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25 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Unidade II Programação Linear A Programação Linear (PL) é, segundo Contador (1998), um dos mais nobres modelos da Pesquisa Operacional. Dos modelos da Pesquisa Operacional aos problemas organizacionais, a Programação Matemática é responsável por cerca de 60%. Desse percentual, grande parte deve‑se à PL. O objetivo desta unidade, portanto, é apresentar a PL, de maneira prática e utilitária, evitando conceituações matemáticas mais elaboradas. Contador (1998) estima que um curso de PL medianamente avançado cumpre um total de 45 horas efetivas de aula, ou seja, um semestre de três horas‑aulas semanais, o que não nos é disponibilizado, motivo pelo qual não nos aprofundaremos nas considerações matemáticas mais complexas. 5 modeLagem do ProbLema Para apresentar os conceitos da Programação Linear, utilizaremos um exercício adaptado, apresentado originalmente pelo professor Contador (1998), a partir dos trabalhos do professor Zaccarelli, cujo enunciado é o seguinte: Uma fábrica produz CPUs de dois tamanhos diferentes, grandes e pequenas, que apresentam lucros unitários de respectivamente $500 e $200. Ela deseja saber quantas unidades de cada um desses aparelhos deverá fazer para que o lucro obtido pela operação seja máximo. As capacidades de produção da fábrica são as seguintes: • 6 gabinetes grandes por hora; • 15 gabinetes pequenos por hora; • 24 placas‑mãe por hora; • 20 placas de vídeo por hora; Cada CPU grande é composta por: • 1 gabinete grande; • 3 placas‑mãe; • 2 placas de vídeo; 26 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Cada CPU pequena é composta por: • 1 gabinete pequeno; • 1 placa‑mãe; • 1 placa de vídeo; Podemos resumir esses dados na seguinte tabela: Tabela 1 Componentes Cpu grande Cpu pequena produção horária Gabinete grande 1 6 Gabinete pequeno 1 15 Placa‑mãe 3 1 24 Placa de vídeo 2 1 20 Modelar o problema significa definir: • as variáveis de entrada; • a Função Objetivo; • as restrições, para, a partir delas, montar um sistema de equações e inequações. No nosso caso temos: Variáveis de entrada = o número de CPUs a serem produzidas, ou seja: x1 = número de CPUs grandes a serem montadas. x2 = número de CPUs pequenas a serem produzidas. O objetivo é maximizar o lucro, portanto a Função Objetivo é: FO = lucro = 500x1 + 200x2 As restrições são relativas à capacidade produtiva de cada componente: gabinete grande: x1 ≤ 6 gabinete pequeno: x2 ≤ 15 placas‑mãe: 3x1 + x2 ≤ 24 placas de vídeo: 2x1 + x2 ≤ 20 27 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Evidentemente, o modelo de PL impõe outra restrição lógica, pois não se pode produzir uma quantidade negativa de CPUs; portanto: x1 ≥ 0 e x2 ≥ 0 Os valores de x1 e x2 que maximizam o lucro dessa operação serão obtidos pela resolução desse sistema de equações e inequações, ou seja, os valores que atendem simultaneamente a todas elas. Existem alguns métodos de solução: • Método Gráfico, aplicável a problemas com duas variáveis de entrada; • Método Simplex, método geral, aplicável a problemas com qualquer quantidade de variáveis de entrada; • Método Computacional, aplicável a um tipo específico de problema, mas com qualquer quantidade de variáveis de entrada. 6 TiPos de soLução 6.1 solução gráfica A solução gráfica consiste em plotar todas as restrições em um único diagrama ortogonal no qual o eixo horizontal representará as quantidades produzidas de CPUs grandes e o eixo vertical, as quantidades produzidas de CPUs pequenas: x2 = CPUs pequenas x1 = CPUs grandes 121086420 10 5 15 20 25 Figura 1 28 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Lembrete Sistema de Coordenadas no plano cartesiano ou espaço cartesiano é um esquema reticulado necessário para especificar pontos num determinado “espaço” com dimensões. Cartesiano é um adjetivo que se refere ao matemático francês e filósofo Descartes que, entre outras coisas, desenvolveu uma síntese da álgebra com a geometria euclidiana. O plano cartesiano contém dois eixos perpendiculares entre si. A localização de um ponto P no plano cartesiano é feita pelas coordenadas do plano (abscissa e ordenada – x e y). Nos quadrantes I e III, os sinas de x, y são os mesmos (+,+) e (‑,‑), respectivamente, já nos quadrantes II e IV, os sinas de x, y são opostos (‑,+) e (+,‑), respectivamente. Observe que utilizaremos o primeiro quadrante do sistema cartesiano, ou seja, valores de ambos os eixos positivos. Isso porque não teria sentido a produção de uma quantidade negativa de CPUs. Assim, teoricamente, qualquer ponto nesse diagrama ortogonal seria solução para o nosso problema. No entanto, veremos que, devido às restrições, pouco a pouco reduziremos os resultados possíveis. A primeira restrição é a dos gabinetes grandes: não é possível a produção de mais do que seis gabinetes por hora nem a produção de uma quantidade negativa de gabinetes, ou seja: 0 ≤ x1 ≤ 6 Graficamente, teríamos: 29 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal x2 = CPUs pequenas gabinete grande: x1 > 0 e x1 < 6 x1 = CPUs grandes 121086420 10 5 15 20 25 Figura 2 Perceba que só podem ser aceitos como soluções para esse problema os pontos coordenados à esquerda da reta desenhada. Restrição semelhante ocorre com os gabinetes pequenos: 0 ≤ x2 ≤ 15 x2 = CPUs pequenas gabinete grande: x1 > 0 e x1 < 6 gabinete pequeno: x2 > 0 e x2 < 15 x1 = CPUs grandes 121086420 10 5 15 20 25 Figura 3 Perceba que só podem ser aceitos como soluções para esse problema os pontos coordenados abaixo da reta desenhada. 