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EAD 350 Pesquisa Operacional Aula 3 Prof. Hiroo Takaoka takaoka@usp.br FEA/USP Estrutura Típica de um Modelo de Programação Linear (PL) Z = c1x1+...+cjxj+...+cnxn bi xj 0 onde xj são variáveis de decisão com j=1, ... , n e i=1, ... , m Max ou Min Função Objetivo Restrições = ai1x1+ ai2x2+...+ainxn Hipóteses do Modelo PL • Proporcionalidade: a contribuição de cada atividade (xj) ao valor da função objetivo Z e para o consumo de recursos bi é proporcional ao seu valor (parâmetros cj e aij). Máx Z = c1 x1+ c2 x2, ..., + cnxn ai1 x1+ ai2 x2, ..., + ainxn < bi • Aditividade: toda função em um modelo PL é a soma das contribuições individuais das diversas atividades. • Divisibilidade: as variáveis de decisão (xj) em um modelo de PL podem assumir quaisquer valores, inclusive valores não inteiros. • Certeza: o valor atribuído a cada parâmetro (cj, aij, bi) são assumidos constantes e certos (é um modelo determinístico). Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. (Hillier e Lieberman, 2010) Modelo Matemático Função Objetivo Max Z (lucro)= 3X1 + 5X2 Sujeito à (restrições): 1X1 + 0X2 < 4 (Fábrica 1) 0X1 + 2X2 < 12 (Fábrica 2) 3X1 + 2X2 <18 (Fábrica 3) X1, X2 > 0 Variáveis Decisórias X1- Quantidade de Produto 1 X2- Quantidade de Produto 2 Lembrando... Conjunto de soluções viáveis: Polígono ABCDE 41 X 122 2 X X2 Exemplo 1 - Wyndor Glass Co. – Solução Gráfica X1 1823 21 XX A B C D E (Fábrica 1) (Fábrica 2) (Fábrica 3) Identificação gráfica do ponto ótimo. Função Objetivo: Max Z = 3X1 + 5X2 Vamos atribuir um valor a Z (Por exemplo, valor 15 que é MMC de seus coeficientes (3; 5)) e traçar a reta. 15Z 21 5315 XX (5; 0) (0; 3) X1 X2 0 3 5 0 15 = 3X1 + 5X2 Conjunto de soluções viáveis: Polígono ABCDE 41 X 122 2 X X2 Exemplo 1 - Wyndor Glass Co. – Solução Gráfica X1 1823 21 XX A B C D E (Fábrica 1) (Fábrica 2) (Fábrica 3) 15Z 21 5315 XX Identificação gráfica do ponto ótimo. Função Objetivo: Max Z = 3X1 + 5X2 Note que a solução ótima ocorre em C, que é o ponto no conjunto de soluções além do qual qualquer aumento adicional levará Z para fora de contornos de ABCDE. Z fora do Contorno ABCDE Vamos traçar visualmente as retas paralelas cujo valor de Z é crescente. (0; 3) (5; 0) Conjunto de soluções viáveis: Polígono ABCDE 41 X 122 2 X X2 Exemplo 1 - Wyndor Glass Co. – Solução Gráfica X1 1823 21 XX A B D E (Fábrica 1) (Fábrica 2) (Fábrica 3) 36Z 21 5336 XX Solução Ótima C(2; 6) Função Objetivo: Max Z = 3X1 + 5X2 Ponto ótimo Lucro ótimo Z = 3(2) + 5(6) = 36 • Pergunta 1. Se a Wyndor puder aumentar a capacidade de ambas as fábricas (2 e 3), qual delas deve receber maior prioridade? • Pergunta 2. É dada uma sugestão para aumentar as capacidades das fábricas 2 e 3 ao custo adicional de 1,0/hora. Isso é aconselhável? • Pergunta 3. Se a capacidade da fábrica 2 for aumentada das atuais 12 horas para 15 horas, qual será o impacto desse aumento no lucro ótimo? • Pergunta 4. Supondo que a capacidade da fábrica 2 seja aumentada para 20 horas, qual será o impacto desse aumento sobre o lucro ótimo? Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. Perguntas Análise de Sensibilidade Resposta Análise de Sensibilidade • De modo geral, os parâmetros em modelo de PL não são exatos. Com análise de sensibilidade podemos averiguar o impacto dessa incerteza sobre a qualidade da solução ótima. – Sensibilidade da solução ótima às variações na disponibilidade dos recursos (bi - lado direito das restrições). Conhecido como Preço Sombra. ai1 x1+ ai2 x2, ..., + ainxn < bi – Sensibilidade da solução ótima às variações no lucro unitário ou no custo unitário (cj – coeficientes da função objetivo). Máx Z = c1 x1+ c2 x2, ..., + cnxn Os fundamentos