History of operations research — Ανάπτυξη της Επιχειρησιακής Έρευνας

Ανάπτυξη της Επιχειρησιακής Έρευνας

Η Επιχειρησιακή Έρευνα (ΕΕ) είναι ένας διεπιστημονικός κλάδος που εφαρμόζει επιστημονικές μεθόδους για την ανάλυση και τη βελτιστοποίηση σύνθετων συστημάτων λήψης αποφάσεων. Η διαμόρφωση και η ανάπτυξή της συνδέονται στενά με την ανάγκη επίλυσης στρατηγικών και τακτικών προβλημάτων υπό συνθήκες περιορισμένων πόρων, εξελισσόμενη από τις πρώτες εφαρμογές επιστημονικών μεθόδων στη διοίκηση έως τη σύγχρονη επιστήμη, η οποία είναι ενσωματωμένη με την πληροφορική και την ανάλυση δεδομένων.

Προϋποθέσεις και πρώιμες εργασίες (πριν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο)

Αν και η επίσημη διαμόρφωση της ΕΕ έγινε αργότερα, οι ρίζες της ανάγονται στις πρώιμες προσπάθειες εφαρμογής επιστημονικής ανάλυσης σε προβλήματα οργάνωσης και διοίκησης.

• Επιστημονική Διοίκηση: Στα τέλη του 19ου - αρχές του 20ού αιώνα, ο Frederick W. Taylor (από το 1885) έθεσε τα θεμέλια της επιστημονικής ανάλυσης των μεθόδων παραγωγής. Ο Henry L. Gantt ανέπτυξε μεθόδους προγραμματισμού και αποστολής εργασιών (βλ. διάγραμμα Gantt), που επέτρεψαν την ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων και τη βελτιστοποίηση της χρήσης του εξοπλισμού.
• Θεωρία ουρών: Το 1917, ο Δανός μαθηματικός A. K. Erlang δημοσίευσε εργασία για την τηλεφωνική κίνηση και τις καθυστερήσεις σε περιόδους αιχμής, θέτοντας τα θεμέλια της θεωρίας μαζικής εξυπηρέτησης. Οι μέθοδοί του υιοθετήθηκαν από την ταχυδρομική υπηρεσία της Μεγάλης Βρετανίας για τον υπολογισμό των ικανοτήτων.
• Διαχείριση αποθεμάτων: Το μοντέλο οικονομικής ποσότητας παραγγελίας (EOQ), που κατέστη κλασικό στη διαχείριση αποθεμάτων, αποδίδεται στον F. W. Harris, ο οποίος δημοσίευσε την εργασία του το 1915.
• Ανάλυση μάρκετινγκ: Στη δεκαετία του 1930, ο Αμερικανός αστρονόμος H. C. Levinson εφάρμοσε επιστημονική ανάλυση σε προβλήματα εμπορίου, μελετώντας τις αγοραστικές συνήθειες, την ανταπόκριση στη διαφήμιση και την επίδραση του περιβάλλοντος στις πωλήσεις.
• Βιομηχανική Επανάσταση: Η αύξηση της κλίμακας της βιομηχανίας, η αντικατάσταση της χειρωνακτικής εργασίας από μηχανές και η πολυπλοκότητα των διοικητικών λειτουργιών (προγραμματισμός, προμήθειες, παραγωγή, διανομή) οδήγησαν στον καταμερισμό της διοικητικής εργασίας και δημιούργησαν την ανάγκη βελτιστοποίησης σύνθετων συστημάτων.

Γέννηση του κλάδου: Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος

Η επίσημη γέννηση της ΕΕ ως επιστημονικού κλάδου έγινε στη Μεγάλη Βρετανία κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου. Η στρατιωτική ηγεσία κάλεσε επιστήμονες να μελετήσουν στρατηγικά και τακτικά προβλήματα εναέριας και χερσαίας άμυνας.

Καθοριστικό ρόλο έπαιξε η ομάδα υπό την ηγεσία του καθηγητή του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ Patrick Blackett, γνωστή ως «Τσίρκο του Blackett» (Blackett's Circus). Αυτή η διεπιστημονική ομάδα περιλάμβανε φυσιολόγους, μαθηματικούς φυσικούς, αστροφυσικό, στρατιωτικό αξιωματικό, τοπογράφο, φυσικό και μαθηματικούς. Σκοπός τους ήταν η εύρεση της αποτελεσματικότερης κατανομής των περιορισμένων στρατιωτικών πόρων.

Οι εφαρμογές της πρώιμης ΕΕ περιλάμβαναν:

• Αποτελεσματική χρήση του νέου ραντάρ.
• Κατανομή αεροσκαφών της Βρετανικής Αεροπορίας σε επιχειρησιακές αποστολές.
• Καθορισμός βέλτιστων σχημάτων αναζήτησης υποβρυχίων.

Η ονομασία «επιχειρησιακή έρευνα» (operations research ή operational research) προέκυψε επειδή οι ομάδες ασχολούνταν με την έρευνα στρατιωτικών επιχειρήσεων. Η επιτυχία αυτών των εργασιών οδήγησε στη δημιουργία παρόμοιων ομάδων στις υπόλοιπες βρετανικές ένοπλες δυνάμεις και στη διάδοση της μεθοδολογίας στους συμμάχους — ΗΠΑ, Καναδά και Γαλλία. Αν και η ΕΕ γεννήθηκε στην Αγγλία, σύντομα οι ΗΠΑ ανέλαβαν την πρωτοπορία. Οι αμερικανικές ομάδες ΕΕ συνέβαλαν στην ανάπτυξη στρατηγικών ναρκοπολέμου, νέων σχημάτων πτήσης και σχεδιασμού ναρκοθέτησης θαλάσσιων περιοχών.