30 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Até esse momento, as restrições já reduziram as soluções possíveis aos pontos coordenados circunscritos pelos eixos e pelas duas retas desenhadas. Em sequência, temos as restrições da quantidade de placas‑mãe produzidas, ou seja: 3x1 + x2 ≤ 24 Observe que, se x1 for igual a zero, x2 deverá ser menor ou igual a 24 para manter a inequação e, se x2 for igual a zero, x1 deverá ser menor ou igual a 8. Note as resoluções a seguir: Em 3x1 + x2 ≤ 24, se x1 = 0, tem‑se 3 × 0 + x2 ≤ 24 → x2 ≤ 24 Em 3 24 0 3 0 24 24 3 81 2 2 1 1 1x x se x tem se x x x+ ≤ = − + ≤ → ≤ → ≤, , Portanto, a inequação tem dois pontos característicos pelos quais podemos traçar a reta que a caracteriza: (0; 24) e (8; 0). Graficamente temos: x2 = CPUs pequenas gabinete grande: x1 > 0 e x1 < 6 gabinete pequeno: x2 > 0 e x2 < 15 3x1 + x2 < 24 x1 = CPUs grandes 121086420 10 5 15 20 25 Figura 4 Perceba que qualquer ponto coordenado à direita desta reta não é permitido, pois desobedeceria a inequação. Retiramos mais um “pedaço” do campo de soluções permitidas. A última restrição é a da placa de vídeo. Seguindo o mesmo raciocínio das placas‑mãe, determinamos a reta característica: 2x1 + x2 ≤ 20; se x1 = 0 → 2 × 0 + x2 ≤ 20→x2 → ≤ 20 2 20 0 2 0 20 20 2 101 2 2 1 2 2x x se x x x x+ ≤ = → + ≤ → ≤ → ≤; 31 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -05- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Os pontos característicos que definem a reta são (0;20) e (10;8), e graficamente: x2 = CPUs pequenas gabinete grande: x1 > 0 e x1 < 6 gabinete pequeno: x2 > 0 e x2 < 15 2x1 + x2 < 20 3x1 + x2 < 24 x1 = CPUs grandes 121086420 10 5 15 20 25 Figura 5 Mais uma parte das soluções possíveis foi retirada, restando um polígono de soluções possíveis. Veja a seguir: x2 = CPUs pequenas gabinete grande: x1 > 0 e x1 < 6 gabinete pequeno: x2 > 0 e x2 < 15 2x1 + x2 < 20 3x1 + x2 < 24 x1 = CPUs grandes 121086420 10 5 15 20 25 A B C D E Figura 6 Qualquer ponto desta área sombreada (em amarelo) é solução para o problema, continuando a existir, portanto, infinitas soluções, mas somente uma delas apresenta lucro máximo. É fácil entender qual é a solução ótima. Em cada lado do polígono, há um recurso que é utilizado ao máximo. Como num vértice há dois recursos utilizados ao máximo simultaneamente, a solução ótima estará num dos vértices do polígono. Este é o teorema fundamental da Programação Linear. 32 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Para ficar mais claro: no lado (aresta) definido pelos pontos BC, estamos produzindo o máximo possível de gabinetes. Já no ponto C, além de estarmos produzindo o máximo de gabinetes possíveis, estamos também produzindo o máximo possível de placas de vídeo. Antes tínhamos infinitas soluções possíveis, mas com esse teorema restaram apenas seis soluções que podem ser ótimas e, por tentativas, podemos definir qual é essa solução ótima. Veja a tabela a seguir: Tabela 2 VÉRTICE Cpu GRANDE Cpu pEQuENA LuCRO x1 x2 500x1+200x2 A 0 0 0 + 0 = 0 B 0 15 0 + 3.000 = 3.000 C 2,5 15 1.250 + 3.000 = 4.250 D 4 12 200 + 2.400 = 4.400 E 5 6 3.000 + 1.200 = 4.200 F 5 0 3.000 + 0 = 3.000 Portanto, o ponto de máximo lucro é o ponto D. Consequentemente, deve‑se montar quatro CPUs grandes por hora e doze pequenas por hora, o que gerará um lucro de $ 4.400,00 por hora. Para se atingir esse lucro máximo, serão produzidos: • 4 gabinetes grandes por hora; • 12 gabinetes pequenos por hora; • 24 placas‑mãe por hora; • 20 placas de vídeo por hora. observação Sobrarão, por hora, dois gabinetes grandes e três pequenos. Não haverá sobras de placas‑mãe e placas de vídeo. 6.2 solução pelo algoritmo simplex Perceba que esse processo gráfico tem muitas limitações, a começar pelo fato de que só pode ser usado para duas variáveis de entrada. Foi necessário o desenvolvimento de um método mais completo para realizar esses cálculos, que é conhecido como Simplex. 