Árvores Decisórias - Ferramentas da Qualidade

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24/10/2019 Árvores Decisórias - Ferramentas da Qualidade
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Árvores Decisórias
Bianca Minetto Napoleão
(https://ferramentasdaqualidade.org/author/minetto-bianca/)
⁄ ⁄ 12 de dezembro de 2018
O que é?
Provenientes da computação e matemática, as Árvores Decisórias (ou
simplesmente Árvores de Decisão) foram apresentadas pela primeira vez
em 1975, por J. Ross Quinlan, em seu livro Machine Learning. Anos depois, em
1983, Quinlan criou o primeiro algoritmo para gerar árvores decisórias,
chamado Iterative Dichotomiser 3 (ID3). Dessa forma, o autor consagrou-se
como o “pai das Árvores de Decisórias”.
Uma árvore decisória é uma representação visual de todos os possíveis
caminhos de ações que se pode seguir para tomar uma decisão. Ou seja,
trata-se de uma ferramenta de representação visual que auxilia na hora de
tomar uma decisão, orientando por quais caminhos distintos se pode
seguir.
Uma árvore decisória é composta por diversas formas gráficas (símbolos);
sendo muito similar a um fluxograma
(https://ferramentasdaqualidade.org/fluxograma/) . Esses símbolos
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formam nós e ramificações que dão forma à árvore e organizam o caminho
a ser seguido para a tomada de decisões. Um nó pode corresponder a uma
ação, probabilidade, condição ou decisão a ser tomada. Já as ramificações
representam os caminhos que podem ser seguidos, ou seja, as ligações
entre os nós.
Para efeito de compreensão, a seguir são apresentados alguns símbolos
que podem ser usados nas Árvores Decisórias. É importante destacar que
esses símbolos são apenas sugestivos, eles podem ser customizados de
acordo com o contexto de utilização ou com a preferência do usuário.
Tipo Símbolo representativo Descrição
Nó raiz ou de decisão
Representa uma decisão a
ser tomada
Nó folha ou de
probabilidade
Representa uma
probabilidade ou uma
condição
Ramificações
Representa o
direcionamento à alguma
alternativa
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/nos-
existentes-das-arvores-decisorias.png)
Figura 1 – Nós e Ramificações das Árvores Decisórias
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Nó final ou de resultado
Representa um resultado
final ou uma consequência
Ramificação Negada
Representa um
direcionamento existente,
porém que não pode ser
seguido.
 
De maneira geral, uma Árvore Decisória se inicia com um único nó que se
ramifica em outros nós, contendo possíveis opções ou resultados. Cada um
desses ramos leva a outros nós que se subdividem em outros sub nós.
Esse comportamento é repetido até que todas as possibilidades sejam
mapeadas, resultando uma estrutura de árvore, conforme pode ser
observado na Figura 2.
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Comumente, uma árvore decisória é construída horizontalmente iniciando
do lado esquerdo da página e se movendo para a direita, porém alguns
preferem abordar a construção de forma vertical, de cima para baixo (como
no exemplo das Figuras 1 e 2). O importante aqui é que a árvore seja
construída de forma hierárquica, ou seja, que as dependências entre os
nós estejam bem definidas, claras e seguindo a ordem dos
acontecimentos.
Quando utilizar?
Uma árvore decisória pode ser utilizada em qualquer situação cotidiana
que envolva tomada de decisão. Para definir um roteiro de viagem que
passa por diferentes cidades, por exemplo, o nó inicial representaria o local
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/exemplo-de-
estrutura-de-uma-arvores-decisorias.png)
Figura 2 – Estrutura comum das Árvores Decisórias
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de partida; e os nós das ramificações as cidades pelas quais o trajeto
poderia passar; o nó final, nesse caso, representaria o destino final da
viagem.
