تحقیق در عملیات

رئوس مطالب:

تحقیق در عملیات

تحقیق در عملیات شاخه‌ای میان‌رشته‌ای از ریاضیات است که برای یافتن نقطه بهینه در مسائل بهینه‌سازی، از گرایش‌هایی مانند برنامه‌ریزی ریاضی، آمار و طراحی الگوریتم‌ها استفاده می‌کند. یافتن نقطه بهینه براساس نوع مسئله مفاهیم مختلف دارد و در تصمیم‌سازی‌ها استفاده می‌شود. مسائل تحقیق در عملیات بر بیشینه‌سازی (مانند سود بیشتر، سرعت خط تولید بالاتر یا پهنای باند بیشتر) یا کمینه‌سازی (مانند هزینه کمتر یا کاهش ریسک) با استفاده از یک یا چند قید، تمرکز دارند. ایده اصلی تحقیق در عملیات یافتن بهترین پاسخ برای مسائل پیچیده‌ای می‌باشد که با زبان ریاضی مدل‌سازی شده‌اند و باعث بهبود یا بهینه‌سازی عملکرد یک سامانه می‌شوند.

تحقیق در عملیات چیست؟

در جنگ جهانی دوم فرماندهی نظامی در انگلستان از گروهی از دانشمندان دعوتی بعمل آورد تا در مسائل سوق الجیشی و تدابیر جنگی مربوط به دفاع زمینی و هوایی این کشور مطالعه نمایند. هدف آنها تعیین موثرترین روش استفاده از منابع محدود نظامی بود. از جمله مسائلی که مورد بررسی قرار گرفت مطالعه کارایی بمب افکن‌های نوع جدید و روش استفاده از راداری بود که به تازگی اختراع شده بود. تشکیل این گروه علمی به عنوان اولین فعالیت رسمی تحقیق در عملیات به شمار آمده است.

نام تحقیق در عملیات ظاهراً بدین مناسبت داده شده بود که این گروه به پژوهش در عملیات (نظامی) پرداخته بود. این رشته جدید تصمیم گیری از آغاز به عنوان رشته ای شناخته شده است که اطلاعات علمی را از طریق تلاش گروهی متخصص در نظام‌های مختلف به منظور تعیین بهترین نحوه استفاده از منابع محدود به کار می‌گیرد.

نتایج امید بخشی که توسط گروه‌های تحقیق در عملیات در بریتانیا به دست آمده بود فرماندهی نظامی ایالات متحده را بر آن داشت تا فعالیت‌های مشابهی را شروع نماید. از فعالیت‌های موفقیت آمیز گروه‌های آمریکایی می‌توان مطالعه مسائل پیچیده تدارکات نظامی٫ ابداع الگوهای جدید پرواز٫ طرح مین گذاری دریا و استفاده موثر از وسائل الکترونیکی را نام برد.

پس از جنگ موفقیت گروه‌های نظامی توجه مدیران صنعتی را به خود جلب کرد. اینان در جستجوی راه حل‌هایی برای مسائل خود بودند که بر اثر وارد شدن تخصص شغلی در تشکیلات تجاری روز به روز حادتر می‌شدند. زیرا با وجود این واقعیت که اصولاً مشاغل تخصصی برای خدمت به هدف کلی یک سازمان به وجود می‌آیند٫ اهداف فردی این مشاغل ممکن است همواره با مقاصد آن سازمان سازگار نباشند. این وضع منجر به مسائل تصمیم گیری پیچیده ای شده است که نهایتاً سازمان تجاری را مجبور نموده تا درصدد استفاده از موثرترین روش‌های تحقیق در عملیات برآیند.

