Исследование операций ( британский английский : операционное исследование ) ( Кодекс специальности ВВС США : Анализ операций), часто сокращаемое до инициализма OR , — дисциплина, занимающаяся разработкой и применением аналитических методов для улучшения процесса принятия решений. [1] Термин « наука управления» иногда используется как синоним. [2]
Используя методы других математических наук, таких как моделирование , статистика и оптимизация , исследование операций позволяет найти оптимальные или почти оптимальные решения проблем принятия решений . Из-за акцента на практическом применении исследования операций пересекаются со многими другими дисциплинами, особенно с промышленным инжинирингом . Исследование операций часто связано с определением крайних значений какой-либо реальной цели: максимума ( прибыли, производительности или доходности) или минимума (убытков, риска или затрат). Зародившись в военных усилиях перед Второй мировой войной , эти методы стали применяться для решения проблем в различных отраслях промышленности. [3]
Операционные исследования (ИЛИ) включают разработку и использование широкого спектра методов решения проблем и методов, применяемых для улучшения процесса принятия решений и повышения эффективности, таких как моделирование , математическая оптимизация , теория массового обслуживания и другие модели стохастических процессов . Марковские процессы принятия решений , эконометрические методы , анализ оболочки данных , подход с порядковыми приоритетами , нейронные сети , экспертные системы , анализ решений и процесс аналитической иерархии . [4] Почти все эти методы включают построение математических моделей, которые пытаются описать систему. Из-за вычислительной и статистической природы большинства этих областей OR также имеет прочные связи с информатикой и аналитикой . Исследователи операций, столкнувшиеся с новой проблемой, должны определить, какой из этих методов наиболее подходит с учетом характера системы, целей улучшения, а также ограничений по времени и вычислительной мощности, или разработать новый метод, специфичный для рассматриваемой проблемы (и, впоследствии, к такого рода проблемам).
Основными субдисциплинами современных операционных исследований, по данным журнала Operations Research , [5] являются:
В течение десятилетий после двух мировых войн инструменты исследования операций стали более широко применяться для решения проблем бизнеса, промышленности и общества. С тех пор операционные исследования расширились и стали областью, широко используемой в самых разных отраслях: от нефтехимии до авиакомпаний, финансов, логистики и правительства, сосредоточившись на разработке математических моделей, которые можно использовать для анализа и оптимизации иногда сложных систем. и стал областью активных академических и промышленных исследований. [3]
В 17 веке математики Блез Паскаль и Христиан Гюйгенс решали задачи, требующие иногда сложных решений ( проблема очков ), используя теоретико-игровые идеи и ожидаемые значения ; другие, такие как Пьер де Ферма и Якоб Бернулли , решали проблемы такого типа, используя вместо этого комбинаторные рассуждения . [6] Исследование Чарльза Бэббиджа стоимости транспортировки и сортировки почты привело к созданию в 1840 году в Англии универсальной «Penny Post» , а также к исследованиям динамического поведения железнодорожных транспортных средств в защиту широкой колеи GWR . [7] Начиная с 20-го века, изучение управления запасами могло быть рассмотрено [ кем? ] происхождение современных исследований операций с экономическим количеством заказов, разработанных Фордом У. Харрисом в 1913 году. Операционные исследования могут [ оригинальные исследования? ] возникли в результате усилий военных планировщиков во время Первой мировой войны (теория конвоев и законы Ланчестера ). Перси Бриджмен привёл оперативные исследования к проблемам физики в 1920-х годах, а позже попытался распространить их на социальные науки. [8]
Современные оперативные исследования зародились на исследовательской станции Боудси в Великобритании в 1937 году в результате инициативы суперинтенданта станции А. П. Роу и Роберта Уотсона-Ватта . [9] Роу задумал эту идею как средство анализа и улучшения работы британской радиолокационной системы раннего предупреждения под кодовым названием « Chain Home » (CH). Первоначально Роу проанализировал работу радиолокационного оборудования и его сетей связи, а позже включил в него поведение обслуживающего персонала. Это выявило недооцененные ограничения сети CH и позволило принять меры по исправлению ситуации. [10]
Ученые в Соединенном Королевстве (в том числе Патрик Блэкетт (позже лорд Блэкетт OM PRS), Сесил Гордон, Солли Цукерман (позже барон Цукерман OM, KCB, FRS), Ч. Х. Уоддингтон , Оуэн Уонсбро-Джонс , Фрэнк Йейтс , Джейкоб Броновски и Фримен Дайсон ), а в США ( Джордж Данциг ) искал способы принимать более эффективные решения в таких областях, как логистика и графики обучения.
