conhecimento trabalharam jun- tos fazendo pesquisa de operações militares e desenvolveram radares para o combate aéreo. ( ) Problemas enfrentados na guerra eram em boa medida similares aos en- contrados em empresas e não tardou muito para que houvesse uma rápida aceitação de métodos de Pesquisa Operacional. ( ) A programação linear trata do problema de alocação ótima de recursos escassos para a realização de atividades. 2. A modelagem pode ser considerada a etapa mais importante na construção de um sistema de apoio à decisão. Para representar corretamente um problema real, quais requisitos devem ser atendidos pelo modelo matemático? 3. Dentre os principais conceitos e suposições da programação linear, conceitue modelo, variáveis de decisão, parâmetros, função-objetivo e restrições. 4. Para um número qualquer b e uma função linear f (x1, x2, ..., xn), define-se uma inequação linear como as inequações do tipo f (x1, x2, ..., xn) ≤ b f (x1, x2, ..., xn) ≥ b. Nesse sentido, cite exemplos de inequação linear. MATERIAL COMPLEMENTAR Pesquisa Operacional – 170 Aplicações em Estratégia, Finanças, Logística, Produção Emerson Carlos Colin Editora: LTC Ano: 2007 Sinopse: O livro apresenta o estudo e a solução de problemas com a utilização de técnicas de pesquisa operacional, tratando de aplicações em áreas funcionais, como compras, estratégia, fi nanças, logística, marketing, produção, recursos humanos e vendas. U N ID A D E IV Professor Me. Sidinei Silvério da Silva SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Objetivos de Aprendizagem ■ Identificar o suplemento Solver e habilitá-lo para uso no Microsoft Excel. ■ Construir modelos de programação linear no Excel. ■ Configurar os parâmetros do Solver conforme o modelo introduzido no Excel. ■ Resolver o problema de programação linear no Solver. ■ Interpretar os resultados gerados pelo Solver. ■ Gerar relatórios de reposta, sensibilidade e de limites no Solver. Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: ■ Introdução do Modelo na Planilha Eletrônica ■ Estrutura da Planilha ■ Modelagens no Solver ■ Solução do Modelo e Saídas INTRODUÇÃO Caro(a) aluno(a), nesta quarta unidade, você aprenderá a construir e a resolver modelos deprogramação linear no Solver do Excel, bem como a interpretar os resultados gerados. Nas aplicações reais, o número de equações e variáveis dos modelos de pro- gramação linear cresce rapidamente, de modo que fica muito difícil a solução manual. Dessa forma, os modelos oferecem maior auxílio na tomada de deci- sões, na medida em que a complexidade do sistema em análise cresce. Quanto mais complexo o sistema que o tomador de decisões está interessado em analisar, maior será o benefício gerado pelo uso de modelos de programa- ção matemática. Visando atingir os objetivos de aprendizagem já elencados, a unidade em questão foi dividida em cinco tópicos, sendo eles: introdução do modelo na pla- nilha eletrônica; estrutura da planilha; modelagem de problemas de programação linear; modelagens no solver; solução do modelo e saídas. Nessa direção, discutiremos como tal conhecimento/domínio tende a for- talecer no âmbito pessoal e profissional a sua formação técnica e acadêmica. Para facilitar o aprendizado, vamos desenvolver um modelo baseado em política pública, em que o interesse do Governo é que as pessoas tenham uma dieta equilibrada, mas, ao mesmo tempo, que tenha o menor custo possível. A elaboração desse modelo e a interpretação dos resultados gerados ajudarão no entendimento da importância da técnica de programação linear na tomada de decisão. Assim sendo, ao término desta unidade, você será capaz de compreender con- ceitos fundamentais da pesquisa operacional/programação linear na construção de modelos matemáticos gerenciais e os relacionar com o mundo dos negócios. Apesar de complexo, o estudo da pesquisa operacional é fascinante. Portanto, não se detenha diante das dificuldades, mas se esforce na árdua tarefa de agre- gar valor à sua formação. Bons estudos! 61 Introdução Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ©shutterstock SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. IV INTRODUÇÃO DO MODELO NA PLANILHA ELETRÔNICA Para introduzirmos um primeiro modelo no Excel, utilizare- mos o problema da dieta. Nesse problema, o objetivo é determinar qual é a quantidade ideal de alimentos a ser ingerida com custo mínimo e que satisfaça às necessidades nutricionais de uma pessoa. Suponha que o Governo Federal tenha feito uma pesquisa em uma comunidade desfavorecida do interior do Brasil e tenha identificado uma série de doenças desenca- deadas especialmente devido à deficiência de vitaminas A e C, cálcio e ferro. A falta de vitamina A provoca proble- mas de visão e falta de defesa contra as infecções, enquanto