da análise de sensibilidade serão explicados usando soluções gráficos de problemas de PL de duas variáveis. Estes fundamentos poderão ser estendidos ao problema geral de PL (mais de duas variáveis). Preço Sombra • Os valores bi (lado direito da restrição) podem ter sido definidos a partir de valores iniciais, mas com possível flexibilidade. ai1 x1+ ai2 x2, ..., + ainxn < bi • Parte dos valores bi então poderia ser alterada (por exemplo, aumentando os recursos) se houver justificativa econômica para isso. • O preço sombra para o recurso bi mede o valor marginal desse recurso, isso é, a taxa em que Z poderia ser aumentada elevando-se ligeiramente o valor de bi (uma unidade), mantidos os demais recursos constantes. ii i b Z b Z y • O preço sombra deve ser analisado considerando-se uma restrição limitante por vez, mantidas as demais restrições constantes. • No exemplo 1 (Wyndor Glass Co.), as restrições limitantes são: – Fábrica 2 – Fábrica 3 Exemplo 1 - Wyndor Glass Co. – Preço Sombra 122 2 X 1823 21 XX 122 2 X X2 X1 A B C D E (b2=12) 36Z C Preço Sombra Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) 1823 21 XX (Fábrica 3) (Fábrica 2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) 122 2 X X2 X1 A B C D E (b2=12) 36Z C ?´Z C´ (?;?) B´ Resolvendo para C´: 0X1 + 2X2 = 13 3X1 + 2X2 =18 Z´ = 3X1 + 5X2 = 3(5/3) + 5(13/2) = 37,5 2 2 b Z y 5,37´Z C´ (5/3;6,5) B´ 5,1 1213 365,37 2 2 b Z y Preço Sombra Preço sombra Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) 1823 21 XX (Fábrica 3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Novo ponto ótimo 2X2 = 13 X2 = 13/2 3X1 + 2(6,5) = 18 X1 = (18 -13)/3 = 5/3 (Fábrica 2) 132 2 X (b2'=13 = b2+1) Aumentando uma unidade • Numa aplicação de negócios, o preço sombra é o preço máximo que a empresa está disposta a pagar para uma unidade adicional de um determinado recurso limitado. • No exemplo, o preço sombra (1,5) seria o preço máximo que a empresa estaria disposto a pagar para o funcionamento durante uma hora adicional. Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 5,1 1213 365,37 2 2 b Z y Preço sombra Preço Sombra Taxa de variação no lucro resultante do aumento de uma hora na capacidade da fábrica 2 (ponto C para C’) = Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver Relatório de Sensibilidade • Quadro de Restrições – Valor Final Valor efetivamente usado na solução do modelo (bi). – Preço Sombra Mostra a taxa em que Z poderia ser aumentada elevando-se uma unidade o valor da restrição, mantidos os demais recursos constantes. – Restrição Lateral RH (Right Hand) Valor do lado direito da restrição – Acréscimo Permissível O preço sombra permanecerá válido até este acréscimo no valor da restrição.– Decréscimo Permissível O preço sombra permanecerá válido até este decréscimo no valor da restrição. X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) C’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) C’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) C’ X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) C’ Note que após o ponto F a restrição Fábrica 2 vai deixar de ser restrição limitante. Consequentemente a restrição Fábrica 2 só pode ser deslocada até o ponto F. 