INCOMPANY MONSANTO INTRODUÇÃO À PESQUISA OPERACIONAL

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1 INCOMPANY MONSANTO INTRODUÇÃO À PESQUISA OPERACIONAL Inbrasc. This work is licensed under the Creative Commons. If you want to use or share, you must give appropriate credit to Inbrasc.

2 Apresentação e expectativas

3 Objetivo É definir os problemas existentes no negócio, formatar os objetivos da empresa, analisar as limitações e prover soluções através de modelos matemáticos referente as inúmeras alternativas. Além disso, proporcionar um modelo de apoio para tomada de decisão.

4 Vamos falar sobre o artigo

5 O que você pensa em relação à Pesquisa Operacional?

6 Trata-se de modelagem...

7 APLICAÇÃO PO

8 Mas nem tudo é Pesquisa Operacional

9 Qualitativo PROBLEMAS SIMPLES BASEADO NA EXPERIÊNCIA DAS PESSOAS Quantitativo PROBLEMAS COMPLEXOS BASEADO NA ÓTICA CIENTÍFICA

10 Por que PO? Exige que o(s) decisor(es) torne explícito seus objetivos devido a formular uma função matemática; Reconhecer e entender as limitações (restrições); Identificar correlações entre os elementos ou variáveis; Possibilita compreender relações complexas; Promover análise de vários cenários (simulações) para decidir a melhor aplicação.

11 Agora, qual é o segredo deste processo de modelagem?

12 REPRESENTAR O MODELO SISTEMA REAL

13 Como conhecer os elementos chaves para que possamos representar o sistema e obter os resultados?

14 Passo a Passo FORMULAR PROBLEMA DEFINIR MODELO ESCOLHER MÉTODO PARA SOLUÇÃO OBTER DADOS E RESULTADOS

16 Formular Problema Conhecer o sistema e entender os elementos. Vivenciar o processo. Ir ao Gemba!!! +do que uma rodada Coletar informações. Observações e brainstorming. Entrevistas. Pesquisas.

17 Que método pode ser utilizado para propiciar o entendimento do Problema?

18 Suppliers (Fornecedores) Inputs (Entradas) Process (Processo) Outputs (Saídas) Consumers (Clientes) S I P O C

20 Passo a passo SIPOC Process (Processo) O primeiro passo é escolher o processochave que queremos monitorar e aperfeiçoar. Em seguida, devemos descrever todas as etapas que fazem parte do processo. O foco não é tentar aperfeiçoar ou otimizar o processo existente, mas representar com fidelidade o processo atual. P

22 Passo a passo SIPOC Inputs (Entradas) Construído o processo e suas etapas, é preciso identificar quais são os recursos necessários para o funcionamento adequado do processo. Não podemos pensar nos recursos apenas como matéria-prima, pois também podem existir recursos humanos, informações, máquinas, medições necessários para que o processo funcione adequadamente. I

24 Passo a passo SIPOC Suppliers (Fornecedores) Com a lista de inputs definida, precisamos então listar quem são os responsáveis (internos ou externos) por prover esses recursos para o correto funcionamento do processo. É importante dissociar o papel de fornecedor no SIPOC do sentido comum dado ao termo, o de alguém que provê matéria-prima. Se um dos inputs for uma informação ou autorização, por exemplo, o responsável por elas é um fornecedor. S

26 Passo a passo SIPOC Outputs (Saídas) Quais são os resultados esperados das etapas do processo? São esses resultados que devem ser listados. Tenha em mente que, em alguns casos, várias etapas do processo são necessárias para produzir um único output; em outros, cada etapa poderá produzir um ou mais outputs. Em PO, teremos a maximização ou minimização ou alcance de um alvo. O

28 Passo a passo SIPOC Consumers (Clientes) Por fim, devemos listas todos os clientes para os quais se destinam os outputs do processo. Os clientes podem ser tanto externos quanto internos. O cliente, inclusive, pode ser um dos fornecedores do processo. Por exemplo, um paciente que faz um exame de sangue. C

29 Suppliers (Fornecedores) Processo: Descrição da atividade Inputs (Entradas) Process (Processo) Outputs (Saídas) Consumers (Clientes) Qualquer pessoa (jurídica ou física), interna ou externa à empresa e fornece os Inputs do processo. Materiais, recursos e/ou dados necessários para executar o processo e gerar os Outputs esperados. Conjunto estruturado de atividades que transformam os Inputs nos Outputs determinados. Produtos e/ou serviços resultantes do processo. O destinatário dos resultados do processo (externos ou internos).

