͵Ȃ
Ǥ ǡǤ Ǥȋ ̷ ǦǤȌ
Ǥ ǡǤ Ǥȋ Ǥ̷ ǦǤȌ
À × Ȃ Ǧ
XLVSBPO Setembro de 2013
Natal/RN
16 a 19
Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional A Pesquisa Operacional na busca de eficiência nos serviços públicos e/ou privados
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
ͳǤ
ʹǤ
͵Ǥ Ù
Conteúdo programado
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
Modelo estocástico 2 estágios:
Dz bem comportada dz
Ǣ
vasta gama Ǣ
propriedades desejáveis Ǥ
ǣ
x Ȃ ÙÎ Ù
ǡ de caráter definitivo
y Ȃ ÙÎ Ù×
ǡ de caráter corretivo
ɘ – Dzdz
͵
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
ǡ ʹ
± ǣ
ǣ
ǡɘ um possível desenrolar dos fatos ǡ
q ǡ W ǡ h T
Ǥ
Ͷ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
todo o espaço de incerteza simultaneamente ǡ Dzdz ï ǣ
ǣ
• À ɘ Ù ǡ ǡ
À ȋ ǡ ǡǥȌ
Ǣ
• x Ù antes de saber o preço ǡ y( ɘ )
depois de conhecido o preço decorrente de
ɘ.ͷ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
todo o espaço de incerteza simultaneamente ǡ Dzdz ï ǣ
ǣ
± antes ȋ ɘȌ ± depois ȋ ɘȌǢ
Àǡ ȋ Ȍ
ǣEquivalente Determinístico
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
ǣ
ǣ
× ± À Dz dz Ù
DzdzǢ
Ƭ ȋͳͻͻͺȌǡ À ͳ Ǧ Ǥ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
ǡ aproximações discretas
ǣ
finita ǡ linear convexa Ǣ
aproximação Ø ǡ
ǡ Dzdz Ǣ
cenário
ͺ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
À
± ǣ
ͻ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização estocástica
À
± ǣ
ͳͲ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
ǡ
muito complicados de resolver computacionalmente
ǣ
À média
Ǣ
À
combinar Ù Ǥ
ǡ±Àȋ Ȍ
precisa
ȋ VSS Ȍ Dzdz ȋ EVPI Ȍ
ͳͳ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
Expected Value of Perfect Information (EVPI)
Ù estaria disposto apagar pela informação completa ȋ Ȍ
Ǥ
Ù ǣ
Ɍ À Ǣ
ǡ x ǡǡÀ
ǣ
espereǦeǦveja ȋǦǦȌǣ ² ×
Ǥǡ ǣ
ͳʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
Expected Value of Perfect Information (EVPI)
Ù estaria disposto apagar pela informação completa ȋ Ȍ
Ǥ
Ù ǣ
Ɍ À Ǣ
ǡ ǡǡÀ
ǣ
aquiǦeǦagora ȋǦǦȌǣ ǡ Ǥ
ǡǣ
ͳ͵
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
Expected Value of Perfect Information (EVPI)
ǡ ǣǤǣ
ͳͶ
ȋ
Ǧ Ȍǣ̈́ͻ͵ǡ͵͵
ǦǦ ȋȌǣ̈́͵ͲͲǡͲͲ
Ǩα̈́͵ͲͲȂ ̈́ͻ͵ǡ͵͵α̈́ʹͲǡ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
Value of Stochastic Solution (VSS)
benefício obtido em seconsiderar aincerteza ǡ ²
Ǣ
± Ǣ
ǣ
Valoresperado dasolução obtida usando ovaloresperado ȋȌǣ ǡ
± Ɍ.
