OPERATIONEEL ONDERZOEK: WAAR HET VOOR IS, MODELLEN, TOEPASSINGEN - TECHNOLOGIE - 2026

Het operationeel onderzoek is een methode die is gewijd aan het toepassen van geavanceerde analytische disciplines om te helpen bij het oplossen van problemen en besluitvorming, die bruikbaar zijn in het beheer van organisaties. Dat wil zeggen, het is gewijd aan het bepalen van de hoogste waarden van een of ander realistisch doel: maximale winst, prestatie of rendement, of minimaal verlies, kosten of risico.

In deze discipline worden problemen onderverdeeld in hun basiscomponenten en vervolgens worden ze opgelost met gedefinieerde stappen, door middel van wiskundige analyse. De gebruikte analytische methoden omvatten wiskundige logica, simulatie, netwerkanalyse, wachtrijtheorie en speltheorie.

Bron: pixabay.com

Met behulp van deze technieken uit de wiskundige wetenschappen bereikt operationeel onderzoek optimale of haalbare oplossingen voor gecompliceerde besluitvormingsproblemen. Zijn technieken hebben problemen opgelost die in verschillende bedrijfstakken van belang waren.

Wiskundige methoden

Vanwege de statistische en computationele aard van de meeste van deze methoden, heeft operationeel onderzoek ook sterke banden met analyse en informatica.

Operationele onderzoekers die met een probleem worden geconfronteerd, moeten bepalen welke van deze methoden het meest geschikt zijn, op basis van verbeteringsdoelstellingen, aard van het systeem, rekenkracht en tijdsbeperkingen.

Wiskundig programmeren is een van de krachtigste technieken die bij operationeel onderzoek worden gebruikt, in die mate dat de twee termen soms door elkaar worden gebruikt.

Deze programmering heeft niets te maken met computerprogrammering, het betekent optimalisatie. Discrete programmering of optimalisatie lost problemen op waarbij variabelen alleen discrete waarden kunnen aannemen, bijvoorbeeld gehele waarden.

Vanwege de nadruk op mens-technologie-interactie en de focus op praktische toepassingen, is operationeel onderzoek geïnterpoleerd met andere disciplines, met name industriële engineering en operations management, ook gebaseerd op psychologie en organisatiewetenschap.

Geschiedenis

Historische oorsprong

In de zeventiende eeuw probeerden wiskundigen als Pascal en Huygens problemen op te lossen waarbij complexe beslissingen moesten worden genomen. Dit soort problemen werden in de 18e en 19e eeuw opgelost met behulp van combinatoriek.

In de 20e eeuw kon de studie van voorraadbeheer worden beschouwd als het begin van modern operationeel onderzoek, met de goedkope partijhoeveelheid die in 1913 werd ontwikkeld.

Tijdens de operaties in 1937 werd het onderzoek aanvankelijk toegepast in Groot-Brittannië, in het onderzoek dat werd uitgevoerd om radartechnologie te integreren in luchtgevechtsoperaties, waardoor het zich onderscheidde van onderzoek dat werd uitgevoerd in laboratoria.

Tweede Wereldoorlog

De term operations research werd begin 1941 bedacht tijdens de Tweede Wereldoorlog, toen de Britse militaire leiding een groep wetenschappers bijeenriep om een ​​wetenschappelijke benadering toe te passen op de studie van militaire operaties.

Het belangrijkste doel was om schaarse middelen effectief toe te wijzen aan de verschillende militaire operaties en activiteiten binnen elke operatie.

Net als in Groot-Brittannië stimuleerde de radar de ontwikkelingen bij de Amerikaanse luchtmacht.In oktober 1942 werd er bij alle commando's op aangedrongen om onderzoeksgroepen voor operaties in hun staf op te nemen.

Decennia van de jaren 50 en 60

Operationeel onderzoek groeide op veel gebieden behalve het leger, nadat wetenschappers leerden de principes ervan toe te passen op de civiele sector. Zijn doeltreffendheid op militair gebied breidde zijn interesse uit naar andere industriële en regeringsgebieden.

