O que é Pesquisa Operacional? Como utilizá-la?

A pesquisa operacional é um campo multidisciplinar e dinâmico que tem o potencial de revolucionar a forma como tomamos decisões. Independentemente da área em que você esteja interessado, seja ela logística, finanças, saúde ou até mesmo as operações do dia a dia, a PO tem o poder de melhorar a eficiência e os resultados.

A aplicação da excelência operacional envolve identificar os pontos fracos nos processos e trabalhar para corrigi-los, monitorar continuamente o desempenho e aprimorar constantemente as práticas.

Pesquisa Operacional

Atualmente é difícil receber uma resposta simples ao perguntar a um empresário sobre a dificuldade no processo de tomada de decisões. Primeiro que é difícil encontrar alguém que use apenas a própria intuição ao tomar uma decisão em uma empresa. Outra que essa decisão pode influenciar em diversas questões como produtividade, qualidade de matérias primas, preços, enfim, os mais variados fatores que tangem o dia-a-dia empresarial. É justamente nesta hora que a pesquisa operacional entra na jogada. Aproveite para conferir outras matérias sobre o processo de tomada de decisão:

Mas antes de iniciarmos nossa abordagem sobre o assunto, vamos pensar nas seguintes situações:

1º Caso

Você é dono de uma empresa de transportes e precisa definir a melhor rota para realizar as entregas, no menor tempo possível e otimizando os gastos com combustível.

2º Caso

Agora, você está comandando uma empresa de energia elétrica e uma nova região será cabeada. Nesta região haverão 50 postes por onde a energia deve passar. Como interligar todos os pontos utilizando a menor quantidade de cabo possível? Acredito que já deu pra ter uma ideia dos problemas que você consegue resolver com este conhecimento e a preciosidade dele. Pois bem, é importante que você tenha em mente que a pesquisa operacional é utilizada para te auxiliar no processo de tomada de decisão. E digo mais, para os que estão interessados na área de consultoria, recomendo se aprofundarem neste assunto. Mas qual é a definição deste conceito tão precioso?

O que é Pesquisa Operacional?

A pesquisa operacional é um método analítico de solução de problemas e tomada de decisão que é útil no gerenciamento de organizações. Na pesquisa de operacional, os problemas são divididos em componentes básicos e depois resolvidos em etapas definidas por análise matemática que falaremos mais tarde.

Quais são os objetivos da pesquisa operacional?

A pesquisa operacional objetiva fornecer àqueles que gerenciam sistemas organizados uma base objetiva e quantitativa para a decisão. Normalmente é realizado por equipes de cientistas e engenheiros de várias disciplinas. Assim, a pesquisa operacional não é uma ciência propriamente dita, mas a aplicação da ciência à solução de problemas gerenciais e administrativos, e concentra-se no desempenho de sistemas organizados tomados como um todo. Geralmente preocupada com sistemas nos quais o comportamento humano desempenha um papel importante, a pesquisa operacional difere nesse aspecto da engenharia de sistemas, que, usando uma abordagem semelhante, tende a se concentrar em sistemas nos quais o comportamento humano não é importante.

A pesquisa operacional estava originalmente preocupada em melhorar as operações dos sistemas existentes, em vez de desenvolver novos. Disciplinas semelhantes ou sobrepostas à pesquisa operacional incluem análise estatística, análise de dispersão, ciência da administração, teoria dos jogos, teoria da otimização, inteligência artificial e análise de rede. Todas essas técnicas têm o objetivo de resolver problemas complexos e melhorar as decisões quantitativas.

Quais são as 5 fases de um processo de pesquisa operacional?

A Pesquisa Operacional é uma metodologia rigorosa, que possui várias fases interconectadas. Embora a quantidade e a definição dessas fases possam variar dependendo da fonte, abaixo estão cinco fases comumente aceitas em um processo de pesquisa operacional:

Definição do problema: Esta é a primeira e, possivelmente, a mais crucial das fases. A definição clara e concisa do problema é essencial para o sucesso da pesquisa operacional. Aqui, o problema é identificado e definido em termos precisos, especificando os objetivos, as restrições e as variáveis envolvidas;
Construção do modelo: Uma vez que o problema foi devidamente definido, um modelo matemático ou computacional é construído para representá-lo. O modelo deve ser capaz de capturar a essência do problema e permitir a análise das diferentes opções de solução;
Solução do modelo: Nesta fase, o modelo é resolvido, geralmente com o auxílio de técnicas computacionais. O objetivo é encontrar a melhor solução possível dentro das restrições fornecidas;
Validação do modelo e das soluções: A solução encontrada é então verificada para garantir que ela seja prática e viável. Isso pode envolver a comparação da solução com os dados históricos ou a realização de simulações para testar o desempenho da solução sob diferentes cenários;
Implementação da solução: Por último, mas não menos importante, a solução é implementada. Isso pode exigir ajustes à solução, dependendo da situação real, e pode exigir considerações adicionais sobre como melhor implementar a solução no ambiente em questão.