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) C’ X2 X1 A B C D E 36Z C 182 2 X (b2'=18) Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Substituindo os valores do ponto F(0; 9) na restrição Fábrica 2: 2(9) = 18 = b2’ C’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) (0; 9) X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) (0; 9) X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra C’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) (0; 9) X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra C’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) C’ (0; 9) X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra C’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) C’ (0; 9) C’ X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra F 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra C’ C’ Note que, até o ponto D, o ponto C’ vai deslocando ao longo da reta da restrição Fábrica 3. Após o ponto D, o ponto C’ começa a deslocar ao longo da restrição Fábrica 1. Como o preço sombra da restrição Fábrica 2 foi calculado em relação à restrição de Fábrica 3, a restrição Fábrica 2 só pode ser deslocado até o ponto D. 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) C’ (0; 9) C’ X2 X1 A B C D E 36Z C Preço Sombra F 62 2 X (b2'=6) 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Substituindo os valores do ponto D(4; 3) na restrição Fábrica 2: 2(3) = 6 = b2’ 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) C’ (0; 9) (4; 3) X2 X1 A B C D E 36Z C 182 2 X (b2'=18) Preço Sombra F 62 2 X (b2'=6) A restrição pode ser deslocada até os pontos F(0; 9) e D(4, 3) 6 < Fábrica 2 < 18 122 2 X (b2=12) Preço Sombra de Fábrica 2 (b2) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 1823 21 XX (Fábrica 2) (Fábrica 3) (0; 9) (4; 3) Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver (12 – 6) < Fábrica 2 < (12 + 6) --> 6 < Fábrica 2 < 18 Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3= 18) 36Z C 122 2 X Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Fábrica 2) (Fábrica 3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) 41 X (Fábrica 1) (0; 9) F (4; 3) Preço Sombra 1923 21 XX (b3’= b3 + 1) X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3= 18) 36Z C C´ (?;?) ?Z Resolvendo para C´: 0X1 + 2X2 = 12 3X1 + 2X2 =19 2X2 = 12 X2 = 6 3X1 + 2(6) =19 X1 = (19-12)/3 = 7/3 Z´= 3X1 + 5X2 = 3(7/3) + 5(6) = 37 1 1819 3637 3 3 b Z y Preço sombra 37´Z 122 2 X Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Fábrica 2) (Fábrica 3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Novo ponto ótimo C´ (7/3;6) 41 X (Fábrica 1) Aumentando uma unidade (0; 9) F (4; 3) Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver (12 – 6) < Fábrica 2 < (12 + 6) --> 6 < Fábrica 2 < 18 Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C H Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra (0; 6) 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) (0; 9) F (4; 3) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ H F (0; 9) (4;3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C H Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ C’ H F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ C’ Note que, até o ponto B, o ponto C’ vai deslocando ao longo da reta da restrição Fábrica 2. Após o ponto B, o ponto C’ começa a deslocar ao longo eixo X2. Como o preço sombra da restrição Fábrica 3 foi calculado em relação à restrição de Fábrica 2, a restrição Fábrica 3 só pode ser deslocado até o ponto B. C’ H F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C 1223 21 XX (b´3=12) Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Substituindo os valores do ponto B(0; 6) na restrição Fábrica 3: 3(0) + 2(6) = 12 = b2’ 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ H F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) H F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ H F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ C’ H F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ C’ H C’ Note que após o ponto H a restrição Fábrica 3 vai deixar de ser restrição limitante. Consequentemente a restrição Fábrica 3 só pode ser deslocada até o ponto H. F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C 2423 21 XX (b´3=24) Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Substituindo os valores do ponto H(4; 6) na restrição Fábrica 3: 3(4) + 2(6) = 24 = b2’ H(4; 6) 122 2 X (Fábrica 2) 41 X (Fábrica 1) (Fábrica 3) C’ F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Preço Sombra X2 X1 1823 21 XX A B C D E (b3=18) 36Z C H 2423 21 XX (b´3=24) A restrição pode ser deslocada até os pontos B(0; 6) e H(4; 6). 