Vanaf 1948 werden partnerschappen georganiseerd met de Operations Research Club of Great Britain, die in 1954 de Operations Research Society werd.

In 1952 werd in de VS de Operations Research Society opgericht. Er verschenen ook veel andere nationale verenigingen.

In 1957 werd de eerste internationale conferentie over operationeel onderzoek gehouden aan de Universiteit van Oxford. In 1959 werd de International Federation of Operations Research Societies opgericht.

In 1967 beschreef Stafford Beer het vakgebied van de managementwetenschap als het zakelijk gebruik van operations research.

Met de ontwikkeling van computers in de komende drie decennia kan operationeel onderzoek nu problemen oplossen met honderdduizenden variabelen en beperkingen.

Waar is operationeel onderzoek voor?

Operationele onderzoeksprofessionals lossen dagelijkse problemen op en besparen zo tijd en geld. Deze problemen zijn zeer divers en lijken bijna altijd geen verband te houden. De essentie is echter altijd hetzelfde: beslissingen nemen om een ​​doel op de meest efficiënte manier te bereiken.

Het centrale doel van operations research is optimalisatie, dat wil zeggen dingen op de best mogelijke manier doen, afhankelijk van de gegeven omstandigheden.

Dit algemene concept kent vele toepassingen, bijvoorbeeld in data-analyse, allocatie van goederen en middelen, controle van productieprocessen, risicomanagement, verkeerscontrole, etc.

-Optimale oplossingen

Operationeel onderzoek richt zich op de ontwikkeling van wiskundige modellen die kunnen worden gebruikt om complexe systemen te analyseren en optimaliseren. Het is een gebied van academisch en industrieel onderzoek geworden. Het proces is onderverdeeld in drie stappen.

- Er wordt een reeks mogelijke oplossingen voor een probleem ontwikkeld.

- De verkregen alternatieven worden geanalyseerd en teruggebracht tot een kleine reeks oplossingen die waarschijnlijk levensvatbaar zijn.

- De geproduceerde alternatieve oplossingen ondergaan een gesimuleerde implementatie. Indien mogelijk worden ze in praktijksituaties getest.

Volgens het optimalisatieparadigma bij het toepassen van operationeel onderzoek, selecteert de beslisser de belangrijkste variabelen die de kwaliteit van de beslissingen zullen beïnvloeden. Deze kwaliteit komt tot uiting in een objectieve functie om te maximaliseren (winst, snelheid van dienstverlening, enz.), Of te minimaliseren (kosten, verlies, enz.).

Naast de objectieve functie wordt ook rekening gehouden met een reeks beperkingen, of deze nu fysiek, technisch, economisch, ecologisch enz. Zijn. Vervolgens wordt, door systematisch de waarden van alle beslissingsvariabelen aan te passen, een optimale of haalbare oplossing gekozen.

-Gemeenschappelijke toepassingen

Kritische padanalyse

Het is een algoritme om een ​​reeks activiteiten in een project te programmeren. Het kritieke pad wordt bepaald door het langste traject van afhankelijke activiteiten te identificeren en de tijd te meten die nodig is om ze van begin tot eind te voltooien.

Toewijzingsprobleem

Het is een fundamenteel combinatorisch optimalisatieprobleem. Bij dit probleem zijn er meerdere agenten en meerdere taken. Elke agent kan worden toegewezen om elke taak uit te voeren.

Afhankelijk van de taak die aan de agent is toegewezen, worden kosten gemaakt die kunnen variëren. Daarom is het vereist om alle taken uit te voeren, waarbij elke taak correct een agent en elke agent een taak krijgt, om de totale kosten van de toewijzing te minimaliseren.

Modellen

Een model is een grote hulp bij het faciliteren van operationeel onderzoek, aangezien de problemen tot uiting komen in modellen die de relatie tussen de variabelen laten zien.

Omdat het een vereenvoudigde weergave is van de echte wereld, worden alleen die variabelen opgenomen die relevant zijn voor het probleem. Een model van vrij vallende lichamen beschrijft bijvoorbeeld niet de kleur of textuur van het betrokken lichaam.

