quinta-feira, 17 de setembro de 2015

Exercício 5 - Modelagem de Pesquisa Operacional

Uma fabricante de bebidas possui dois centros de produção: um em Ribeirão Preto- SP e outro em Cariacica-RJ. A empresa deseja planejar qual a melhor forma de atender a demanda para a próxima semana, de mercados consumidores em três capitais: São Paulo, Belo Horizonte e Rio de Janeiro. O custo unitário de se transportar 1 fardo de bebida de cada centro de produção a cada mercado consumidor é dado na tabela a seguir, juntamente com as demandas de cada mercado e as quantidades disponíveis em cada centro de produção:

Custos (R$/unidade)
SP
BH
RJ
Disponível
Ribeirão Preto
3,70
4,30
6,10
1100
Cariacica
9,80
6,90
2,10
1800
Demanda (unidade)
960
510
895



A empresa deseja determinar como atender a demanda de cada mercado consumidor, minimizando os gastos totais com transporte.

Solução:
·         Variáveis de Decisão
Para definirmos nossas variáveis de decisão, é importante observarmos primeiramente que não estamos preocupados em uma decisão que afeta um único elemento do nosso problema.

Por exemplo, nos problemas anteriores, cada variável de decisão estava relacionada a um dado produto ou ingrediente e, assim, a um único elemento do problema. Agora, nossa decisão está relacionada a quanto transportar de um ponto (centro de produção) até outro (mercado consumidor). Assim, cada variável de decisão se relaciona com dois elementos distintos do problema, um ponto de origem e outro de destino. Em casos assim, é comum termos dois índices definindo a variável, um para cada elemento, como definido a seguir:
xij : quantidade a ser transportada da origem i até o destino j, com i = 1; 2 e j = 1; 2; 3.
Neste caso i=1 indica Ribeirão Preto enquanto i=2 indica Cariacica e para os índices j=1 refere-se a São Paulo, j=2 Belo Horizonte, e j=3 Rio de Janeiro.
Portanto:
x11: quantidade a ser transportada de Ribeirão Preto até São Paulo
x12: quantidade a ser transportada de Ribeirão Preto até Belo Horizonte
x13: quantidade a ser transportada de Ribeirão Preto até Rio de Janeiro
x21: quantidade a ser transportada de Cariacica até São Paulo
x22: : quantidade a ser transportada de Cariacica até Belo Horizonte
x23: : quantidade a ser transportada de Cariacica até Rio de Janeiro
·         Restrições:
As restrições nesse problema advêm dos recursos escassos de cada centro de produção. Assim,

x11 + x12 + x13 <= 1100
x21 + x22 + x23 <= 1800
Ademais, cada mercado consumidor exige certa demanda, deste modo temos que garantir que a quantidade a ser transportada para cada consumidor, seja igual a demandada pelo mesmo.
x11 + x21 = 960
x12 + x22 = 510
x13 + x23 = 895
Não-negatividade: x11; x12; x13; x21; x22; x23 >= 0

·         Função Objetivo:

Neste caso a função objetivo do problema é conseguir distribuir a mercadoria com o menor custo possível, assim multiplica-se o custo unitário a quantidade a ser transportada em cada consumidor.
3,7x11 + 9,8x21 + 4,3x12 + 6,9x22 + 6,1x13 + 2,1x23
Obtemos por fim a seguinte Programação linear para o problema:
Mínimo:               3,7x11 + 9,8x21 + 4,3x12 + 6,9x22 + 6,1x13 + 2,1x23
s.a. (sujeito a):      x11 + x12 + x13 <= 1100
                            x21 + x22 + x23 <= 1800
                            x11 + x21 = 960
                            x12 + x22 = 510
                            x13 + x23 = 895
                            x11; x12; x13; x21; x22; x23 >= 0                       

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