Árvores Decisórias

O que é?

Provenientes da computação e matemática, as Árvores Decisórias (ou simplesmente Árvores de Decisão) foram apresentadas pela primeira vez em 1975, por J. Ross Quinlan, em seu livro Machine Learning. Anos depois, em 1983, Quinlan criou o primeiro algoritmo para gerar árvores decisórias, chamado Iterative Dichotomiser 3 (ID3). Dessa forma, o autor consagrou-se como o “pai das Árvores de Decisórias”.

Uma árvore decisória é uma representação visual de todos os possíveis caminhos de ações que se pode seguir para tomar uma decisão. Ou seja, trata-se de uma ferramenta de representação visual que auxilia na hora de tomar uma decisão, orientando por quais caminhos distintos se pode seguir.

Uma árvore decisória é composta por diversas formas gráficas (símbolos); sendo muito similar a um fluxograma. Esses símbolos formam nós e ramificações que dão forma à árvore e organizam o caminho a ser seguido para a tomada de decisões. Um nó pode corresponder a uma ação, probabilidade, condição ou decisão a ser tomada. Já as ramificações representam os caminhos que podem ser seguidos, ou seja, as ligações entre os nós.

Figura 1 – Nós e Ramificações das Árvores Decisórias

Para efeito de compreensão, a seguir são apresentados alguns símbolos que podem ser usados nas Árvores Decisórias. É importante destacar que esses símbolos são apenas sugestivos, eles podem ser customizados de acordo com o contexto de utilização ou com a preferência do usuário.

Tipo	Símbolo representativo	Descrição
Nó raiz ou de decisão		Representa uma decisão a ser tomada
Nó folha ou de probabilidade		Representa uma probabilidade ou uma condição
Ramificações		Representa o direcionamento à alguma alternativa
Nó final ou de resultado		Representa um resultado final ou uma consequência
Ramificação Negada		Representa um direcionamento existente, porém que não pode ser seguido.

De maneira geral, uma Árvore Decisória se inicia com um único nó que se ramifica em outros nós, contendo possíveis opções ou resultados. Cada um desses ramos leva a outros nós que se subdividem em outros sub nós. Esse comportamento é repetido até que todas as possibilidades sejam mapeadas, resultando uma estrutura de árvore, conforme pode ser observado na Figura 2.

Figura 2 – Estrutura comum das Árvores Decisórias

Comumente, uma árvore decisória é construída horizontalmente iniciando do lado esquerdo da página e se movendo para a direita, porém alguns preferem abordar a construção de forma vertical, de cima para baixo (como no exemplo das Figuras 1 e 2). O importante aqui é que a árvore seja construída de forma hierárquica, ou seja, que as dependências entre os nós estejam bem definidas, claras e seguindo a ordem dos acontecimentos.

Quando utilizar?

Uma árvore decisória pode ser utilizada em qualquer situação cotidiana que envolva tomada de decisão. Para definir um roteiro de viagem que passa por diferentes cidades, por exemplo, o nó inicial representaria o local de partida; e os nós das ramificações as cidades pelas quais o trajeto poderia passar; o nó final, nesse caso, representaria o destino final da viagem.

As Árvores Decisórias são uma ferramenta de fácil interpretação, por serem representadas de uma forma gráfica e ilustrativa. Além disso, os caminhos em uma árvore decisória são definidos de forma lógica, o que facilita a compreensão das opções de que caminhos seguir.  As Árvores Decisórias trazem várias vantagens quando utilizadas, inclusive quando aplicadas no âmbito da Gestão da Qualidade. Dentre as suas principais aplicações, pode-se destacar a sua utilização para:

• Projetar decisões e resultados prováveis: Pelo fato de uma árvore decisória possibilitar o mapeamento de decisões, ela apresenta uma visão geral de vários cenários possíveis e, inclusive, de resultados prováveis. Assim, é possível avaliar as vantagens e desvantagens de uma escolha por meio da comparação entre os caminhos de escolha. Por exemplo, seguindo determinado caminho (ramificação) da árvore, o resultado final pode ser A; enquanto que se outro caminho (ramificação) for seguido, o resultado B será atingido.
• Padronizar instruções: Devido a estrutura das Árvores Decisórias, é possível mapear cenários através da sequência de decisões. Após mapeados todos os caminhos possíveis, basta segui-los de acordo com a Árvore Decisória, garantindo a padronização na execução da instrução. Por exemplo, no caso do atendimento à um cliente: com uma árvore decisória que apresente os possíveis caminhos no qual o atendente possa seguir para tratar o problema do cliente, todos os atendentes realizarão as atividades de forma igual. Consequentemente, serão evitados cenários em que determinado atendente não sabe como proceder ou ainda inconsistências de atendimento entre os atendentes.
• Avaliar a viabilidade de um projeto: É fundamental que antes de iniciar um projeto, o resultado esperado e os benefícios que o projeto irá trazer estejam claros para todos os interessados. Muitas vezes, esse resultado esperado não está claro para a equipe. Ou até mesmo os passos para atingir esses resultados encontram-se obscuros. As árvores decisórias ajudam a traçar caminhos e alternativas que auxiliam no esclarecimento das etapas do projeto e como cada uma dessas etapas contribui para o resultado esperado. Dessa forma, todas as decisões do projeto serão baseadas em fatos e dados, evitando o subjetivismo e diminuindo o risco de fracasso do projeto. É importante destacar que, com cada caminho ou etapa do projeto esclarecida, torna-se possível estimar melhor os custos; fator esse que pode ser decisivo para a continuidade ou não de um projeto.
• Analisar riscos: Um risco é uma probabilidade de algo acontecer, ou seja, um evento que pode acontecer a qualquer momento. Dependendo do contexto da empresa, por exemplo, uma simples queda da conexão de internet pode trazer consequências graves, afetando as entregas ou o contato com o cliente. Dessa forma, a queda de internet, nesse caso, pode ser um risco para a empresa. Podemos utilizar árvores decisórias tanto para analisar esse risco quanto para tratá-lo, mapeando alternativas que minimizem o impacto e a probabilidade de ocorrência do risco (queda de internet).