De modellen vertegenwoordigen de relatie tussen de gecontroleerde en ongecontroleerde variabelen en de prestaties van het systeem. Daarom moeten ze verklarend zijn, niet louter beschrijvend.

Veel van de gebruikte vereenvoudigingen veroorzaken enige fout in de voorspellingen die zijn afgeleid van het model, maar deze fout is vrij klein vergeleken met de omvang van de operationele verbetering die kan worden verkregen uit het model.

Soorten modellen

De eerste modellen waren fysieke voorstellingen, zoals scheepsmodellen of vliegtuigen. Fysieke modellen zijn meestal vrij eenvoudig te bouwen, maar alleen voor relatief eenvoudige objecten of systemen, die over het algemeen moeilijk te veranderen zijn.

De volgende stap na het fysieke model is de grafiek, die gemakkelijker te bouwen en te hanteren is, maar abstracter. Omdat een grafische weergave van meer dan drie variabelen moeilijk is, worden symbolische modellen gebruikt.

Er is geen limiet aan het aantal variabelen dat in een symbolisch model kan worden opgenomen. Deze modellen zijn gemakkelijker te bouwen en te bedienen dan fysieke modellen.

Ondanks de duidelijke voordelen van symbolische modellen, zijn er veel gevallen waarin fysieke modellen nog steeds bruikbaar zijn, zoals bij het testen van fysieke structuren en mechanismen. Hetzelfde geldt voor grafische modellen.

Symbolisch model

De meeste operationele onderzoeksmodellen zijn symbolische modellen, omdat symbolen de eigenschappen van het systeem beter weergeven.

Het symbolische model heeft de vorm van een matrix of een vergelijking. Deze modellen bieden oplossingen op een kwantitatieve manier (kosten, gewicht, enz.), Afhankelijk van het probleem.

Symbolische modellen zijn volledig abstract. Wanneer symbolen in het model zijn gedefinieerd, wordt er betekenis aan gegeven.

Symbolische modellen van systemen met verschillende inhoud vertonen vaak vergelijkbare structuren. Daarom kunnen de problemen die zich voordoen in de systemen worden geclassificeerd in termen van enkele structuren.

Omdat de methoden voor het extraheren van oplossingen uit de modellen alleen afhangen van hun structuur, kunnen er maar weinig methoden worden gebruikt om een ​​breed scala aan problemen vanuit contextueel oogpunt op te lossen.

Toepassingen

De toepassingen van operations research zijn legio, zoals bij productiebedrijven, dienstverlenende organisaties, militaire afdelingen en overheden. Het scala aan problemen waaraan u heeft bijgedragen, is enorm:

- Planning van luchtvaartmaatschappijen, treinen of bussen.

- Toewijzing van medewerkers aan projecten.

- Ontwikkeling van strategieën van bedrijven (speltheorie).

- Beheer van de waterstroom uit de reservoirs.

Project planning

De processen van een complex project die de totale duur van het project beïnvloeden, worden in kaart gebracht.

Vloerplanning

Ontwerp de blauwdruk voor apparatuur in een fabriek of componenten op een computerchip, om de productietijd te verkorten en dus de kosten te verlagen.

Een netwerk optimaliseren

Configureer netwerken voor telecommunicatie of energiesystemen om de kwaliteit van de dienstverlening tijdens onderbrekingen te waarborgen.

Locatie van voorzieningen

Om de transportkosten te minimaliseren, rekening houdend met factoren zoals het vermijden van gevaarlijke materialen in de buurt van huizen.

Routing

Het wordt uitgevoerd op vele soorten netwerken, inclusief circuitgeschakelde netwerken, zoals het openbare telefoonnetwerk, en computernetwerken, zoals internet.

Project operationele activiteiten

Beheer van de stroom van operationele activiteiten in een project, als gevolg van de veelzijdigheid van het systeem, door middel van operationeel onderzoekstechnieken, om deze variabiliteit te verminderen en ruimtes toe te wijzen met behulp van een combinatie van tijd-, inventaris- en capaciteitstoewijzingen.