30 Suppliers (Fornecedores) Processo: Conserto de carro (Exemplo) Inputs (Entradas) Process (Processo) Outputs (Saídas) Consumers (Clientes) Proprietário do carro Representante do Serviço ao Cliente Gerente da oficina Fornecedor de peças Pedido de reparo Carro a ser reparado Aprovação do orçamento e das recomendações Oficina Peças para os reparos aprovados Observações Agendar visita Diagnosticar problemas Preparar ordem de serviço Cobrar peças e materiais necessários Realizar reparos Notificar conclusão do serviço Entrega do carro concertado Data e horário da visita Orçamento e recomendações de reparo Aprovação para o concerto e aquisição das peças Notificação ao proprietário Carro concertado Proprietário do carro Mecânico Representante do Serviço ao Cliente

31 Exemplo Questões Logísticas FORNECEDOR MANUFATURA ARMAZENAGEM TRANSPORTE Onde adquirir os materiais ou componentes? Onde produzir? Quanto produzir? Quando produzir? Onde estocar os produtos acabados? Onde estocar peças de reposição? Quando estocar? Como retirar do CD? Qual é o tamanho da frota? Quais as rotas? Quando e quanto expedir? Quais os modais existentes?

32 Suppliers (Fornecedores) Inputs (Entradas) Processo: Suprimentos Process (Processo) Outputs (Saídas) Consumers (Clientes) Cliente interno Gerente Industrial PCP Líder do CD Gerente de Logística Gerente Financeiro Customer Service RFx (RFI, RFP e RFQ) Planejamento da Negociação (Itens negociáveis) Capacidade produtiva Capacidade de estocagem/armazen agem Budget Network Design Frota e rotas Definir Fornecedor Adquirir matéria prima ou serviços Determinar volume de produção Definir armazenagem da MP e dos PA Definir estocagem Definir roteirização Consolidar carga Prover entrega Fornecedores homologados SLA e Contratos firmados Mix de produção Definição do estoque do PA Rotas definidas e seu respectivo modal Modelo de atendimento ao cliente Comercial Financeiro Cliente Final Fiscal Entre outros

33 Como deve ser o método SIPOC para PO?

34 Suppliers (Fornecedores) Quem irá fornecer as informações e onde estão sendo coletadas Processo: Onde o modelo irá atuar Inputs (Entradas) Quais são as variáveis de entrada deste processo Process (Processo) Descrever as etapas do processo a ser estudado. Outputs (Saídas) O modelo tem a missão de: Maximizar Minimizar Acertar um alvo Consumers (Clientes) Quem será o beneficiado com o estudo

35 Atividade Definindo o problema Reúnam-se em grupos. Utilizando a planilha em Excel, escolham um processo para desdobrar no SIPOC (um processo que está associado ao problema que pretende-se resolver através de PO). Com o SIPOC construído, vamos entender as variáveis e as restrições.

37 Definir Modelo SIMBÓLICO ANALÍTICOS SIMULAÇÕES Fluxograma VSM - Lean BPM Otimização Linear Teoria dos Jogos Discreta / Contínua Multiobjetivo / Sob Incerteza Otimização Não Linear Otimização Estocástica Cadeia de Markov Teoria das Filas Eventos Discretos Contínua Dinâmica

38 Definir Modelo MODELO Determinístico Estocástico CARACTERÍSTICA DOS DADOS DE ENTRADA CONHECIDO Exemplo: você tem as informações de matéria-prima, mão de obra, demanda etc. DESCONHECIDO OU INCERTO Exemplo: Demanda incerta MÉTODOS UTILIZADOS DE PO Programação Linear Programação Não Linear Redes Combinatória e outros Simulação Teoria das Filas Otimização Robusta outros

40 MARTIN INCOMPANY BROWER MONSANTO GESTÃO INTRODUÇÃO DE ESTOQUE À PESQUISA OPERACIONAL Vamos utilizar Programação Linear, o que vocês entendem?