ǣ
Ǧ × EV
ͳͷ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
Value of Stochastic Solution (VSS)
benefício obtido em seconsiderar aincerteza ǡ ²
Ǣ
± Ǣ
ǣ
Valoresperado dasolução obtida usando ovaloresperado ȋȌǣǡ
Ǥ
Pense noEEVcomo uma medida decomo sesai ao permitirmos que asdecisões desegundo estágio sejam tomadas como função de eɌ
ͳ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Indicadores de qualidade
Value of Stochastic Solution (VSS)
ǡ ǣǤǣ
ͳ
À ȋȌǣ̈́͵͵ǡ͵͵
± ȋ
Ǧ Ȍǣ̈́ͻ͵ǡ͵͵
α̈́ͻ͵ǡ͵͵Ǧ ̈́͵͵ǡ͵͵α̈́Ͳ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Ǥ
ͳͺ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização sob incerteza
ǣ
processos estocásticos Ǣ
±
variável aleatória
distribuiçãodeprobabilidadeǢ
ͳͻ
×ǣ
ǡǡ caracterize a distribuição de dessa variável aleatória ǣ
± ǣmédia;Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Otimização sob incerteza
ǡ
lucro esperado Ǣ
Problema:
negligenciadosǤ
×
probabilidadenãoǦdesprezívelde lucrosnegativos(perdas)
ǣ gestão de risco
ʹͲ
±
ȋ ǡ
Ȍ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Gestão de risco
ǡ risco
ǣ
riscodea distribuiçãodoslucros(maximização)possuir
característicasnãodesejáveis,
ǡ
ȋȌǤ
Ǧ ǣ
inserir medir Ǣ
perfilderiscoǡ±À
medida
± funçãoderisco medidaderiscoǢ
ʹͳ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Gestão de risco
2
estágios ȋ Ȍ
maximização Ǥ
ǣ
ͳǤ
ǢʹǤ
± ȋshortfall probabilityȌ͵Ǥ
ȋexpectedshortageȌ4.
ValueǦatǦRisk(VaR)5.
ConditionalValueǦatǦRisk(CVaR)ʹʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
ǣ
ǣ
ǣ
ͳǤ função objetivo ǡǦ
Gestão de risco
ʹ͵
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
ǣ
ǣ
ǣ
ʹǤ Dzdzǡ restrição
Gestão de risco
ʹͶ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Gestão de risco
ǡ ×
tolerância à exposição ao risco Ǣ
Ù pontoseficientesǡ
fronteiraeficiente;
ǡ ±parretorno
esperado/risco±
impossível
Ù
simultaneamentemaior retornoemenorrisco
ʹͷ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
ʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
Value Ǧ at Ǧ Risk
ȋǡʹͲͲͲȌ Definição:
Ƚ , ±
maior Ʉ
Ʉ ±
ͳǦȽ .
Ǧ
quantil ȋͳǦȽȌ
ʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
VaR ǣ
ʹͺ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
VaR ǣ
Dz dz
Ʉ
Ʉ
ʹͻ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
Definição:
Ƚ , ±
±
ͳǦȽ
Ǥ
ǡ ±
ȋͳǦ Ƚ )%
Ǥ
͵Ͳ
Conditional Value Ǧ at Ǧ Risk (CVaR)
ȋ ǡʹͲͲͲȌAnálise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
VaR ǣ
Ʉ
Ʉ
͵ͳ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
VaR ǣ
Ʉ
Ʉ
͵ʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
Obs ervações finais:
Ù evitam
Ǣ
ǡ ±
± medidas de risco Ǣ
ǣ
Ȃ Ǧ Ǣ
Ȃ
ǡ
Ǣ
Ǥǡ ± coerenteǤ
͵͵
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ͳ
ǡͳͺʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Medidas de risco
Obs ervações finais:
±
ǡ±
ǡ ±
variáveis contínuas
ǡ× Ǩ
ʹǡ
ȋDzǦ dzȌ
͵Ͷ
͵Ȃ
Ǥ ǡǤ Ǥȋ ̷ ǦǤȌ
Ǥ ǡǤ Ǥȋ Ǥ̷ ǦǤȌ
À × Ȃ Ǧ
XLVSBPO Setembro de 2013
Natal/RN
16 a 19
Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional A Pesquisa Operacional na busca de eficiência nos serviços públicos e/ou privados
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
ͳǤ Ȃ ͳͺȀͻ
ͳǤ
ʹǤ ʹ
͵Ǥ ͶǤ
ʹǤ Ȃ ͳͻȀͻ
ͳǤ Ǧ
ʹǤ
͵Ǥ
ͶǤ ²
Conteúdo programado
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
5
3cenáriosdepreços equiprováveis(33,33%
cada)
$300:NãocompraÎ FO=Ͳ$100
$700:Compra(custo$660)Î FO=$40
$1200:Compra(custo$660)Î FO=$440
ValorEsperadodaSolução5:
Ͳ$100*33,3%
$40*33,3%
$440*33,3%
ͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲ
$93,33
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
$300
$300
$700
$1200
$700
$300
$700
$1200
$1200
$300
$700
$1200
5
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
t=0 t=1 t=2
Problema multi Ͳ estágio:
Î No2º.Estágiopossodecidirpeloaluguel(a umcustomaisbaixo)
Î Oupostergaradecisãodealugarpara quandoaincertezaforrevelada...