اگرچه پیشگامی تحقیق در عملیات به عنوان یک نظام جدید با بریتانیای کبیر بود چیزی نگذشت که رهبری این رشته به سرعت در حال رشد را ایالات متحده به دست گرفت. اولین تکنیک ریاضی در این رشته که مورد قبول همه قرار گرفت و روش سیمپلکس برنامه ریزی خطی نامیده شد در سال ۱۹۴۷ توسط ریاضیدان آمریکایی جورج. ب. دانتسیک به وجود آمد. ار آن به بعد با تلاش‌ها و همکاری‌های علاقه مندان در موسسات علمی و صنعتی تکنیک‌ها و کاربردهای جدیدی پدید آمده اند.

تحقیق در عملیات یا پژوهش عملیاتی که به طور مخفف OR نامیده می‌شود شاخه‌ای بین‌رشته‌ای از ریاضیات است که از گرایش‌هایی مانند برنامه‌ریزی ریاضی، آمار و طراحی الگوریتم‌ها استفاده می‌کند تا در مسائل بهینه سازی نقطه بهینه را پیدا کند. یافتن نقطه بهینه براساس نوع مسله مفاهیم مختلف دارد و در تصمیم سازی‌ها استفاده می‌شود. مسائل تحقیق در عملیات بر بیشینه سازی) ماکزیمم سازی) – مانند سود، سرعت خط تولید، تولید زراعی بیشتر، پهنای باند بیشتر و غیره- یا کمینه سازی) می‌نیمم‌سازی) – مانند هزینه کمتر و کاهش ریسک و غیره) با استفاده از یک یا چند قید تمرکز دارند. ایده اصلی تحقیق در عملیات یافتن بهترین پاسخ برای مسائل پیچیده‌ای است که با زبان ریاضی مدل‌سازی شده‌اند که باعث بهبود یا بهینه‌سازی عملکرد یک سیستم می‌شوند

عبارت تحقیق در عملیات (که گاهی علم مدیریت یا management science نیز نامیده می‌شود) معمولاً مخفف به صورت OR به كار می‌رود. معمولاً علم مدیریت ارتباط نزدیکی به مسائل مدیریت تجارت دارد. تحقیق در عملیات یکی از زیرشاخه‌های ریاضیات کاربردی است و جنبه‌های کاربردی آن در مهندسی صنایع نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. ریاضیات کاربردی به متخصصان امکان می‌دهد تا جنبه‌های نظری تحقیق در عملیات را بررسی کرده و آن را گسترش دهند و توانایی ایجاد و توسعه تحقیق در عملیات را فراهم کنند. مهندسی صنایع با استفاده از جنبه‌های کاربردی تحقیق در عملیات سعی می‌کند تا آن را در صنعت و تجارت به کار گیرد. ابزارهای اصلی استفاده شده توسط تحقیق در عملیات مدل‌سازی ریاضی، بهینه‌سازی، آمار، نظریه گراف، نظریه بازی‌ها، نظریه صف، آنالیز تصمیم‌گیری و شبیه‌سازی است. به دلیل ماهیت محاسباتی این شاخه، OR با علوم كامپیوتر پیوند دارد و تحلیل‌گر تحقیق در عملیات معمولاً از نرم‌افزارها یا کدهای اختصاصی استفاده می‌کنند که توسط خودشان یا همکارانشان ایجاد شده‌اند. نرم‌افزارهای تجاری تحقیق در عملیات معمولاً با عنوان ابزارهای حل مساله شناخته می‌شوند و قابلیت استفاده در نرم‌افزارها و کدهای خودنوشته را دارا هستند. ویژگی بارز تحقیق در عملیات نگاه کلی آن به سیستم‌ها و بهبود آن است و به جای آنکه بر یک یا چند جزء سیستم تمرکز کند تمام سیستم را مد نظر قرار می‌دهد. تحلیل‌گران تحقیق در عملیات معمولاً با مسائل جدیدی مواجه می‌شوند و باید تشخیص دهند که کدام یک از روش‌ها بیشتر با ساختار سیستم، اهداف بهبود و قیدهای زمانی و توان محاسباتی منطبق است. به همین دلیل (و دلایل دیگر) نقش نیروی انسانی در تحقیق در عملیات حیاتی است. همانند ابزارهای دیگر، تکنیک‌های OR به تنهایی قادر به حل مسائل نیستند.