Voorraadketenbeheer

Het is het beheer van de stroom componenten en grondstoffen die voortkomen uit een onstabiele vraag naar afgewerkte producten.

Vervoer

Vrachtbeheer van leverings- en transportsystemen. Voorbeelden: intermodale vracht of het handelsreizigersprobleem.

Globalisering

Globaliseer operationele processen om te profiteren van zuinigere arbeid, land, materialen of andere productieve inputs.

Probleem met voorraadstoring

Het verwijst naar het snijden van een materiaal dat op voorraad is, zoals rollen papier of metalen platen, in stukken van specifieke afmetingen, om materiaalverspilling te minimaliseren.

Voorbeelden

Tankstation geval

Een analyse van de auto's die stopten bij stedelijke benzinestations op de kruising van twee straten onthulde dat bijna alle auto's afkomstig waren van slechts vier van de 16 mogelijke routes op de kruising (vier inrichtingen, vier uitwegen).

Bij het onderzoeken van het percentage auto's dat per route stopte bij de dienst, werd geconstateerd dat dit percentage gerelateerd was aan de hoeveelheid tijd die verloren ging bij het stoppen.

Deze relatie was echter niet lineair. Dat wil zeggen, de toename van de ene was niet evenredig met de toename van de andere.

Toen werd ontdekt dat de waargenomen verloren tijd groter was dan de werkelijke verloren tijd. De relatie tussen het percentage stilstaande auto's en de ervaren verloren tijd was lineair.

Daarom werd een model gebouwd dat het aantal auto's dat stopte bij tankstations relateerde aan de hoeveelheid verkeer op elke route van de kruising, wat van invloed was op de tijd die nodig was om service te verkrijgen.

Toewijzingsprobleem

Het bestaat uit het toewijzen van werknemers aan taken, vrachtwagens aan bezorgroutes of klassen aan klaslokalen. Een typisch transportprobleem betreft de toewijzing van lege treinwagons waar ze nodig zijn.

Het wordt ook gebruikt om te bepalen welke machines moeten worden gebruikt om een ​​bepaald product te vervaardigen, of welke set producten in een fabriek gedurende een bepaalde periode moet worden vervaardigd.

Lineair programmeren

Deze techniek wordt routinematig gebruikt voor problemen zoals het mengen van olie en chemicaliën in raffinaderijen, het selecteren van leveranciers voor grote productiebedrijven, het bepalen van scheepvaartroutes en -schema's en het beheren en onderhouden van vrachtwagenvloten.

Bayesiaanse zoektheorie

Bayesiaanse statistieken worden toegepast om naar verloren voorwerpen te zoeken. Het is meerdere keren gebruikt om verloren schepen te vinden:

Hij speelde een sleutelrol bij het herstellen van vluchtrecords in de Air France Flight 447-ramp in 2009.

Het is ook gebruikt bij pogingen om het wrak van Malaysia Airlines Flight 370 te lokaliseren.

Voorraadbeheer

Voorraadproblemen doen zich bijvoorbeeld voor bij het bepalen van de hoeveelheden goederen die moeten worden gekocht of geproduceerd, hoeveel mensen moeten worden aangenomen of opgeleid, hoe groot een nieuwe productiefaciliteit of winkel moet zijn.

Referenties

1. Tech Target (2019). Operationeel onderzoek (OR). Ontleend aan: whatis.techtarget.com.
2. Wikipedia, de gratis encyclopedie (2019). Operationeel onderzoek. Ontleend aan: en.wikipedia.org.
3. Wolfram Mathworld (2019). Operationeel onderzoek. Genomen uit: mathworld.wolfram.com.
4. Mohamed Leila (2018). Het grote plaatje van Operations Research. Op weg naar Data Science. Genomen van: richtingdatascience.com.
5. Sindhuja (2019). Operationeel onderzoek: geschiedenis, methodologie en toepassingen. Ideeën voor bedrijfsbeheer. Genomen uit: Businessmanagementideas.com.
6. Encyclopaedia Britannica (2019). Operationeel onderzoek. Genomen uit: britannica.com.
7. The Science of Better (2019). What Operations Research Is. Ontleend aan: scienceofbetter.org.