Современная область оперативных исследований возникла во время Второй мировой войны. [ сомнительно ] В эпоху Второй мировой войны оперативные исследования определялись как «научный метод предоставления исполнительным ведомствам количественной основы для принятия решений относительно операций, находящихся под их контролем». [11] Другие названия этого метода включали оперативный анализ (Министерство обороны Великобритании с 1962 года) [12] и количественный менеджмент. [13]
Во время Второй мировой войны около 1000 мужчин и женщин в Великобритании занимались оперативными исследованиями. Около 200 ученых-оперативников работали в британской армии . [14]
Патрик Блэкетт во время войны работал в нескольких различных организациях. В начале войны, работая в Королевском авиационном заводе (RAE), он создал команду, известную как «Цирк», которая помогла сократить количество выстрелов зенитной артиллерии , необходимых для сбивания самолета противника, в среднем с более чем 20 000. в начале битвы за Британию до 4000 в 1941 году. [15]
В 1941 году Блэкетт перешёл из RAE во ВМФ, после первой работы в Береговом командовании Королевских ВВС , в 1941 году, а затем в начале 1942 года в Адмиралтействе . [16] В команду Блэкетта из отдела оперативных исследований Берегового командования (CC-ORS) входили два будущих лауреата Нобелевской премии и многие другие люди, которые впоследствии стали выдающимися в своих областях. [17] [18] Они провели ряд важных анализов, которые помогли военным усилиям. Великобритания ввела систему конвоев , чтобы уменьшить потери при транспортировке, но, хотя принцип использования военных кораблей для сопровождения торговых судов был общепринятым, было неясно, лучше ли конвоям быть маленькими или большими. Конвои движутся со скоростью самого медленного участника, поэтому небольшие конвои могут двигаться быстрее. Также утверждалось, что немецким подводным лодкам будет труднее обнаружить небольшие конвои. С другой стороны, крупные конвои могут использовать против нападающего больше военных кораблей. Сотрудники Блэкетта показали, что потери, понесенные конвоями, во многом зависели от количества присутствующих судов сопровождения, а не от размера конвоя. Их вывод заключался в том, что несколько крупных конвоев более защищены, чем множество мелких. [19]
При анализе методов, используемых Береговым командованием Королевских ВВС для охоты и уничтожения подводных лодок, один из аналитиков спросил, какого цвета эти самолеты. Поскольку большинство из них были из бомбардировочного командования, для ночных операций они были окрашены в черный цвет. По предложению CC-ORS было проведено испытание, чтобы выяснить, является ли этот цвет лучшим для маскировки самолета для дневных операций в сером небе Северной Атлантики. Испытания показали, что самолеты, окрашенные в белый цвет, в среднем не были обнаружены до тех пор, пока они не оказались на 20% ближе, чем самолеты, окрашенные в черный цвет. Это изменение означало, что за такое же количество наблюдений будет атаковано и потоплено на 30% больше подводных лодок. [20] В результате этих выводов Береговое командование перевело свои самолеты на использование белых нижних поверхностей.