Como fazer?

Como já mencionado, uma árvore decisória inicia-se geralmente com um nó raiz (nó inicial que representa o que será abordado na árvore – seja uma ação, problema, risco, etc.). Esse nó raiz se divide em nós folhas (nós que representam as decisões que podem ser tomadas, ou seja, as opções que estão disponíveis).

Os nós folhas podem se dividir em outros nós folhas, até chegar ao nó final (nó que representa o resultado, solução, consequência, etc.). É importante destacar que os nós folhas podem ser desdobrados quantas vezes for necessário para chegar ao nó final. O importante é considerar todas as decisões e possibilidades durante o processo de construção da árvore.

Figura 3 – Tipos de Nós das Árvores Decisórias

A seguir, é apresentado um exemplo de uma Árvore Decisória construída para padronizar uma instrução de trabalho da área de atendimento ao cliente de uma empresa.

Exemplo de Árvores Decisórias

Considera-se o seguinte cenário hipotético: A empresa “Firmex” atua no ramo de fabricação de relógios e atende seus clientes via telefone. Atualmente, a secretária atende um telefonema e repassa-o para o setor comercial ou para o setor de atendimento ao cliente.

Na área de atendimento ao cliente, há registros de demora no atendimento. Foi constatado pelo gestor da área, que a causa raiz da demora no atendimento era a demora para se tomar uma decisão de acordo com o contexto do contato do cliente. São muitas demandas e as atendentes não sabem ao certo o que fazer quando o cliente faz contato.

Para resolver esse problema, a seguinte árvore decisória (Figura 4) foi construída, considerando todos caminhos possíveis que poderiam acontecer no setor de atendimento quando uma ligação acontecesse no setor.

Figura 4 – Exemplo de Árvore decisória do setor de atendimento ao cliente

Com a árvore construída, agora basta o colaborador seguir os caminhos mapeados. Por exemplo: atendendo o telefone, o primeiro passo é verificar o principal motivo da ligação: uma dúvida de utilização, uma reclamação ou uma sugestão de melhoria. Suponha-se que em um determinado caso seja uma reclamação, o próximo passo que o atendente deve verificar é que o que aconteceu e em qual das categorias se encaixa.

Figura 5 – Explicando um caminho possível do exemplo de Árvore Decisória da figura 4

Dando sequência, suponha-se que o produto apresente um defeito, o atendente deve verificar se há necessidade de troca ou se um conserto será o suficiente para resolver o problema. Caso uma troca seja necessária, ela deve acionar o processo de troca, pois sai de seu domínio de atuação.

Figura 6 – Explicando um caminho possível do exemplo de Árvore Decisória da figura 4

Não atender o telefone é um caminho que existe, porém é uma opção que não deve ser considerada. A empresa faz revezamento de atendentes durante os horários de almoço e café e não deseja ter um cliente insatisfeito como resultado.

Figura 7 – Explicando um caminho possível do exemplo de Árvore Decisória da figura 4

Explorando um pouco mais: Uma árvore decisória pode ser utilizada de maneira mais detalhada.  Inclusive para mapear custos, por exemplo. A Figura 8 apresenta uma porção da árvore com o custo final de cada caminho descrito (em vermelho).

No cenário de análise da viabilidade de um projeto, se torna bem interessante adotar a abordagem de adicionar o custo de cada caminho. Quando é possível calcular custos, pode-se ir além: adicionar os custos em cada ramificação da árvore. Assim, quando percorrer determinado caminho, tomando determinadas decisões até chegar ao nó final, basta somar os custos de cada ramificação e o custo final do caminho é obtido.

No exemplo ilustrado na Figura 8, foi escolhido analisar o custo do desdobramento da ramificação de “Reclamação” por se tratar do caminho mais crítico da árvore pois aborda a insatisfação do cliente. Nesse caso optou-se por apenas adicionar o custo nas ramificações que levam ao nó final (de resultado). Entretanto, como mencionado, é possível detalhar ainda mais: basta adicionar o custo de cada ramificação isoladamente e, ao percorrer essas ramificações, somar seus custos e consequentemente o custo final será obtido.

Figura 8 – Acrescentando custos às ramificações das Árvores Decisórias