Pesquisa Operacional – Lista 4Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 1 1. Obtenha a solução ótima para os problemas apresentados a seguir, usando as ferramentas computacionais (SOLVER e LINDO): a. Maximizar z = 2x1 - x2 + x3 Sujeito a: 3x1 + x2 + x3 60 x1 - x2 + x3 10 x1 + x2 - x3 20 x1 0 x2 0 x3 0 b. Maximizar z = 8x1 + 6x2 + 6x3 + 8x4 Sujeito a: x1 + 2x2 + 3x3 + x4 15 x1 + x2 + 2x3 + 3x4 13 x1 0 x2 0 x3 0 x4 0 c. Maximizar z = 16x1 + 6x2 + 15x3 Sujeito a: 10x1 + 3x2 + 2x3 1.200 5x1 + 2x2 + 5x3 2.000 x1 0 x2 0 x3 0 d. Maximizar z = 5x1 + 4x2 + 3x3 Sujeito a: 2x1 + 3x2 + x3 5 4x1 + 2x2 + 2x3 11 3x1 + 2x2 + 2x3 8 x1 0 x2 0 x3 0 e. Minimizar z = 4x1 + 8x2 Sujeito a: 3x1 + 2x2 18 x1 + x2 5 x1 4 x1 0 x2 0 2. A Capitão Caverna S.A. localizada em Pedra Lascada, aluga três tipos de barcos para passeios marítimos: jangadas, supercanoas e arcas com cabines. A companhia fornece com o barco um capitão para navegá-lo e uma tripulação, que varia de acordo com a embarcação: 1 funcionário para jangadas, 2 para supercanoas e 3 para arcas. A companhia tem 4 jangadas, 8 supercanoas e 3 arcas, e em seu corpo de funcionários, 10 capitães e 18 tripulantes. O aluguel é Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 2 por diárias e a Capitão Caverna S.A. lucra 50 marfins por jangada, 70 marfins por supercanoas e 100 marfins por arca. Quantos barcos de cada tipo devem ser alugados para que a empresa tenha o maior lucro possível? (Resolva pela análise computacional) 3. A Picolé Lelé é a marca local preferida pelos habitantes das Ilhas Calorândicas, que consomem todos os picolés cremosos que a empresa consegue fabricar. No entanto, por se localizar no meio do oceano, a Picolé Lelé Ltda. Tem algumas restrições de fabricação, devido à escassez de matéria-prima fresca. Preocupados em maximizar o lucro da empresa, seus dirigentes elaboraram o seguinte quadro informativo, para que possamos ajudá-los, por meio da análise computacional, a descobrir quantos picolés de cada sabor devem produzir diariamente de forma a maximizar o lucro da companhia. Sabor Lucro por picolé Quantidade de leite em cada picolé (litros) Quantidade de açúcar em cada picolé (por 100 gramas) Polpa de fruta em cada picolé (litros) Morango R$ 1,00 0,45 0,50 0,10 Uva R$ 0,90 0,50 0,40 0,15 Limão R$ 0,95 0,40 0,40 0,20 Máximo disponível 200 150 60 4. A Empresa Serra Serra Serrador fabrica três tipos de madeiras compensadas (placas de aglomerado). Os dados a seguir resumem a produção em horas por unidade em cada uma das três operações de produção, o tempo máximo disponível em cada operação e o lucro unitário de cada placa. Aglomerado Operações em horas Lucro por unidade I II III Placa A 2 2 4 R$ 40,00 Placa B 5 5 2 R$ 30,00 Placa C 10 3 2 R$ 20,00 Tempo máximo disponível 900 400 600 Quantas unidades de cada placa de aglomerado devem ser produzidas, de maneira a otimizar o lucro da serraria? (Resolva pela análise computacional) 5. Uma empresa situada em Queimados-RJ faz três produtos e tem três máquinas disponíveis para produção. Para resolver sua escala de produção, modela o seguinte problema de programação linear: Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 3 Max z = 4x1 + 4x2 + 7x3 Sujeito a: x1 + 7x2 + 4x3 100 (horas na máquina 1) 2x1 + x2 + 7x3 100 (horas na máquina 2) 8x1 + 4x2 + x3 100 (horas na máquina 3) x1, x2, x3 0 Resolva o problema pelo método computacional e responda às questões: a) Qual é a solução ótima encontrada? b) Quando a solução final é encontrada, existe algum tempo disponível em qualquer uma das três máquinas? Quanto? 6. Um navio tem um compartimento de carga com capacidade de peso de 160.000kg e capacidade de volume de 70.000m 3 . O dono do navio foi contratado para levar cargas de carne de boi empacotada e grão. O peso total da carne de boi disponível é 85.000kg; o peso total do grão disponível é 100.000Kg. O volume por massa da carne de boi é 0,2m 3 por quilo, e o volume por massa de grão é 0,4m 3 por quilo. O lucro para transportar carne de boi é de R$ 0,35 por quilo, e o lucro para transportar grão é R$ 0,12 por quilo. O dono do navio é livre para aceitar toda ou parte da carga disponível; ele quer saber quantos quilos de carne e quantos quilos de grão devem ser transportados para maximizar seu lucro. Resolva pelo método computacional. 