MŰVELETI KUTATÁS: MI A CÉLJA, MODELLEK, ALKALMAZÁSOK - TECHNOLÓGIA - 2026

Az operatív kutatás olyan módszer, amelynek célja fejlett elemző tudományágak alkalmazása a problémamegoldás és a döntéshozatal elősegítése érdekében, és hasznos a szervezetek vezetésében. Vagyis arra törekszik, hogy meghatározza valamely valós cél legfelsõbb értékeit: maximális profit, teljesítmény vagy megtérülés, vagy minimális veszteség, költség vagy kockázat.

Ebben a tudományágban a problémákat alapvető alkotóelemeikre osztják, majd meghatározott lépésekkel oldják meg matematikai elemzéssel. Az alkalmazott analitikai módszerek matematikai logikát, szimulációt, hálózati elemzést, sorba állítási elméletet és játékelméletet tartalmaznak.

Forrás: pixabay.com

A matematikai tudományok ezen technikáinak felhasználásával az operációs kutatás optimális vagy megvalósítható megoldásokat érhet el a bonyolult döntéshozatali problémákra. Technikái számos iparágban megoldották az érdeklődésre számot tartó problémákat.

Matematikai módszerek

Ezen módszerek többségének statisztikai és számítási jellege miatt az operációs kutatás szoros kapcsolatban áll az elemzéssel és az informatikaval.

A problémával szembesülő műveleti kutatóknak a fejlesztési célok, a rendszer jellege, a számítási teljesítmény és az időbeli korlátok alapján meg kell határozniuk, hogy ezek közül melyik módszer a legmegfelelőbb.

A matematikai programozás az operációs kutatás során alkalmazott egyik legerősebb technika, olyan mértékben, hogy a két kifejezést néha felcserélhetően használják.

Ennek a programozásnak semmi köze nincs a számítógépes programozáshoz, ez optimalizálást jelent. Diszkrét programozás vagy optimalizálás azokkal a problémákkal foglalkozik, amelyekben a változók csak különálló értékeket feltételezhetnek, például egész értékeket.

Az ember-technológia interakcióra és a gyakorlati alkalmazásokra összpontosítva, az operatív kutatásokat interpolálták más tudományágakkal, különös tekintettel az ipari mérnöki és üzemeltetési menedzsmentre, támaszkodva a pszichológiára és a szervezeti tudományra is.

Történelem

Történelmi eredet

A tizenhetedik században az olyan matematikusok, mint Pascal és Huygens megpróbálták megoldani azokat a problémákat, amelyek összetett döntéseket hoztak. Az ilyen típusú problémákat a 18. és 19. században kombinatorika segítségével oldották meg.

A 20. században a készletgazdálkodás tanulmányozása a modern műveletek kutatásának kezdetének tekinthető, az olcsó tételmennyiséget 1913-ban fejlesztették ki.

Az 1937-es műveletek során a kutatást kezdetben Nagy-Britanniában alkalmazták a kutatás során, amelyet a radartechnika integrálására a légi harci műveletekbe következtek, ezáltal különböztetve a laboratóriumokban végzett kutatásoktól.

Második világháború

A műveleti kutatás kifejezést 1941 elején hozták létre a második világháború alatt, amikor a brit katonai vezetés tudományos csoportot hívott össze, hogy tudományos megközelítést alkalmazzon a katonai műveletek tanulmányozására.

A fő cél az volt, hogy a szűkös forrásokat hatékonyan eloszthassák a különböző katonai műveletekhez és tevékenységekhez az egyes műveletek során.

Nagy-Britanniához hasonlóan a radar ösztönözte az amerikai légierő fejleményeit: 1942 októberében minden parancsot sürgettek, hogy vonják be a műveleti kutatócsoportokat a személyzetbe.

Az 50-es és 60-as évek évtizedei

A műveleti kutatás a katonaságon kívül számos területen nőtt, miután a tudósok megtanultak alkalmazni alapelveit a polgári szektorban. A katonai szféra hatékonysága más ipari és kormányzati területekre is kiterjesztette érdeklődését.

