Исследование операций
Материал из Documentation.
Исследование операций (ИО) — область приложений математики, в которой используются количественные методы для оценки эффективности организационной и управленческой деятельности с целью выбора оптимальных или близких к оптимальным решений для осуществления поставленной цели. Область исследований, получившая назв. ИО, начала формироваться во время Второй мировой войны для планирования и анализа воен. операций. Позднее ИО нашло применение в других областях, что было связано с расширением и усложнением административно-хозяйственной деятельности и ставшими известными результатами успешного применения ИО в военных целях.[1]
Использование ИО в любой области целенаправленной деятельности начинается с построения математической модели исследуемой операции или проекта. Для этого прежде всего требуется точно описать цель (или цели) операции, указать имеющиеся в наличии (допустимые) действия или решения и количественно оценить результаты этих действий.[2]
При построенной модели операции задача ИО состоит в нахождении значений управляющих переменных, которые обеспечивают получение оптимального или близкого к оптимальному значения показателя эффективности E и которые должны быть представлены руководителю операции для принятия окончательного решения.[3]
Поскольку, как правило, модель операции содержит неизвестные параметры, в ИО решение принимается в условиях неопределённости. Часто параметры модели представляют собой случайные величины, поэтому теория вероятностей и математическая статистика играют в ИО важную роль как при построении модели, так и при её анализе.[4]
Следующий пример может дать представление о характере задач, решаемых методами исследования операций. Во время Второй мировой войны в США и Великобритании были сформированы специальные группы научных работников (математиков, физиков, инженеров), в задачу которых входила подготовка проектов решений для командующих боевыми действиями. Эти решения касались главным образом распределения сил, средств и оружия по различным объектам.[5]
В задачах ИО используются математические методы, общие для различных прикладных задач: математический анализ, линейная алгебра, дифференциальные уравнения, теория вероятностей. Специфическими математическими методами ИО являются разл. методы оптимизации, в частности линейное программирование, динамическое программирование, а также такие разделы теории вероятностей, как теория массового обслуживания, статистическое моделирование. Так как параметры модели в ИО обычно неизвестны, задачи ИО можно рассматривать как задачи теории игр, как т. н. игры с природой, считая множество управляемых переменных X множеством стратегий одного игрока, а множество параметров Y множеством стратегий природы, поэтому теория игр также является одним из специфических разделов математики для ИО. Если в задаче ИО имеется не одна, а несколько целевых функций, то для её решения привлекается теория многокритериальной оптимизации.[6]
В широком смысле ИО можно понимать как применение математических, количественных методов для обоснования решений во всех областях целенаправленной человеческой деятельности. Решения, полученные на основе методов ИО, могут успешно конкурировать с решениями руководителей операций и проектов, основанными на их знаниях, опыте и интуиции.[7]
Согласно принципам ИО, для анализа задач обычно разрабатывают математическую модель, используемую затем в качестве инструмента оперативного управления или для формирования единичного конкретного решения. Вместе с тем процесс моделирования для ИО — только средство, главным является содержательная цель, ради достижения которой предпринимается исследование. Но и она в ходе работы может уточняться и даже существенно изменяться под воздействием промежуточных результатов исследования. Используя весь разнообразный и противоречивый опыт, накопленный практикой моделирования, совр. ИО выдвигает на первый план специфику конкретной задачи, то есть в нём преобладает подход ad hoc (лат. — применительно к данному случаю, ситуации). ИО не ограничивается построением теоретич. абстракции, её изучением и сопоставлением полученных выводов с реальностью. Планирование и управление внедрением результатов в практику — составная часть задач исследования операций.[8]
Начиная с 1950-х гг. ИО активно развивается в США и др. странах как прикладное науч. направление. Специалисты по ИО входят в осн. штат консультативных фирм, к их услугам прибегают частные компании и корпорации, гос. и воен. организации. Процесс расширения сферы и увеличения объёма использования методов ИО обусловлен объективными причинами. К ним прежде всего относится усиление роли адм. методов и формальных показателей по мере усложнения задач управления организац. системами с ростом их масштабов, разнообразия и объёмов деятельности. Когда в управлении организац. системой господствуют формальные критерии (напр., хозяйств. деятельность может ориентироваться на к.-л. агрегатный показатель, в частности на прибыль, или на группу таких показателей; успех воен. действий может оцениваться потерями противника в живой силе и технике), возникает тенденция ко всё большему разделению труда и обособлению разных видов деятельности, в том числе управленческой. Выделяемые согласно формальным критериям функции управления автономизируются, их выполнение уже не рассматривается как средство достижения цели системы, а контролирующие эти функции исполнители воспринимают их как самоцель. Поэтому в решениях формальное всё чаще начинает заслонять содержательное, в реальной системе благодаря этому накапливаются разнообразные искажения, происходят нарушения процесса её «естественного» функционирования.[9]