33 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal O Método Simplex, ao contrário do Método Gráfico, trabalha com equações, e não com inequações. Desse modo, as inequações devem ser transformadas em equações, e isso é feito com a adição de variáveis. Vamos, portanto, determinar as variáveis que podem aparecer em um problema desse tipo. Utilizaremos as definições estabelecidas por Contador (1998): • Variável de entrada é a aquela que deve ser otimizada e surge naturalmente do enunciado do problema. No caso do exercício das CPUs, que continuaremos usar como exemplo, as variáveis de entrada são o número de CPUs grandes (x1) e o número de CPUs pequenas (x2). • Termo independente é o valor numérico de uma restrição e, por convenção, é colocado à direita do sinal da inequação. No nosso exemplo, são as quantidade limitantes produzidas para cada componente. • Variável de folga ou residual, utilizada quando a desigualdade for do tipo ≤, é uma variável não negativa, somado ao lado esquerdo da desigualdade, e numericamente igual à diferença entre o termo independente e os valores à esquerda da desigualdade. Corresponde, numa determinada solução, à parcela não aproveitada de recursos. No nosso exemplo, são as eventuais sobras de componentes (gabinetes ou placas) • Variável de excesso, utilizada quando a desigualdade for do tipo ≥, é uma variável negativa, subtraída do lado esquerdo da desigualdade e numericamente igual à diferença entre o valor do termo independente e o valor das variáveis que estão à esquerda da desigualdade. No nosso exemplo, não existirão valores desse tipo, pois é um problema de maximização. • Variável artificial é uma variável adicionada à esquerda em todas as restrições que não contenham uma variável de folga, sendo utilizada, portanto, nas restrições que se apresentam originalmente com sinal ≥ ou =. A variável artificial é necessária porque a solução inicial do Simplex é obtida igualando a zero todas as variáveis de entrada e todas as de excesso, o que corresponde a fazer cada variável de folga e cada variável artificial igual ao valor do termo independente da equação da qual a variável em questão aparece. No nosso exemplo, não existem variáveis desse tipo, visto serem inequações do tipo ≤. Dessa forma, no nosso exemplo, as inequações seriam transformadas em equações, da seguinte forma: Inequações: gabinete grande: x1 ≤ 6 gabinete pequeno: x2 ≤ 15 placas‑mãe: 3x1 + x2 ≤ 24 placas de vídeo: 2x1 + x2 ≤ 20 34 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Equações: gabinete grande: 1x1 + 0x2 + 1x3 + 0x4 + 0x5 + 0x6 = 6 gabinete pequeno: 0x1 + 1x2 + 0x3 + 1x4 + 0x5 + 0x6 = 15 placas‑mãe: 3x1 + 1x2 + 0x3 + 0x4 + 1x5 + 0x6 = 24 placas de video: 2x1 + 1x2 + 0x3 + 0x4 + 0x5 + 1x6 = 20 Importante notar que na frente de cada variável colocamos seu coeficiente correspondente, mesmo quando não há necessidade, por ser zero ou um. Fizemos isso, para evidenciar os coeficientes que serão utilizados no algoritmo Simplex. Esse equacionamento tem seis valores desconhecido (as incógnitas x1; x2; x3; x4; x5; x6) e apenas quatro equações (as relacionadas anteriormente). Logo, o sistema de equações é indeterminado, tem infinitas soluções viáveis, e não apenas uma. Lembre‑se de que, em Matemática, só conseguimos resolver um sistema de equações quando o número delas for igual ao número de incógnitas. Nesse caso, portanto, temos infinitas soluções viáveis (as soluções mostradas na área hachurada do gráfico mostrado anteriormente). A solução ótima será pesquisada atribuindo valores arbitrários a um número de incógnitas igual ao número total delas subtraído pelo número de equações. No nosso exemplo, atribuiremos valores arbitrários a duas incógnitas (resultado da subtração de seis incógnitas por duas equações). Essa resolução exige conhecimentos matemáticos que de modo geral não são do domínio de alunos da graduação de Administração; por conseguinte, iremos apresentá‑la de forma descritiva, utilizando o problema das CPUs como ilustração e apresentando o método passo a passo. 1º passo: estabelecer a planilha do algoritmo Lembrete Um algoritmo é uma sequência finita de instruções bem definidas e não ambíguas; cada uma delas pode ser executada mecanicamente num período de tempo finito e com uma quantidade de esforço finita. O conceito de algoritmo é frequentemente ilustrado pelo exemplo de uma receita culinária, embora muitos algoritmos sejam mais complexos. Eles podem repetir passos (fazer iterações) ou necessitar de decisões (tais como comparações ou lógica) até que a tarefa seja completada. Um algoritmo corretamente executado não resolverá um problema se estiver implementado incorretamente ou se não for apropriado ao problema. 