12 < Fábrica 3 < 24 1223 21 XX (b´3=12) Preço Sombra de Fábrica 3 (b3) (Exemplo 1 Wyndor Glass Co.) Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra H(4; 6) 41 X (Fábrica 1) 122 2 X (Fábrica 2) (Fábrica 3) F (0; 9) (4; 3) (0; 6) Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. (18 – 6) < Fábrica 3 < (18 + 6) --> 12 < Fábrica 3 < 24 Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver • Pergunta 1. Se a Wyndor puder aumentar a capacidade de ambas as fábricas, qual delas deve receber maior prioridade? Os preços sombras para as fábricas 2 e 3 são 1,5/hora e 1,0/hora respectivamente. Isso significa que que cada hora adicional da fábrica 2 resultará em um aumento de 1,5 no lucro, em comparação com apenas 1,0 para a fábrica 3. Por isso, deve ser dada prioridade à fábrica 2. • Pergunta 2. É dada uma sugestão para aumentar as capacidades das fábricas 2 e 3 ao custo adicional de 1,0/hora. Isso é aconselhável? Para a fábrica 2, o lucro liquido adicional por hora é 0,5 (1,5 - 1,0 = 0,5), e, para a fábrica 3, o lucro liquido é 1,0 (1,0 – 1,0 = 0,0). Portanto, só a capacidade da fábrica 2 deve ser aumentada. Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. Perguntas • Pergunta 3. Se a capacidade da fábrica 2 for aumentada das atuais 12 horas para 15 horas, qual será o impacto desse aumento no lucro ótimo? O preço sombra para a fábrica 2 é 1,5 e aplicável na faixa (6 a 18) horas. O aumento proposto para 15 horas cai dentro da faixa de viabilidade. Portanto, o aumento no lucro é 1,5(15-12) = 4,5. • Pergunta 4. Supondo que a capacidade da fábrica 2 seja aumentada para 20 horas, qual será o impacto desse aumento sobre o lucro ótimo? A alteração proposta está fora da faixa (6 a 18) horas, para a qual o preço sombra de 1,5 permanece aplicável. Assim, só podemos tirar uma conclusão imediata em relação a um aumento para 18 horas. Passando disso, serão necessários mais cálculos para achar a resposta. Lembre-se de que cair fora da faixa de viabilidade não significa que o problema não tenha nenhuma solução. Significa apenas que não temos informações suficientes para tomar uma decisão imediata. Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. Perguntas Exemplo 1 – Wyndor Glass Co. a. Qual seria a variação do lucro se aumentássemos mais 4 horas de produção da Fábrica 2? b. Se cada hora adicional de produção da Fábrica 3 custa 0,5, qual seria a variação do lucro se aumentássemos mais 7 horas de produção? c. Até quanto a empresa pode gastar para aumentar uma hora de produção da Fábrica 3? Exercício Um fabricante deseja maximizar a receita bruta de vendas de ligas de metal. A tabela abaixo ilustra as composições das ligas, seus preços e as limitações na disponibilidade de matéria-prima. Itens/ Atividades Liga tipo A Liga tipo B Matéria-prima disponível Cobre 2 1 16 Zinco 1 2 11 Chumbo 1 3 15 Preço unitário de venda R$30 R$50 Exemplo 2 - Produção A) Formule o modelo de PL para esse problema B) Resolva o problema pelo método gráfico. Exemplo 2 – Produção -Modelo de PL Variáveis Decisão x1 = Qtde Liga A (em Kg) x2 = Qtde Liga B (em Kg) Função Objetivo Max Z = 30x1 + 50x2 Restrições 2x1 + x2 < 16 (1 - Cobre)x1 + 2x2 < 11 (2 - Zinco) x1 + 3x2 < 15 (3 - Chumbo) x1, x2 > 0 Exemplo 2 – Produção - Solução 5 10 15 5 15 A B C D Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) x2 x1 Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) 240 0 8 E 310 2 7 D 290 4 3 C 250 5 0 B 0 0 0 A R x2 x1 Pto 16 5,5 A solução ótima ao problema está em um dos pontos extremos do conjunto de soluções viáveis. Max Z = 30x1 + 50x2 Conjunto de soluções viáveis: Polígono ABCDE E 10 11 8 Solução ótima F 5 10 15 5 10 15 A B C D Z = 30x1 + 50x2 x2 x1 Z = 150 16 5,5 Max Z = 30x1 + 50x2 Identificação gráfica do ponto ótimo. E 11 A determinação da solução ótima requer identificar a direção na qual a função objetivo Z = 30x1 + 50x2 aumenta (lembre-se que estamos maximizando Z). Podemos fazer isso designando valores crescentes arbitrários a Z (|Por exemplo, Z = 150, 290). Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Exemplo 2 – Produção - Solução F 5 10 15 5 10 15 A B C D E Z = 30x1 + 50x2 x2 x1 G Z = 150 16 5,5 Max Z = 30x1 + 50x2 Z = 290 Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Exemplo 2 – Produção - Solução F 5 10 15 5 10 15 A B C D E Z = 30x1 + 50x2 x2 x1 G Z = 150 16 5,5 Max Z = 30x1 + 50x2 Z = 290 Z = 310 Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Exemplo 2 – Produção - Solução F 5 10 15 5 10 15 A B C D E Z = 30x1 + 50x2 x2 x1 G Z = 150 O ponto D é o ponto de máximo. As coordenadas (x1=7; x2=2) podem ser verificadas graficamente. 16 5,5 Max Z = 30x1 + 50x2 Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Exemplo 2 – Produção - Solução F 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G 16 5,5 Max Z = 30x1 + 50x2 O ponto D é o ponto de máximo. As coordenadas (x1=7; x2=2) podem ser verificadas graficamente. Ou, podem ser obtidas a partir da solução do par de equações das retas limites das restrições de Cobre e Zinco (ponto D): 2x1 + x2 = 16 x1 + 2x2 = 11 x1 = 11 – 2x2 2(11 – 2x2) + x2 = 16 22 - 4x2 + x2 = 16 x2 = 2 x1 = 11 – 2(2) = 7 D(7; 2) Z = 30(7) + 50(2) Z =310 Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Exemplo 2 – Produção - Solução F Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra • O preço sombra deve ser analisado considerando-se uma restrição limitante por vez, mantidas as demais restrições constantes. – Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) – Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 Preço sombra de Zinco (b2) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra F Z = 310 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 Preço sombra de Zinco (b2) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 12 (b2’ = b2 +1) D’ Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra F Aumentando uma unidade Z = 310 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G(11; 0) Preço sombra de Zinco (b2) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 12 (b2’) Resolvendo para D’: Zinco: x1 + 2x2 = 12 (b2’ = b2 +1) Cobre: 2x1 + x2 = 16 (b1) D’(x1 = 6,67; x2 = 2,67) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra F D’ Z = 310 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G(11; 0) 33,2331033,333' ZZZ Preço Sombra Z = 333,33 Z = 310 Preço sombra de Zinco (b2) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Zinco: x1 + 2x2 < 12 (b2’) 33,333)67,2(50)67,6(30' Z Resolvendo para D’: Zinco: x1 + 2x2 = 12 (b2’ = b2 + 1) Cobre: 2x1 + x2 = 16 (b1) D’(x1 = 6,67; x2 = 2,67) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra F D’ Exemplo 2 – Produção Células ajustáveis Valor Reduzido Objetivo Permissível Permissível Célula Nome Final Custo Coeficiente Acréscimo Decréscimo $B$3 Variável decisória x1 7 0 30 70 5 $C$3 Variável decisória x2 2 0 50 10 35 Restrições Valor Sombra Restrição Permissível Permissível Célula Nome Final Preço Lateral R.H. Acréscimo Decréscimo $D$6 Cobre LE 16 3,333333333 16 6 6 $D$7 Zinco LE 11 