OPERATIIVINEN TUTKIMUS: MITÄ VARTEN SE ON, MALLIT, SOVELLUKSET - TEKNIIKKA - 2025

Operations Research on menetelmä, joka on omistettu edistyksellisyyden analyyttisiä tieteenalojen auttaa ongelmanratkaisussa ja päätöksenteossa, ovat hyödyllisiä hallinnassa organisaatioiden. Toisin sanoen se on omistettu joidenkin reaalimaailman tavoitteiden korkeimpien arvojen asettamiselle: suurin voitto, tulos tai tuotto tai minimitappio, kustannukset tai riski.

Tässä oppiaineessa ongelmat jaetaan peruskomponentteihin ja sitten ne ratkaistaan ​​määritellyillä vaiheilla matemaattisen analyysin avulla. Käytettyihin analyyttisiin menetelmiin kuuluvat matemaattinen logiikka, simulaatio, verkkoanalyysi, jonoteoria ja peliteoria.

Lähde: pixabay.com

Näitä matemaattisten tieteiden tekniikoita käyttämällä operaatiotutkimus saavuttaa optimaaliset tai toteutettavissa olevat ratkaisut monimutkaisiin päätöksentekoon liittyviin ongelmiin. Hänen tekniikoidensa avulla on ratkaistu kiinnostavia ongelmia monilla aloilla.

Matemaattiset menetelmät

Useimpien näiden menetelmien tilastollisen ja laskennallisen luonteen vuoksi operaatiotutkimuksella on myös vahvat yhteydet analyysiin ja informatiikkaan.

Ongelmiin joutuneiden operatiivisten tutkijoiden on määritettävä, mitkä näistä menetelmistä ovat sopivimpia parantamistavoitteiden, järjestelmän luonteen, laskentatehon ja aikarajoitteiden perusteella.

Matemaattinen ohjelmointi on yksi tehokkaimmista operaatiotutkimuksissa käytetyistä tekniikoista siinä määrin, että joskus näitä kahta termiä käytetään vaihtokelpoisesti.

Tällä ohjelmoinnilla ei ole mitään tekemistä tietokoneohjelmoinnin kanssa, se tarkoittaa optimointia. Diskreetti ohjelmointi tai optimointi kohdistuu ongelmiin, joissa muuttujat voivat olettaa vain erillisiä arvoja, esimerkiksi kokonaislukuarvoja.

Ihmisteknologian vuorovaikutuksen ja käytännön sovelluksiin keskittymisen ansiosta operaatiotutkimus on interpoloitu muihin tieteenaloihin, erityisesti teollisuustekniikkaan ja operatiiviseen johtamiseen, tukeutuen myös psykologiaan ja organisaatiotieteeseen.

Historia

Historiallinen alkuperä

Matemaatikot, kuten Pascal ja Huygens, yrittivät ratkaista 1700-luvulla ongelmat, joihin liittyi monimutkaisia ​​päätöksiä. Tämän tyyppiset ongelmat ratkaistiin 1800- ja 1800-luvuilla yhdistelmätekniikan avulla.

1900-luvulla varastonhallinnan tutkimusta voitiin pitää nykyaikaisen operaatiotutkimuksen alkajana, ja vuonna 1913 kehitettiin edullinen erämäärä.

Vuoden 1937 operaatioiden aikana tutkimusta sovellettiin alun perin Isossa-Britanniassa tutkimuksessa, joka tehtiin tutkatekniikan integroimiseksi ilmataisteluoperaatioihin, mikä erottui siten laboratorioissa tehdystä tutkimuksesta.

Toinen maailmansota

Operaatiotutkimuksen termi kehitettiin vuoden 1941 alussa toisen maailmansodan aikana, kun Britannian armeijan johto kutsui tutkijaryhmän käyttämään tieteellistä lähestymistapaa sotilasoperaatioiden tutkimiseen.

Päätavoite oli jakaa niukot resurssit tehokkaasti erilaisiin sotilasoperaatioihin ja toimintoihin kunkin operaation sisällä.

Kuten Isossa-Britanniassa, tutka stimuloi kehitystä Yhdysvaltain ilmavoimissa: Lokakuussa 1942 kaikkia komentoja kehotettiin sisällyttämään operaatioiden tutkimusryhmät henkilöstöön.

50- ja 60-luvun vuosikymmenet

Operaatiotutkimus kasvoi monilla aloilla armeijan lisäksi sen jälkeen, kun tutkijat oppivat soveltamaan sen periaatteita siviili-alaan. Sen tehokkuus sotilasalalla laajensi kiinnostuksensa muihin teollisuus- ja hallitusalueisiin.

