History of operations research — התפתחות חקר הביצועים

התפתחות חקר הביצועים

חקר ביצועים (Operations Research, ח"ב) הוא תחום בין-תחומי המיישם שיטות מדעיות לניתוח ואופטימיזציה של מערכות קבלת החלטות מורכבות. התהוותו והתפתחותו קשורות קשר הדוק לצורך בפתרון בעיות אסטרטגיות וטקטיות בתנאי מחסור במשאבים, תוך התפתחות מיישומים מוקדמים של שיטות מדעיות בניהול אל מדע מודרני המשולב עם מחשוב וניתוח נתונים.

הרקע והעבודות המוקדמות (לפני מלחמת העולם השנייה)

אף שהתמסדותו הרשמית של ח"ב התרחשה מאוחר יותר, שורשיו נטועים בניסיונות מוקדמים ליישם ניתוח מדעי על בעיות של ארגון וניהול.

• ניהול מדעי: בסוף המאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20 הניח פרדריק ו. טיילור (משנת 1885) את היסודות לניתוח מדעי של שיטות ייצור. הנרי ל. גאנט פיתח שיטות לתכנון ותזמון עבודות (ראו: תרשים גאנט), שאפשרו לצמצם עיכובים ולמטב את ניצול הציוד.
• תורת התורים: בשנת 1917 פרסם המתמטיקאי הדני א. ק. ארלנג עבודה על תעבורת טלפון ועיכובים בשעות עומס, ובכך הניח את היסודות לתורת שירות ההמונים. שיטותיו אומצו על ידי שירות הדואר הבריטי לחישוב קיבולות.
• ניהול מלאי: מודל הכמות הכלכלית להזמנה (EOQ), שהפך לקלאסי בניהול מלאי, מיוחס לפ. ו. האריס, שפרסם את עבודתו בשנת 1915.
• ניתוח שיווק: בשנות ה-30 יישם האסטרונום האמריקאי ח. ק. לוינסון ניתוח מדעי על בעיות מסחר, תוך חקר הרגלי קנייה, תגובה לפרסום והשפעת הסביבה על מכירות.
• המהפכה התעשייתית: גידול היקף התעשייה, החלפת העבודה הידנית בעבודת מכונות והתסבכות תפקידי הניהול (תכנון, רכש, ייצור, שיווק) הובילו לחלוקת עבודת הניהול ויצרו צורך באופטימיזציה של מערכות מורכבות.

לידת הדיסציפלינה: מלחמת העולם השנייה

לידתו הרשמית של ח"ב כדיסציפלינה מדעית התרחשה בבריטניה במהלך מלחמת העולם השנייה. ההנהגה הצבאית גייסה מדענים לחקר בעיות אסטרטגיות וטקטיות של ההגנה האווירית והיבשתית.

תפקיד מרכזי מילאה הקבוצה בראשותו של פרופסור מאוניברסיטת מנצ'סטר פטריק בלאקט, הידועה בשם Blackett's Circus. צוות בין-תחומי זה כלל פיזיולוגים, פיזיקאים מתמטיים, אסטרופיזיקאי, קצין צבאי, גיאודזיסט, פיזיקאי ומתמטיקאים. מטרתם הייתה למצוא את החלוקה היעילה ביותר של המשאבים הצבאיים המוגבלים.

יישומי ח"ב המוקדמים כללו:

• שימוש יעיל בטכנולוגיית הרדאר החדשה.
• הקצאת מטוסי חיל האוויר המלכותי הבריטי למשימות קרב.
• קביעת תוכניות חיפוש אופטימליות אחר צוללות.

השם "חקר ביצועים" (operations research או operational research) נוצר מפני שהצוותים עסקו בחקר פעולות צבאיות. הצלחת עבודות אלה הובילה להקמת קבוצות דומות ביתר זרועות הצבא הבריטי ולהפצת המתודולוגיה לבעלות הברית — ארצות הברית, קנדה וצרפת. אף שח"ב נולד באנגליה, ארצות הברית השתלטה בקרוב על מנהיגות התחום. צוותי ח"ב האמריקניים תרמו לפיתוח אסטרטגיות לניהול מלחמת המוקשים, תוכניות טיסה חדשות ותכנון הנחת מוקשים ימיים.

