Ricerca operazioni a cosa serve, modelli, applicazioni

IL ricerche operative È un metodo dedicato all'applicazione di discipline analitiche avanzate per aiutare la risoluzione dei problemi e il processo decisionale, essendo utile nella gestione delle organizzazioni. Cioè, è consacrato stabilire i valori supremi di alcuni obiettivi del mondo reale: il guadagno massimo, le prestazioni o le prestazioni o la perdita minima, il costo o il rischio.

In questa disciplina i problemi sono divisi nei loro componenti di base e quindi risolti con passaggi definiti, attraverso l'analisi matematica. I metodi analitici utilizzati includono logica matematica, simulazione, reti, teoria della coda e teoria dei giochi.

Utilizzando queste tecniche di scienze matematiche, la ricerca sulle operazioni raggiunge soluzioni ottimali o fattibili a complicati problemi di decisione. Le sue tecniche hanno risolto i problemi di interesse per una diversità di industrie.

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Metodi matematici

A causa della natura statistica e computazionale della maggior parte di questi metodi, la ricerca sulle operazioni ha anche forti legami con analisi e informatica.

I ricercatori delle operazioni che affrontano un problema devono stipulare quali di questi metodi sono i più appropriati, secondo gli obiettivi di miglioramento, la natura del sistema, il potere computazionale e le limitazioni del tempo.

La programmazione matematica è una delle tecniche più potenti utilizzate nella ricerca operativa, a tal punto che a volte entrambi i termini sono usati in modo intercambiabile.

Questa programmazione non ha nulla a che fare con la programmazione del computer, ma significa ottimizzazione. Il programma o l'ottimizzazione discreti affrontano problemi in cui le variabili possono assumere solo valori discreti, ad esempio valori interi.

A causa della sua enfasi sull'interazione man-technologia e per essere concentrati su applicazioni pratiche, la ricerca sulle operazioni è stata interpolata con altre discipline, in particolare la gestione dell'ingegneria e delle operazioni industriali, anche basandosi sulla psicologia e sulla scienza organizzativa.

Storia

Origini storiche

Nel diciassettesimo secolo, matematici come Pascal e Huygens hanno cercato di risolvere problemi che hanno comportato decisioni complesse. Questi tipi di problemi furono risolti durante il XVIII e il XIX secolo usando il combinatorio.

Nel ventesimo secolo, lo studio della gestione dell'inventario potrebbe essere considerato l'inizio della ricerca sulle operazioni moderne, con la quantità di lotto economico sviluppato nel 1913.

Durante il 1937 fu inizialmente applicata l'indagine sulle operazioni in Gran Bretagna, nella ricerca condotta per integrare la tecnologia radar nelle operazioni di combattimento aereo, differenziando così la ricerca nei laboratori.

Seconda guerra mondiale

La ricerca sulle operazioni a termine fu coniata all'inizio del 1941 durante la seconda guerra mondiale, quando la direzione militare britannica convocava un gruppo di scienziati per applicare un approccio scientifico allo studio delle operazioni militari.

L'obiettivo principale era di assegnare efficacemente le risorse scarse alle varie operazioni e attività militari all'interno di ciascuna operazione.

Come in Gran Bretagna, il radar ha stimolato gli sviluppi nell'Aeronautica statunitense.Uu. Nell'ottobre 1942, tutti i comandi furono invitati a includere gruppi di ricerca operativi nel loro personale.

50 e '60

La ricerca sulle operazioni è cresciuta in molte aree oltre alle forze armate, dopo che gli scienziati hanno imparato ad applicare i loro principi al settore civile. La sua efficacia nella sfera militare ha esteso il suo interesse ad altre aree industriali e governative.

Le aziende furono organizzate, a partire dal 1948 con il Club di ricerca sulle operazioni della Gran Bretagna, che nel 1954 divenne la Operations Research Society.

Nel 1952 fu formato negli Stati Uniti.Uu. La società di ricerca operativa. Sono apparse anche molte altre società nazionali.

Nel 1957 si tenne la prima conferenza internazionale sulla ricerca operativa. Nel 1959 fu formata la Federazione internazionale delle società di ricerca operativa.

Nel 1967, Stafford Beer descrisse il campo della scienza della gestione come l'uso nelle attività di ricerca operativa.

Con lo sviluppo dei computer nei prossimi tre decenni, la ricerca sulle operazioni può ora risolvere i problemi con centinaia di migliaia di variabili e restrizioni.

A cosa serve le operazioni?

Ogni giorno, i professionisti della ricerca operativa risolvono problemi di vita reale, che risparmiano denaro e tempo. Questi problemi sono molto diversi e quasi sempre sembrano correlati. Tuttavia, la sua essenza è sempre la stessa, prendere decisioni per raggiungere un obiettivo nel modo più efficiente.

L'obiettivo centrale della ricerca operativa è l'ottimizzazione, cioè fare le cose nel miglior modo possibile, secondo le circostanze fornite.