Μεταπολεμική ανάπτυξη και θεσμοθέτηση

Η επιτυχία της επιχειρησιακής έρευνας στις στρατιωτικές εφαρμογές τράβηξε την προσοχή βιομηχανικών διευθυντών που αναζητούσαν λύσεις για τα δικά τους προβλήματα. Ωστόσο, οι πορείες ανάπτυξης της ΕΕ στη Μεγάλη Βρετανία και στις ΗΠΑ διέφεραν.

• Στη Μεγάλη Βρετανία: Η κρίσιμη οικονομική κατάσταση απαιτούσε δραστική αύξηση της παραγωγικότητας. Η εθνικοποίηση των βασικών βιομηχανικών κλάδων διεύρυνε το πεδίο εφαρμογής της ΕΕ, η οποία εξαπλώθηκε γρήγορα από τον στρατιωτικό τομέα στον κρατικό, βιομηχανικό και κοινωνικοοικονομικό σχεδιασμό.
• Στις ΗΠΑ: Η αμυντική εφαρμογή της ΕΕ συνέχισε να αναπτύσσεται υπό την επίδραση των επιτυχιών στη Μεγάλη Βρετανία. Ωστόσο, ο βιομηχανικός τομέας υιοθέτησε την ΕΕ πιο αργά, καθώς πολλοί ειδικοί της ΕΕ παρέμειναν στη στρατιωτική υπηρεσία και οι βιομήχανοι δεν έβλεπαν πάντα την ανάγκη νέων μεθόδων σε ειρηνικές συνθήκες. Η ΕΕ στις ΗΠΑ αναπτύχθηκε υπό διάφορες ονομασίες: operational analysis (Επιχειρησιακή ανάλυση), operations evaluation (Αξιολόγηση επιχειρήσεων), systems analysis (Ανάλυση συστημάτων), system evaluation (Αξιολόγηση συστήματος), system research (Έρευνα συστήματος), management science (Επιστήμη διοίκησης).

Βασικοί παράγοντες περαιτέρω προόδου ήταν:

• Αυτοματισμός και υπολογιστές: Η Δεύτερη Βιομηχανική Επανάσταση, που ξεκίνησε γύρω στη δεκαετία του 1940 με την εμπορική εμφάνιση ηλεκτρονικών υπολογιστών, έδωσε στην ΕΕ το απαραίτητο υπολογιστικό εργαλείο. Χωρίς υπολογιστές, η επίλυση σύνθετων προβλημάτων επιχειρησιακής έρευνας θα ήταν αδύνατη.
• Ακαδημαϊκή αναγνώριση: Το 1950, η ΕΕ εισήχθη ως διδακτικό αντικείμενο στα αμερικανικά πανεπιστήμια, αποκτώντας σημασία για φοιτητές μαθηματικών, στατιστικής, εμπορίου, οικονομικών, διοίκησης και μηχανικής.
• Επαγγελματικές εταιρείες: Για τον συντονισμό των προσπαθειών και την ανάπτυξη του κλάδου ιδρύθηκαν:
  • Operations Research Society of America (ORSA) το 1950
  • The Institute of Management Sciences (IMS) το 1953
• Εξειδικευμένα περιοδικά: Εμφανίστηκαν εκδόσεις όπως τα Operations Research, Opsearch, Operational Research Quarterly, Management Science, Transportation Science, Mathematics of Operations Research.

Ανάπτυξη βασικών μεθόδων και ιδεών

Στη μεταπολεμική περίοδο αναπτύχθηκαν και τελειοποιήθηκαν πολλές θεμελιώδεις μέθοδοι επιχειρησιακής έρευνας:

• Γραμμικός προγραμματισμός: Η μέθοδος simplex, που αναπτύχθηκε από τον George Dantzig το 1947.
• Θεωρία μαζικής εξυπηρέτησης: Ανάπτυξη των μεθόδων του Erlang.
• Θεωρία παιγνίων: Ανάλυση στρατηγικών αλληλεπιδράσεων.
• Διαχείριση αποθεμάτων: Μοντέλα που αναπτύσσουν τις ιδέες του Harris.
• Προσομοίωση: Ανάλυση σύνθετων συστημάτων με τη βοήθεια υπολογιστών.
• Δικτυακός προγραμματισμός: CPM και PERT.

Σημαντική επίδραση στη μεθοδολογία της επιχειρησιακής έρευνας άσκησε η συστημική προσέγγιση, που προωθήθηκε ενεργά από τον Russell Ackoff και άλλους επιστήμονες.

Βιβλιογραφία

• Βέντσελ Ε. Σ. Επιχειρησιακή Έρευνα: προβλήματα, αρχές, μεθοδολογία. — Μόσχα: Nauka, 1988. — 208 σ.
• Ackoff R., Sasieni M. Βασικές αρχές επιχειρησιακής έρευνας. — Μόσχα: Mir, 1971. — 534 σ.
• Hillier, Frederick S.; Lieberman, Gerald J. Introduction to Operations Research. — 11th ed. — McGraw-Hill Education, 2021. — ISBN 978-1260295069.
• Taha, Hamdy A. Operations Research: An Introduction. — 10th ed. — Pearson, 2017. — ISBN 978-0134444017.
• Operations Research // Encyclopedia Britannica. (σύνδεσμος)

Δείτε επίσης

• Επιχειρησιακή Έρευνα
• Ανάλυση συστημάτων
• Βελτιστοποίηση
• Μαθηματική μοντελοποίηση
• Θεωρία λήψης αποφάσεων
• Γραμμικός προγραμματισμός
• Θεωρία μαζικής εξυπηρέτησης
• Προσομοίωση