התפתחות לאחר המלחמה והמוסדיות

הצלחת חקר הביצועים ביישומים הצבאיים משכה את תשומת לבם של מנהלי תעשייה שחיפשו פתרונות לבעיותיהם. אולם נתיבי ההתפתחות של ח"ב בבריטניה ובארצות הברית נבדלו זה מזה.

• בבריטניה: המצב הכלכלי הקשה חייב העלאה חדה ביעילות הייצור. הלאמת ענפי תעשייה מרכזיים הרחיבה את שדה היישום של ח"ב, שהתפשט במהירות מהתחום הצבאי לתכנון ממלכתי, תעשייתי וחברתי-כלכלי.
• בארצות הברית: יישומי ח"ב לצרכי ביטחון המשיכו לצמוח בהשפעת ההצלחות בבריטניה. אולם המגזר התעשייתי אימץ את ח"ב לאט יותר, שכן מומחי ח"ב רבים נותרו בשירות הצבאי, ואנשי התעשייה לא תמיד ראו צורך בשיטות חדשות בתנאי שלום. ח"ב בארצות הברית התפתח תחת שמות שונים: operational analysis (ניתוח מבצעי), operations evaluation (הערכת מבצעים), systems analysis (ניתוח מערכות), system evaluation (הערכת מערכות), system research (מחקר מערכות), management science (מדע הניהול).

גורמי מפתח להתקדמות נוספת היו:

• אוטומציה ומחשבים: המהפכה התעשייתית השנייה, שהחלה סביב שנות ה-40 עם הופעתם המסחרית של מחשבים אלקטרוניים, סיפקה לח"ב את הכלי החישובי הנדרש. ללא מחשבים, פתרון משימות מורכבות של חקר ביצועים לא היה אפשרי.
• הכרה אקדמית: בשנת 1950 הוכנס ח"ב כמקצוע לימודי באוניברסיטאות האמריקניות, ורכש חשיבות לסטודנטים למתמטיקה, סטטיסטיקה, מסחר, כלכלה, ניהול והנדסה.
• אגודות מקצועיות: להסדרת המאמצים ולפיתוח הדיסציפלינה הוקמו:
  • Operations Research Society of America (ORSA) בשנת 1950
  • The Institute of Management Sciences (IMS) בשנת 1953
• כתבי עת מתמחים: הופיעו כתבי עת כגון Operations Research, Opsearch, Operational Research Quarterly, Management Science, Transportation Science, Mathematics of Operations Research.

התפתחות שיטות ורעיונות מרכזיים

בתקופה שלאחר המלחמה פותחו ושוכללו שיטות יסוד רבות של חקר הביצועים:

• תכנות לינארי: שיטת הסימפלקס, שפיתח ג'ורג' דנציג בשנת 1947.
• תורת שירות ההמונים: פיתוח שיטותיו של ארלנג.
• תורת המשחקים: ניתוח אינטראקציות אסטרטגיות.
• ניהול מלאי: מודלים המפתחים את רעיונותיו של האריס.
• סימולציה: ניתוח מערכות מורכבות באמצעות מחשבים.
• תכנון רשתות: CPM ו-PERT.

הגישה המערכתית, שקודמה בנמרץ על ידי ראסל אקוף ומדענים אחרים, השפיעה השפעה חשובה על המתודולוגיה של חקר הביצועים.

ספרות

• ונצל י. ס. חקר ביצועים: משימות, עקרונות, מתודולוגיה. — מוסקבה: נאוקה, 1988. — 208 עמ'.
• אקוף ר., סאסיאני מ. יסודות חקר הביצועים. — מוסקבה: מיר, 1971. — 534 עמ'.
• 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. (ссылка)

ראו גם

• חקר ביצועים
• ניתוח מערכות
• אופטימיזציה
• מודלים מתמטיים
• תורת קבלת החלטות
• תכנות לינארי
• תורת שירות ההמונים
• סימולציה