35 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13Pesquisa OPeraciOnal É uma planilha de diversas linhas e colunas, na qual é reservada uma coluna para cada variável e mais quatro colunas de cálculos. Acompanhe a planilha para o nosso exemplo e o significado de cada coluna: Tabela 3 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b A coluna base contém as variáveis que estão sendo consideradas numa determinada tentativa. No nosso caso, teremos quatro variáveis em cada tentativa. Para as outras duas será atribuído o valor zero. As seis colunas seguintes são reservadas para cada uma das variáveis envolvidas. No nosso caso as duas variáveis de entrada (x1 e x2) e as quatro variáveis residuais (x3, x4, x5 e x6). A antepenúltima coluna é reservada para os termos independentes das equações (no nosso exercício as restrições de produção). A penúltima coluna é destinada a receber uma divisão entre as variáveis independentes, e a coluna de trabalho (veremos essa coluna mais adiante, durante a descrição do processo). A última coluna relacionará a variável que entrará e a que sairá na próxima tentativa. Existe um conjunto de linhas reservadas para cada tentativa: uma linha para cada equação e uma linha de controle (no caso, denominada lucro, nosso objetivo). Tabela 4 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 Gabinete pequeno x4 Placa‑mãe x5 Placa de vídeo x6 Controle/lucro 36 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 A planilha mostrada anteriormente está preparada para se atribuir o valor zero para as variáveis x1 e x2. É nossa primeira tentativa. Ao igualar as variáveis de entrada a zero, automaticamente igualamos as variáveis residuais ou de folga ao termo independente. Veja como exemplo a primeira equação: Em x1 + x3 = 6, se x1 = 0, então x3 = 6 O mesmo ocorre nas demais equações e variáveis. 2ª passo: início do preenchimento da planilha Colocamos em cada uma das linhas os coeficientes das equações citadas anteriormente. A tabela fica da seguinte forma: Tabela 5 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 Controle/lucro Na linha de controle, colocamos o lucro respectivo com sinal trocado, ou seja ‑500 para CPU grande, – 200 para CPU pequena e zero para as demais colunas: 37 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Tabela 6 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 Como dissemos, nessa primeira tentativa atribuímos valor zero às variáveis x1 e x2. Na segunda tentativa, entraremos na tabela com uma delas e sair com uma das que fizeram parte na primeira tentativa (x3, x4, x5 e x6). Isso é feito da seguinte maneira: • localizar a coluna que apresentar o maior valor negativo na linha de controle, no nosso caso a coluna x1, que apresenta o valor ‑500. Essa coluna passa a ser denominada coluna de trabalho (ela irá variar de tentativa para tentativa). Costuma‑se assinalar a coluna por um retângulo. Essa variável é a que entrará na próxima tentativa. Colocamos essa informação na última coluna; • dividir o termo independente pelo valor correspondente na coluna de trabalho. Na linha de gabinete grande, por exemplo, dividiremos 6 por 1, obtendo o valor 6 que será colocado na penúltima coluna; • a variável que sairá na tentativa seguinte é aquela que corresponder à linha que apresentar menor valor positivo na coluna de termo independente; no exemplo, o valor 6 correspondente à variável x3; • O coeficiente que estiver no cruzamento da linha que sairá com a coluna de trabalho chama‑se pivô ou elemento pivotal e vai nos servir para os cálculos seguintes. Veja como deve ficar a planilha: 38 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Tabela 7 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 Coluna de trabalho pivô 3º passo: determinação da tentativa seguinte Para a segunda tentativa, substituiremos a linha x3 na base, dando lugar à linha x1 que deve entrar. Todas as outras linhas, inclusive a de controle, devem permanecer com a base inalterada. Os valores da linha que entra são obtidos pela divisão dos valores da linha que sai pelo valor do pivô. Nesse caso, como o valor do pivô é 1, os valores permanecerão os mesmos. Tabela 8 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 39 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 Placa‑mãe x5 Placa de vídeo x6 Controle/lucro Os valores das demais linhas, inclusive do termo independente, é obtido pela chamada regra do retângulo. Antes de aprendermos a usar a regra do retângulo, notemos que nas colunas que também são linhas (no nosso exemplo, no momento, as colunas x1, x4, x5 e x6) aparecerão apenas números zero ou um. Quando uma coluna cruza com uma linha correspondente à mesma variável, o valor será um. Veja a seguir: Tabela 9 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grandex3 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 1 Placa‑mãe x5 1 Placa de vídeo x6 1 Controle/lucro 40 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 E, quando uma coluna cruza com uma linha correspondente a outra variável, o valor será zero. Veja novamente: Tabela 10 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 0 Placa‑mãe x5 0 0 1 0 Placa de vídeo x6 0 0 0 1 Controle/lucro 0 0 0 0 Apenas os valores das colunas referentes às variáveis que estão assumindo valor zero (que estão “fora”) e da