OPERACIJSKE RAZISKAVE: ZA KAJ GRE, MODELI, APLIKACIJE - TEHNOLOGIJA - 2026

Raziskovalna operacija je metoda, ki je namenjena uporabi naprednih analitičnih disciplin za pomoč pri reševanju problemov in odločanju, koristna pa je pri upravljanju organizacij. To pomeni, da je namenjen določitvi najvišjih vrednosti nekega resničnega cilja: največji dobiček, uspešnost ali donosnost ali minimalna izguba, stroški ali tveganje.

V tej disciplini se problemi razdelijo na njihove osnovne sestavne dele in jih nato z matematično analizo rešijo z določenimi koraki. Uporabljene analitične metode vključujejo matematično logiko, simulacijo, mrežno analizo, teorijo čakalnih vrst in teorijo iger.

Vir: pixabay.com

Z uporabo teh tehnik iz matematičnih znanosti operativno raziskovanje dosega optimalne ali izvedljive rešitve zapletenih problemov odločanja. Njegove tehnike so reševale težave, ki jih zanimajo različne panoge.

Matematične metode

Zaradi statistične in računske narave večine teh metod ima operativno raziskovanje tudi močno povezavo z analizo in informatiko.

Operaterji, ki se soočajo s težavo, morajo določiti, katera od teh metod je najprimernejša, na podlagi ciljev izboljšanja, narave sistema, računske moči in časovnih omejitev.

Matematično programiranje je ena najmočnejših tehnik, ki se uporablja pri raziskovanju operacij, in sicer toliko, da se včasih ta dva izraza uporabljata zamenljivo.

To programiranje nima nič skupnega z računalniškim programiranjem, pomeni optimizacijo. Diskretno programiranje ali optimizacija obravnava težave, pri katerih spremenljivke lahko prevzamejo samo diskretne vrednosti, na primer celoštevilčne vrednosti.

Zaradi poudarka na interakciji med človekom in tehnologijo ter osredotočenosti na praktične aplikacije je bilo raziskovanje operacij interpolirano z drugimi vedami, zlasti industrijskim inženiringom in upravljanjem operacij, ki se zanašajo tudi na psihologijo in organizacijsko znanost.

Zgodovina

Zgodovinski izvor

V sedemnajstem stoletju so matematiki, kot sta Pascal in Huygens, poskušali rešiti težave, ki so vključevale zapletene odločitve. Te vrste problemov so reševali v 18. in 19. stoletju s pomočjo kombinatorike.

V 20. stoletju bi lahko preučevanje upravljanja zalog veljalo za začetek sodobnih raziskav poslovanja, saj je bila leta 1913 razvita poceni količina serije.

Leta 1937 so bile raziskave operacij najprej uporabljene v Veliki Britaniji, v raziskavah, ki so jih izvajali za vključevanje radarske tehnologije v zračne bojne operacije in se tako razlikovali od raziskav, ki so jih izvajali v laboratorijih.

Druga svetovna vojna

Izraz raziskovanje operacij je bil uveden v začetku leta 1941 med drugo svetovno vojno, ko je britansko vojaško vodstvo sklicalo skupino znanstvenikov, da bi uporabili znanstveni pristop k preučevanju vojaških operacij.

Glavni cilj je bil učinkovito dodeliti omejena sredstva različnim vojaškim operacijam in dejavnostim v vsaki operaciji.

Tako kot v Veliki Britaniji je radar spodbudil razvoj v ameriških zračnih silah, oktobra 1942 so bili vsi ukazi pozvani, naj v svoje osebje vključijo raziskovalne skupine operacij.

Desetletja 50. in 60. let

Raziskovalne operacije so rasle na številnih področjih poleg vojaške, potem ko so se znanstveniki naučili uporabljati njegova načela v civilnem sektorju. Njegova učinkovitost na vojaškem področju je razširila zanimanje tudi za ostala industrijska in vladna področja.