Questo concetto generale ha molte applicazioni, ad esempio nell'analisi dei dati, allocazione di beni e risorse, controllo dei processi di produzione, gestione dei rischi, controllo del traffico, ecc.

-Soluzioni ottimali

La ricerca sulle operazioni si concentra sullo sviluppo di modelli matematici che possono essere utilizzati per analizzare e ottimizzare i sistemi complessi. È diventato un'area di ricerca accademica e industriale. Il processo è diviso in tre fasi.

- Si sviluppa una serie di possibili soluzioni a un problema.

- Le alternative ottenute vengono analizzate e ridotte a una piccola serie di soluzioni probabilmente praticabili.

- Le soluzioni alternative prodotte sono soggette all'implementazione simulata. Se possibile, vengono testati in situazioni del mondo reale.

Seguendo il paradigma di ottimizzazione quando si applicano la ricerca operativa, chi prende decisioni seleziona le variabili chiave che influenzeranno la qualità delle decisioni. Questa qualità è espressa attraverso una funzione obiettiva per massimizzare (beneficio, velocità di servizio, ecc.) o per ridurre al minimo (costo, perdita, ecc.).

Oltre alla funzione oggettiva, è anche considerato un insieme di restrizioni, fisiche, tecniche, economiche, ambientali, ecc. Quindi, regolando sistematicamente i valori di tutte le variabili di decisione, viene selezionata una soluzione ottimale o fattibile.

-Usi comuni

Analisi critica del percorso

È un algoritmo programmare una serie di attività di un progetto. Il percorso critico viene determinato identificando la sezione più lunga delle attività dipendenti e misurando il tempo necessario per completarle dall'inizio alla fine.

Problema di assegnazione

È un problema di ottimizzazione combinatoria di base. In questo problema ci sono diversi agenti e diversi compiti. Qualsiasi agente può essere assegnato per eseguire qualsiasi attività.

A seconda dell'attività assegnata all'agente, un costo che può variare. Pertanto, sono richieste tutte le attività, assegnando correttamente un agente a ciascuna attività e un'attività a ciascun agente, per ridurre al minimo il costo totale dell'allocazione.

Modelli

Un modello è di grande aiuto per facilitare la ricerca operativa, poiché i problemi sono espressi attraverso modelli che mostrano la relazione delle variabili.

Essendo una rappresentazione semplificata del mondo reale, sono incluse solo quelle variabili rilevanti per il problema. Ad esempio, un modello di corpi che cadono liberamente non descrive il colore o la consistenza del corpo coinvolto.

I modelli rappresentano la relazione tra le variabili controllate e non controllate e le prestazioni del sistema. Pertanto, devono essere esplicativi, non semplicemente descrittivi.

Molte delle semplificazioni utilizzate causano un certo errore nelle previsioni derivate dal modello, ma questo errore è piuttosto piccolo rispetto all'entità del miglioramento operativo che può essere ottenuto dal modello.

Tipi di modelli

I primi modelli erano rappresentazioni fisiche, come i modelli di navi o aeromobili. I modelli fisici sono generalmente abbastanza facili da costruire, ma solo per oggetti o sistemi relativamente semplici, essendo generalmente difficili da cambiare.

Il prossimo passo dopo il modello fisico è il grafico, che è più facile da costruire e gestire, ma più astratto. Poiché una rappresentazione grafica di più di tre variabili è difficile, vengono utilizzati modelli simbolici.

Non vi è alcun limite per la quantità di variabili che possono essere incluse in un modello simbolico. Questi modelli sono più facili da costruire e gestire rispetto ai modelli fisici.

Nonostante gli ovvi vantaggi dei modelli simbolici, ci sono molti casi in cui i modelli fisici rimangono utili, come provare strutture fisiche e meccanismi. Lo stesso vale per i modelli grafici.

Modello simbolico

La maggior parte dei modelli di ricerca operativa sono modelli simbolici, perché i simboli rappresentano meglio le proprietà del sistema.

Il modello simbolico ha la forma di una matrice o un'equazione. Questi modelli forniscono soluzioni quantitative (costo, peso, ecc.), A seconda del problema.

I modelli simbolici sono completamente astratti. Quando i simboli sono definiti nel modello, gli viene dato significato.

I modelli simbolici di sistemi con contenuti diversi spesso mostrano strutture simili. Pertanto, i problemi che sorgono nei sistemi possono essere classificati in termini di poche strutture.

Poiché i metodi per estrarre soluzioni dai modelli dipendono solo dalla loro struttura, possono essere utilizzati pochi metodi per risolvere un'ampia varietà di problemi dal punto di vista contestuale.

Applicazioni

Le applicazioni di ricerca sulle operazioni sono abbondanti, come società manifatturiere, organizzazioni di servizi, filiali e governi militari. La gamma di problemi a cui ha contribuito con soluzioni è enorme:

- Programmazione della compagnia aerea, treni o autobus.

