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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PESQUISA OPERACIONAL (IL30026) TRABALHO DA DISCIPLINA - AVALIAÇÃO 2 BEATRIZ LEITE QUEIROZ CARVALHO 20204300920 Polo Madureira - RJ 15 de junho de 2022 ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PESQUISA OPERACIONAL (IL30026) TRABALHO DA DISCIPLINA - AVALIAÇÃO 2 Trabalho da disciplina Pesquisa Operacional com intuito de avaliar os conhecimentos e aplicação do Algoritmo de Transporte para obtenção da nota da Avaliação 2. Polo Madureira - RJ 15 de junho de 2022 3 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção O governo estadual de Pernambuco está realizando obras em três cidades: Caruaru, Recife e Garanhuns. No entanto, diversos temas vêm chamando atenção dos gestores do processo e demandando aplicação das técnicas da pesquisa operacional para otimização dos resultados. Vejamos: a) O material para essas obras é transportado de três depósitos com capacidades de 58, 77 e 94 toneladas de material. Para a realização das obras, as cidades demandam, diariamente, 42, 81 e 106 toneladas de material, respectivamente. Caruaru Recife Garanhuns Depósito 1 8 9 4,5 Depósito 2 6 8,5 4 Depósito 3 7,5 5,5 5 Assim, considerando a aplicação das 3 técnicas propostas pelo algoritmo do transporte, aponte as programações possíveis para a minimização dos custos de transporte com essa operação. Resposta: Diante dos dados acima, temos: Oferta do depósito 1: 58t. Oferta do depósito 2: 77t. Oferta do depósito 3: 94t. Demanda da cidade de Curuaru: 42t. Demanda da cidade de Recife: 81t. Demanda da cidade de Garanhuns: 106t. Total de oferta: 229t. Total de demanda: 229t. Função objetivo: 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8𝑋11 + 9𝑋12 + 4,5𝑋13 + 6𝑋21 + 8,5𝑋22 + 4𝑋23 + 7,5𝑋31 + 5,5𝑋32 + 5𝑋33 Levando as informações destacadas para a matriz de transportes, teremos: 4 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 8 9 4,5 58 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 6 8,5 4 77 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 7,5 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 42 81 106 229 Como a demanda de oferta e procura estão equilibradas podemos seguir com a operacionalização do algoritmo do transporte. Assim podemos seguir com a aplicação das metodologias previstas: do canto noroeste, do custo mínimo e de Vogel ou das penalidades, para verificar o comportamento da função objetivo indicando qual metodologia trará a programação de entrega de menor custo. 1) Método do Canto Noroeste Nessa metodologia a regra de decisão aplicada será enviar o menor valor apresentado entre demanda e produção para as localizações mais próximas possíveis do canto superior esquerdo da matriz de transportes. Como dispomos de uma matriz equilibrada, podemos dar início à aplicação do método, identificando a célula que está na posição mais a noroeste da tabela, portanto a célula X11, aquela que representa o quanto transportar do depósito 1 para a cidade de Caruaru. Como o depósito 1 tem oferta de 58t e a cidade de Caruaru precisa de 42t. a necessidade da cidade de Caruaru será plenamente atendida pelo depósito 1, que ainda terá 16t em estoque. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 42 8 9 4,5 16 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 8,5 4 77 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 0 65 106 229 5 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Dando continuidade pela célula seguinte, temos o depósito 1 com oferta de 16t, sendo que a cidade de Recife precisa de 81t, assim enviaremos as 16t para Recife, finalizando a oferta do depósito 1 e deixando a demanda de 65t para ser atendida pelo outro depósito. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 42 8 16 9 0 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 8,5 4 77 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 0 65 106 229 Seguindo a aplicação do método, a célula atualmente mais próxima ao canto noroeste é X22, que representa quanto levar do depósito 2 para a cidade de Recife. A cidade de Recife precisa de 65t, já que 16t foram atendidas pelo depósito 1. Como o depósito 2 tem oferta de 77t, atendendo a demanda de Recife ainda terá 12t em estoque. