Основен тласък зад операционните изследвания беше осъзнаването, че сложните, целенасочени процеси трябва да се изучават и решават като единни цялости, тъй като решенията на отделните части от общата задача се оказват изолирани, докато практиката изисква единство между всички частични решения.
Първоначално „операционните изследвания” се ограничаваха до разработването на методи за анализ на даден проблем като единно цяло, без да се отделят съставните му части. Друга отличителна черта на тези изследвания в ранния период беше използването на интердисциплинарен екипен подход. Същността му се състоеше не в събирането на всички съответни специалисти на едно място, а в създаването на група, която владее количествени методи и е свободна от тесния поглед, присъщ на всяка отделна дисциплина. Този подход отразяваше две реалности: първо, необходимостта от внасяне на количествени методи в науката за управление, и второ, недостигът на методи (и специалисти) в областта, която по-късно бе наречена „операционни изследвания”.
Впоследствие „операционните изследвания” се развиха от съвместната дейност на специалисти от различни профили в самостоятелен клон на науката и организационната практика, като в процеса се разделиха на две основни направления.
Първото от тях е свързано с изграждането на математически модели за най-често срещаните подзадачи на управлението, при които в известна степен е възможно да не се взема предвид поведението на отделните хора, участващи в операцията. Тук бяха идентифицирани основните проблеми на математическата теория на „операционните изследвания”, заедно със свързаната с тях по-нататъшна специализация на учените, работещи в тази област.
Голям брой проблеми, решавани от ръководители, могат да се отнесат към такива задачи, например:
- управление на запасите, свързано с определяне на необходимия размер на „складираните” ресурси (човешки, материални, финансови, суровинни и др.), като се има предвид, че съхранението е свързано с определени разходи;
- разпределение на ограничени ресурси между различни потребители, всеки от които ги използва с различна степен на ефикасност;
- задачи на масовото обслужване, които включват разпределяне на задачи в строга последователност, формиране на определен процес, и установяване на правила за приоритет;
- избор на маршрут и планиране на работата във времето;
- проблеми, свързани със замяната на остаряло оборудване;
- намиране на решения чрез рационално (а не изчерпателно) изброяване на възможностите;
- конкурентни проблеми, или проблеми на теорията на игрите, които изследват рационални стратегии на поведение в ситуации, при които изходът на операцията зависи не само от поведението на субекта, но и от поведението на противник, чиито цели противоречат на тези на субекта.
Така методът на „операционните изследвания” започна да се прилага към различни видове операции и процеси, използвайки различни подходи и разнообразни математически инструменти в зависимост от обекта на анализ (методи на математическото програмиране, комбинаторно и статистическо моделиране). Наред с математическите инструменти в „операционните изследвания” се използваха и евристични методи.
При разработването на методи за анализ на целенасочени действия (операции) и сравнителна оценка на решения, предимно в количествено отношение, „операционните изследвания” се основават на системна методология, съгласно която изследваните явления се разглеждат като системи, представляващи взаимодействащи съвкупности от елементи, предназначени за постигане на конкретни цели.
Анализът на конкретни операции или явления от гледна точка на „операционните изследвания” включва изграждане на математически модел на явлението, анализ на модела и търсене на решение, проверка на адекватността на модела и решението спрямо явлението, извършване на необходимите корекции („настройка”) на модела и решението, и накрая прилагане на избраното решение на практика.
Тясно свързана с математическите проблеми на този метод (макар и формално да не е част от тях) е голямата област на така наречените мрежови методи на планиране и управление. Развитието на мрежовите методи и мрежовите системи е тясно свързано с клона на „операционните изследвания”, който изучава моделите за календарно планиране. Тези методи направиха възможно намирането на нов и изключително удобен език за описване, моделиране и анализ на сложни многоетапни операции. Такива са по-специално мрежовите методи за моделиране и оперативен контрол: CPM — „Метод на критичния път” и PERT — „Техника за оценка и преглед на програми”.
Появата на различни формализирани системи за управление, методи за дългосрочно планиране, програмиране и прогнозиране бе продиктувана от необходимостта да се създадат условия за правилно вземане на решения в среда, в която управлението се сблъскваше с огромни обеми информация, хиляди фактори, чието отчитане, оценяване и интегриране се оказваше невъзможно при обичайната организация на управлението.
Изследвания на редица американски психолози показват, че човек изпитва трудност при вземането на решения, когато това изисква отчитане на повече от 10 променливи или взаимно противоречащи си фактора, или повече от 20 фактора от един и същи порядък. Тъй като обаче оптималното решение може да произтича само от отчитането и анализа на всички фактори, независимо дали човек на дадено ниво на управление е способен да се справи с тази задача, обективно възниква необходимост от разделяне на проблемите на подпроблеми и подзадачи. Основният принцип, лежащ в основата на повечето съществуващи системи за програмиране, се състои в логическата декомпозиция на задачите. Предпоставката бе необходимостта от намаляване на броя на факторите или обема на информацията до нива, които позволяват на човек да ги оцени.