Kumppanuuksia järjestettiin vuodesta 1948 alkaen Ison-Britannian Operations Research Club -klubin kanssa, josta tuli vuonna 1954 Operations Research Society.

Vuonna 1952 perustettiin Yhdysvalloissa Operations Research Society. Myös monet muut kansalliset yhteisöt ilmestyivät.

Vuonna 1957 pidettiin ensimmäinen kansainvälinen operaatiotutkimuksen konferenssi Oxfordin yliopistossa. Vuoteen 1959 mennessä perustettiin kansainvälinen operatiivisten tutkimusyhdistysten liitto.

Vuonna 1967 Stafford Beer kuvaili johtamistieteen alaa operatiivisen tutkimuksen liiketoiminnan käytöksi.

Kun tietokoneita kehitetään seuraavien kolmen vuosikymmenen aikana, operaatiotutkimus voi nyt ratkaista ongelmia satojen tuhansien muuttujien ja rajoitusten kanssa.

Mihin operaatiotutkimusta tehdään?

Operatiivisen tutkimuksen ammattilaiset ratkaisevat tosielämän ongelmat päivittäin, säästäen rahaa ja aikaa. Nämä ongelmat ovat hyvin erilaisia ​​ja näyttävät melkein aina riippumattomilta. Sen olemus on kuitenkin aina sama, päätöksenteko tavoitteen saavuttamiseksi tehokkaimmalla tavalla.

Operatiivisen tutkimuksen keskeinen tavoite on optimointi, eli asioiden tekeminen parhaalla mahdollisella tavalla, olosuhteista riippuen.

Tällä yleiskonseptilla on monia sovelluksia, esimerkiksi tietojen analysointiin, tavaroiden ja resurssien allokointiin, tuotantoprosessien hallintaan, riskienhallintaan, liikenteen hallintaan jne.

-Optimaaliset ratkaisut

Operatiivinen tutkimus keskittyy matemaattisten mallien kehittämiseen, joita voidaan käyttää monimutkaisten järjestelmien analysointiin ja optimointiin. Siitä on tullut akateemisen ja teollisen tutkimuksen alue. Prosessi on jaettu kolmeen vaiheeseen.

- Kehitetään joukko mahdollisia ratkaisuja ongelmaan.

- Saatuja vaihtoehtoja analysoidaan ja pelkistetään pieneen joukkoon ratkaisuja, jotka ovat todennäköisesti kannattavia.

- Tuotetut vaihtoehtoiset ratkaisut käyvät läpi simuloidun toteutuksen. Jos mahdollista, ne testataan todellisen maailman tilanteissa.

Seuraten optimointimallia operaatiotutkimusta sovellettaessa päätöksentekijä valitsee avainmuuttujat, jotka vaikuttavat päätöksenteon laatuun. Tämä laatu ilmaistaan ​​objektiivisella toiminnolla maksimoimiseksi (voitto, palvelun nopeus jne.) Tai minimoimiseksi (kustannukset, tappiot jne.).

Tavoitefunktion lisäksi harkitaan myös joukko rajoituksia, olivatpa ne sitten fyysisiä, teknisiä, taloudellisia, ympäristöllisiä jne. Sitten, säätämällä systemaattisesti kaikkien päätösmuuttujien arvoja, valitaan optimaalinen tai toteutettavissa oleva ratkaisu.

- Yleinen käyttö

Kriittisen polun analyysi

Se on algoritmi ohjelmoida joukko aktiviteetteja projektiin. Kriittinen polku määritetään tunnistamalla pisin riippuvaisten toimintojen osa ja mittaamalla aika, joka tarvitaan niiden suorittamiseen alusta loppuun.

Jakoongelma

Se on yhdistelmäoptimoinnin perusongelma. Tässä ongelmassa on useita agentteja ja useita tehtäviä. Jokainen agentti voidaan osoittaa suorittamaan mikä tahansa tehtävä.

Agenttille osoitetusta tehtävästä riippuen kustannukset voivat vaihdella. Siksi on suoritettava kaikki tehtävät, osoittamalla agentti oikein jokaiselle tehtävälle ja tehtävä jokaiselle agentille, jotta tehtävän kokonaiskustannukset minimoidaan.

mallit

Malli on suureksi avuksi operatiivisen tutkimuksen helpottamisessa, koska ongelmat ilmaistaan ​​malleilla, jotka osoittavat muuttujien suhteen.