Essas fases estão em constante iteração, criando um ciclo de melhoria contínua à medida que novas informações são descobertas e os parâmetros do problema mudam.

Quais são os métodos utilizados na pesquisa operacional?

A Pesquisa Operacional usa uma variedade de métodos para resolver problemas complexos. Estes métodos incluem, mas não estão limitados a:

Programação Linear: Este método busca otimizar uma função objetivo linear sujeita a um conjunto de restrições lineares. É um dos métodos mais comumente usados em pesquisa operacional devido à sua eficiência e eficácia na solução de problemas de otimização;
Programação Inteira: É uma extensão da programação linear onde algumas ou todas as variáveis são restringidas a valores inteiros. Isso é particularmente útil em situações onde a solução fracionária de um problema de programação linear não é aceitável;
Programação Dinâmica: Este método é usado para resolver problemas que podem ser divididos em subproblemas menores e interconectados. A programação dinâmica é frequentemente usada quando a decisão que otimiza a solução depende das decisões anteriores;
Simulação: Simulação é um método que imita a operação de um processo do mundo real ao longo do tempo. Ela é útil para avaliar o desempenho de um sistema em diferentes cenários e para entender o impacto de diferentes decisões;
Análise de Rede: Este método é usado para resolver problemas que podem ser representados como redes, como o problema do caixeiro viajante ou o problema do caminho mais curto;
Teoria das Filas: Este método analisa sistemas que envolvem a chegada, espera e atendimento de clientes. É comumente usado em cenários de otimização de serviços, como planejamento de centrais de atendimento ou hospitais;
Programação Não Linear: Este método lida com problemas de otimização onde a função objetivo ou as restrições não são lineares;
Análise de Decisão Multicritério: Este método é usado quando a decisão a ser tomada depende de vários critérios, que muitas vezes são conflitantes entre si.

Cada um destes métodos tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do método apropriado depende das características específicas do problema que está sendo tratado.

Quando surgiu o conceito de pesquisa operacional?

O conceito de pesquisa operacional surgiu durante a Segunda Guerra Mundial por planejadores militares. Após a guerra, as técnicas utilizadas em suas pesquisas operacionais foram aplicadas para resolver problemas nos negócios, no governo e na sociedade.

Programação Linear e a Pesquisa Operacional

A programação linear (PL) é uma das maneiras mais simples de executar a otimização. Ela ajuda a resolver alguns problemas de otimização muito complexos, fazendo algumas suposições simplificadoras. Você provavelmente encontrará aplicativos e problemas a serem resolvidos pela Programação Linear. PL se relaciona com a pesquisa operacional através da busca por soluções ótimas em um conjunto de restrições que são lineares (retas). Para solucionar especificamente estes casos existe um método chamado de método Simplex.

O Método Simplex

O método Simplex é uma abordagem para resolver modelos de programação linear que consiste em um método para obter o melhor resultado, dada uma equação objetiva de maximização (como lucros de uma empresa) ou minimização (como distância entre locais) com restrições lineares. A maioria dos problemas de programação lineares pode ser resolvida usando programação em MatLab, Phyton, ou softwares mais específicos como PhpSimplex, Cplex e até mesmo o próprio Solver contido no Excel.

Importância da pesquisa operacional

O campo de pesquisa operacional fornece uma abordagem mais poderosa para a tomada de decisão do que as ferramentas comuns de software e análise de dados. A contratação de profissionais de pesquisa operacional pode ajudar as empresas a obter conjuntos de dados mais completos, considerar todas as opções disponíveis, prever todos os resultados possíveis e estimar o risco. Além disso, a pesquisa de operações pode ser personalizada para processos de negócios específicos ou casos de uso para determinar quais técnicas são mais apropriadas para resolver o problema.

Aplicações

São diversos os campos de aplicação desta ferramenta de tomada de decisões:

Agendamento e gerenciamento de tempo (scheduling);
Planejamento urbano e agrícola;
Planejamento de recursos empresariais (ERP) e gerenciamento da cadeia de suprimentos (SCM);
Gestão de estoques;
Otimização e engenharia de rede;
Otimização de roteamento de pacotes;
Gerenciamento de riscos.

Um exemplo da aplicação desta metodologia já discutido em outro post no blog é o preço sombra ou shadow price. O preço sombra, segundo a pesquisa operacional, indica qual é o valor marginal (margem) de ganho se dispusermos de uma unidade adicional de um recurso. A partir disto é possível realizar diversas análises de ganho e perda. Ele também pode indicar qual é a variação máxima que um recurso pode ter de modo que não haja interferência nos resultados (lucros). Assim uma empresa pode optar por diminuir a quantidade comprada de um fornecedor sem que isso interfira em sua receita. Percebe como é fantástico este conhecimento? Para empresas que possuem uma filosofia estratégica de gestão, essa metodologia é de fundamental importância para ter alta eficiencia e alta performace. Desta forma é possível relacionarmos a pesquisa operacional com metodologias como Lean Manufacturing, Seis Sigma, WCM (World Class Manufacturing) e até mesmo Dashboards e Power BI.