41 Método Programação Linear Foco: Encontrar a melhor solução ou solução ótima. Desafio: Olhar para o sistema, onde se encontra o problema e extrair os elementos que serão implementados no modelo. Função: Maximizar ou minimizar os efeitos das variáveis de decisão do modelo ou alcançar um objetivo específico. Valores: Respeitar as limitações ou restrições do problema associadas com as variáveis de decisão do modelo.

42 Determinar o mix de produção

43 Exemplo Mix de Produção Uma empresa deseja programar a produção de 3 modelos de um produto que requer 2 tipos de recursos, matéria-prima e mão de obra. O suprimento de matéria-prima é de aproximadamente 200 kg e a disponibilidade diária de mão de obra é de 150 horas. RECURSOS MODELO A MODELO B MODELO C Mão de Obra (horas por unidade) Material (kg por unidade) Lucro (R$ por unidade)

44 Exemplo Mix de Produção 1º passo Identificar as variáveis de decisão Xa = produção diária do modelo A Xb = produção diária do modelo B Xc = produção diária do modelo C 2º passo Identificar o objetivo Entender qual deve ser o melhor mix de produção. Para que? Maximização do Lucro Total Max.lucro = 4*Xa + 2*Xb + 3*Xc

45 Exemplo Mix de Produção 3º passo Identificar as restrições existentes Quais são os recursos utilizados? Existem limitações? Quais? Limitação de Mão de Obra 7*Xa + 3*Xb + 6*Xc <= 150 horas Limitação de Material 4*Xa + 4*Xb + 5*Xc <= 200 kg Condição das variáveis Xa>=0 ; Xb >=0 ; Xc>=0

46 Agora que sabemos modelar o problema, como solucioná-lo?

47 Vamos com calma, ainda tem alguns detalhes!!!

48 Programação Linear Multiperíodo

49 Método Programação Linear Multiperíodo Situações em que podem ter vários períodos a serem considerados para tratar o problema. Uma decisão equivocada em um determinado período pode impactar negativamente na decisão para os próximos períodos. Exemplo: Funcionários que trabalham em finais de semana que deverão ter remunerações diferentes ou mix de produção em diferentes dias do mês. O que fazer? Quanto fazer? Quando fazer?

50 Capacitando Recursos

51 Exemplo Capacitando Recursos Uma empresa tem um programa de treinamento de operadores de máquinas. Os operadores treinados podem trabalhar em alguns momentos como instrutores assumindo 10 trainees, onde a empresa aproveitará apenas 7. Atualmente no quadro há 130 operadores treinados disponíveis na empresa e que conseguem exercer sua função na fabricação. Sabe-se que serão necessários para os próximos meses: JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL

52 Exemplo Capacitando Recursos Veja que a quantidade de operadores treinados não será suficiente para as demandas dos meses de Fevereiro à Abril. JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL Sabendo que, na vida real, existirá um período de adaptação.

53 Exemplo Capacitando Recursos Existem custos associados em relação a cada funcionário. Trainee R$ 400,00 Operador treinado trabalhando R$ 700,00 Operador treinado ocioso R$ 500,00 Um acordo firmado entre a empresa e o sindicato faz com que não exista demissões de operadores treinados no período. Quais serão as variáveis de decisão e o objetivo da empresa?

54 Vamos formular este problema passo a passo?

55 Exemplo Capacitando Recursos A cada mês um operador treinado está: Operando máquina na fabricação Trabalhando como Instrutor Ocioso As variáveis do modelo serão: OPERADORES JANEIRO FEVEREIRO MARÇO Instrutores X1 X3 X5 Ociosos X2 X4 X6

56 Exemplo Capacitando Recursos Função Objetivo = Minimizar os custos Custo Total = Custo Trainees + Custo Instrutores + Custo Ociosos + Custo Operadores trabalhando em máquinas Min.custos = 400*(10*X1+10*X3 + 10*X5) + 700*(X1 + X3 + X5) (X2 + X4 + X6) + 700*( ) Min.custos = 4700*X *X *X *X *X *X