7. A Óleos Unidos S.A. é uma empresa do ramo de derivados de petróleo que manufatura três combustíveis especiais com base na mistura de dois insumos: um extrato mineral e um solvente. No processo de produção não existe perda de material, de forma que a quantidade de litros de extrato mineral somada à quantidade de litros de solvente utilizada para a fabricação de um tipo de combustível resulta no total de litros daquele combustível. A proporção da mistura está descrita na tabela a seguir: Combustível A Combustível B Combustível C Extrato mineral 8 litros 5 litros 4 litros Solvente 5 litros 4 litros 2 litros Suponha que a Óleos Unidos tenha disponíveis 120 litros de extrato mineral e 200 litros de solvente, e que os lucros líquidos esperados para os três Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 4 combustíveis sejam de R$ 20,00, R$ 22,00 e R$ 18,00, respectivamente. Responda ao que se pede: a) Estabeleça um modelo de programação linear que determine a quantidade de cada combustível a ser fabricada, dadas as restrições de matéria-prima. b) Quanto de cada produto deve ser manufaturado para maximizar o lucro da companhia? De quanto é esse lucro? (Resolva pelo método computacional). c) Na condição de otimalidade, existe alguma matéria-prima com folga? Qual? De quanto é essa folga? 8. A Motorbike S.A. produz os modelos de motos C250, C750 e C1000. A, B e C são os três componentes que entram no processo produtivo, e sua oferta diária é pequena para limitar a produção. Os suprimentos diários dos componentes A, B e C são, respectivamente, de 400 kg, 200 kg e 300 kg. Embora os componentes B e C possam não ser utilizados diariamente, todos os componentes A existentes devem ser empregados diariamente por motivos de segurança. A tabela a seguir apresenta o lucro unitário e a quantidade de componentes para produzir cada modelo de motocicleta: Motocicleta Componentes (kg) Modelo Lucro unitário A B C C250 R$ 140,00 2 1 1 C750 R$ 300,00 8 1 0 C1000 R$ 400,00 2 4 1 Encontre a programação de produção diária ótima utilizando o suplemento Solver. 9. A Opinião Popular S.A. é uma empresa especializada em avaliar a reação de consumidores a novos produtos, serviços e/ou campanhas de publicidade. Um cliente pediu à empresa para providenciar informações sobre a reação de consumidores a um produto recentemente lançado. O contrato do cliente necessita que sejam feitas entrevistas pessoais de porta em porta, respeitando as seguintes condições: 1. Entrevistar pelo menos 400 famílias com crianças. 2. Entrevistar pelo menos 200 famílias sem crianças. 3. A quantidade de famílias entrevistadas durante a noite deve ser pelo menos tão grande quanto o número de entrevistados durante o dia. Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 5 4. O total de entrevistas deve ser de pelo menos 1.000 famílias. Baseando-se em entrevistas realizadas anteriormente, os custos são os seguintes: Tipo de família Custo da entrevista Dia Noite Com criança R$ 10,00 R$ 12,00 Sem criança R$ 8,00 R$ 10,00 Para minimizar os custos, quantas entrevistas com cada tipo de família devem ser realizadas em cada um dos horários (dia ou noite), atendendo às restrições impostas? Resolva pelo SOLVER. 10. Para produzir três tipos de telefones celulares, a fábrica da Motorela utiliza três processos diferentes: o de montagem dos aparelhos, configuração e verificação. Para a fabricação do celular Multi Tics, é necessária 0,1 hora de montagem, 0,2 hora de configuração e 0,1 de verificação. O aparelho mais popular, Star Tic Tac, requer 0,3 hora de montagem, 0,1 hora de configuração e 0,1 hora de verificação. Já o moderno Vulcano necessita de 0,4 hora de montagem, 0,1 hora de configuração e, em virtude de seu circuito de última geração, não necessita de verificação. Devido a uma imposição do governo de economia de energia, a fábrica não pode consumir mais de 50.000 KWh/mês de energia, o que significa, de acordo com os cálculos técnicos da empresa, que eles poderão dispor de 290 h/mês na linha de montagem, 250 h/mês na linha de configuração e 110 h/mês na linha de verificação. Sabe-se ainda que o lucro por unidade dos produtos Multi Tics, Star Tic Tac e Vulcano é de R$ 100,00, R$ 210,00 e R$ 250,00, respectivamente, e que a empresa operadora do sistema de telefonia celular adquire todos os celulares produzidos pela Motorela. Pede-se: o número de celulares de cada modelo a ser produzido mensalmente para que a empresa maximize seus lucros. Sabe-se ainda que o presidente da Motorela exige que os três modelos sejam produzidos e quer lucrar pelo menos R$ 25.200/mês com o modelo Star Tic Tac. Para incentivar o crescimento de seus produtos mais modernos, o presidente também exige que a produção do modelo Vulcano seja pelo menos o dobro daquela do modelo Star Tic Tac. (Resolva utilizando o SOLVER). 