Другая работа CC-ORS показала, что в среднем, если глубина срабатывания глубинных бомб , доставляемых с воздуха , будет изменена со 100 до 25 футов, коэффициент поражения увеличится. Причина заключалась в том, что если бы подводная лодка увидела самолет незадолго до того, как он подошел к цели, то на высоте 100 футов заряды не причинили бы ущерба (поскольку подводная лодка не успела бы опуститься на глубину 100 футов). , и если он видел самолет далеко от цели, у него было время изменить курс под водой, поэтому вероятность того, что он окажется в 20-футовой зоне поражения зарядов, была невелика. Было более эффективно атаковать подводные лодки, находящиеся близко к поверхности, когда местоположение целей было лучше известно, чем пытаться уничтожить их на большей глубине, когда об их местоположении можно было только догадываться. До изменения настроек со 100 на 25 футов 1% затопленных подводных лодок был потоплен и 14% поврежден. После изменения 7% были затоплены и 11% повреждены; если подводные лодки были застигнуты врасплох, но успели погрузиться в воду непосредственно перед атакой, число потопленных возросло до 11%, а повреждений — до 15%. Блэкетт заметил, что «может быть немного случаев, когда такая большая оперативная выгода была получена таким небольшим и простым изменением тактики». [21]
Секция оперативных исследований бомбардировочного командования (BC-ORS) проанализировала отчет об исследовании, проведенном бомбардировочным командованием Королевских ВВС . [ нужна цитата ] Для исследования бомбардировочное командование проинспектировало все бомбардировщики, вернувшиеся после бомбардировок Германии за определенный период. Все повреждения, нанесенные немецкой ПВО , были зафиксированы и дана рекомендация установить броню на наиболее сильно поврежденных участках. Эта рекомендация не была принята, поскольку тот факт, что самолет смог вернуться с поврежденными участками, указывал на то, что эти участки не были жизненно важными, а установка брони на нежизненно важные участки, где повреждение допустимо, снижает летно-технические характеристики самолета. Их предложение удалить часть экипажа, чтобы потеря самолета привела к меньшим потерям личного состава, также было отклонено командованием Королевских ВВС. Команда Блэкетта дала логичную рекомендацию размещать броню в местах, совершенно не затронутых повреждениями вернувшихся бомбардировщиков. Они рассудили, что опрос был предвзятым, поскольку в него вошли только самолеты, вернувшиеся в Великобританию. Районы, не затронутые возвращающимся самолетом, вероятно, были жизненно важными районами, попадание в которые привело бы к потере самолета. [22] Эта история оспаривается, [23] с аналогичным исследованием по оценке ущерба, проведенным в США Группой статистических исследований Колумбийского университета , [24] результатом работы, проделанной Абрахамом Уолдом . [25]
Когда Германия организовала свою противовоздушную оборону на линии Каммхубера , британцы поняли, что, если бомбардировщики Королевских ВВС будут лететь в потоке бомбардировщиков , они смогут сокрушить ночные истребители, которые летали отдельными ячейками, направляемыми к своим целям наземными диспетчерами. Тогда нужно было сопоставить статистические потери от столкновений со статистическими потерями от ночных истребителей, чтобы рассчитать, насколько близко должны подлетать бомбардировщики, чтобы минимизировать потери Королевских ВВС. [26]
Отношение «обменного курса» выпуска к затратам было характерной чертой операционных исследований. Сравнивая количество часов налета самолетов союзников с количеством наблюдений подводных лодок в данном районе, можно было перераспределить самолеты в более продуктивные районы патрулирования. Сравнение обменных курсов позволило установить «коэффициенты эффективности», полезные при планировании. Соотношение 60 мин , заложенных на одно потопленное судно, было обычным для нескольких кампаний: немецкие мины в британских портах, британские мины на немецких маршрутах и мины Соединенных Штатов на японских маршрутах. [27]
Оперативные исследования удвоили скорость попадания бомб B-29 в Японию с Марианских островов за счет увеличения коэффициента подготовки с 4 до 10 процентов летных часов; выяснилось, что волчьи стаи из трех подводных лодок Соединенных Штатов были наиболее эффективным количеством, позволяющим всем членам стаи поражать цели, обнаруженные на их отдельных патрульных постах; выяснилось, что глянцевая эмалевая краска была более эффективной маскировкой для ночных истребителей, чем обычная матовая камуфляжная краска, а гладкая окраска увеличивала скорость полета за счет уменьшения трения об кожу. [27]
На суше подразделения оперативных исследований Армейской группы оперативного исследования (AORG) Министерства снабжения (MoS) были высажены в Нормандии в 1944 году и следовали за британскими войсками в наступлении по Европе. Среди прочего они проанализировали эффективность артиллерии, бомбардировок с воздуха и противотанковой стрельбы.