57 Exemplo Capacitando Recursos Identificar as restrições Operadores treinados no início do mês = Operadores nas máquinas + Instrutores + Ociosos Janeiro: 130 = X1 + X2 X1 + X2 = 30 Fevereiro: *X1 = X3 + X4 7*X1 X3 X4 = 20 Março: *X1 + 7*X3 = X5 + X6 7*X1+7*X3-X5-X6 = 70 Abril: *X1 + 7*X3 + 7*X5 = 250 7*X1+7*X3+7*X5 = 120 X1, X2, X3, X4, X5, X6 > = 0

58 Co-Construção Vamos fazer um case Monsanto?

59 Sementes de Milho onde, quando e quanto

60 Atividade Modelando o negócio 1. Reúnam-se em grupos. 2. Leiam o case atentamente. 3. Construam os seguintes pontos: 1. Defina as variáveis do problema. 2. Construa a função objetivo. 3. Determine as limitações do problema. 4. Apresentem o resultado para discussão em grupo.

61 Atividade Aprimorando os conhecimentos 1. Individualmente. 2. Resolvam a lista de exercícios, identificando as variáveis do problema, construindo a função objetivo e suas respectivas restrições. 3. Apresentem o resultado para discussão em grupo.

62 Os dados utilizados para realização do problema são confiáveis?

63 Processo de Tomada de Decisão INFORMAÇÃO RACIOCÍNIO DECISÃO Errada Errada Certa Certa Errado Certo Errado Certo Errada Errada Errada Certa

64 Quão racionais nós somos quando tomamos decisões?

65 Viés Cognitivo Não é um erro proposital, mas uma tendência humana que reduz a capacidade de detectar mudanças sutis no meio ambiente até que estas sejam tão fortes que seus efeitos não possam ser mais ignorados. É o fenômeno que nos leva a ver milhões de carros de uma marca e um modelo nas ruas quando estamos pensando em comprar um carro. É o que nos faz ver mulheres grávidas em todos os lugares quando nossa esposa está grávida.

66 Como podemos mitigar os erros e o viés cognitivo?

67 SÉRIES TEMPORAIS Através do estudo de uma série univariada podemos modelar seu comportamento encontrando previsibilidade e criando sinais de alerta.

68 Como analisar a conformidade do processo?

69 Séries Temporais 1 ponto fora (a mais de 3 Desvios Padrão); 9 pontos consecutivos (em linha) de um mesmo lado da linha central; 6 pontos em linha todos na mesma tendência (crescente ou decrescente); 14 pontos sequenciais alternando subida e descida (efeito serrote); 2 de 3 pontos acima de 2 desvios padrão da linha central (mesmo lado); 4 de 5 pontos acima de 1 desvio padrão da linha central (mesmo lado); 15 pontos consecutivos dentro de 1 desvio padrão da linha central (ambos os lados); 8 pontos consecutivos acima de 1 desvio padrão da linha central (ambos os lados);

70 TESTE DE HIPÓSTESES O teste de hipóteses permite comparar duas variáveis ou uma variável a um parâmetro. A distribuição destas variáveis permite uma inferência sobre o nível de disparidade entre tais variáveis

71 ANÁLISE FATORIAL A análise de sistemas com mais de um input torna-se possível isolando os efeitos individuais e suas interações. Compreendendo a influência de cada fator, é possível prever ou otimizar um resultado

72 Brainstorming Identificando Oportunidades

73 Como solucionar estes problemas?

75 Soluções Ferramentas Computacionais LINDO API SOLVER EXCEL

76 Ferramentas Lindo API É um software para desenvolvimento e resolução de problemas de programação Linear. A versão DEMO do Lindo possibilita atuar com muitas variáveis.