Формально-экономич. подход к производству, если он выдвигается на первый план, стимулирует к поиску решений, оптимизирующих к.-л. направление в ущерб другим, и тем самым способствует гармоничному развитию системы. В качестве таких мнимых оптимизационных задач могут фигурировать самые разнообразные, в зависимости от структуры системы, условий функционирования и исходных установок, напр. минимизация привлекаемых ресурсов, затрат управленческого труда, времени освоения вводимых мощностей, максимизация фондоотдачи и др. Обнаруживается и со временем усиливается тенденция приносить реальное развитие, в частности принципиальное совершенствование технологич. цепочек и связей, в жертву абстрактным показателям и схемам. Уже не только функционеры системы управления, но и обособленные по продуктовому, сырьевому или иному формальному признаку элементы хозяйств. структур преследуют собств. цели, не соответствующие, а нередко и противоречащие целям создавшей их системы. Последняя, стремясь противостоять этому явлению, проявляет интерес к объективному и всестороннему анализу ситуации, к разработке «встроенных» в систему средств и методов (тоже в известной степени формальных), способствующих восстановлению конкретности, к уменьшению воздействия факторов, связанных с подменой реальной действительности её имитацией. ИО предлагает подходы к решению подобных задач.[10]
ИО позволило значительно расширить сферу прикладного анализа, побудило в силу положенных в его основу методологич. принципов критично относиться к стереотипам и схемам, когда дело касается принятия основополагающих решений. Развиваясь одновременно с кибернетикой, теорией информации, теорией автоматич. регулирования и др. дисциплинами, определившими инструментарий мн. прикладных исследований в 1950-60-е гг., ИО стало проводником в практику методов, разработанных в этих науках. Вместе с тем и само ИО оказалось исходным пунктом развития ряда науч. направлений, ориентированных на разработку методологии прикладных исследований, прежде всего системного анализа.[11]
Основные методологические принципы ИО:[12]
- Необходима неформальная постановка цели прикладного исследования; это, как правило, результат совместной работы заказчика и консультанта — специалиста по исследованию операций.
- Обычное представление результата ИО — формализация процесса принятия текущих решений с помощью математич. модели либо построение подобной модели для анализа последствий реализации альтернативных вариантов однократного, неповторяющегося решения. Ограниченность подобной формализации, неизбежная условность, даже грубость, результатов должны учитываться как исследователем, так и заказчиком.
- Следует решать конкретную задачу в конкретных обстоятельствах средствами, наилучшими именно для этих обстоятельств (принцип ad hoc). В ИО обобщение происходит на уровне методологии исследования: учитывается весь имеющийся арсенал модельных средств и накопленный опыт, но главное — найти наилучший способ функционирования данной системы.
- Ни один существенный для функционирования системы ресурс не должен быть оставлен без внимания, одновременно ни один ресурс не следует абсолютизировать, считая его решающим на всех уровнях. Так же, как и цель, условия функционирования системы уточняются в процессе исследования, так что оценка ресурса как существенного может меняться.
- Вычленение в ходе самого исследования той системы, функционирование которой предполагается изучить, — важная составная часть каждой конкретной задачи. Априорные ограничения на состав системы, связи её элементов и пр. могут обусловить неудачу исследования. Формирование системы и уточнение цели — два непрерывно взаимодействующих аспекта исследования в течение всего процесса решения задачи.
Этот перечень неполон, а сами указанные принципы неравноценны по значению, однако дают общее представление о подходе, характерном для ИО, об особом значении для него системности и комплексности. Математич. модель при этом выступает не только как один из важнейших результатов исследования, но и как его структуризующий элемент.[13]
[править] Экономика
В экономике ИО разрабатывает общие принципы постановки и решения задач по улучшению функционирования реальных производств. обслуживающих и управляющих систем, а также способы реализации выработанных рекомендаций с учётом наиболее существенных для этих систем последствий.[14]
[править] Примечания
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
- ↑ Исследование операций