В 1947 под эгидой Британской ассоциации был организован симпозиум в Данди . В своем вступительном слове Уотсон-Ватт предложил определение целей ОР:
Благодаря расширению методов и растущей осведомленности об этой области в конце войны оперативные исследования больше не ограничивались только оперативными, но были расширены, включив в них закупку оборудования, обучение, логистику и инфраструктуру. Исследования операций также расширились во многих областях, помимо военной, после того, как ученые научились применять их принципы в гражданском секторе. Разработка симплексного алгоритма линейного программирования произошла в 1947 году. [28]
В 1950-х годах термин «Исследование операций» использовался для описания разнородных математических методов, таких как теория игр , динамическое программирование, линейное программирование, складирование, теория запасных частей, теория очередей , моделирование и управление производством, которые использовались преимущественно в гражданской промышленности. Научные общества и журналы по теме исследования операций были основаны в 1950-х годах, такие как Американское общество исследования операций (ORSA) в 1952 году и Институт науки управления (TIMS) в 1953 году. [29] Филип Морс, глава Группа оценки систем вооружений Пентагона, стал первым президентом ORSA и привлек в ORSA компании оборонно -промышленного комплекса , которые вскоре насчитывали более 500 членов. В 1960-х годах ORSA насчитывала 8000 членов. [ нужна цитата ] Консалтинговые компании также основали группы OR. В 1953 году Авраам Чарнс и Уильям Купер опубликовали первый учебник по линейному программированию. [ нужна цитата ]
В 1950-1960-е годы кафедры исследования операций были созданы в США и Великобритании (с 1964 в Ланкастере) на факультетах управления университетов. Здесь можно проследить дальнейшее влияние США на развитие исследований операций в Западной Европе. Авторитетные [ нужна ссылка ] учебники OR из США были изданы в Германии на немецком языке и во Франции на французском (но не на итальянском [ нужна ссылка ] ), такие как книга Джорджа Данцига «Линейное программирование» (1963) и книга К. Уэста Черчмана и др. «Введение в исследование операций» (1957). Последний был также опубликован на испанском языке в 1973 году, открыв в то же время латиноамериканским читателям доступ к исследованию операций. НАТО дала важный импульс распространению исследований операций в Западной Европе; Штаб-квартира НАТО (SHAPE) организовала четыре конференции по операционным операциям в 1950-х годах (одну в 1956 году, в которой приняли участие 120 человек), что позволило операционным операциям распространиться на материковую Европу. В НАТО OR также был известен как «Научный консультативный» (SA) и был сгруппирован в Консультативную группу по авиационным исследованиям и разработкам (AGARD). SHAPE и AGARD организовали конференцию по операционной в апреле 1957 года в Париже. Когда Франция вышла из структуры военного командования НАТО , перевод штаб-квартиры НАТО из Франции в Бельгию привел к институционализации ОР в Бельгии, где Жак Дрез основал CORE, Центр исследования операций и эконометрики в Католическом университете Левена в 1966 году. [ нужна цитата ]
Благодаря развитию компьютеров в течение следующих трех десятилетий исследование операций теперь может решать проблемы с сотнями тысяч переменных и ограничений. Более того, большие объемы данных, необходимые для таких задач, можно хранить и манипулировать ими очень эффективно». [28] Большая часть исследований операций (современно известных как «аналитика») опирается на стохастические переменные и, следовательно, на доступ к действительно случайным числам. область кибернетики также требовала такого же уровня случайности.Разработка все более совершенных генераторов случайных чисел была благом для обеих дисциплин.Современные приложения исследования операций включают городское планирование, футбольные стратегии, экстренное планирование, оптимизацию всех аспектов промышленности и экономики, В последнее время исследовательский подход к исследованию операций, восходящий к 1950-м годам, подвергался критике за то, что он представляет собой набор математических моделей, но не имеет эмпирической основы для анализа операций. сбор данных для приложений.Как собирать данные, в учебниках не описано. Из-за недостатка данных в учебниках также нет компьютерных приложений. [30]
Операционные исследования также широко используются в правительстве, где применяется политика, основанная на фактических данных .