- Assegnazione dei dipendenti a progetti.

- Sviluppo di strategie adottate dalle aziende (teoria dei giochi).

- Gestione del flusso d'acqua dai bacini idrici.

Pianificazione del progetto

Vengono identificati i processi di un progetto complesso che incidono sulla durata totale del progetto.

Pianificazione del pavimento

Progettare il piano per le attrezzature in una fabbrica o componenti in un chip per computer, per ridurre i tempi di produzione e, quindi, ridurre i costi.

Ottimizzazione di una rete

Configurare telecomunicazioni o reti di sistemi energetici per salvaguardare la qualità del servizio per le interruzioni.

Posizione delle strutture

Per ridurre al minimo i costi di trasporto, considerando fattori come evitare materiali pericolosi vicino alloggiamento.

Routing

Viene fatto in molti tipi di reti, tra cui reti di circuiti commutati, come la rete telefonica pubblica e le reti di computer, come Internet.

Attività operative del progetto

Gestione del flusso di attività operative in un progetto, come conseguenza della versatilità del sistema, attraverso le tecniche di ricerca delle operazioni, per ridurre questa variabilità e assegnare spazi utilizzando una combinazione di tempo, inventario e assegnazioni di capacità.

Gestione della catena di approvvigionamento

È la gestione del flusso di componenti e materie prime derivate da una domanda instabile di prodotti finiti.

Trasporto

Gestione merci dei sistemi di consegna e trasporto. Esempi: trasporto di carico intermodale o il problema del venditore itinerante.

Globalizzazione

Globalizzare i processi operativi al fine di sfruttare il travaglio, la terra, i materiali o altre forniture produttive più economiche.

Problema di taglio delle scorte

Si riferisce al taglio di un materiale in magazzino, come rotoli di carta o fogli di metallo, in pezzi di dimensioni specifiche, cercando di ridurre al minimo gli sprechi di materiale.

Esempi

Caso delle stazioni di servizio

Un'analisi delle auto che si sono fermate nelle stazioni di servizio urbano situate all'intersezione di due strade hanno rivelato che quasi tutte provenivano da sole quattro delle 16 possibili rotte all'incrocio (quattro modi di entrare, per quattro modi per andarsene).

Quando si esamina la percentuale di auto che si sono fermate al servizio per ogni percorso, è stato osservato che questa percentuale era correlata al tempo perso quando si ferma.

Tuttavia, questa relazione non era lineare. Cioè, l'aumento di uno non era proporzionale all'aumento dell'altro.

È stato quindi scoperto che il tempo perso percepito ha superato il vero tempo perduto. La relazione tra la percentuale di auto arrestate e il tempo perso percepito era lineare.

Pertanto, è stato creato un modello che correlava la quantità di auto che sono state interrotte nelle stazioni di servizio con la quantità di traffico su ciascuna via dell'intersezione, che ha influito sul tempo necessario per ottenere il servizio.

Problema di assegnazione

Consiste nell'assegnare i lavoratori a compiti, camion alle rotte di consegna o alle classi. Un tipico problema di trasporto implica l'assegnazione di vagoni ferroviari vuoti in cui sono necessari.

Serve inoltre a determinare quali macchine dovrebbero essere utilizzate per produrre un prodotto specifico o quale set di prodotti dovrebbe essere fabbricato in un impianto per un determinato periodo.

Programmazione lineare

Questa tecnica viene utilizzata abitualmente per problemi come la miscela di petrolio e sostanze chimiche nelle raffinerie, selezionare i fornitori per grandi società manifatturiere, determinare i percorsi e gli orari di spedizione e la gestione e la manutenzione delle flotte di camion.

Teoria della ricerca bayesiana

Le statistiche bayesiane vengono applicate alla ricerca di oggetti persi. È stato usato più volte per trovare navi perdute:

Ha svolto un ruolo chiave nel recupero dei record di volo al disastro di volo di Air France nel 2009.

È stato anche usato nei tentativi di individuare i resti del volo 370 della Malesia Airlines.

Controllo dell'inventario

I problemi di inventario sorgono, ad esempio, per determinare le quantità di merci che verranno acquistate o prodotte, quante persone saranno assunte o addestrate, quanto dovrebbe essere grande una nuova produzione di produzione o negozi al dettaglio.

Riferimenti

1. Tech Target (2019). Ricerca operativa (o). Tratto da: whais.Techtarget.com.
2. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Ricerche operative. Preso da: in.Wikipedia.org.
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5. Sindhuja (2019). Ricerca operativa: storia, metodologia e applicazioni. Idee di gestione aziendale. Tratto da: BusinessMangementIDEAS.com.
6. Encyclopaedia Britannica (2019). Ricerche operative. Preso da: Britannica.com.
7. The Science of Better (2019). Cos'è la ricerca operativa. Tratto da: Scienceofbetter.org.