Второто направление на „операционните изследвания” се разви по донякъде различен начин, като акцентираше не толкова върху математизацията на управленските проблеми и въвеждането на методи на точните науки, колкото върху прилагането на принципите за изучаване на операцията като единно цяло, използвайки „свежи”, „непредубедени” изследователски екипи. С това направление е свързано възникването на системното инженерство. Трябва да се отбележи, че много учени, изучавали процесите на управление чрез метода на „операционните изследвания”, впоследствие излязоха извън границите на този вид изследване. В тази връзка те предложиха все по-широки определения на научната дисциплина, чиято основа е този метод, което нерядко водеше до терминологично объркване.
Много американски специалисти признават, че макар „операционните изследвания” като цяло да представляват много важна стъпка към създаването на нова наука за управлението, те все пак обхващат сравнително тесен кръг от проблеми. Освен това, с развитието на математическата специализация, се появи тенденция „операционните изследвания” да се разглеждат като специални клонове на приложната математика — тоест да не се смятат за самостоятелна научна дисциплина с обособен предмет на изследване.
Затова още в началото на 50-те години на ХХ век започна активно търсене на по-точно определение на спецификата на онези управленски проблеми, чието решаване предполага прилагане на математически методи, макар самите проблеми да следва да се отнесат към предмета на теорията на организацията и управлението. Резултатът бе обособяването на теорията на решенията като самостоятелна научна дисциплина (в рамките на науката за управление), замислена като по-нататъшно развитие на „операционните изследвания”, които съответно бяха тълкувани като специфични методи за вземане на решения. Въпреки това, в теорията на решенията (и това я отличава от „операционните изследвания”) основното внимание бе отделено на самия процес на вземане на решения, на формирането на принципи за избор, на разработването на критерии за качество и на определянето на методи за намиране на решения, съответстващи на тези принципи. Привържениците на тази теория твърдят, че вземането на решения представлява ядрото на управленската дейност и определя нейните специфични особености.
Работата в тази област протича главно в две направления. Първото се занимава предимно с математическото моделиране на процесите на вземане на решения, така както те действително се извършват в реални екипи. Второто съсредоточава усилията си върху разработването на алгоритми, които позволяват получаването на оптимални решения. Първото направление включва различни „поведенчески” изследвания, например тези на Е. Фогел и Р. Люс, докато второто обхваща многобройни изследвания в теорията на статистическите решения, теорията на игрите и подобни. Работата на представителите и на двете направления широко използва инструментите на математическата логика, математическата статистика, както и линейното, нелинейното, динамичното и системното програмиране. Необходимостта от оценка на последиците от едно или друго решение при условия на неопределеност доведе до широкото използване на методите на статистическото изпитване, или „методите на Монте Карло”.
Същевременно в рамките на „новото” направление се оформи и друга гледна точка, според която специфичните особености на управлението се свързват с икономическия аспект на дейността на различните системи, и следователно централният фокус на науката за управление трябва да бъде задачата за количествено изразяване и математическо моделиране на икономическите явления. Тази гледна точка доведе до появата на така наречения иконометричен подход към анализа и програмирането на управленските процеси.
От голямо значение за развитието на иконометричния подход бе откриването през 1939 г. от съветския математик и нобелов лауреат Л. В. Канторович на метода на линейното програмиране, върху който до голяма степен се основават изследванията в тази област. Едва 10 години по-късно този метод бе преоткрит независимо от американския математик Дж. Данциг.
В основата на иконометричния подход лежи изграждането на модели, които отразяват отделни икономически явления или процеси в схематична форма чрез научна абстракция на най-характерните черти на тези явления и процеси. За разлика от икономическия модел, иконометричният модел е изразен в математическа форма. Според този подход всеки разработен икономико-математически модел има четири отделни аспекта:
- Той отразява определени икономически явления с качествено съдържание, изразени в конкретни мерни единици. Тези величини са в известен смисъл параметрите на модела.
- Моделът включва определени количествени зависимости и отношения между параметрите. Това могат да бъдат балансови уравнения, които определят структурата на моделирания процес, или по-сложни зависимости, свързващи резултатите от процесите с техните причини.
- Моделът определя областта на допустимите изменения на параметрите на модела във времето, пространството и обема. Това са така наречените ограничения, наложени върху количествените зависимости.
- Моделът трябва да представлява система от взаимосвързани параметри, зависимости и ограничения с определени входове и изходи. Управлението на такава система — тоест получаването на конкретни резултати на изхода — трябва да се извършва чрез една или друга форма на въздействие върху входовете, без да се намесва във вътрешната ѝ структура.
Изграждането на иконометрични модели се разделя на четири основни етапа.
- Първият етап е спецификацията, при която основните икономически променливи се формализират и се търсят математически уравнения въз основа на изходните допускания и твърдения.
- Вторият етап е идентификацията, която се състои в намирането на стойностите на параметрите на уравненията, получени на първия етап в резултат на спецификацията.
- Третият етап е верификацията, която се състои в определянето и избора на критерии за оценка на качеството на резултатите от спецификацията и идентификацията — тоест степента на адекватност на моделите спрямо реалните икономически процеси. Ако моделите, получени чрез спецификация и идентификация, се окажат неадекватни, тогава се преразглеждат валидността на изходните предпоставки, изборът и формализацията на икономическите променливи.
- Четвъртият етап е прогнозирането, което представлява процедурата за определяне на бъдещите стойности на променливите, включени в иконометричния модел.