23,33333333 11 1,2 3 $D$8 Chumbo LE 13 0 15 1E+30 2 Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra F D’ 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra D’ F D’ 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Note que após o ponto F a restrição Zinco vai deixar de ser restrição limitante. Consequentemente a restrição Zinco só pode ser deslocada até o ponto F. D’ F D’ 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) F(6,6; 2,8) Zinco : x1 + 2x2 < 12,2 (b2’) 1(6,6) + 2(2,8) = 12,2 (b2’) Substituindo os valores do ponto F na restrição do Zinco: As coordenadas do ponto F (x1=6,6; x2=2,8) podem ser obtidas a partir da solução do par de equações das retas limites das restrições de Cobre e Chumbo: x1 + 3x2 = 15 (Chumbo) 2x1 + x2 = 16 (Cobre) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 5 10 15 5 10 15 A B C D x2 x1 F(6,6; 2,8) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra E D’ 5 10 15 5 10 15 A B C D x2 x1 F(6,6; 2,8) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra E D’ D’ 5 10 15 5 10 15 A B C D x2 x1 F(6,6; 2,8) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra E D’ Note que, até o ponto E, o ponto D’ vai deslocando ao longo da reta da restrição de Cobre. Após o ponto E, o ponto D’ começa a deslocarao longo eixo X1. Como o preço sombra da restrição Zinco foi calculado em relação à restrição Cobre, a restrição Zinco só pode ser deslocado até o ponto E. D’ D’ 5 10 15 5 10 15 A B C D x2 x1 F(6,6; 2,8) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) : x1 + 2x2 < 8 (b2’) E (8; 0) Zinco As coordenadas do ponto E (x1= 8; x2= 0) podem ser obtidas a partir da solução do par de equações das retas: x2 = 0 2x1 + x2 = 16 (Cobre) (8) + 2(0) = 8 (b2’) Substituindo os valores do ponto F na restrição do Zinco: Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 5 10 15 5 10 15 A B C D x2 x1 F(6,6; 2,8) A restrição de Zinco pode ser deslocada entre os pontos F(6,6; 2,8) e E(8; 0). 8 < zinco < 12,2 Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Preço sombra de Zinco (b2) Zinco: x1 + 2x2 < 8 (b2’) E (8; 0) F(6,6; 2,8) : Zinco: x1 + 2x2 < 12,2 (b2’) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Exemplo 2 – Produção Células ajustáveis Valor Reduzido Objetivo Permissível Permissível Célula Nome Final Custo Coeficiente Acréscimo Decréscimo $B$3 Variável decisória x1 7 0 30 70 5 $C$3 Variável decisória x2 2 0 50 10 35 Restrições Valor Sombra Restrição Permissível Permissível Célula Nome Final Preço Lateral R.H. Acréscimo Decréscimo $D$6 Cobre LE 16 3,333333333 16 6 6 $D$7 Zinco LE 11 23,33333333 11 1,2 3 $D$8 Chumbo LE 13 0 15 1E+30 2 (11 – 3) < Zinco < (11 + 1,2) --> 8 < Zinco < 12,2 (30 – 5) < C1 < (30 + 70) --> 25 < C1 < 100 (50 – 35) < C2 < (50 + 10) --> 15 < C2 < 60 Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) (8; 0) Preço sombra de Cobre (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Z = 310 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G(11; 0) Cobre: 2x1 + x2 < 17 (b1’ = b1 + 1) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) D’ Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Aumentando uma unidade Z = 310 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G(11; 0) Cobre: 2x1 + x2 < 17 (b1’) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Resolvendo para D’: Zinco: x1 + 2x2 = 11 (b2) Cobre: 2x1 + x2 = 17 (b1’ = b1 +1) D’(x1 = 7,67; x2 = 1,67) D’ Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Z = 310 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G(11; 0) Cobre: 2x1 + x2 < 17 (b1’) Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Resolvendo para D’: Zinco: x1 + 2x2 = 11 (b2) Cobre: 2x1 + x2 = 17 (b1’ = b1 +1) D’(x1 = 7,67; x2 = 