Organizirala so se partnerstva, začenši leta 1948 z operativnim raziskovalnim klubom Velike Britanije, ki je leta 1954 postal Društvo za operativno raziskovanje.

Leta 1952 je bilo v ZDA ustanovljeno Operations Research Society. Pojavila so se tudi mnoga druga nacionalna društva.

Leta 1957 je bila na Univerzi v Oxfordu prva mednarodna konferenca o operativnih raziskavah. Do leta 1959 je bila ustanovljena Mednarodna zveza operativnih raziskovalnih društev.

Leta 1967 je Stafford Beer področje znanosti o upravljanju opisal kot poslovno uporabo operativnih raziskav.

Z razvojem računalnikov v naslednjih treh desetletjih lahko operacijske raziskave zdaj rešijo težave s sto tisoč spremenljivkami in omejitvami.

Zakaj je namenjena preiskava poslovanja?

Strokovnjaki za raziskave operacij vsak dan rešujejo težave iz resničnega življenja, s čimer prihranijo denar in čas. Te težave so zelo raznolike in skoraj vedno se zdijo nepovezane. Vendar je njegovo bistvo vedno enako, odločitve za dosego cilja na najučinkovitejši način.

Osrednji cilj raziskovanja operacij je optimizacija, to je, da stvari počnemo na najboljši možen način, odvisno od danih okoliščin.

Ta splošni koncept ima številne aplikacije, na primer pri analizi podatkov, razporejanju blaga in virov, nadzoru proizvodnih procesov, obvladovanju tveganj, nadzoru prometa itd.

-Optimalne rešitve

Operativne raziskave so usmerjene v razvoj matematičnih modelov, ki jih je mogoče uporabiti za analizo in optimizacijo zapletenih sistemov. Postalo je področje akademskega in industrijskega raziskovanja. Postopek je razdeljen na tri korake.

- Razvit je nabor možnih rešitev problema.

- Pridobljene alternative se analizirajo in zmanjšajo na majhen nabor rešitev, ki bodo verjetno izvedljive.

- Izdelane nadomestne rešitve potekajo simulirano. Če je mogoče, se preizkusijo v resničnih situacijah.

Po paradigmi optimizacije pri uporabi operativnih raziskav odločilec izbere ključne spremenljivke, ki bodo vplivale na kakovost odločitev. Ta kakovost se izraža z objektivno funkcijo za maksimiranje (dobiček, hitrost storitve itd.) Ali za zmanjšanje (stroški, izgube itd.).

Poleg objektivne funkcije se upošteva tudi niz omejitev, bodisi fizične, tehnične, gospodarske, okoljske itd. Nato se s sistematičnim prilagajanjem vrednosti vseh spremenljivk odločitve izbere optimalna ali izvedljiva rešitev.

-Često uporablja

Kritična analiza poti

To je algoritem za programiranje niza dejavnosti v projektu. Kritična pot se določi z določitvijo najdaljšega odseka odvisnih dejavnosti in merjenjem časa, potrebnega za njihovo dokončanje od začetka do konca.

Problem z dodelitvijo

Gre za osnovni problem kombinatorne optimizacije. V tej težavi je več agentov in več opravil. Za izvedbo katerega koli opravila je lahko dodeljen katerikoli agent.

Glede na nalogo, dodeljeno agentu, nastanejo stroški, ki se lahko razlikujejo. Zato je treba opraviti vse naloge, pravilno dodeliti agenta vsaki nalogi in nalogo vsakemu agentu, da zmanjšate skupne stroške naloge.

Modeli

Model je v veliko pomoč za lažje raziskovanje operacij, saj so težave izražene z modeli, ki prikazujejo razmerje spremenljivk.

Ker gre za poenostavljeno predstavitev resničnega sveta, so vključene samo tiste spremenljivke, pomembne za težavo. Na primer, model prosto padajočih teles ne opisuje barve ali teksture vpletenega telesa.

