CERCETĂRI OPERAȚIONALE: PENTRU CE ESTE VORBA, MODELE, APLICAȚII - TEHNOLOGIE - 2025

Cercetarea operațională este o metodă care este dedicată aplicării disciplinelor analitice avansate pentru a ajuta la rezolvarea problemelor și luarea deciziilor, fiind utilă în managementul organizațiilor. Adică este dedicat stabilirii valorilor supreme ale unui obiectiv din lumea reală: profit maxim, performanță sau rentabilitate, sau pierderi minime, costuri sau riscuri.

În această disciplină, problemele sunt împărțite în componentele lor de bază și apoi sunt rezolvate cu pași definiți, prin analiza matematică. Metodele analitice utilizate includ logica matematică, simularea, analiza rețelei, teoria cozii și teoria jocurilor.

Sursa: pixabay.com

Folosind aceste tehnici din științele matematice, cercetarea operațională realizează soluții optime sau fezabile la probleme complicate de luare a deciziilor. Tehnicile sale au rezolvat probleme de interes într-o varietate de industrii.

Metode matematice

Datorită naturii statistice și de calcul a majorității acestor metode, cercetarea operațională are, de asemenea, legături puternice cu analiza și informatica.

Cercetătorii operațiuni care se confruntă cu o problemă trebuie să prevadă care dintre aceste metode sunt cele mai potrivite, bazate pe obiective de îmbunătățire, natura sistemului, puterea de calcul și constrângerile de timp.

Programarea matematică este una dintre cele mai puternice tehnici utilizate în cercetarea operațională, în așa măsură încât uneori cei doi termeni sunt folosiți în mod interschimbabil.

Această programare nu are nicio legătură cu programarea computerului, înseamnă optimizare. Programarea sau optimizarea discretă abordează probleme în care variabilele pot asuma doar valori discrete, de exemplu, valori întregi.

Datorită accentului său pe interacțiunea om-tehnologie și concentrarea sa pe aplicații practice, cercetarea operațională a fost interpolată cu alte discipline, în special inginerie industrială și managementul operațiunilor, bazându-se și pe psihologie și știința organizațională.

Istorie

Origini istorice

În secolul al XVII-lea, matematicieni precum Pascal și Huygens au încercat să rezolve probleme care implicau decizii complexe. Aceste tipuri de probleme au fost rezolvate în secolele 18 și 19 folosind combinații.

În secolul XX, studiul gestionării stocurilor ar putea fi considerat începutul cercetării moderne a operațiunilor, cantitatea ieftină de lot dezvoltată în 1913.

În cursul operațiunilor din 1937, cercetarea a fost inițial aplicată în Marea Britanie, în cercetarea pentru integrarea tehnologiei radar în operațiunile de luptă aeriană, diferențându-se astfel de cercetările efectuate în laboratoare.

Al doilea razboi mondial

Termenul de cercetare a operațiilor a fost inventat la începutul anului 1941 în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, când conducerea militară britanică a convocat un grup de oameni de știință pentru a aplica o abordare științifică în studiul operațiunilor militare.

Obiectivul principal a fost alocarea eficientă a resurselor rare pentru diferitele operațiuni și activități militare din cadrul fiecărei operațiuni.

Ca și în Marea Britanie, radarul a stimulat evoluțiile forțelor aeriene ale SUA, în octombrie 1942, toate comenzile au fost solicitate să includă grupuri de cercetare operațională în personalul lor.

Decenii din anii 50 și 60

Cercetările operaționale au crescut în multe domenii, pe lângă cele militare, după ce oamenii de știință au învățat să-și aplice principiile pe sectorul civil. Eficacitatea sa în sfera militară și-a extins interesul și asupra altor zone industriale și guvernamentale.

Au fost organizate parteneriate, începând cu 1948, cu Clubul de cercetare operațională din Marea Britanie, care în 1954 a devenit Societatea de Cercetare Operațională.

În 1952 s-a format Societatea de Cercetare Operațională în SUA. Au apărut și multe alte societăți naționale.

În 1957 a avut loc prima conferință internațională privind cercetarea operațională la Universitatea din Oxford. Până în 1959, a fost constituită Federația Internațională a Societăților de Cercetare Operațională.

În 1967, Stafford Beer a descris domeniul științei managementului drept utilizarea de afaceri a cercetării operațiunilor.

Odată cu dezvoltarea calculatoarelor în următoarele trei decenii, cercetarea operațională poate acum rezolva probleme cu sute de mii de variabile și constrângeri.

Pentru ce se investighează operațiunile?

Profesioniștii de cercetare operațională rezolvă zilnic probleme reale din viață, economisind bani și timp. Aceste probleme sunt foarte diverse și aproape întotdeauna par fără legătură. Cu toate acestea, esența sa este întotdeauna aceeași, luând decizii pentru atingerea unui obiectiv în cel mai eficient mod.

Scopul central al cercetării operaționale este optimizarea, adică a face lucrurile în cel mai bun mod posibil, în funcție de circumstanțele date.