1,67) D’ Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Z = 310 33,313)3/5(50)3/23(30' Z Preço Sombra 33,331033,313' ZZZZ = 313,33 Exemplo 2 – Produção Células ajustáveis Valor Reduzido Objetivo Permissível Permissível Célula Nome Final Custo Coeficiente Acréscimo Decréscimo $B$3 Variável decisória x1 7 0 30 70 5 $C$3 Variável decisória x2 2 0 50 10 35 Restrições Valor Sombra Restrição Permissível Permissível Célula Nome Final Preço Lateral R.H. Acréscimo Decréscimo $D$6 Cobre LE 16 3,333333333 16 6 6 $D$7 Zinco LE 11 23,33333333 11 1,2 3 $D$8 Chumbo LE 13 0 15 1E+30 2 (30 – 5) < C1 < (30 + 70) --> 25 < C1 < 100 (50 – 35) < C2 < (50 + 10) --> 15 < C2 < 60 Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Cobre D’ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) D’ Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Cobre Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Cobre D’ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Note que após o ponto G a restrição Cobre vai deixar de ser restrição limitante. Consequentemente a restrição Cobre só pode ser deslocada até o ponto G. Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Cobre D’ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G D´ Substituindo os valores do ponto G na restrição do Cobre: Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) (11; 0) Cobre: 2x1 + x2 < 22 (b1’) Coordenada do ponto G: x1 + 2x2 = 11 x2 = 0 G(x1 = 11; x2 = 0) 2x1 + x2 = 2(11) + 1(0) = 22 (b1’) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G D´ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Cobre Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G D´ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Cobre D´ 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G D´ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Cobre D´ D´ 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G D´ Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra D´ D´ Cobre Note que, até o ponto C, o ponto D’ vai deslocando ao longo da reta da restrição de Zinco. Após o ponto C, o ponto D’ começa a deslocar ao longo da restrição Chumbo. Como o preço sombra da restrição Cobre foi calculado em relação à restrição Zinco, a restrição Cobre só pode ser deslocado até o ponto C. D´ 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 F G D´ Substituindo os valores do ponto C na restrição do Cobre: Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 +2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Coordenada do ponto C x1 + 2x2 = 11 x1 + 3x2 = 15 C(x1 = 3; x2 = 4) Cobre: 2x1 + x2 < 10 (b1’) (3; 4) 2x1 + x2 = 2(3) + 1(4) = 10 (b1’) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra 5 10 15 5 10 15 A B C D E x2 x1 G A restrição de Cobre pode ser deslocada até os pontos C(3; 4) e G(11; 0). 10 < cobre < 22 Cobre: 2x1 + x2 < 16 (b1) Chumbo: x1 + 3x2 < 15 (b3) Zinco: x1 + 2x2 < 11 (b2) Preço sombra de Cobre (b1) Cobre: 2x1 + x2 < 22 (b1’) Cobre: 2x1 + x2 < 10 (b1’) (11; 0) (3; 4) Exemplo 2 – Produção – Preço Sombra Faixa de Aplicabilidade de Preço Sombra Exemplo 2 – Produção Células ajustáveis Valor Reduzido Objetivo Permissível Permissível Célula Nome Final Custo Coeficiente Acréscimo Decréscimo $B$3 Variável decisória x1 7 0 30 70 5 $C$3 Variável decisória x2 2 0 50 10 35 Restrições Valor Sombra Restrição Permissível Permissível Célula Nome Final Preço Lateral R.H. Acréscimo Decréscimo $D$6 Cobre LE 16 3,333333333 16 6 6 $D$7 Zinco LE 11 23,33333333 11 1,2 3 $D$8 Chumbo LE 13 0 15 1E+30 2 (16 – 6) < Cobre < (16 + 6) --> 10 < Cobre < 22 (30 – 5) < C1 < (30 + 70) --> 25 < C1 < 100 (50 – 35) < C2 < (50 + 10) --> 15 < C2 < 60 Relatório de Análise de Sensibilidade do Solver
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