coluna do termo independente é que deverão ser calculados pela regra do retângulo. Para entendermos a regra do retângulo, utilizaremos o quadro a seguir, com as linhas e colunas numeradas à semelhança do Excel: 41 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Tabela 11 A B C D E F G H I J K 1 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir 2 Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo 3 x1 x2 x3 x4 x5 x6 b 4 5 Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 7 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 9 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 10 11 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 12 Gabinete pequeno x4 0 1 0 0 13 Placa‑mãe x5 0 0 1 0 14 Placa de vídeo x6 0 0 0 1 15 Controle/lucro 0 0 0 0 Queremos calcular o valor da célula D12. Para isso, usaremos o retângulo definido pelo pivô (célula C5) e pelo valor correspondente anterior (célula D6). O valor pedido será obtido pela formulação: Novo valor = Valor anterior – (produtos dos elementos da diagonal oposta) ÷ pivô No nosso exemplo, seria: D12 = D6 – (C6 × D5) ÷ C5, ou seja, 1 – (0 × 0) ÷ 1 = 1 Para fixar esse conceito, façamos agora o cálculo do termo independente correspondente à placa‑mãe. Veja a tabela a seguir: 42 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Tabela 12 A B C D E F G H I J K 1 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir 2 Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo 3 x1 x2 x3 x4 x5 x6 b 4 5 Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 7 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 9 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 10 11 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 12 Gabinete pequeno x4 0 1 1 0 0 13 Placa‑mãe x5 0 0 1 0 14 Placa de vídeo x6 0 0 0 1 15 Controle/lucro 0 0 0 0 Observe, em amarelo, o retângulo definido, valor correspondente ao desejado na base anterior e o pivô. O cálculo é feito utilizando‑se a formulação vista, ou seja: I13 = I7 – (C7 × I5) ÷ C5, ou seja, 24 – (3 × 6) ÷ 1 = 6 Os demais valores são calculados de modo idêntico, ficando a planilha do seguinte modo: 43 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Tabela 13 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 Repetimos então os cálculos feitos na tentativa anterior, passo a passo. O resultado será: Tabela 14 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 44 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 ∞ Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 15 x2 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 6 Sai Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 8 x3 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 Podemos partir então para a terceira tentativa, substituindo primeiro a linha de x5 por x2: Tabela 15 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 ∞ Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 15 x2 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 6 Sai Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 8 x5 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 CPU grande x1 Gabinete pequeno x4 CPU pequena x2 0 1 –3 0 1 0 6 Placa de vídeo x6 Controle/lucro 45 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Em seguida, preenchemos os valores das colunas que não estão zeradas na tentativa: Tabela 16 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 ∞ Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 15 x2 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 6 Sai Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 8 x5 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 CPU grande x1 1 0 0 0 Gabinete pequeno x4 0 0 10 CPU pequena x2 0 1 –3 0 1 0 6 Placa de vídeo x6 0 0 0 1 Controle/lucro 0 0 0 0 46 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Calculemos, então, pela regra do retângulo, os valores correspondentes às três colunas restantes: Tabela 17 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 ∞ Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 15 x2 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 6 Sai Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 8 x5 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 Gabinete pequeno x4 0 0 3 1 –1 0 9 CPU pequena x2 0 1 –3 0 1 0 6 Placa de vídeo x6 0 0 1 0 –1 1 2 Controle/lucro 0 0 –100 0 200 0 4.200 47 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Por fim, calculemos quem entra e quem sai para a próxima tentativa: Tabela 18 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 ∞ Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 15 x2 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 6 Sai Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 8 x5 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 0 3 1 –1 0 9 3 x2 CPU pequena x2 0 1 –3 0 1 0 6 –2 Sai Placa de vídeo x6 0 0 1 0 –1 1 2 2 x6 Controle/lucro 0 0 –100 0 200 0 