77 Ferramentas Lindo API PRINCIPAIS COMANDOS MAX para uma função objetivo de maximização MIN para uma função objetivo de minimização END ao final do modelo e antes de definir o domínio das variáveis OPERADORES < > <= >= MENOR MAIOR MENOR OU IGUAL MAIOR OU IGUAL

78 RESGATANDO - Determinar o mix de produção

79 Ferramentas Lindo API MODELAGEM MANUAL Max.lucro = 4*Xa + 2*Xb + 3*Xc Sujeito a 7*Xa + 3*Xb + 6*Xc <= 150 horas 4*Xa + 4*Xb + 5*Xc <= 200 kg Xa>=0 ; Xb >=0 ; Xc>=0 TRANSCREVENDO PARA O LINDO MAX 4*Xa + 2*Xb + 3*Xc ST 7*Xa + 3*Xb + 6*Xc <= 150 horas 4*Xa + 4*Xb + 5*Xc <= 200 kg

80 Ferramentas Lindo API QUADRO DE RESPOSTAS LP OPTIMUM FOUND AT STEP 2 OBJECTIVE FUNCTION VALUE 1) VARIABLE VALUE REDUCED COST XA XB XC ROW SLACK OR SURPLUS DUAL PRICES 2) ) NO.ITERATIONS= 2

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82 Ferramentas Solver Excel Clicar em Opções do Excel Selecione Suplementos do Excel e clique em Ir. Selecione Solver

83 Ferramentas Solver Excel Na aba Dados No canto superior direito, teremos o Solver.

84 Resgatando: Capacitando Recursos

85 Ferramentas Solver Excel MIN CUSTOS = 4700X X X X X X X Sujeito a X1 + X2 = 30 MODELAGEM MANUAL 7X1 X3 X4 = 20 7X1+7X3-X5-X6 = 70 7X1+7X3+7X5 - X7 = 120 X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 > = 0 MIN 4700X X X X X X X ST X1 + X2 = 30 7X1 X3 X4 = 20 7X1+7X3-X5-X6 = 70 TRANSCREVENDO 7X1+7X3+7X5 - X7 = 120

86 Ferramentas Solver Excel 1º passo Construir a planilha com os dados do problema

87 Ferramentas Solver Excel 2º passo Preencher as informações no Solver

99 Co-Construção Vamos resolver o exemplo da Monsanto no Solver

100 Atividade Resolvendo o Problema 1. Individualmente, desenvolvam o problema anterior da Monsanto no Solver do Excel. 2. Apresentem o resultado para discussão.

101 Vamos aos Desafios? Não sinta-se desamparado. Lembre-se sempre da técnica.

102 DESAFIO 1: Seleção de Mídia para Propaganda

103 Desafio 1 Seleção de Mídia para Propaganda Uma escola de negócio deseja planejar uma campanha em 3 diferentes meios: TV, rádio e revistas. Pretende-se alcançar o maior número de clientes possíveis. Um estudo de mercado resultou em: RECURSOS TV HORÁRIO NORMAL TV HORÁRIO NOBRE RÁDIO REVISTAS Custos R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 Clientes atingidos Mulheres atingidas

104 Desafio 1 Seleção de Mídia para Propaganda Sabemos que: 1. A escola de negócio não quer gastar mais que R$ , Um mínimo de 2 milhões de mulheres a serem atingidas. 3. Gastar no máximo R$ ,00 com TV. 4. No mínimo 3 veiculações no horário normal da TV. 5. No mínimo 2 veiculações no horário nobre da TV. 6. Entre 5 e 10 veiculações no rádio e revistas para cada meio de divulgação.

105 Atividade Resolvendo Desafio 1 1. Reúnam-se em grupos. 2. Construam os seguintes pontos: 1. Defina as variáveis do problema. 2. Construa a função objetivo. 3. Determine as limitações do problema. 4. Solucione-o através do Solver do Excel. 4. Apresentem o resultado para discussão em grupo.

106 DESAFIO 2: Tomada de Decisão para Beneficiamento

107 Atividade Resolvendo Desafio 2 1. Individualmente, leiam o case de beneficiamento. 2. Construam os seguintes pontos: 1. Defina as variáveis do problema. 2. Construa a função objetivo. 3. Determine as limitações do problema. 4. Solucione-o através do Solve do Excel. 4. Apresentem o resultado para discussão em grupo.

108 DESAFIO 3: Antecipação de Compras de Matéria Prima

109 Atividade Resolvendo Desafio 3 1. Individualmente, leiam o case de beneficiamento. 2. Construam os seguintes pontos: 1. Defina as variáveis do problema. 2. Construa a função objetivo. 3. Determine as limitações do problema. 4. Solucione-o através do Solve do Excel. 4. Apresentem o resultado para discussão em grupo.

110 Formação de Grupos e Definindo Projeto

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