Koska se on yksinkertaistettu esitys todellisesta maailmasta, vain ongelmaan liittyvät muuttujat otetaan mukaan. Esimerkiksi vapaasti putoavien kappaleiden malli ei kuvaa kuvauskappaleen väriä tai rakennetta.

Mallit edustavat ohjattavien ja hallitsemattomien muuttujien ja järjestelmän suorituskyvyn välistä suhdetta. Siksi niiden on oltava selittäviä, ei pelkästään kuvaavia.

Monet käytetyistä yksinkertaistuksista aiheuttavat joitain virheitä mallista johdetuissa ennusteissa, mutta tämä virhe on melko pieni verrattuna mallin avulla saavutettavan operatiivisen parannuksen suuruuteen.

Tyypit malleja

Ensimmäiset mallit olivat fyysisiä esityksiä, kuten mallilaivat tai lentokoneet. Fyysisiä malleja on yleensä melko helppo rakentaa, mutta vain suhteellisen yksinkertaisille kohteille tai järjestelmille, joita on yleensä vaikea muuttaa.

Seuraava vaihe fyysisen mallin jälkeen on kuvaaja, jota on helpompi rakentaa ja käsitellä, mutta abstraktimpi. Koska graafinen esitys yli kolmesta muuttujasta on vaikeaa, käytetään symbolisia malleja.

Symboliseen malliin sisällytettävien muuttujien lukumäärälle ei ole mitään rajoituksia. Näitä malleja on helpompi rakentaa ja käyttää kuin fyysisiä malleja.

Symbolisten mallien ilmeisistä eduista huolimatta on monia tapauksia, joissa fyysiset mallit ovat edelleen hyödyllisiä, esimerkiksi fyysisten rakenteiden ja mekanismien testauksessa. Sama pätee graafisiin malleihin.

Symbolinen malli

Useimmat operaatiotutkimusmallit ovat symbolisia malleja, koska symbolit kuvaavat paremmin järjestelmän ominaisuuksia.

Symbolinen malli on matriisin tai yhtälön muodossa. Nämä mallit tarjoavat kvantitatiivisia ratkaisuja (kustannukset, paino jne.) Ongelmasta riippuen.

Symboliset mallit ovat täysin abstrakteja. Kun mallit määrittelevät symbolit, sille annetaan merkitys.

Eri sisältöisten järjestelmien symbolisilla malleilla on usein samanlainen rakenne. Siksi järjestelmissä ilmenevät ongelmat voidaan luokitella muutamiin rakenteisiin.

Koska menetelmät ratkaisujen erottamiseksi malleista riippuvat vain niiden rakenteesta, voidaan käyttää muutamaa menetelmää monenlaisten ongelmien ratkaisemiseksi asiayhteyden kannalta.

Sovellukset

Operaatiotutkimuksen sovelluksia on runsaasti, kuten teollisuusyrityksissä, palveluorganisaatioissa, armeijan sivukonttoreissa ja hallituksissa. Ongelmavalikoima, johon olet antanut ratkaisuja, on valtava:

- Lentoyhtiöiden, junien tai linja-autojen aikataulut.

- Työntekijöiden kohdistaminen hankkeisiin.

- Yritysten omaksuttujen strategioiden kehittäminen (peliteoria).

- Vesisäiliön vesivirtauksen hallinta.

Hankesuunnittelu

Tunnistetaan monimutkaisen projektin prosessit, jotka vaikuttavat hankkeen kokonaiskestoon.

Lattiasuunnittelu

Suunnittele tehtaalla toimitettavien laitteiden tai tietokonepiirin komponenttien suunnitelma valmistusajan ja siten kustannusten vähentämiseksi.

Verkon optimointi

Määritä televiestintä- tai energiajärjestelmäverkot suojaamaan palvelun laatua keskeytyksien aikana.

Palveluiden sijainti

Kuljetuskustannusten minimoimiseksi ottaen huomioon tekijät, kuten vaarallisten aineiden sijoittamisen välttäminen koteihin.

reititys

Sitä suoritetaan monen tyyppisissä verkoissa, mukaan lukien piirikytkentäisissä verkoissa, kuten yleisessä puhelinverkossa, ja tietoverkoissa, kuten Internet.

Hankkeen operatiiviset toimet

Projektin operatiivisen toiminnan virtauksen hallinta järjestelmän monipuolisuuden seurauksena toiminnan tutkimustekniikoiden avulla vähentää tätä vaihtelua ja allokoida tiloja käyttämällä aikaa, varastota ja kapasiteetin allokointia.