4.200 48 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Essas tentativas serão repetidas sucessivamente e tantas vezes quantas necessárias até que, na linha de controle, todos os números sejam positivos ou nulos. No nosso exemplo, só será necessária mais uma tentativa: Tabela 19 Base Variável de entrada Variável residual Termo indepen- dente Termo independente dividido pela coluna de trabalho Variável a incluir ou a excluir Cpu grande Cpu pequena Gabinete grande Gabinete pequeno placa-mãe placa de vídeo x1 x2 x3 x4 x5 x6 b Gabinete grande x3 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 ∞ x1 Placa‑mãe x5 3 1 0 0 1 0 24 8 Sai Placa de vídeo x6 2 1 0 0 0 1 20 10 x3 Controle/lucro –500 –200 0 0 0 0 0 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 ∞ Entra Gabinete pequeno x4 0 1 0 1 0 0 15 15 x2 Placa‑mãe x5 0 1 –3 0 1 0 6 6 Sai Placa de vídeo x6 0 1 –2 0 0 1 8 8 x5 Controle/lucro 0 –200 500 0 0 0 3.000 CPU grande x1 1 0 1 0 0 0 6 6 Entra Gabinete pequeno x4 0 0 3 1 –1 0 9 3 x3 CPU pequena x2 0 1 –3 0 1 0 6 –2 Sai Placa de vídeo x6 0 0 1 0 –1 1 2 2 x6 Controle/lucro 0 0 –100 0 200 0 4.200 CPU grande x1 1 0 0 0 1 –1 4 Gabinete pequeno x4 0 0 0 1 2 –3 3 CPU pequena x2 0 1 0 0 –2 3 12 Gabinete grande x3 0 0 1 0 –1 1 2 Controle/lucro 0 0 0 0 100 100 4.400 49 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Observe a última coluna da última tentativa. Ela nos oferece a alternativa ótima para esse problema de programação linear: Tabela 20 Variável Item Qtd. Programa de produção: x1 CPUs grandes. 4 x2 CPUs pequenas. 12 Sobras (recursos residuais) x3 Gabinetes grandes 2 x4 Gabinetes pequenos 3 x5 Placas‑mãe 0 x6 Placas de vídeo 0 6.3 solução computacional – utilizando ferramenta solver do ms excel® O problema envolvendo a produção de CPUs é de maximização: queremos o máximo lucro. Vamos aproveitá‑lo mais uma vez como exemplo para apresentarmos a resolução pelo Método Computacional. Você deve ter percebido que o algoritmo Simplex, como seria de se esperar, é uma sequência repetitiva de cálculos, situação ideal para as chamadas planilhas eletrônicas, como o MS Excel®. Vamos, portanto tornar a resolver o exemplo das CPUs, utilizando o referido programa da Microsoft. Antes de iniciarmos o cálculo, observe que muitas vezes o pacote Solver (necessário para esses cálculos) não está disponível na planilha. Caso isso ocorra na sua máquina, siga os seguintes passos. Clique no botão do símbolo Office: Figura 7 Na tela que aparecerá escolha Opções do Excel: Figura 8 50 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Opte então pela opção Suplementos, disponível do lado esquerdo da tela que se abriu. Figura 9 Essa opção disponibilizará vários suplementos, entre eles o Solver. Ative‑o e terá a ferramenta disponível. Figura 10 observação Caso você não tenha conseguido a ativação do Solver por meio dos passos acima, será necessária a reinstalação do MS Excel®, utilizando‑se a opção Instalação completa. Estando com a ferramenta Solver disponível, podemos iniciar o processo de programação linear. Para tanto, o primeiro passo será a elaboração de uma planilha inicial com os dados fundamentais do problema. Acompanhe, na imagem a seguir, a montagem da planilha necessária para o nosso exemplo: 51 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Figura 11 Nas células B3 e C3, aparecerão as variáveis de entrada, ou seja, as respostas solicitadas (quantidade de CPUs grandes e pequenas a serem produzidas). Inicialmente, elas são preenchidas com zeros. Nas demais células, colocamos os dados iniciais do problema: • nas células B4 e C4, são colocados os lucros unitários, respectivamente da CPU grande e da CPU pequena; • nas células B7 a C8, são colocadas as composições dos produtos, ou seja, o número de componentes máximos de cada umas das CPUs; • nas células E8 a E10, são colocadas as restrições, ou seja, a quantidade máxima de unidades que podem ser produzidas por hora de cada componente. Nas células sombreadas, são colocadas as fórmulas de cálculo, conforme a seguir. Na célula D5, é colocada a Função Objetivo: FO = lucro = 500x1 + 200x2, que nessa planilha de Excel, ficará assim: B4*B3 + C4*C3 Nas células D7 a D10, serão colocadas as quantidades a serem utilizadas de cada componente, ou seja, a quantidade de CPUs a serem produzidas (célula B4 para CPU grande e C4 para CPU pequena), multiplicada pela quantidade de componentes utilizados em cada CPU. A seguir, mostram‑se as fórmulas e como elas devem ser estabelecidas no Excel: 52 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 gabinete grande (célula D7): 1 × x1 → no Excel → B7 * B3 gabinete pequeno (célula D8): 1 × x2 → no Excel → C8 * C3 placas‑mãe (célula D9): 3x1 + x2 → no Excel → B9*B3 + C9* C3 placas de vídeo (célula D10): 2x1 + x2 → no Excel → B10 * B03 + C10*C3 Montada a planilha, podemos resolver o problema por meio da utilização da