As Árvores Decisórias são uma ferramenta de fácil interpretação, por serem
representadas de uma forma gráfica e ilustrativa. Além disso, os caminhos
em uma árvore decisória são definidos de forma lógica, o que facilita a
compreensão das opções de que caminhos seguir. As Árvores Decisórias
trazem várias vantagens quando utilizadas, inclusive quando aplicadas no
âmbito da Gestão da Qualidade. Dentre as suas principais aplicações,
pode-se destacar a sua utilização para:
Projetar decisões e resultados prováveis: Pelo fato de uma árvore
decisória possibilitar o mapeamento de decisões, ela apresenta uma
visão geral de vários cenários possíveis e, inclusive, de resultados
prováveis. Assim, é possível avaliar as vantagens e desvantagens de
uma escolha por meio da comparação entre os caminhos de escolha. Por
exemplo, seguindo determinado caminho (ramificação) da árvore, o
resultado final pode ser A; enquanto que se outro caminho (ramificação)
for seguido, o resultado B será atingido.
Padronizar instruções: Devido a estrutura das Árvores Decisórias, é
possível mapear cenários através da sequência de decisões. Após
mapeados todos os caminhos possíveis, basta segui-los de acordo com
a Árvore Decisória, garantindo a padronização na execução da instrução
(https://blogdaqualidade.com.br/descricao-de-instrucao-de-trabalho-
padronizando-para-eficiencia/?
utm_source=ferramentasdaqualidade&utm_medium=arvores-
decisorias) . Por exemplo, no caso do atendimento à um cliente: com
uma árvore decisória que apresente os possíveis caminhos no qual o
atendente possa seguir para tratar o problema do cliente, todos os
atendentes realizarão as atividades de forma igual. Consequentemente,
serão evitados cenários em que determinado atendente não sabe como
proceder ou ainda inconsistências de atendimento entre os atendentes.
Avaliar a viabilidade de um projeto: É fundamental que antes de iniciar
um projeto, o resultado esperado e os benefícios que o projeto irá trazer
estejam claros para todos os interessados. Muitas vezes, esse resultado
esperado não está claro para a equipe. Ou até mesmo os passos para
atingir esses resultados encontram-se obscuros. As árvores decisórias
ajudam a traçar caminhos e alternativas que auxiliam no
esclarecimento das etapas do projeto e como cada uma dessas etapas
contribui para o resultado esperado. Dessa forma, todas as decisões do
projeto serão baseadas em fatos e dados, evitando o subjetivismo e
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diminuindo o risco de fracasso do projeto. É importante destacar que,
com cada caminho ou etapa do projeto esclarecida, torna-se possível
estimar melhor os custos; fator esse que pode ser decisivo para a
continuidade ou não de um projeto.
Analisar riscos: Um risco é uma probabilidade de algo acontecer, ou
seja, um evento que pode acontecer a qualquer momento. Dependendo
do contexto da empresa, por exemplo, uma simples queda da conexão
de internet pode trazer consequências graves, afetando as entregas ou o
contato com o cliente. Dessa forma, a queda de internet, nesse caso,
pode ser um risco para a empresa. Podemos utilizar árvores decisórias
tanto para analisar esse risco quanto para tratá-lo, mapeando
alternativas que minimizem o impacto e a probabilidade de ocorrência
do risco (queda de internet).
Como fazer?
Como já mencionado, uma árvore decisória inicia-se geralmente com um
nó raiz (nó inicial que representa o que será abordado na árvore – seja uma
ação, problema, risco, etc.). Esse nó raiz sedivide em nós folhas (nós que
representam as decisões que podem ser tomadas, ou seja, as opções que
estão disponíveis).
Os nós folhas podem se dividir em outros nós folhas, até chegar ao nó final
(nó que representa o resultado, solução, consequência, etc.). É importante
destacar que os nós folhas podem ser desdobrados quantas vezes for
necessário para chegar ao nó final. O importante é considerar todas as
decisões e possibilidades durante o processo de construção da árvore.
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A seguir, é apresentado um exemplo de uma Árvore Decisória construída
para padronizar uma instrução de trabalho da área de atendimento ao
cliente de uma empresa.
Exemplo de Árvores Decisórias
Considera-se o seguinte cenário hipotético: A empresa “Firmex” atua no
ramo de fabricação de relógios e atende seus clientes via telefone.
Atualmente, a secretária atende um telefonema e repassa-o para o setor
comercial ou para o setor de atendimento ao cliente.