Partnerségeket szerveztünk, 1948-tól kezdve a Nagy-Britannia Operations Research Club-tal, amely 1954-ben lett az Operations Research Society.

1952-ben megalakult az Operations Research Society az Egyesült Államokban. Számos más nemzeti társaság is megjelent.

1957-ben az Oxfordi Egyetemen tartották az első nemzetközi operációs kutatási konferenciát. 1959-re megalakult a Műveleti Kutató Társaságok Nemzetközi Szövetsége.

1967-ben a Stafford Beer a menedzsment tudomány területét a működési kutatás üzleti felhasználásának írja le.

A számítógépek fejlesztésével az elkövetkező három évtizedben az operációs kutatás ma már több százezer változóval és korlátozással oldja meg a problémákat.

Mi a műveletek kivizsgálása?

A műveleti kutatások szakemberei minden nap megoldják a valós problémákat, így pénzt és időt takarítanak meg. Ezek a problémák nagyon változatosak, és szinte mindig függetlennek tűnnek. Ennek lényege azonban mindig ugyanaz, és döntéseket hoz a cél leghatékonyabb elérése érdekében.

Az operatív kutatás központi célja az optimalizálás, azaz a lehető legjobb módon történő csinálás, az adott körülményektől függően.

Ennek az általános koncepciónak számos alkalmazása van, például az adatok elemzésében, az áruk és erőforrások elosztásában, a termelési folyamatok ellenőrzésében, a kockázatkezelésben, a forgalomirányításban stb.

-Optimális megoldások

Az operatív kutatás olyan matematikai modellek fejlesztésére összpontosít, amelyek felhasználhatók az összetett rendszerek elemzésére és optimalizálására. A tudományos és ipari kutatás területévé vált. A folyamat három lépésből áll.

- Kidolgozzák a probléma lehetséges megoldásainak sorozatát.

- A kapott alternatívákat elemezzük és kis méretű megoldásokra redukáljuk, amelyek valószínűleg életképesek.

- Az előállított alternatív megoldások szimulált megvalósításon mennek keresztül. Ha lehetséges, valós helyzetekben tesztelik őket.

Az operációs kutatás alkalmazása során az optimalizálási paradigmát követve a döntéshozó kiválasztja azokat a kulcsfontosságú változókat, amelyek befolyásolják a döntések minőségét. Ezt a minőséget egy objektív függvény fejezi ki, amely maximalizálja (profit, szolgáltatás gyorsasága stb.), Vagy minimalizálja (költség, veszteség stb.).

A célfüggvényen kívül számos korlátozást is figyelembe vesznek, legyen szó fizikai, technikai, gazdasági, környezeti stb. Ezután az összes döntési változó értékének szisztematikus kiigazításával kiválasztjuk az optimális vagy megvalósítható megoldást.

- Közös felhasználások

Kritikus út elemzése

Ez egy algoritmus egy tevékenység csoportjának programozására egy projektben. A kritikus utat úgy határozza meg, hogy azonosítja a függő tevékenységek leghosszabb szakaszát, és megmérje az elvégzésükhöz szükséges időt az indulástól a végéig.

Elosztási probléma

Ez egy alapvető kombinatorikus optimalizálási probléma. Ebben a problémában több ügynök és feladat létezik. Bármely ügynököt hozzá lehet rendelni bármilyen feladat végrehajtásához.

Az ügynökhöz rendelt feladattól függően költségek merülhetnek fel, amelyek változhatnak. Ezért minden feladatot elvégeznie kell, megfelelő hozzárendeléssel egy-egy ügynököt az egyes feladatokhoz és egy-egy feladatot az egyes ügynökökhöz, hogy minimalizálja a hozzárendelés teljes költségét.

Összes

A modell nagy segítséget nyújt az operatív kutatás megkönnyítésében, mivel a problémákat olyan modellek fejezik ki, amelyek mutatják a változók kapcsolatát.

Mivel ez a való világ egyszerűsített ábrázolása, csak a probléma szempontjából releváns változókat tartalmazza. Például egy szabadon eső test modellje nem írja le az érintett test színét vagy textúráját.