Acest concept general are multe aplicații, de exemplu, în analiza datelor, alocarea de bunuri și resurse, controlul proceselor de producție, gestionarea riscurilor, controlul traficului etc.

-Soluții optime

Cercetarea operațională se concentrează pe dezvoltarea de modele matematice care pot fi utilizate pentru analiza și optimizarea sistemelor complexe. A devenit o zonă de cercetare academică și industrială. Procesul este împărțit în trei etape.

- Un set de soluții posibile pentru o problemă este dezvoltat.

- Alternativele obținute sunt analizate și reduse la un set mic de soluții care sunt probabil viabile.

- Soluțiile alternative produse sunt supuse unei implementări simulate. Dacă este posibil, acestea sunt testate în situații din lumea reală.

În urma paradigmei de optimizare la aplicarea cercetării operaționale, factorul de decizie selectează variabilele cheie care vor influența calitatea deciziilor. Această calitate este exprimată printr-o funcție obiectivă de maximizare (profit, viteză de serviciu etc.) sau de minimizare (cost, pierdere etc.).

Pe lângă funcția obiectivă, se consideră și un set de constrângeri, fie ele fizice, tehnice, economice, de mediu etc. Apoi, prin ajustarea sistematică a valorilor tuturor variabilelor de decizie, se selectează o soluție optimă sau fezabilă.

-Comuni utilizează

Analiza căii critice

Este un algoritm pentru a programa un set de activități într-un proiect. Calea critică este determinată prin identificarea celei mai lungi întinderi de activități dependente și măsurarea timpului necesar pentru finalizarea acestora de la început până la sfârșit.

Problema de alocare

Este o problemă de optimizare combinatorie de bază. În această problemă există mai mulți agenți și mai multe sarcini. Orice agent poate fi alocat pentru a efectua orice sarcină.

În funcție de sarcina atribuită agentului, se suportă un cost care poate varia. Prin urmare, este necesar să efectuați toate sarcinile, alocând în mod corespunzător un agent fiecărei sarcini și o sarcină fiecărui agent, pentru a minimiza costul total al misiunii.

modele

Un model este de mare ajutor pentru a facilita cercetarea operațională, deoarece problemele sunt exprimate prin modele care arată relația dintre variabile.

Deoarece este o reprezentare simplificată a lumii reale, sunt incluse doar acele variabile relevante pentru problemă. De exemplu, un model de corpuri care se încadrează liber nu descrie culoarea sau textura corpului implicat.

Modelele reprezintă relația dintre variabilele controlate și necontrolate și performanța sistemului. Prin urmare, ele trebuie să fie explicative, nu doar descriptive.

Multe dintre simplificările utilizate provoacă unele erori în predicțiile derivate din model, dar această eroare este destul de mică în comparație cu amploarea îmbunătățirii operaționale care poate fi obținută din model.

Tipuri de modele

Primele modele au fost reprezentări fizice, cum ar fi navele de model sau avioanele. Modelele fizice sunt de obicei destul de ușor de construit, dar numai pentru obiecte sau sisteme relativ simple, fiind în general dificil de modificat.

Următorul pas după modelul fizic este graficul, care este mai ușor de construit și de gestionat, dar mai abstract. Deoarece reprezentarea grafică a mai mult de trei variabile este dificilă, se folosesc modele simbolice.

Nu există nicio limită la numărul de variabile care pot fi incluse într-un model simbolic. Aceste modele sunt mai ușor de construit și operat decât modelele fizice.

În ciuda avantajelor evidente ale modelelor simbolice, există multe cazuri în care modelele fizice sunt încă utile, precum testarea structurilor și mecanismelor fizice. Același lucru este valabil și pentru modelele grafice.

Model simbolic

Majoritatea modelelor de cercetare operațională sunt modele simbolice, deoarece simbolurile reprezintă mai bine proprietățile sistemului.

Modelul simbolic are forma unei matrice sau a unei ecuații. Aceste modele oferă soluții într-un mod cantitativ (cost, greutate etc.), în funcție de problemă.

Modelele simbolice sunt complet abstracte. Când simbolurile sunt definite în model, i se acordă semnificație.

Modelele simbolice ale sistemelor cu conținut diferit prezintă adesea structuri similare. Prin urmare, problemele care apar în sisteme pot fi clasificate în termeni de câteva structuri.

Deoarece metodele de extragere a soluțiilor din modele depind doar de structura lor, puține metode pot fi utilizate pentru a rezolva o mare varietate de probleme din punct de vedere contextual.

Aplicații

Aplicațiile de cercetare operațională sunt abundente, cum ar fi în companii producătoare, organizații de servicii, filiale militare și guverne. Gama de probleme la care ați contribuit cu soluții este enormă:

- Planificarea liniilor aeriene, trenurilor sau autobuzelor.

- Alocarea angajaților la proiecte.

- Dezvoltarea strategiilor adoptate de companii (teoria jocurilor).

- Gestionarea fluxului de apă din rezervoare.

Planificarea proiectului

Sunt identificate procesele unui proiect complex care afectează durata totală a proiectului.