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 42 8 16 9 0 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 65 8,5 4 12 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 0 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 0 0 94 229 Seguindo, temos que o depósito 2 tem em estoque 12t que enviará para a cidade de Garanhuns, finalizando a oferta do depósito 2 e deixando a demanda de 94t para ser atendida pelo outro depósito. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 42 8 16 9 0 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 65 8,5 12 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 0 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 0 0 94 229 6 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Para finalizar, temos a cidade de Garanhuns que precisa de 94 t, sendo esse total a oferta do depósito 3. Portanto, finalizamos a aplicação do método canto noroeste com esse envio. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 42 8 16 9 0 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 65 8,5 12 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 0 5,5 94 5 0 X31 X32 X33 Procura 0 0 0 229 Assim, com origem no depósito 1, teremos o envio de: X11: 42t de material para a cidade de Caruaru. X12: 16t de material para a cidade de Recife. X13: 0t de material para a cidade de Garanhuns. Considerando a origem no depósito 2, teremos o envio de: X21: 0t de material para a cidade de Caruaru. X22: 65t de material para a cidade de Recife. X23: 12t de material para a cidade de Garanhuns. E finalmente, com origem no depósito 3, teremos o envio de: X31: 0t de material para a cidade de Caruaru. X32: 0t de material para a cidade de Recife. X33: 94t de material para a cidade de Garanhuns. Portanto, como a função objetivo é: 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8𝑋11 + 9𝑋12 + 4,5𝑋13 + 6𝑋21 + 8,5𝑋22 + 4𝑋23 + 7,5𝑋31 + 5,5𝑋32 + 5𝑋33 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8 × 42 + 9 × 16 + 4,5 × 0 + 6 × 0 + 8,5 × 65 + 4 × 12 + 7,5 × 0 + 5,5 × 0 + 5 × 94 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 336 + 144 + 0 + 0 + 552,5 + 48 + 0 + 0 + 470 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 1550,5 Assim, chegaremos ao custo minimizado de R$ 1.550,50 para essa rota de programação de entregas. 7 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção 2) Método do Custo Mínimo Nesse método sempre iniciaremos os cálculos pelos menores valores de custo. O menor custo apresentado pela situação problema é de R$ 4,00, correspondente a quanto enviar do depósito 2 para a cidade de Garanhuns. O depósito 2 dispõe de 77t, e a cidade de Garanhuns precisa de 106t. Assim, zeramos a oferta do depósito 2 e a cidade ainda precisará de 29t. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 8 9 4,5 58 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 0 8,5 77 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 7,5 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 42 81 29 229 O menor custo entre as localizações restantes é de R$ 4,50, correspondente a quanto enviar do depósito 1 para a cidade de Garanhuns. O depósito 1 dispõe de 58t, enquanto a cidade de Garanhuns necessita de 29t. Assim, enviaremos 29t para essa localização, zerando a demanda da cidade de Garanhuns e ainda tendo 29t como oferta no depósito 1. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 8 9 29 4,5 29 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 0 8,5 77 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 7,5 81 5,5 0 5 94 X31 X32 X33 Procura 42 81 0 229 Dando seguimento, o menor custo entre as localizações restantes éde R$ 5,50, correspondente a quanto enviar do depósito 3 para a cidade de Recife. O depósito 3 dispõe de 94t, enquanto a cidade de Recife necessita de 81t. Assim, enviaremos 81t para essa localização, zerando a demanda da cidade de Recife e ainda tendo 13t como oferta no depósito 3. 