A modellek a kontrollált és nem ellenőrzött változók és a rendszer teljesítményének kapcsolatát képviselik. Ezért magyarázónak, nem pusztán leírónak kell lenniük.

Számos alkalmazott egyszerűsítés okoz hibát a modellből származó előrejelzésekben, ám ez a hiba meglehetősen kicsi a modellből elérhető operatív fejlesztés mértékéhez képest.

A modellek típusai

Az első modellek fizikai reprezentációk voltak, mint pl. Modellhajók vagy repülőgépek. A fizikai modelleket általában meglehetősen könnyű felépíteni, de csak viszonylag egyszerű objektumokhoz vagy rendszerekhez, általában nehéz megváltoztatni.

A fizikai modell utáni következő lépés a grafikon, amelyet könnyebben lehet felépíteni és kezelni, de elvont. Mivel nehéz több mint három változó grafikus ábrázolása, szimbolikus modelleket használunk.

A szimbolikus modellbe beépíthető változók számára nincs korlátozás. Ezeket a modelleket könnyebben lehet felépíteni és működtetni, mint a fizikai modelleket.

Annak ellenére, hogy a szimbolikus modellek nyilvánvaló előnyei vannak, sok esetben a fizikai modellek továbbra is hasznosak, például a fizikai struktúrák és mechanizmusok tesztelésekor. Ugyanez vonatkozik a grafikus modellekre.

Szimbolikus modell

A legtöbb műveleti kutatási modell szimbolikus modell, mert a szimbólumok jobban képviselik a rendszer tulajdonságait.

A szimbolikus modell mátrix vagy egyenlet formájában van. Ezek a modellek a problémától függően mennyiségi (költség, súly stb.) Megoldásokat kínálnak.

A szimbolikus modellek teljesen absztraktak. Amikor a modellben szimbólumokat határoznak meg, akkor jelentést kapnak.

A különböző tartalommal rendelkező rendszerek szimbolikus modelljei gyakran hasonló struktúrákat mutatnak. Ezért a rendszerekben felmerülő problémákat kevés struktúra szerint lehet besorolni.

Mivel a modellekből a megoldások kinyerésének módszerei csak a szerkezetüktől függenek, kevés módszer használható fel a problémák sokféleségének összefüggési szempontból történő megoldására.

Alkalmazások

Az operatív kutatás alkalmazásai bőségesek, például a gyártó vállalatokban, a szolgáltató szervezetekben, a katonai ágakban és a kormányokban. Hatalmas a problémák köre, amelyek megoldásaihoz hozzájárult:

- Légitársaságok, vonatok vagy buszok ütemezése.

- Az alkalmazottak kijelölése a projektekhez.

- A vállalatok által elfogadott stratégiák kidolgozása (játékelmélet).

- A víz távozása a tározókból.

Projekt tervezés

Meghatározzák egy komplex projekt azon folyamatait, amelyek befolyásolják a projekt teljes időtartamát.

Alaprajz

Tervezze meg a gyári berendezések vagy a számítógépes chip komponenseinek tervét, hogy csökkentse a gyártási időt, és ezáltal a költségeket.

Hálózat optimalizálása

Konfigurálja a távközlési vagy energiarendszer-hálózatokat a szolgáltatás minőségének megőrzése érdekében megszakítások során.

A létesítmények elhelyezkedése

A szállítási költségek minimalizálása érdekében, figyelembe véve olyan tényezőket, mint például a veszélyes anyagok elhelyezésének elkerülése az otthonok közelében.

útvonalválasztás

Ezt sokféle hálózaton hajtják végre, beleértve az áramkörkapcsolt hálózatokat, például a nyilvános telefonhálózatot, és a számítógépes hálózatokat, például az internetet.

A projekt operatív tevékenységei

A projekt operatív tevékenységeinek áramlása a rendszer sokoldalúságának eredményeként, a műveletek kutatási technikáin keresztül, ennek a variabilitásnak a csökkentése és a helyek elosztása az idő, a készlet és a kapacitás allokáció kombinációjának felhasználásával.