Planificarea pardoselilor

Proiectați modelul pentru echipamente dintr-o fabrică sau componente pe un cip pentru a reduce timpul de fabricație și, prin urmare, reduce costurile.

Optimizarea unei rețele

Configurați rețelele de telecomunicații sau sisteme energetice pentru a proteja calitatea serviciilor în timpul întreruperilor.

Locația facilităților

Pentru a minimiza costurile de transport, luând în considerare factori precum evitarea plasării materialelor periculoase în apropierea caselor.

Routing

Este efectuat pe mai multe tipuri de rețele, inclusiv rețele cu circuit, cum ar fi rețeaua de telefonie publică și rețele de calculatoare, cum ar fi internetul.

Proiect activități operaționale

Gestionarea fluxului de activități operaționale într-un proiect, ca urmare a versatilității sistemului, prin tehnici de cercetare operațională, pentru a reduce această variabilitate și a aloca spații folosind o combinație de timp, inventar și alocări de capacitate.

Managementul lanțului de aprovizionare

Este gestionarea fluxului de componente și materii prime derivat dintr-o cerere instabilă de produse finite.

Transport

Gestionarea mărfurilor în sistemele de livrare și transport. Exemple: marfă intermodală sau problema vânzătorului în călătorie.

globalizarea

Globalizarea proceselor operaționale pentru a profita de forță de muncă, terenuri, materiale sau alte resurse productive mai economice.

Problema cu întreruperea stocurilor

Se referă la tăierea unui material în stoc, cum ar fi rulourile de hârtie sau foi metalice, în bucăți de dimensiuni specifice, care încearcă să reducă la minimum deșeurile de materiale.

Exemple

Carcasă benzinărie

O analiză a mașinilor care se opresc la benzinăriile urbane situate la intersecția a două străzi a relevat că aproape toate provin din doar patru din cele 16 rute posibile de la intersecție (patru căi de intrare, patru căi de ieșire).

La examinarea procentului de autoturisme care s-au oprit la service pentru fiecare rută, s-a observat că acest procent este legat de timpul pierdut la oprire.

Totuși, această relație nu a fost liniară. Adică, creșterea unuia nu a fost proporțională cu creșterea în cealaltă.

Apoi s-a descoperit că timpul pierdut perceput depășea timpul pierdut. Relația dintre procentul de mașini oprite și timpul pierdut perceput a fost liniară.

Prin urmare, a fost construit un model care să coreleze numărul de autovehicule care s-au oprit la stațiile de service cu volumul de trafic pe fiecare rută a intersecției, ceea ce a afectat timpul necesar obținerii serviciului.

Problema de alocare

Ea constă în atribuirea lucrătorilor la sarcini, camioane pe rutele de livrare sau clase la sălile de clasă. O problemă tipică de transport implică alocarea de mașini feroviare goale acolo unde sunt necesare.

De asemenea, se folosește pentru a determina ce mașini ar trebui utilizate pentru fabricarea unui anumit produs sau ce set de produse ar trebui să fie fabricate într-o fabrică într-o anumită perioadă.

Programare liniară

Această tehnică este folosită în mod obișnuit pentru probleme precum amestecarea uleiului și a substanțelor chimice în rafinării, selectarea furnizorilor pentru marile corporații de producție, determinarea rutelor și programelor de transport maritim și gestionarea și întreținerea parcurilor de camioane.

Teoria căutării bayesiene

Statisticile bayesiene sunt aplicate pentru a căuta obiecte pierdute. A fost folosit de mai multe ori pentru a găsi nave pierdute:

El a jucat un rol cheie în recuperarea înregistrărilor de zbor în dezastrul Air France Flight 447 din 2009.

De asemenea, a fost folosit în încercările de a localiza epava zborului 370 al companiei aeriene Malaysia Airlines.

Controlul inventarului

Problemele de inventar apar, de exemplu, în determinarea cantităților de mărfuri care urmează să fie achiziționate sau produse, câte persoane trebuie să angajeze sau să se instruiască, cât de mare ar trebui să fie o instalație de producție nouă sau un magazin de vânzare cu amănuntul.

Referințe

1. Tech Target (2019). Cercetare operațională (OR). Luat de la: whatis.techtarget.com.
2. Wikipedia, enciclopedia gratuită (2019). Cercetări operaționale. Preluat de la: en.wikipedia.org.
3. Wolfram Mathworld (2019). Cercetare operațională. Preluat de la: mathworld.wolfram.com.
4. Mohamed Leila (2018). Imaginea cea mai mare a cercetării operaționale. Spre știința datelor. Luat de la: spre datascascience.com.
5. Sindhuja (2019). Cercetări operaționale: istorie, metodologie și aplicații. Idei de management de afaceri. Luat de la: businessagementideas.com.
6. Encyclopaedia Britannica (2019). Cercetări operaționale. Luat de la: britannica.com.
7. Știința mai bine (2019). Ce este cercetarea operațională. Preluată de la: scienceofbetter.org.