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
$300
$300
$700
$1200
$700
$300
$700
$1200
$1200
$300
$700
$1200
5
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
t=0 t=1 t=2
Umasolução“naif”:tomadade decisãoemcadaestágio,deforma independente,ouseja,sem
consideraraárvorecompletade cenários
Nãocompraosequipamentosno cenáriodepreços$300
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
t=0 t=1 t=2
Valoresnonós:FOdadecisão emcadanó
1ºEstágio=Ͳ$100(plantação) 2ºEstágio
3ºEstágio
Valor
Solução Probab.
Valor Esperado ͲR$100,00 33%ͲR$33,33 ͲR$60,00 33%ͲR$20,00 R$440,00 33% R$146,67 R$93,33
ValorSolução Probab.
Valor Esperado
R$Ͳ 11% R$Ͳ
R$40 11% R$4
R$440 11% R$49
R$300 11% R$33
R$700 11% R$78
R$1.200 11% R$133 R$300 11% R$33 R$700 11% R$78 R$1.200 11% R$133
R$542
Valoresperadodasolução:
Ͳ$100+$93,33+$542=$535,6
5
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
t=0 t=1 t=2 Valoresemcadanonónós:FOdadecisão
1ºEstágio=Ͳ$100(plantação) 2ºEstágio
3ºEstágio
Valoresperadodasolução:
Ͳ$100+6,67+$733=$640,00
Valor
Solução Probab.
Valor Esperado ͲR$360,00 33% ͲR$120,00 ͲR$60,00 33% ͲR$20,00 R$440,00 33% R$146,67 R$6,67
ValorSolução Probab.
Valor Esperado
R$300 11% R$33
R$700 11% R$78
R$1.200 11% R$133
R$300 11% R$33
R$700 11% R$78
R$1.200 11% R$133 R$300 11% R$33 R$700 11% R$78 R$1.200 11% R$133
R$733
5
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
33,3%
t=0 t=1 t=2 Valoresnonós:FOdadecisão emcadanó
1ºEstágio=Ͳ$700(plantaçãoe compra)
2ºEstágio
3ºEstágio
Valoresperadodasolução:
Ͳ$700+$733,3+$733,3=$766,67
ValorSolução Probab.
Valor Esperado R$300,00 33% R$100,00 R$700,00 33% R$233,33 R$1.200,00 33% R$400,00 R$733,33
ValorSolução Probab.
Valor Esperado
R$300 11% R$33
R$700 11% R$78
R$1.200 11% R$133
R$300 11% R$33
R$700 11% R$78
R$1.200 11% R$133
R$300 11% R$33
R$700 11% R$78
R$1.200 11% R$133 R$
733,33
4
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Estágio e recurso
Em muitos casos, somente parte das decisões precisam ser
tomadas antes da realização da incerteza
Ordem temporal normalmente inerente ao problema;
A cada realização da incerteza
temos mais informação disponível, o que é conhecido como estágio;
A possibilidade de postergar
decisões é a essência por trás do ganho em se considerar a
incerteza do problema, pois dá ao decisor flexibilidade;
Tais decisões são ditas de recurso.