8 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 8 0 9 29 4,5 29 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 0 8,5 77 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 7,5 81 5,5 0 5 13 X31 X32 X33 Procura 42 0 0 229 Reiniciando o processo, o menor custo entre as localizações restantes é de R$ 7,50, correspondente a quanto enviar do depósito 3 para a cidade de Caruaru. O depósito 3 dispõe de 13t, enquanto a cidade de Caruaru necessita de 42t. Assim, enviaremos 13t para essa localização, zerando a oferta do depósito 3 e cidade ainda precisará de 29t. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 8 0 9 29 4,5 29 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 0 8,5 77 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 13 7,5 81 5,5 0 5 0 X31 X32 X33 Procura 29 0 0 229 E, finalmente, temos a cidade de Caruaru para ser atendida, destinamos 29t do depósito 1 para esta cidade. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 29 8 0 9 29 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 0 6 0 8,5 77 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 13 7,5 81 5,5 0 5 0 X31 X32 X33 Procura 0 0 0 229 Assim, com origem no depósito 1, teremos o envio de: X11: 29t de material para a cidade de Caruaru. X12: 0t de material para a cidade de Recife. X13: 29t de material para a cidade de Garanhuns. 9 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Considerando a origem no depósito 2, teremos o envio de: X21: 0t de material para a cidade de Caruaru. X22: 0t de material para a cidade de Recife. X23: 77t de material para a cidade de Garanhuns. E finalmente, com origem no depósito 3, teremos o envio de: X31: 13t de material para a cidade de Caruaru. X32: 81t de material para a cidade de Recife. X33: 0t de material para a cidade de Garanhuns. Portanto, como a função objetivo é: 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8𝑋11 + 9𝑋12 + 4,5𝑋13 + 6𝑋21 + 8,5𝑋22 + 4𝑋23 + 7,5𝑋31 + 5,5𝑋32 + 5𝑋33 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8 × 29 + 9 × 0 + 4,5 × 29 + 6 × 0 + 8,5 × 0 + 4 × 77 + 7,5 × 13 + 5,5 × 81 + 5 × 0 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 232 + 0 + 130,5 + 0 + 0 + 308 + 97,5 + 445,5 + 0 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 1213,5 Assim, chegaremos ao custo minimizado de R$ 1.213,50 para essa rota de programação de entregas. 3) Método Vogel ou das penalidades O método de Vogel consiste em priorizar a localização com menor custo unitário da linha ou coluna que apresentar o maior valor de penalidade. O termo penalidade está relacionado à diferença positiva entre os dois menores valores de custo unitário levantados em uma mesma linha ou coluna. A primeira etapa do método consiste em calcular as penalidades de cada linha e de cada coluna. Para isso, devemos identificar os valores mínimos em cada uma das possibilidades. Penalidades referentes às linhas: Linha 1: 8 − 4,5 = 3,5 Linha 2: 6 − 4 = 2 Linha 3: 5,5 − 5 = 0,5 Penalidades referentes às colunas: Coluna 1: 7,5 − 6 = 1,5 Coluna 2: 8,5 − 5,5 = 3 Coluna 3: 4,5 − 4 = 0,5 10 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Entre os valores obtidos, a maior penalidade é encontrada para a Linha 1. Na mesma, o menor custo apresentado é dado por R$ 4,50, o que nos demandará pela decisão entre as 58t ofertadas pelo depósito 1 e as 106t demandadas pela cidade de Garanhuns. Como o menor valor é de 58t, teremos esse quantitativo sendo enviado para atender a essa primeira fase do método. Como consequência, teremos a redução da necessidade da cidade de Garanhuns para 48t e zeramos o estoque do depósito 1. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 0 8 0 9 58 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 6 8,5 4 77 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 7,5 5,5 5 94 X31 X32 X33 Procura 42 81 48 229 Considerando as informações restantes, devem ser calculadas novas penalidades para a decisão do próximo destino a ser atendido. Penalidades referentes às linhas: Linha 2: 6 − 4 = 2 Linha 3: 5,5 − 5 = 0,5 Penalidades referentes às colunas: Coluna 1: 7,5 − 6 = 1,5 Coluna 2: 8,5 − 5,5 = 3 Coluna 3: 5 − 4 = 1 A maior penalidade encontrada se refere à Coluna 2, que tem R$ 5,50 como custo mínimo. O que nos demandará pela decisão entre as 94t ofertadas pelo depósito 3 e as 81t demandadas pela cidade de Recife. Portanto, serão entregues 81t do depósito 3 para a cidade de Recife, finalizando a demanda da cidade e mantendo 13t no estoque do depósito 3. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 0 8 0 9 58 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 6 0 8,5 4 77 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 7,5 81 5,5 5 13 X31 X32 X33 Procura 42 0 48 229 11 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Reiniciando o processo, teremos novas penalidades para verificação. Penalidades referentes às linhas: Linha 2: 6 − 4 = 2 Linha 3: 7,5 − 5 = 2,5 Penalidades referentes às colunas: Coluna 1: 7,5 − 6 = 1,5 Coluna 3: 5 − 4 = 1 Assim, a maior penalidade está na Linha 3, que tem R$ 5,00 como custo mínimo. O que nos demandará pela decisão entre as 13t ofertadas pelo depósito 3 e as 48t demandadas pela cidade de Garanhuns. Portanto, serão entregues 13t do depósito 3 para a cidade de Garanhuns, zerando o estoque do depósito 3 e reduzindo a necessidade da cidade de Garanhuns para 35t. Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 0 8 0 9 58 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 6 0 8,5 4 77 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 81 5,5 13 5 0 X31 X32 X33 Procura 42 0 35 229 Seguindo o processo, teremos novas penalidades para verificação. Penalidades referentes às linhas: Linha 2: 6 − 4 = 2 Penalidades referentes às colunas: Coluna 1: 6 = 6 Coluna 3: 4 = 4 Assim, a maior penalidade está na Coluna 1, que dispôs apenas de uma localidade para ser atendida. O que nos demandará pela decisão entre as 77t ofertadas pelo depósito 2 e as 42t demandadas pela cidade de Caruaru. Portanto, serão entregues 42t do depósito 2 para a cidade de Caruaru, finalizando a demanda da cidade e mantendo 35t no estoque do depósito 2. 12 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 0 8 0 9 58 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 42 6 0 8,5 4 35 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 81 5,5 13 5 0 X31 X32 X33 Procura 0 0 35 229 Para finalizar, dispomos apenas de uma localização para ser atendida. Desse modo, enviaremos 35t do depósito 3 para a cidade de Garanhuns e chegaremos a seguinte programação: Caruaru j=1 Recife j=2 Garanhuns j=3 Oferta Depósito 1 i=1 0 8 0 9 58 4,5 0 X11 X12 X13 Depósito 2 i=2 42 6 0 8,5 35 4 0 X21 X22 X23 Depósito 3 i=3 0 7,5 81 5,5 13 5 0 X31 X32 X33 Procura 0 0 0 229 Assim, com origem no depósito 1, teremos o envio de: X11: 0t de material para a cidade de Caruaru. X12: 0t de material para a cidade de Recife. X13: 58t de material para a cidade de Garanhuns. Considerando a origem no depósito 2, teremos o envio de: X21: 42t de material para a cidade de Caruaru. X22: 0t de material para a cidade de Recife. X23: 35t de material para a cidade de Garanhuns. E finalmente, com origem no depósito 3, teremos o envio de: X31: 0t de material para a cidade de Caruaru. X32: 81t de material para a cidade de Recife. X33: 13t de material para a cidade de Garanhuns. 13 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Portanto, como a funçãoobjetivo é: 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8𝑋11 + 9𝑋12 + 4,5𝑋13 + 6𝑋21 + 8,5𝑋22 + 4𝑋23 + 7,5𝑋31 + 5,5𝑋32 + 5𝑋33 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 8 × 0 + 9 × 0 + 4,5 × 58 + 6 × 42 + 8,5 × 0 + 4 × 35 + 7,5 × 0 + 5,5 × 81 + 5 × 13 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 0 + 0 + 261 + 252 + 0 + 140 + 0 + 445,5 + 65 𝑀𝐼𝑁 𝐶 = 1163,5 Assim, chegaremos ao custo minimizado de R$ 1.163,50 para essa rota de programação de entregas. Logo, a programação pelo método Vogel é que a apresenta maior minimização dos custos de transporte com essa operação. 