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/nos-que-sao-
utilizados-nas-arvores-decisorias.png)
Figura 3 – Tipos de Nós das Árvores Decisórias
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Na área de atendimento ao cliente, há registros de demora no atendimento.
Foi constatado pelo gestor da área, que a causa raiz da demora no
atendimento era a demora para se tomar uma decisão de acordo com o
contexto do contato do cliente. São muitas demandas e as atendentes não
sabem ao certo o que fazer quando o cliente faz contato.
Para resolver esse problema, a seguinte árvore decisória (Figura 4) foi
construída, considerando todos caminhos possíveis que poderiam
acontecer no setor de atendimento quando uma ligação acontecesse no
setor.
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/exemplo-
arvores-decisorias-do-setor-de-atendimento-ao-cliente.png)
Figura 4 – Exemplo de Árvore decisória do setor de atendimento ao cliente
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Com a árvore construída, agora basta o colaborador seguir os caminhos
mapeados. Por exemplo: atendendo o telefone, o primeiro passo é verificar
o principal motivo da ligação: uma dúvida de utilização, uma reclamação
ou uma sugestão de melhoria. Suponha-se que em um determinado caso
seja uma reclamação, o próximo passo que o atendente deve verificar é que
o que aconteceu e em qual das categorias se encaixa.
Dando sequência, suponha-se que o produto apresente um defeito, o
atendente deve verificar se há necessidade de troca ou se um conserto será
o suficiente para resolver o problema. Caso uma troca seja necessária, ela
deve acionar o processo de troca, pois sai de seu domínio de atuação.
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/1-
explicando-uma-ramificacao-de-arvores-decisorias.png)
Figura 5 – Explicando um caminho possível do exemplo de Árvore Decisória da figura 4
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Não atender o telefone é um caminho que existe, porém é uma opção que
não deve ser considerada. A empresa faz revezamento de atendentes
durante os horários de almoço e café e não deseja ter um cliente
insatisfeito como resultado.
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/2-explicando-
uma-ramificacao-de-arvores-decisorias.png)
Figura 6 – Explicando um caminho possível do exemplo de Árvore Decisória da figura 4
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Explorando um pouco mais: Uma árvore decisória pode ser utilizada de
maneira mais detalhada. Inclusive para mapear custos, por exemplo. A
Figura 8 apresenta uma porção da árvore com o custo final de cada
caminho descrito (em vermelho).
No cenário de análise da viabilidade de um projeto, se torna bem
interessante adotar a abordagem de adicionar o custo de cada caminho.
Quando é possível calcular custos, pode-se ir além: adicionar os custos em
cada ramificação da árvore. Assim, quando percorrer determinado
caminho, tomando determinadas decisões até chegar ao nó final, basta
somar os custos de cada ramificação e o custo final do caminho é obtido.
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/3-explicando-
uma-ramificacao-de-arvores-decisorias.png)
Figura 7 – Explicando um caminho possível do exemplo de Árvore Decisória da figura 4
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No exemplo ilustrado na Figura 8, foi escolhido analisar o custo do
desdobramento da ramificação de “Reclamação” por se tratar do caminho
mais crítico da árvore pois aborda a insatisfação do cliente. Nesse caso
optou-se por apenas adicionar o custo nas ramificações que levam ao nó
final (de resultado). Entretanto, como mencionado, é possível detalhar
ainda mais: basta adicionar o custo de cada ramificação isoladamente e,
ao percorrer essas ramificações, somar seus custos e consequentemente o
custo final será obtido.
(https://ferramentasdaqualidade.org/app/uploads/2018/12/exemplo-de-
arvores-decisorias-com-custos-mapeados-e-adicionados-aos-caminhos-
finais.png)
Figura 8 – Acrescentando custos às ramificações das Árvores Decisórias
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SOBRE O AUTOR
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BIANCA MINETTO NAPOLEÃO
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BIANCA/)
Mestre em Informática (Engenharia de Software) e graduada em Engenharia de
Computação pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).
Intercambista durante a graduação no Algonquin College em Ottawa, Canadá.
Apaixonada por aprender e educar! Vocês podem me encontrar no Linkedin
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