Modeli predstavljajo razmerje med nadzorovanimi in nenadzorovanimi spremenljivkami in zmogljivostjo sistema. Zato morajo biti pojasnjevalne, ne zgolj opisne.

Številne uporabljene poenostavitve povzročajo nekaj napake v napovedih, ki izhajajo iz modela, vendar je ta napaka v primerjavi z obsegom operativnega izboljšanja, ki ga je mogoče dobiti iz modela, precej majhna.

Vrste modelov

Prvi modeli so bili fizične reprezentacije, na primer modelne ladje ali letala. Fizične modele je običajno enostavno sestaviti, vendar le za razmeroma preproste predmete ali sisteme, ki jih je običajno težko spremeniti.

Naslednji korak po fizičnem modelu je graf, ki ga je lažje sestaviti in obdelovati, vendar bolj abstraktno. Ker je grafična predstavitev več kot treh spremenljivk težavna, se uporabljajo simbolični modeli.

Število spremenljivk, ki jih je mogoče vključiti v simbolični model, ni. Te modele je lažje sestaviti in upravljati kot fizične modele.

Kljub očitnim prednostim simboličnih modelov obstaja veliko primerov, ko so fizični modeli še vedno uporabni, na primer pri testiranju fizičnih struktur in mehanizmov. Enako velja za grafične modele.

Simbolični model

Večina operacijskih modelov za raziskave je simboličnih modelov, ker simboli bolje predstavljajo lastnosti sistema.

Simbolični model je v obliki matrice ali enačbe. Ti modeli ponujajo rešitve količinsko (stroški, teža itd.), Odvisno od problema.

Simbolični modeli so popolnoma abstraktni. Ko so v modelu definirani simboli, se temu dodeli pomen.

Simbolični modeli sistemov z različnimi vsebinami pogosto kažejo podobne strukture. Težave, ki se pojavljajo v sistemih, je zato mogoče razvrstiti po malo strukturah.

Ker so metode črpanja rešitev iz modelov odvisne le od njihove strukture, je mogoče uporabiti le malo metod za reševanje najrazličnejših problemov s kontekstualnega vidika.

Prijave

Primerov raziskav v operacijah je veliko, na primer v proizvodnih podjetjih, servisnih organizacijah, vojaških vejah in vladah. Število težav, h katerim ste prispevali rešitve, je ogromno:

- Razpored letalskih družb, vlakov ali avtobusov.

- Dodelitev zaposlenih projektom.

- Razvoj strategij, ki jih sprejmejo podjetja (teorija iger).

- Upravljanje pretoka vode iz rezervoarjev.

Načrtovanje projektov

Opredeljeni so procesi zapletenega projekta, ki vplivajo na skupno trajanje projekta.

Talno načrtovanje

Načrtujete načrt opreme v tovarni ali sestavnih delov na računalniškem čipu, da zmanjšate čas izdelave in s tem zmanjšate stroške.

Optimizacija omrežja

Konfigurirajte omrežja telekomunikacijskih ali energetskih sistemov, da zaščitite kakovost storitev med prekinitvami.

Lokacija objektov

Za zmanjšanje stroškov prevoza ob upoštevanju dejavnikov, kot je izogibanje postavljanju nevarnih snovi v bližini domov.

Usmerjanje

Izvaja se v številnih vrstah omrežij, vključno z omrežji s komutiranimi stiki, kot sta javno telefonsko omrežje in računalniška omrežja, kot je internet.

Projektne operativne dejavnosti

Upravljanje toka operativnih dejavnosti v projektu, kar je posledica vsestranskosti sistema, s pomočjo tehnik raziskovanja operacij, da se zmanjša ta spremenljivost in razporedi prostore s kombinacijo dodeljevanja časa, zalog in zmogljivosti.

Upravljanje dobavne verige

To je upravljanje pretoka komponent in surovin, ki izhaja iz nestabilnega povpraševanja po končnih izdelkih.

