Ontwikkeling van operations research

Ontwikkeling van operations research

Operations research (OR) is een interdisciplinair vakgebied dat wetenschappelijke methoden toepast voor de analyse en optimalisatie van complexe besluitvormingssystemen. De vorming en ontwikkeling ervan zijn nauw verbonden met de noodzaak om strategische en tactische vraagstukken op te lossen onder beperkte middelen, en het heeft zich ontwikkeld van vroege toepassingen van wetenschappelijke methoden in het management tot een moderne wetenschap die geïntegreerd is met computertechnologie en data-analyse.

Voorgeschiedenis en vroeg werk (vóór de Tweede Wereldoorlog)

Hoewel de formele totstandkoming van OR later plaatsvond, liggen de wortels ervan in vroege pogingen om wetenschappelijke analyse toe te passen op vraagstukken van organisatie en management.

• Wetenschappelijk management: Aan het einde van de negentiende en het begin van de twintigste eeuw legde Frederick W. Taylor (vanaf 1885) de grondslagen voor wetenschappelijke analyse van productiemethoden. Henry L. Gantt ontwikkelde methoden voor planning en werkverdeling (zie Gantt-diagram), waarmee vertragingen konden worden geminimaliseerd en de bezetting van apparatuur geoptimaliseerd.
• Wachtrijtheorie: In 1917 publiceerde de Deense wiskundige A. K. Erlang een werk over telefoonverkeer en vertragingen tijdens piekbelasting, waarmee hij de grondslagen legde voor de wachtrijtheorie. Zijn methoden werden overgenomen door de Britse posterijen voor het berekenen van capaciteiten.
• Voorraadbeheer: Het model voor de economische bestelhoeveelheid (EOQ), dat klassiek is geworden in voorraadbeheer, wordt toegeschreven aan F. W. Harris, die zijn werk in 1915 publiceerde.
• Marketinganalyse: In de jaren dertig paste de Amerikaanse astronoom H. C. Levinson wetenschappelijke analyse toe op handelsvraagstukken, waarbij hij koopgedrag, reacties op reclame en de invloed van de omgeving op verkoop bestudeerde.
• Industriële revolutie: De groeiende omvang van de industrie, de vervanging van handarbeid door machines en de toenemende complexiteit van managementfuncties (planning, inkoop, productie, distributie) leidden tot een arbeidsdeling in het management en creëerden behoefte aan optimalisatie van complexe systemen.

Ontstaan van de discipline: Tweede Wereldoorlog

De formele geboorte van OR als wetenschappelijke discipline vond plaats in Groot-Brittannië tijdens de Tweede Wereldoorlog. De militaire leiding betrok wetenschappers bij de bestudering van strategische en tactische vraagstukken op het gebied van lucht- en landverdediging.

Een sleutelrol was weggelegd voor de groep onder leiding van professor Patrick Blackett van de Universiteit van Manchester, bekend als Blackett's Circus. Dit interdisciplinaire team bestond uit fysiologen, mathematisch-fysici, een astrofysicus, een legeroffcier, een landmeter, een natuurkundige en wiskundigen. Hun doel was het vinden van de meest effectieve verdeling van beperkte militaire middelen.

Vroege toepassingen van OR omvatten:

• Doeltreffend gebruik van de nieuwe radar.
• Verdeling van vliegtuigen van de Royal Air Force over gevechtsopdrachten.
• Bepaling van optimale zoekpatronen voor onderzeeërs.

De naam operations research (of operational research) ontstond doordat de teams onderzoek deden naar militaire operaties. Het succes van dit werk leidde tot de oprichting van vergelijkbare groepen bij andere Britse strijdkrachten en tot verspreiding van de methodologie naar de geallieerden — de Verenigde Staten, Canada en Frankrijk. Hoewel OR in Engeland ontstond, namen de Verenigde Staten al snel de leidende rol over. Amerikaanse OR-teams droegen bij aan de ontwikkeling van strategieën voor mijnoorlogvoering, nieuwe vluchtroutines en de planning van het leggen van zeemijnen.

Naoorlogse ontwikkeling en institutionalisering

Het succes van operations research in militaire toepassingen trok de aandacht van industriële managers die oplossingen zochten voor hun eigen problemen. De ontwikkelingspaden van OR in Groot-Brittannië en de Verenigde Staten verschilden echter.

• In Groot-Brittannië: De kritieke economische situatie vereiste een sterke verhoging van de productie-efficiëntie. De nationalisatie van belangrijke industriesectoren verbreedde het toepassingsgebied van OR, dat zich snel verspreidde van de militaire sfeer naar overheids-, industriële en sociaaleconomische planning.
• In de Verenigde Staten: De defensietoepassingen van OR bleven groeien, gestimuleerd door de successen in Groot-Brittannië. De industriële sector voerde OR echter langzamer in, omdat veel OR-specialisten in militaire dienst bleven en industriëlen niet altijd de noodzaak van nieuwe methoden inzagen in vredestijd. OR ontwikkelde zich in de VS onder verschillende benamingen: operational analysis (operationele analyse), operations evaluation (evaluatie van operaties), systems analysis (systeemanalyse), system evaluation (systeemevaluatie), system research (systeemonderzoek), management science (managementwetenschap).

Bepalende factoren voor verdere vooruitgang waren:

• Automatisering en computers: De tweede industriële revolutie, die rond de jaren veertig begon met de commerciële introductie van elektronische computers, gaf OR het benodigde rekenwerktuig. Zonder computers zou het oplossen van complexe OR-vraagstukken onmogelijk zijn geweest.
• Academische erkenning: In 1950 werd OR als studievak ingevoerd aan Amerikaanse universiteiten, waarbij het belang kreeg voor studenten wiskunde, statistiek, handel, economie, management en techniek.
• Beroepsverenigingen: Voor de coördinatie van inspanningen en de ontwikkeling van het vakgebied werden opgericht:
  • Operations Research Society of America (ORSA) in 1950
  • The Institute of Management Sciences (IMS) in 1953
• Gespecialiseerde tijdschriften: Er verschenen publicaties zoals Operations Research, Opsearch, Operational Research Quarterly, Management Science, Transportation Science en Mathematics of Operations Research.

Ontwikkeling van sleutelmethoden en ideeën

In de naoorlogse periode werden veel fundamentele methoden van operations research ontwikkeld en verfijnd:

• Lineair programmeren: De simplexmethode, ontwikkeld door George Dantzig in 1947.
• Wachtrijtheorie: Verdere ontwikkeling van de methoden van Erlang.
• Speltheorie: Analyse van strategische interacties.
• Voorraadbeheer: Modellen die voortbouwen op de ideeën van Harris.
• Simulatie: Analyse van complexe systemen met behulp van computers.
• Netwerkplanning: CPM en PERT.

Een belangrijke invloed op de methodologie van operations research had de systeembenadering, actief bevorderd door Russell Ackoff en andere wetenschappers.

Literatuur

• Ventsel, E. S. Issledovanie operatsij: zadachi, printsipy, metodologija. — Moskou: Nauka, 1988. — 208 blz.
• Ackoff, R.; Sasieni, M. Grondslagen van operations research. — Moskou: Mir, 1971. — 534 blz.
• 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)

Zie ook

• Operations research
• Systeemanalyse
• Optimalisatie
• Wiskundig modelleren
• Beslissingstheorie
• Lineair programmeren
• Wachtrijtheorie
• Simulatie