11. A Vende Bem S.A. está inaugurando duas novas filiais no Sudeste do Brasil: uma na região de São Paulo e outra na região do Rio de Janeiro. Três indivíduos que normalmente vendem nos estados do Norte e Nordeste estão sendo analisados para a escolha de um gerente regional para essas duas novas filiais. Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 6 Os gerentes possuem uma estimativa anual (em milhões de reais) para cada uma das novas regiões de vendas, conforme a tabela abaixo: Gerente regional Região de venda São Paulo Rio de Janeiro Joao Bom de Papo R$ 100,00 R$ 95,00 Zé do Desconto R$ 85,00 R$ 80,00 Luiz Grana Fácil R$ 90,00 R$ 75,00 Quais gerentes devem ser escolhidos para as duas novas filiais, buscando uma maximização das vendas? Formule um modelo de programação linear para esse problema e resolva-o utilizando o SOLVER. 12. A Beta Inc. deve produzir 1.000 automóveis Beta. A empresa tem quatro fábricas. Devido a diferenças na mão-de-obra e avanços tecnológicos, as plantas diferem no custo de produção de cada carro. Elas também utilizam diferentes quantidades de matéria-prima e mão-de-obra, resumidas, na tabela abaixo. Fábrica Custo (R$ mil) Mão-de-obra (horas) Matéria-prima (tonelada) 1. Rio de Janeiro 5 2 3 2. São Paulo 10 9 4 3. Vitória 9 4 5 4. Uberaba 7 5 6 Um acordo trabalhista assinado requer que pelo menos 400 carros sejam produzidos na fábrica de Vitória. A empresa pode transferir seus funcionários livremente entre as fábricas sem nenhum ônus. O fornecedor pode entregar a matéria-prima em qualquer uma das cidades sem nenhum custo adicional. Existe uma disponibilidade de 3.300 horas de mão-de-obra e 4.000 toneladas de matéria-prima que podem ser alocadas entre as quatro fábricas. O modelo para resolver esse problema é mostrado a seguir. b. Minimizar z = 5x1 + 10x2 + 9x3 + 7x4 Sujeito a: 2x1 + 9x2 + 4x3 + 5x4 3.300 3x1 + 4x2 + 5x3 + 6x4 4.000 x3 ≥ 400 x1, x2, x3, x4 0 Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 7 Utilize o SOLVER ou o LINDO para resolver o problema e responda: a) Quais são as quantias ótimas de produção? Qual é o custo da produção? b) Quanto custaria produzir mais um veículo? Quanto economizamos produzindo um veículo a menos? c) Como mudaria sua solução se custasse somente R$ 8.000,00 para produzir na fábrica 2? Como ficaria o custo? d) Quanto o acordo trabalhista está custando? Qual seria a variação no custo total se o acordo fosse de 200 carros? E se fosse de 600? 13. Suponha que o Governo Federal tenha feito uma pesquisa numa comunidade desfavorecida do interior do Brasil e tenha identificado uma série de doenças desencadeadas especialmente devido à deficiência de vitaminas A e C, cálcio e ferro. A falta de vitamina A provoca problemas de visão e falta de defesa contra as infecções, enquanto a falta de vitamina C provoca inflamações gengivais e perda dos dentes. A falta de cálcio provoca espasmos musculares e tendência a osteoporose. Finalmente, a falta de ferro provoca anemia, comprometimento da capacidade de aprendizado e diminuição do rendimento no trabalho. O Governo subsidia a venda de uma série de alimentos como arroz, feijão, carne bovina e açúcar. Sabemos que os alimentos subsidiados possuem nutrientes que estão faltando no cardápio das pessoas, conforme podemos observar na tabela adiante. Item Unidade Necessidade diária Composição por 100g de parte comestível Carne Arroz Feijão Açúcar Alface Laranja Valor energético cal 3.200 225 364 337 385 15 42 Vitamina A mcg 750 7 - 2 - 87 13 Vitamina C mg 70 - - 3 - 12 59 Ferro mg 10 2,9 1,3 7,6 0,1 1,3 0,7 Cálcio mg 650 11 9 86 - 43 34 Preço (R$) 0,50 0,18 0,20 0,16 0,30 0,10 O interesse do governo é que as pessoas tenham dieta equilibrada (que atenda aos valores mínimos dos nutrientes), mas, ao mesmo tempo, que tenha o menor custo possível. Como um modelo poderia ser construído de forma a capturar todos os interesses e restrições envolvidos no problema? (Resolva utilizando o SOLVER e o LINDO). Pesquisa Operacional – Lista 4 Prof. Ms. Jarbas Thaunahy Santos de Almeida Página 8 14. Um agricultor tem uma fazenda com 200Km 2 onde planeja cultivar trigo, arroz e milho. A produção esperada é de 1.800kg por km 2 plantado de trigo, 2.100kg por km 2 plantado de arroz e 2.900kg por km 2 plantado de milho. Ele tem condições de armazenar no máximo 700.000kg de qualquer um dos produtos. Sabendo que o trigo dá um lucro de R$ 1,20 por kg, o arroz, R$ 0,60 por kg, e o milho de R$ 0,28 por kg, determine quantos km 2 de cada produto devem ser plantados para maximizar o lucro do agricultor. (Resolva pela análise computacional)