14 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção b) Na preparação dos materiais para carregamento dos caminhões, a fase da conferência de cada tonelada demora em média 12 minutos. Considerando o momento em que a capacidade de cada um dos depósitos está completa, qual o total de servidores necessários para que essa etapa não fique atrasada, sabendo-se que os colaboradores responsáveis por essa ação têm apenas duas horas para a sua conclusão e que o volume de itens é igual a 60 unidades? Resposta: Considerando o volume de clientes como VC, tempo para atendimento individual como TA e o tempo em que o servidor está disponível para atendimento como VC, assim podemos calcular o número de servidores utilizando a seguinte fórmula: 𝑁𝑆 = 𝑉𝐶 × 𝑇𝐴 𝐶𝐻 No nosso caso, o volume de itens é representa o número de clientes do sistema. Portanto, o volume de clientes será igual a 60 unidades. A etapa que está sendo avaliada demora 12 minutos (por tonelada) para ser concluída, o que nos leva a afirmar que esse é o tempo individual de atendimento. Por fim, afirma-se que o colaborador responsável por essa atividade tem uma carga horária diária de 2 horas, ou seja, 120 minutos, sendo esse valor o tempo em que o servidor está disponível para a fila. Assim, teremos: 𝑁𝑆 = 𝑉𝐶 × 𝑇𝐴 𝐶𝐻 = 60 × 12 120 = 720 120 = 6 Logo, para que essa etapa não fique atrasada devemos contar com 6 colaboradores trabalhando nessa etapa. 15 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção c) A inauguração de uma das obras, a de Recife, já tem data marcada, fato que preocupa os gestores dessas construções. Sendo assim, o acompanhamento do projeto está sendo realizado com base na aplicação dos princípios da Teoria dos Grafos. Para a definição das estimativas quanto aos prazos das atividades finais da obra, foi montada uma equipe. Em particular, para a etapa de colocação dos pisos táteis e para instalação dos semáforos, os envolvidos chegaram as seguintes estimativas: Para a colocação dos pisos táteis: Estimativa otimista = 17 dias Estimativa pessimista = 22 dias Estimativa mais provável = 18 dias Para a instalação dos semáforos: Estimativa otimista = 8 dias Estimativa pessimista = 12 dias Estimativa mais provável = 9 dias Qual a estimativa de duração para cada uma das operações acima? Resposta: Ao combinar as estimativas, é necessário ponderar as incertezas e os riscos envolvidos em cada atividade planejada no projeto, sendo que: a estimativa otimista (O) aponta o cenário perfeito, a pessimista (P) aponta o cenário negativo e a mais provável (MP) aponta o cenário em que os processos ficarão na normalidade. A fórmula PERT para o tempo mais provável de determinada atividade é: 𝑃𝐸𝑅𝑇 = (𝑃 + 4 × 𝑀𝑃 + 𝑂) 6 Para a colocação dos pisos táteis: 𝑃𝐸𝑅𝑇 = (22 + 4 × 18 + 17) 6 = 18,5 Logo, a estimativa de duração para a colocação dos pisos táticos é de aproximadamente 19 dias. Para a instalação dos semáforos: 𝑃𝐸𝑅𝑇 = (12 + 4 × 9 + 8) 6 = 9,33 A estimativa de duração para a instalação dos semáforos é de aproximadamente 9 dias. 16 Universidade Veiga de Almeida Engenharia de Produção Bibliografia CEFET-MG Campus Timóteo. (s.d.). Transporte - Progamação Linear. Fonte: otimizacao.js.org: https://otimizacao.js.org/transporte_about.html#:~:text=As%20etapas%20do%20 algoritmo%20de,trajeto%20entre%20origem%20e%20destino. Nogueira, F. (s.d.). Problema de Fluxo de Custo Mínimo. Fonte: www.ufjf.br: https://www.ufjf.br/epd015/files/2010/06/fluxo_custo_minimo.pdf Paula, W. M., & Freitas, K. d. (2015 de Outubro de 13). Utilização do Método do Canto Noroeste. Fonte: abepro.org.br: https://abepro.org.br/biblioteca/TN_STO_211_250_26532.pdf UFSC. (s.d.). Problema de Transportes. Fonte: mayerle.deps.prof.ufsc.br: https://mayerle.deps.prof.ufsc.br/private/eps5102/Transportes.pdf Unidade 3. (s.d.). Pesquisa Operacional, UVA. Unidade 4. (s.d.). Pesquisa Operacional, UVA.
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