ferramenta computacional. No MS Excel, essa ferramenta é o Solver, que deve ser acessado pelos seguintes comandos: Dados/ Solver. Figura 12 O quadro Parâmetros do Solver abrirá. Nele, deveremos preencher as seguintes informações: • No quadro correspondente a Definir célula de destino:, colocar o endereço da célula na qual está a Função Objetivo. No nosso caso, é a celular D4. Faça isso clicando sobre o quadro e em seguida clicando com o botão da esquerda do mouse pressionado sobre a célula escolhida. • Na linha de baixo do quadro, escolha a opção Máx, pois esse é um problema no qual queremos maximizar o lucro. Existem outros casos nos quais as opções serão Min ou Valor de. • Descendo no quadro mais uma linha, encontramos o quadro Células Variáveis. Nesse quadro, apresentaremos as células nas quais estão as variáveis de decisão. No nosso exemplo, as células B4 e C4. Faça isso clicando e arrastando o mouse sobre as células, com o botão da esquerda pressionado. 53 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal O quadro ficaria assim: Figura 13 O próximo passo é adicionar as restrições. Isso será feito clicando no botão Adicionar do quadro Parâmetros do Solver. Quando fizermos isso, aparecerá o quadro a seguir: Figura 14 Nesse quadro, devemos indicar três aspectos: • Referência de célula. É a célula que contém a fórmula da respectiva restrição. No nosso caso, são as células de D7 a D10. • Escolher o sinal adequado. O sinal padrão (default) que aparece é o <=. Clicando na seta ao lado podemos alterar o sinal, de acordo com o desejado. No nosso caso, desejamos o sinal <=, portanto não é necessária a alteração. • Na caixa Restrição, setar a célula na qual está a restrição. Observe como fica o quadro para a restrição dos gabinetes grandes: 54 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Figura 15 Clique então no botão Adicionar e coloque as demais restrições, uma a uma, de modo análogo. Após adicionar a última restrição, clique no botão OK. O quadro Parâmetros do Solve tornará a aparecer e terá o seguinte aspecto: Figura 16 Nesse ponto, temos todas as informações para o Excel efetuar os cálculos, evidentemente, como já vimos antes, por tentativas. Para se iniciar os cálculos, devemos estabelecer algumas opções de cálculo. Isso é feito clicando‑se sobre o botão Opções no quadro de Parâmetros, o que fará surgir o quadro Opções do Solver, mostrado a seguir. Nesse nosso exemplo, manteremos todas as definições‑padrão, acrescentando apenas as opções: • Presumir modelo linear: estamos diante de um caso de Programação Linear, portanto o modelo matemático deve ser linear. • Presumir não negativos: o Excel assume nessa opção a presunção de que os valores das células são no mínimo zero, ou seja, de não existem números negativos (o que é óbvio; não há nesse exemplo a possibilidade da produção de uma quantidade negativa de peças). • Usar escala automática: essa opção será sempre selecionada nos casos de Programação Linear. Com isso, dispensam‑se preocupações com a diferença entre as grandezas de entrada e os valores de saída do problema. 55 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Figura 17 Feitas as opções, clicamos no botão OK, retornando ao quadro Parâmetros do Solve. Devemos conferir as diversas informações introduzidas e em seguinda pressionar o botão Resolver. O Solver fará as tentativas de resolução e, após encerrado o processo de cálculo, apresentará o quadro Resultados do Solver. Veja que, no nosso caso, o Solver encontrou uma solução para o problema que atende a todas as condições e restrições fixadas. Figura 18 Observe que a planilha montada inicialmente agora apresenta valores nas células que estavam zeradas, apresentando o número de CPUs grandes a serem montadas (4), o número de CPUs pequenas a serem montadas (12) e o lucro total R$ 4.400,00. 56 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Figura 19 Já no quadro Resultados do Solver, no lado direito, existem três opções de relatórios. Selecionamos os três, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre cada um deles. Além disso, mantivemos a opção Manter solução do Solver e aí clicamos em OK. A planilha fica, então, com o seguinte aspecto: Figura 20 Observe que, na barra inferior, apareceram os três relatórios mencionados. Vamos analisar cada um deles. Relatório de respostas O relatório (vide cópia a seguir) apresenta como valor final a solução ótima para o lucro auferido total, no valor de R$ 4.400,00, que será obtido com a montagem de 4 CPUs grandes e 12 CPUs pequenas, conforme mostram as células ajustáveis. No campo Valor original, aparecem os zeros inicialmente assumidos. As restrições apresentas sob o nome Transigência mostram as sobras que ocorrerão. O status Agrupar siginifica que não apresentaram sobras. Na coluna Fórmula, aparecem as restrições informadas. 