تاریخچة تحقیق در عملیات

خیلی‌ها کارلس ببیج را به دلیل مطالعاتی که در سازمان پست انگلیس روی هزینة حمل و نقل و طبقه بندی مرسولات پستی انجام داد پدر علم تحقیق در عملیات می‌دانند.

ولی به صورت عمومی‌تر گفته می‌شود تحقیق در عملیات در جریان جنگ جهانی دوم توسط دانشمندان انگلیسی توسعه و گسترش پیدا کرد. در آن زمان انگلیسی‌ها گروهی از دانشمندان را که با مسائل تاکتیکی و نظامی آشنا بودند مامور کردند در این زمینه تحقیقاتی را انجام دهند و مهم‌ترین دلیل این امر هم محدودیت بودجة نظامی انگلستان بود.

و بدین منظور این دانشمندان مجبور شدند چگونگی استفادة حداکثر از منابع محدود را مورد بررسی قرار دهند. این دانشمندان مسائل مختلفی را مورد بررسی قرار دادند و با بررسی‌های کمی شیوه‌های مختلفی را پیشنهاد دادند.

باید گفت نتایج حاصل از تحقیقات این دانشمندان بسیار ارزشمند بود و به همین دلیل مدیریت نظامی ایالات متحده را به فعالیت‌هایی در این زمینه ترغیب نمود. آمریکایی‌ها موفقیت‌های چشمگیری در این زمینه کسب کردند و توانستند الگوهای جدیدی از عملیات نظامی را به کمک این روش‌ها بهینه نمایند.

جالب اینجاست که این روش‌ها به قدری موفق بودند که بعد از جنگ توجه مدیران صنعتی را نیز به خود جلب نمود و گروهای تحقیق در عملیات دریافتند که مسائل نظامی تفاوتی با مسائل صنعتی و اقتصادی ندارند و می‌توان از این علم در صنعت هم استفاده نمود.

و از این رو در اوایل دهة 1950 میلادی بود که در بخش‌های صنعتی آمریکا برای کاهشش ضایعات و افزایش بهره وری واحدهای تولیدی و صنعتی کارشناسان ORمشغول به کار شدند. از این پس پیشرفت‌های چشمگیری که استفاده از روش‌های ORبرای واحدهای صنعتی آمریکایی به وجود آورد باعث رشد روز افزون تحقیق در عملیات گردید و دانشمندان را به پژوهش‌های بیشتر در این زمینه ترغیب نمود.

ابداع روش سیمپلکس توس جرج دنترینک در سال 1947 از اولین و مهم‌ترین دستاوردهای این پژوهش‌ها بود. البته شایان ذکر است برخی از روش‌های متعارف تحقیق در عملیات مانند برنامه ریزی پویا، نظریة صف و نظریة موجودی‌ها تا قبل از سال 1950تا حدودی گسترش پیدا کرده بود.

از آن به بعد رشد و توسعة این علم گسترش یافت و همزمان با آن، پیشرفت در زمینة علوم کامپیوتری باعث افزایش به کار گیری از این علم شد. پیشرفت‌های چشمگیر در تحقیق در عملیات از یک سو و توسعة تکنولوژی کامپیوتر از طرف دیگردامنه ی تحقیق در عملیات را به جایی کشاند که سازمان‌ها درصدد تهیة سیستم‌های هوشمند با استفاده از منطق فازی هستند.

تعریف تحقیق در عملیات

تحقیق در عملیات یک دانش بین رشته ای است که در هر رشته ای با توجه به کاربران آن رشته به گونه ای متفاوت تعریف می‌گردد. در حالت کلی مهم‌ترین تعاریفی که می‌توان از این علم داشت به شرح زیر است:

1) تحقیق در عملیات به مجموعة از روش‌های علمی و فنونی گفته می‌شود که جهت شناخت مسایل درون سیستم به کار می‌روند و در صدد جواب بهینه برای مسئله هستند.

