Otimização na localização de centros públicos de educação infantil : caso de Curitiba - PR

Abstract

Resumo: A educação e o cuidado na primeira infância vêm sendo tratados, cada vez mais, como assuntos prioritários em âmbito nacional. Isto vem ocorrendo, tanto por parte dos governos Federal, Estadual e Municipal, como pelas organizações da sociedade civil, por um número crescente de profissionais, que veem na Educação Infantil uma verdadeira "ponte" para a formação integral do cidadão. Assim, o objetivo do trabalho consiste em estudar a atual distribuição espacial dos centros públicos de Educação Infantil em Curitiba-PR, e otimizar a localização dessas unidades mediante a abordagem de quatro análises complementares, embora bastante independentes entre si. A primeira é a análise da Localização Atual das instalações, importante para efeitos práticos, pois os desequilíbrios podem ser mostrados em um mapa, juntamente com suas magnitudes. A segunda análise é a análise da Localização Proposta, que envolve a proposta de uma relocalização das unidades de toda a rede. A terceira análise é referente a uma estratégia de Expansão da capacidade das unidades existentes. Recorrendo ao modelo de transportes foi possível a avaliação numérica do número de vagas que deveriam ser abertas em cada unidade a fim de que a demanda fosse suprida. A quarta análise baseia-se numa estratégia de construção ou abertura de novas instalações, em que avalia-se dois modelos - o Problema das p-medianas (PPM) capacitado e o não-capacitado. Exceto para a terceira análise, o modelo básico empregado foi o das p-medianas, que pressupõe que o aluno prefere a escola mais próxima de sua residência. Os modelos foram resolvidos pelo solver CPLEX©. Para a representação dos resultados em mapas, utilizou-se o software ArcGis® 10.1, facilitando a interpretação dos mesmos. Em paralelo aos resultados obtidos pelo modelo exato, criou-se uma estratégia de solução do PPM não-capacitado baseada em Algoritmos Genéticos (AG). Os resultados de validação do AG indicaram que o método proposto neste trabalho apresenta soluções satisfatórias. O algoritmo proposto destaca-se pela qualidade de soluções para instâncias de maior porte (com 3282 vértices), por apresentar gaps consideravelmente inferiores às meta-heurísticas da literatura. Em suma, o estudo demonstrou que, de forma geral, existe a necessidade de planejamento imediato para expansão do ensino público infantil em Curitiba-PR, inclusive para o cumprimento efetivo das metas do Plano Nacional da Educação (PNE). Estima-se que a rede pública supra 30,6% em relação a demanda existente. Considerando as vagas absorvidas pela rede privada igual a 50% sobre a demanda, estima-se que ainda faltem 25.177 vagas a serem criadas. Dessa forma, tendo em vista uma evidente necessidade de grandes investimentos nesse campo, os resultados deste trabalho podem contribuir inclusive, para uma melhor estratégia de investimentos em Centros de Educação Infantil.

Abstract: The education and care in early childhood have been treated increasingly as priority issues at the national level. This has been occurring, both by the Federal, State and Municipal governments, as by civil society, a growing number of professionals see in kindergarten a real "bridge" to the integral formation of citizens. This study aims to study the current spatial distribution of public early childhood education facilities in Curitiba, PR, and optimize the location of these units through four complementary analysis approach, though quite independent of each other. The first is to analyze the Current Location of facilities, important for practical purposes, because the imbalances can be displayed on a map along with their magnitudes. The second analysis is the analysis of location proposal, involving a proposed relocation of the entire network drives. The third analysis refers to a strategy of expansion of capacity of existing units. The fourth analysis is based on a strategy of construction or opening of new facilities, in which we evaluate two models - the capacitated PPM and non-capacitated. Except for the third analysis, the basic model employed was the p-median, which assumes that the student prefers the school nearest their home. The models were created using the modeling language VB.NET© and they were solved by the solver CPLEX©. For the representation of the results, we used the ArcGis® 10.1 software, facilitating their interpretation. In parallel to the results obtained from the exact model, it was created a PPM solution strategy non-capacited based on Genetic Algorithm (GA). The GA validation results indicated that the method proposed in this study presents satisfactory solutions, and the goal of establishing a method of solution to the real problem of assessing the location of early childhood education centers has been reached. In short, the study showed that, in general, immediate planning is required to expand the children's public school in Curitiba-PR, including the effective implementation of the goals of the National Education Plan. Similarly, by looking up the obvious need for major investments in this field, the results of this work could contribute even to a better investment strategy in early childhood education centers.