Prevoz

Upravljanje tovora z dostavnimi in transportnimi sistemi. Primeri: intermodalni tovorni promet ali težava s prodajalcem potovanja.

Globalizacija

Globalizirajte operativne procese, da izkoristite bolj ekonomično delovno silo, zemljo, materiale ali druge produktivne vložke.

Težava z izpadom zalog

Nanaša se na rezanje materiala na zalogi, kot so zvitki papirja ali kovinske pločevine, na kose določenih velikosti, da bi zmanjšali materialne odpadke.

Primeri

Primer za bencinske črpalke

Analiza avtomobilov, ki se ustavijo na mestnih bencinskih črpalkah, ki se nahajajo na križišču dveh ulic, je pokazala, da so skoraj vsi prišli s samo štirih od 16 možnih poti na križišču (štirje načini za vstop, štirje načini izhoda).

Pri pregledu odstotka avtomobilov, ki so se ustavili pri servisu za vsako pot, smo opazili, da je ta odstotek povezan s časom izgubljenega časa ob ustavljanju.

Vendar ta odnos ni bil linearen. Se pravi, da povečanje enega ni bilo sorazmerno s povečanjem drugega.

Nato je bilo ugotovljeno, da zaznani izgubljeni čas presega dejanski izgubljeni čas. Razmerje med odstotkom zaustavljenih avtomobilov in zaznanim izgubljenim časom je bilo linearno.

Zato je bil zgrajen model, ki je povezal število avtomobilov, ki so se ustavili na bencinskih servisih, in količino prometa na vsaki poti križišča, kar je vplivalo na čas, potreben za pridobitev storitve.

Problem z dodelitvijo

Sestavljen je iz dodeljevanja delavcev nalogam, tovornjakov do dostavnih poti ali razredov v učilnice. Tipičen prevozni problem vključuje dodeljevanje praznih železniških vagonov tam, kjer jih potrebujejo.

Uporablja se tudi za določitev, katere stroje je treba uporabiti za izdelavo določenega izdelka ali kateri komplet izdelkov naj se v določenem obdobju izdeluje v obratu.

Linearno programiranje

Ta tehnika se rutinsko uporablja pri težavah, kot so mešanje nafte in kemikalij v rafinerijah, izbira dobaviteljev za velike proizvodne družbe, določanje poti in urnikov ter upravljanje in vzdrževanje voznih parkov.

Bayesova teorija iskanja

Za iskanje izgubljenih predmetov se uporablja Bayesova statistika. Že večkrat je bil uporabljen za iskanje izgubljenih plovil:

Igral je ključno vlogo pri obnavljanju rekordov letenja v nesreči leta 2009 Air France Flight 447.

Uporabljali so ga tudi pri poskusih iskanja razbitin letala letalske družbe Malaysia Airlines Flight 370.

Kontrola inventarja

Težave z zalogami se pojavljajo na primer pri določanju količin blaga, ki ga je treba kupiti ali proizvesti, koliko ljudi naj najame ali usposablja, koliko velik naj bo nov proizvodni obrat ali trgovina na drobno.

Reference

1. Tehnični cilj (2019). Operativne raziskave (ALI). Izvedeno iz: whatis.techtarget.com.
2. Wikipedija, brezplačna enciklopedija (2019). Operativne raziskave. Izvedeno iz: en.wikipedia.org.
3. Wolfram Mathworld (2019). Operativne raziskave. Vzeto iz: mathworld.wolfram.com.
4. Mohamed Leila (2018). Velika slika operativnih raziskav. Proti znanosti o podatkih. Izvedeno iz: premadadacicience.com.
5. Sindhuja (2019). Operativne raziskave: zgodovina, metodologija in aplikacije. Ideje za poslovno upravljanje. Vzeto iz: businessmanagementideas.com.
6. Enciklopedija Britannica (2019). Operativne raziskave. Vzeto iz: britannica.com.
7. Znanost o boljšem (2019). Kakšne raziskave so operativne raziskave, vzete s: scienceofbetter.org.