Toimitusketjun hallinta

Se on komponenttien ja raaka-aineiden virtauksen hallinta, joka johtuu lopputuotteiden epävakaasta kysynnästä.

Kuljetus

Toimitus- ja kuljetusjärjestelmien tavarajohtaminen. Esimerkkejä: intermodaalinen rahti tai matkustava myyjäongelma.

Globalisaatio

Globalisoi toimintaprosessit hyödyntääksesi taloudellisempaa työvoimaa, maata, materiaaleja tai muita tuottavia lähteitä.

Varastonkatko-ongelma

Se tarkoittaa varastossa olevan materiaalin, kuten paperirullien tai metallilevyjen, leikkaamista tietyn kokoisiksi kappaleiksi, joiden tarkoituksena on minimoida materiaalihukka.

esimerkit

Huoltoaseman kotelo

Kahden kadun risteyksessä sijaitsevissa kaupunkien huoltoasemilla pysähtyneiden autojen analyysi paljasti, että melkein kaikki tulivat vain neljältä risteyksen 16 mahdollisesta reitistä (neljä sisääntulotapaa, neljä tapaa poistua).

Tutkiessaan kullakin reitillä liikenteessä pysähtyneiden autojen prosenttimäärää havaittiin, että tämä prosenttiosuus liittyi pysähdyksessä menetetyn ajan määrään.

Tämä suhde ei kuitenkaan ollut lineaarinen. Toisin sanoen yhden lisäys ei ollut verrannollinen toisen lisäykseen.

Sitten havaittiin, että havaittu menetetty aika ylitti todellisen menetetyn ajan. Pysäytettyjen autojen prosenttiosuuden ja havaitun menetetyn ajan välinen suhde oli lineaarinen.

Siksi rakennettiin malli, joka yhdisti huoltoasemilla pysähtyneiden autojen määrän liikenteen määrään kullakin risteyksen reitillä, mikä vaikutti palvelun hankkimiseen tarvittavaan aikaan.

Jakoongelma

Se koostuu työntekijöiden osoittamisesta tehtäviin, kuorma-autojen toimitusreiteille tai luokkien luokkahuoneisiin. Tyypillinen kuljetusongelma liittyy tyhjien rautatievaunujen allokointiin tarvittaessa.

Sitä käytetään myös määrittämään, mitä koneita tulisi käyttää tietyn tuotteen valmistukseen tai mitkä tuotesarjat tulisi valmistaa laitoksessa tietyn ajanjakson aikana.

Lineaarinen ohjelmointi

Tätä tekniikkaa käytetään rutiininomaisesti ongelmiin, kuten öljyn ja kemikaalien sekoittaminen jalostamoihin, toimittajien valintaa suurille tuotantoyhtiöille, toimitusreittien ja aikataulujen määrittämistä sekä kuorma-autojen laivastojen hallintaa ja ylläpitoa.

Bayesin hakuteoria

Bayesin tilastoja käytetään kadonneiden esineiden etsimiseen. Sitä on käytetty useita kertoja kadonneiden alusten löytämiseen:

Hänellä oli avainasemassa lentotietojen palauttamisessa vuoden 2009 Air France Flight 447 -katastrofissa.

Sitä on käytetty myös yrityksissä paikantaa Malaysia Airlinesin lennon 370 hylyt.

Varastojen hallinta

Varastointiongelmia syntyy esimerkiksi määritettäessä ostettavien tai tuotettavien tavaroiden määrät, kuinka monta ihmistä palkata tai kouluttaa, kuinka suuren uuden tuotantolaitoksen tai vähittäiskaupan tulisi olla.

Viitteet

1. Tekninen tavoite (2019). Operatiivinen tutkimus (OR). Otettu: whatis.techtarget.com.
2. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2019). Operatiivinen tutkimus. Kuvannut: en.wikipedia.org.
3. Wolfram Mathworld (2019). Toiminnan tutkimus. Ostettu: mathworld.wolfram.com.
4. Mohamed Leila (2018). Suuri kuva Operations Researchista. Kohti datatieteitä. Kuvannut: kohtidatascience.com.
5. Sindhuja (2019). Operatiivinen tutkimus: historia, metodologia ja sovellukset. Liiketoiminnan johtamisen ideat. Ostettu: liikemiesagementideas.com.
6. Encyclopaedia Britannica (2019). Operatiivinen tutkimus. Otettu: britannica.com.
7. Tiede paremmasta (2019). Mitä operaatiotutkimus on otettu: scienceofbetter.org.