a falta de vitamina C provoca inflamações gengivais e perda dos dentes. A falta de cálcio provoca espasmos musculares e tendência à osteoporose. Finalmente, a falta de ferro provoca anemia, com comprometimento da capacidade de aprendizado e dimi- nuição do rendimento do trabalho. O Governo subsidia a venda de uma série de alimentos, como arroz, fei- jão, carne bovina e açúcar. Sabemos que os alimentos subsidiados possuem os nutrientes que estão faltando no cardápio das pessoas, conforme Tabela 1. ITEM UN NEC. DIÁRIA CARNE ARROZ FEIJÃO AÇÚCAR ALFACE LARANJA Valor Energético Kcal 3.200 225 364 337 385 15 42 Vitamina A mcg 750 7 - 2 - 87 13 Vitamina C mg 70 - - 3 - 12 59 Ferro mg 10 2,9 1,3 7,6 0,1 1,3 0,7 Cálcio mg 650 11 9 86 - 43 34 PREÇO $ 0,50 $ 0,18 $ 0,20 $ 0,16 $ 0,30 $ 0,10 Tabela 1: Informações por Alimento (composição por 100 g) Fonte: Colin (2007) 63 Introdução do Modelo na Planilha Eletrônica Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . O interesse do Governo é que as pessoas tenham uma dieta equilibrada (que atenda aos valores mínimos dos nutrientes), mas, ao mesmo tempo, que tenha o menor custo possível. Como um modelo poderia ser construído de forma a capturar todos os interesses e restrições envolvidos no problema? FUNÇÃO-OBJETIVO: Minimizar (Min) Z = 0,5Xcarne + 0,18Xarroz + 0,2Xfeijão + 0,16Xaçúcar+ 0,3Xalface + 0,1Xlaranja SUJEITO ÀS SEGUINTES RESTRIÇÕES (S.A.): ■ Valor energético. ■ Vitamina A. ■ Vitamina C. ■ Ferro. ■ Cálcio. ■ Exigências de não negatividade. RESTRIÇÃO DO VALOR ENERGÉTICO: 225 Xcarne + 364 Xarroz + 337 Xfeijão + 385 Xaçúcar+ 15 Xalface + 42 Xlaranja ≥ 3200 RESTRIÇÃO DA VITAMINA A: 7 Xcarne + 2 Xfeijão + 87 Xalface + 13 Xlaranja ≥ 750 ©shutterstock SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. IV RESTRIÇÃO DA VITAMINA C: 3 Xfeijão + 12 Xalface + 59 Xlaranja ≥ 70 RESTRIÇÃO DO FERRO: 2,9 Xcarne + 1,3 Xarroz + 7,6 Xfeijão + 0,1 Xaçúcar+ 1,3 Xalface + 0,7 Xlaranja ≥ 10 RESTRIÇÃO DO CÁLCIO: 11 Xcarne + 9 Xarroz + 86 Xfeijão + 43 Xalface + 34 Xlaranja ≥ 650 RESTRIÇÃO DE NÃO NEGATIVIDADE: Xcarne ≥ 0; Xarroz ≥ 0; Xfeijão ≥ 0; Xaçúcar ≥ 0; Xalface ≥ 0; Xlaranja ≥ 0. O Economista e matemático francês da escola econômica neoliberal, Mau- rice Allais (1911-2010), fez estudos sobre a teoria do equilíbrio econômico geral e da eficiência máxima, as funções do capital e seu desempenho no processo de crescimento capitalista, a pesquisa operacional aplicada à eco- nomia. Também desenvolveu análises de economia aplicada em pesquisas de minérios e infraestrutura de transportes (SANDRONI, 1999). 65 Estrutura da Planilha Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . ESTRUTURA DA PLANILHA Um dos pontos importantes na criação dos modelos é a estrutura da planilha. Há uma infinidade de maneiras de se estruturar as informações e cada uma prio- riza mais ou menos alguma característica: ela pode ser mais didática, mais fácil de construir, ter menos chance de conter erros e assim por diante. As Figuras 6 e 7 mostram uma possível estruturação do problema da dieta. SOLUÇÃO DO MODELO E SAÍDAS Figura 6: Tela do Excel destacando a função objetivo, as restrições e as condições de não negatividade Figura 7: Estrutura da Planilha SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. IV ENTRADA DOS DADOS CÉLULA B17 Figura 8:Entrada de Dados no Excel – Função Objetivo CÉLULA I27 Figura 9: Entrada de Dados no Excel – Restrição do Valor Energético Figura 10: Entrada de Dados no Excel – Restrição da Vitamina A 67 Estrutura da Planilha Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . Figura 11: Entrada de Dados no Excel – Restrição da Vitamina C Figura 12: Entrada de Dados no Excel – Restrição do Ferro Figura 13: Entrada de Dados no Excel – Restrição do Cálcio SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Reprodução proibida. A rt. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. IV Figura 14: Entrada de Dados no Excel – Restrições de Não Negatividade MODELAGEM NO SOLVER Para o modelo ser finalizado, resta-nos apenas introduzir as características do problema de otimização. Isso é feito no Solver, como segue. ATIVANDO O SOLVER NO EXCEL O Solver é um suplemento do Microsoft Office Excel que fica disponível a par- tir do momento em que é instalado o Microsoft Office ou o Excel. No entanto, para utilizar no Excel, primeiro, tem de ser carregado. 1. Clique no Botão do Microsoft Office e, em seguida, clique em Opções do Excel. 2. Clique em Suplementos e, na sequência, na caixa Gerir, selecione Suple- mentos do Excel. 3. Clique em Ir. 69 Modelagem no Solver Re pr od uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o Có di go P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . Figura
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