57 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal Figura 21 Relatório de limites Nesse relatório, a primeira informação é uma repetição do valor máximo obtido na Função Objetivo, que, nesse exemplo, é o lucro auferido total. Já o grupo de informações nomeado como Ajustável, simula o que ocorreria com a Função Objetivo caso as quantidades produzidas fossem produzidas na quantidade inferior possível. Perceba que se fossem produzidas zero CPUs grandes, o lucro seria de R$ 2.400,00 e caso fossem produzidas zero CPUs pequenas, o lucro seria de R$ 2.000,00; resultados estes óbvios. Esse problema é de maximização; logo, os limites superiores são os limites ótimos. Isso sempre ocorre em problemas de maximização. Nos problemas de minimização, a situação será oposta; os limites mínimos serão os ótimos. Figura 22 58 Unidade II Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Observe que esse relatório apresenta grande importância quando aumentamos o número de variáveis do problema. Imagine por exemplo que a empresa tivesse vinte produtos diferentes e quisesse descontinuar um deles. Qual seria a consequência para o lucro total? Isso poderia ser respondido por um relatório desse tipo. Relatório de sensibilidade Quando queremos observar os impactos de determinada alteração nos parâmetros de um problema, podemos usar o relatório de sensibilidade. Note que esse relatório tem dois campos. O primeiro campo, Células ajustáveis, nos informa quais as variações toleráveis nos objetivos individuais para que não se altere a solução. Assim podemos notar que se o lucro unitário de uma CPU grande variar entre R$ 400,00 e R$ 600,00 (cem reais para mais ou para menos) a solução ótima não se alterará. Da mesma forma, é tolerável uma variação no lucro unitário das CPUs pequenas entre R$ 167,67 e R$ 250,00. Figura 23 O segundo campo, Restrições, nos informa, no campo Sombra Preço, quanto perdemos na Função Objetivo por não ter uma unidade a mais de determinada variável restritiva. Assim, se tivéssemos uma placa‑mãe a mais, poderíamos aumentar o lucro em R$ 100,00. Observe, que a as colunas Permissível Acréscimo e Permissível Decréscimo têmas mesmas características em ambas as situações. resumo A Programação Linear (PL) é um dos mais nobres modelos da Pesquisa Operacional. Dos modelos da Pesquisa Operacional aos problemas organizacionais, a Programação Matemática é responsável por cerca de 60%. Desse percentual, grande parte deve‑se à PL. O conceito de programação 59 Re vi sã o: C ris tin a - Di ag ra m aç ão : M ár ci o - 02 -0 5- 20 13 Pesquisa OPeraciOnal linear é: programação que utiliza uma técnica de otimização (maximização e minimização) e pode ser usada em diversos setores. Um dos exemplos mais comuns é o uso dessa técnica para a maximização do lucro, levando em conta as restrições do ambiente interno (capacidade) externa (mercado) Geralmente, utiliza‑se a PL quando existe a necessidade de efetuar uma distribuição eficiente de recursos limitados, ou seja, maximizando lucros e/ou minimizando os custos. O objetivo na PL é definido como Função Objetivo. Esses cálculos podem ser feitos pelo método do Simplex, de forma manual, ou em planilhas eletrônicas, como o Excel, ou ainda pelo método gráfico, até duas variáveis. exercícios Questão 1. Dentro da Pesquisa Operacional, um dos mais nobres modelos é o da Programação Linear. José Celso Contador afirma que a Programação Matemática, a linear inclusa, é responsável por cerca de 60% dos problemas de Pesquisa Operacional. Modelar um problema, na Programação Linear, consiste em definir as variáveis de entrada, definir a Função Objetivo e montar o sistema de equações e inequações referentes às restrições. Entre os métodos de solução na Programação Linear, temos o método gráfico aplicável a problemas com duas variáveis de entrada. Com relação a esse modelo, é incorreto afirmar que: A) Em princípio, qualquer ponto do plano ortogonal é solução do problema. B) Cada restrição divide o espaço ortogonal em dois campos: um com as soluções mais recomendáveis e outro com as que não são tão recomendáveis. C) A sucessiva colocação de restrições produz um polígono de soluções possíveis. D) A solução ótima está num dos vértices do polígono, porque são os pontos em que dois recursos são utilizados ao máximo. E) A maneira de definir o valor ótimo entre os vários pontos possíveis é por meio de tentativas sucessivas. Resposta correta: alternativa B. Análise da alternativa Justificativa: a questão pede o que é incorreto afirmar. Realmente uma restrição divide o espaço ortogonal em dois campos. Em um deles, estão as infinitas soluções possíveis ou permitidas, e não as recomendáveis. No outro campo, estão as infinitas soluções que não são permitidas ou não são possíveis; nunca as não recomendáveis. O próprio termo recomendável é inapropriado para descrever as restrições nessa acepção.
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