Modelando a incerteza
ͳ
ʹ ʹ ʹ
αʹ
ͳ
ʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Problemas multi-estágio
ǡ sequencial
Ǥ
horizontes detempoǢ
revisar postergar Ù ǡ ÀǤ
tomar toda a decisão em um único ponto do tempo ǡ Ǧ Ù ²
Ǣ
ͳ
ʹ
ʹ
ʹ
ʹ Estágio 1
Estágio 2
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Problemas multi-estágio
ǡ sequencial
Ǥ
horizontes detempoǢ
revisar postergar Ù ǡ ÀǤ
tomar toda a decisão em um único ponto do tempo ǡ Ǧ Ù ²
Ǣ
ͳ
ʹ
ʹ
͵
͵
͵
͵
Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Estágio e recurso
Dependendo da natureza do problema, o problema pode possuir somente 2-estágios ou ser multi-estágio
1. Tipicamente problemas multi- estágio são mais difíceis em termos computacionais;
2. Em muitos casos opta-se por aproximar tais problemas por problemas 2-estágios;
3. Em alguns casos isso não é possível, dada a
“preciosidade” da informação adicional obtida em estágios posteriores.
Problemas multi-estágio
ͳ
ʹ
ʹ
ʹ
αʹ
ͳ ʹ
͵
͵
͵
͵
͵
͵
͵
͵
͵
αʹ
αʹ
αʹ
͵
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Problemas multi-estágio
± Ǧ ± ǣ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Problemas multi-estágio
± Ǧ ± ǣ
ǥ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Problemas multi-estágio
± Ǧ ± ǣ
² ɘH
² ɘ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
͵ ǡǣ
Problemas multi-estágio
ͳ
ʹȋɌʹͳȌ
ʹȋɌʹʹȌ
ʹȋɌʹ͵Ȍ
͵ȋɌ͵ͳȁɌʹͳȌ
͵ȋɌ͵ʹȁɌʹͳȌ
͵ȋɌ͵͵ȁɌʹͳȌ
͵ȋɌ͵ͳȁɌʹʹȌ
͵ȋɌ͵ʹȁɌʹʹȌ
͵ȋɌ͵͵ȁɌʹʹȌ
͵ȋɌ͵ͳȁɌʹ͵Ȍ
͵ȋɌ͵ʹȁɌʹ͵Ȍ
͵ȋɌ͵͵ȁɌʹ͵Ȍ Ɍ͵ʹ
Ɍ͵ʹ
Ɍ͵ʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ
Problemas multi-estágio
Take aways
²
×ǥ
Ù
mais informação
ǥ± ± Dzdz
maior porteǡ intratáveis ï
Ǣ
sofisticação
± decomposição ǡ± Ǥ
ͳ
ʹȋɌʹͳȌ
ʹȋɌʹʹȌ
ʹȋɌʹ͵Ȍ
͵ȋɌ͵ͳȁɌʹͳȌ
͵ȋɌ͵ʹȁɌʹͳȌ
͵ȋɌ͵͵ȁɌʹͳȌ
͵ȋɌ͵ͳȁɌʹʹȌ
͵ȋɌ͵ʹȁɌʹʹȌ
͵ȋɌ͵͵ȁɌʹʹȌ
͵ȋɌ͵ͳȁɌʹ͵Ȍ
͵ȋɌ͵ʹȁɌʹ͵Ȍ
͵ȋɌ͵͵ȁɌʹ͵Ȍ Ɍ͵ʹ
Ɍ͵ʹ
Ɍ͵ʹ
Análise de Sensibilidade
PetróleoBrasileiroS/A
͵Ȃ ʹ
ǡͳͻʹͲͳ͵
Ǥ
Ǥ