В 1967 году Стаффорд Бир охарактеризовал область науки управления как «использование исследований операций в бизнесе». [33] Как и само операционное исследование, наука управления (MS) представляет собой междисциплинарную отрасль прикладной математики, посвященную оптимальному планированию решений и имеющую прочные связи с экономикой, бизнесом, инженерными и другими науками . Он использует различные принципы, стратегии и аналитические методы , основанные на научных исследованиях , включая математическое моделирование , статистику и числовые алгоритмы , чтобы улучшить способность организации принимать рациональные и значимые управленческие решения, находя оптимальные или почти оптимальные решения иногда сложных проблем принятия решений. Ученые-менеджеры помогают предприятиям достигать своих целей, используя научные методы операционного исследования.
Задача ученого-менеджера – использовать рациональные, систематические, научно обоснованные методы для информирования и улучшения решений всех видов. Конечно, методы науки управления не ограничиваются бизнес-приложениями, но могут применяться к военным, медицинским, государственным администрациям, благотворительным группам, политическим группам или общественным группам.
Наука управления занимается разработкой и применением моделей и концепций , которые могут оказаться полезными для освещения проблем управления и решения управленческих проблем, а также проектирования и разработки новых и лучших моделей организационного совершенства. [34]
Применение этих моделей в корпоративном секторе стало известно как наука управления. [35]
Некоторые из областей, которые во многом совпадают с исследованиями операций и наукой управления, включают: [36]
Применений множество, например, в авиакомпаниях, производственных компаниях, сервисных организациях , военных отраслях и правительстве. Спектр проблем и вопросов, в решение которых он внес свой вклад и нашел решения, огромен. В него входят: [34]
[37]
Менеджмент также занимается так называемым мягким операционным анализом, который касается методов стратегического планирования , поддержки стратегических решений , методов структурирования проблем . При решении такого рода проблем математическое моделирование и симуляция могут оказаться неподходящими или недостаточными. Поэтому за последние 30 лет [ неопределенно ] был разработан ряд методов неколичественного моделирования. К ним относятся: [ нужна ссылка ]
Международная федерация обществ операционных исследований (IFORS) [38] является головной организацией обществ операционных исследований по всему миру, представляющей около 50 национальных обществ, включая общества в США, [39] Великобритании , [40] Франции, [41] Германии, Италии. , [42] Канада, [43] Австралия, [44] Новая Зеландия, [45] Филиппины, [46] Индия, [47] Япония и Южная Африка. [48] Для институционализации исследования операций решающее значение имело основание (IFORS) в 1960 году, которое стимулировало создание национальных обществ операционных операций в Австрии, Швейцарии и Германии. IFORS проводил важные международные конференции каждые три года, начиная с 1957 года. [49] Члены IFORS образуют региональные группы, например, в Европе, Ассоциацию европейских обществ операционных исследований (EURO). [50] Другими важными организациями, занимающимися оперативными исследованиями, являются Организация по стандартизации совместимости моделирования (SISO) [51] и Межсервисная/отраслевая конференция по обучению, моделированию и образованию (I/ITSEC) [52]
В 2004 году американская организация INFORMS начала инициативу по улучшению продвижения профессии операционного врача, включив веб-сайт под названием « Наука о лучшем» [53] , на котором представлена информация об операционной и примеры успешного применения операционной для решения промышленных проблем. Эта инициатива была принята Обществом операционных исследований в Великобритании, включая веб-сайт под названием Learn About OR . [54]
Институт исследований операций и наук управления (INFORMS) издает тринадцать научных журналов по исследованию операций, включая два лучших журнала в своем классе, согласно отчетам Journal Citation Reports за 2005 год . [55] Это:
Они перечислены в алфавитном порядке названий.
Системный аналитик, работающий в области DSS, должен обладать навыками в таких областях, как наука управления (синоним науки принятия решений и исследования операций), моделирование, симуляция и расширенная статистика.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