2) تحقیق در عملیات عبارتست از کاربرد روش‌های علمی برای مطالعه و بررسی فعالیت‌های عملیاتی پیچیده در سازمان‌ها که برای رسیدن به این اهداف متخصصان OR از تکنینک های مختلفی استفاده می‌نمایند از جمله:

شبیه سازی (Simulation) : که این توانایی را به متخصصان می‌دهد که شرایط کار را آزمایش کنند و با تست ایده‌های خود برای بهبود هر چه بهتر بکوشند.

بهینه سازی (Optimization) : که مکان انتخاب بهترین حالت ممکن را از بین تعداد زیاد حالات به متخصص می‌دهد.

آمار و احتمال(Probability and Statistics) : که این امکان را به متخصص OR می‌دهد که میزان ریسک را اندازه گیری نماید، متغیرهای مرتبط با فرآیند را شناسایی نماید و پیش بینی منطقی ای از سیستم را رائه دهد.

ویژگی‌های تحقیق در عملیات

از مهم‌ترین ویژگی‌های تحقیق در عملیات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- بیشترین تمرکز OR بر روی تصمیم گیری برای مدیران است.

2- در OR از روش‌های علمی استفاده می‌شود.

3- در OR مسایل و تصمیمات با نگاه سیستمی بررسی می‌شوند.

4- OR یک دانش بین رشته ای است یعنی در رشته‌های مختلفی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

5- چنان چه قبلاً هم اشاره شد کامپوتر نقش بسیار مهمی در دانش OR دارد.

انواع حوزه‌های تحقیق در عملیات

حوزه سخت

نگرش سخت به دنبال جواب رضایت بخش است. متغیرهای آن دارای قطعیت وعدم پیچیدگی هستند. جواب آن از شرایط سیاسی و اجتماعی تاثیر نمی‌گیرند. آرا و نظرات انسانی در آن تاثیر ندارد لذا فضای جواب معین و رسیدن به هدف از پارامترهای دارای پیچیدگی و ریسک تاثیر نمی‌گیرد. فضای جواب آن مشخص و دارای حدود تعیین شده و معین می‌باشد.

حوزه نرم

تحقیق در عملیات نرم روشی برای تصمیم گیری در دنیای واقعی است که مسائل با پیچیدگی‌های بسیار زیادی همراه هستند. روش‌های سنتی تحقیق در عملیات در خلال جنگ جهانی دوم ابداع شدند. ایرادی که به این روش‌ها وارد است آن است که در این روش‌ها مسائل به صورتی کاملاً ساختارمند حل می‌شوند. به همین خاطر مسائل ساده سازی می‌شوند اما مسائل دنیای واقعی بعضاً بسیار پیچیده هستند. روش‌های تحقیق در عملیات نرم برای حل این مسائل استفاده می‌شوند. وﯾﮋﮔﯽ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻧﺮم:

ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ ﻣﺴﺌﻠﻪ درﻫﻢ ﺗﻨﯿﺪه و آشفته
ﺳﺎﺧﺘﺎر و ﻣﺮزﺑﻨﺪی ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ نامشخص
ﺗﻌﺮﯾﻒ ﺿﻌﯿﻒ از اﺟﺰای ﻣﺴﺌﻠﻪ و رواﺑﻂ ﺑﯿﻦ آن‌ها
ﻋﺪم اﺳﺘﻘﻼل ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ از اﻓﺮاد
ﻋﺪم توافق در مورد اهداف و ﯾﺎ اقدامات و در عین حال وجود ارزش‌ها و منافع مشترک برای همکاری
ﺳﻮال اﺻﻠﯽ ﻋﻤﺪﺗﺎً ﺣﻮل ﭼﯿﺴﺘﯽ اﺳﺖ ﻧﻪ ﭼﮕﻮﻧﮕﯽ.