Ellátási lánc menedzsment

Ez a késztermékek instabil keresletéből származó alkatrészek és alapanyagok áramlásának irányítása.

Szállítás

Szállítási és szállítási rendszerek árufuvarozása. Példák: intermodális áruszállítás vagy utazó eladó probléma.

Globalizáció

A működési folyamatok globalizálása annak érdekében, hogy kihasználhassák a gazdaságosabb munkaerő, a föld, az anyagok vagy más termelékeny anyagok előnyeit.

Készletkiesési probléma

Ez a készleten lévő anyag, például papír tekercs vagy fémlemez darabolását meghatározott méretű darabokra vágja, az anyagi hulladék minimalizálása érdekében.

Példák

Benzinkút tok

A két utca kereszteződésénél elhelyezkedő városi benzinkutaknál megálló autók elemzése rámutatott, hogy szinte mindegyik a kereszteződés 16 lehetséges útjának mindössze négyéből származik (négy belépési út, négy kilépési út).

Az egyes útvonalaknál a szolgálatban leállt autók százalékos arányának vizsgálata során megfigyeltük, hogy ez a százalék a megálláskor elveszített időhöz kapcsolódik.

Ez a kapcsolat azonban nem volt lineáris. Vagyis az egyik növekedése nem volt arányos a másik növekedésével.

Aztán kiderült, hogy az észlelt elveszített idő meghaladja a tényleges elveszített időt. A leállított autók százalékos aránya és az észlelt elveszített idő közötti kapcsolat lineáris volt.

Ezért elkészült egy modell, amely összekapcsolta a töltőállomásokon megálló autók számát a kereszteződés egyes útvonalainak forgalmával, ami befolyásolta a szolgáltatás igénybevételéhez szükséges időt.

Elosztási probléma

A munkavállalók feladatokra, teherautók a szállítási útvonalakra vagy osztályok az osztálytermekre történő kinevezéséből áll. Egy tipikus szállítási probléma az üres vasúti kocsik kiosztása, ahol szükség van rájuk.

Ezenkívül annak meghatározására szolgál, hogy melyik gépet kell használni egy adott termék gyártásához, vagy azt, hogy melyik termékkészletet kell gyártani egy üzemben egy adott időszakban.

Lineáris programozás

Ezt a technikát rutinszerűen alkalmazzák olyan problémákra, mint az olaj és a vegyi anyagok keverése a finomítókban, a beszállítók kiválasztása a nagy gyártó vállalatok számára, a szállítási útvonalak és ütemtervek meghatározása, valamint a teherautóparkok kezelése és karbantartása.

Bayes-i keresési elmélet

A Bayesi statisztikákat alkalmazzák az elveszett tételek keresésére. Többször használták az elveszett hajók megtalálására:

Kulcsszerepet játszott a repülési rekordok helyreállításában a 2009. évi Air France 447-es repülőgép-katasztrófában.

Arra is felhasználták, hogy megpróbálják megtalálni a Malaysia Airlines 370-es járat roncsát.

Leltár kezelés

Készletproblémák merülnek fel például a beszerzendő vagy előállítandó áruk mennyiségének meghatározásakor, hány embert kell felvenni vagy kiképezni, mekkora új gyártóüzemnek vagy kiskereskedelmi üzletnek kell lennie.

Irodalom

1. Tech Target (2019). Műveleti kutatás (OR). Forrás: whatis.techtarget.com.
2. Wikipedia, a szabad enciklopédia (2019). Műveleti kutatás. Forrás: en.wikipedia.org.
3. Wolfram Mathworld (2019). Műveleti kutatás. Forrás: mathworld.wolfram.com.
4. Mohamed Leila (2018). Az Operations Research nagy képe. Adattudomány felé. Feltéve: felédatascience.com.
5. Sindhuja (2019). Műveleti kutatás: történelem, módszertan és alkalmazások. Üzleti menedzsment ötletek. Forrás: üzletemberagementideas.com.
6. Encyclopaedia Britannica (2019). Műveleti kutatás. Forrás: britannica.com.
7. A jobb tudomány (2019). Milyen operatív kutatás származik: scienceofbetter.org.