Pananaliksik ng Operasyon
Pananaliksik ng Operasyon (Operations Research, OR) — isang interdisiplinaryong siyentipikong direksyon na nauugnay sa pagbuo at paggamit ng mga dami-batay na paraan ng optimisasyon batay sa mathematical modeling at iba't ibang heuristic na pamamaraan. Nagsisilbing instrumento ng paunang dami-batay na pagpapatibay ng mga desisyong pampamahala sa mga kumplikadong sistema ng iba't ibang kalikasan: teknikal, pang-ekonomiya, at pang-organisasyon.
Kakanyahan at mga Layunin
Sa simula, ang pananaliksik ng operasyon ay tinukoy bilang isang siyentipikong pamamaraan na nagbibigay sa tagapamahala ng dami-batay na pundasyon para sa paggawa ng mga desisyong nauugnay sa gawain ng mga subordinadong organisasyon. Binibigyang-diin ang inilapat na katangian ng disiplina, na nakatuon sa paggamit ng mga tagumpay ng ibang agham para sa pagsusuri ng mga tiyak na problema ng pagpapabuti ng pamamahala.
Ang "operasyon" sa konteksto ng disiplinang ito ay nauunawaan bilang isang pinamamahalaang hanay ng mga aksyon, pinagsama ng isang nag-iisang layunin at naglalayong makamit ang isang layunin. Ang terminong ito ay nagmula sa pamamahalang militar, kung saan ito ay nangangahulugang isang may-layuning hakbang na isinasagawa ayon sa isang tiyak na plano.
Ang mga pamamaraan ng pananaliksik ng operasyon ay inilalapat sa mga kaso kung saan kinakailangan na ayusin ang may-layuning gawain na maaaring isagawa sa iba't ibang paraan. Kasabay nito, kinakailangang pumili ng isa sa mga posibleng desisyon, bawat isa ay may sariling mga kalamangan at kahinaan. Ang layunin ng pananaliksik ng operasyon ay ang paunang dami-batay na pagpapatibay ng mga pinakamainam na desisyon batay sa mga tagapagpahiwatig ng kahusayan. Ang mismong paggawa ng desisyon ay lampas sa saklaw ng disiplina at kabilang sa kakayahan ng DP (desisyon-gumawa).
Kasaysayan at Pag-unlad
Ang pananaliksik ng operasyon bilang isang siyentipikong direksyon ay lumitaw noong panahon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig. Ang pagkabuo nito ay nauugnay sa gawain ng mga grupo ng mga siyentipiko na inanyayahan upang lutasin ang mga problema ng planong militar. Ang mga pamamaraan ng OR ay ginamit sa pag-oorganisa ng mga misyon sa paglipad, pagpaplano ng mga operasyong pandigma sa dagat, at pamamahagi ng mga mapagkukunan.
Pagkatapos ng digmaan, nagsimula ang pagbagay ng mga pamamaraan sa mga gawain ng sibilyang sektor: industriya, logistika, pamamahala ng imbentaryo, at muling pag-oorganisa ng produksyon. Ang mga klasikong akda ay isinulat noong 1950–1970 (J. Dantzig, R. Ackoff, C. Churchman, M. Arnoff).
Sa USSR, ang mga pamamaraan ng pananaliksik ng operasyon ay paunlad nang pangunahin sa ilalim ng mga pangalan na "mathematical modeling", "mathematical programming", "mga mathematical na pamamaraan ng optimisasyon". Kabilang sa mga pangunahing pigura — si L. V. Kantorovich (tagalikha ng linear programming, laureate ng Nobel Prize noong 1975), V. G. Gnedenko, E. S. Ventzel, N. P. Bruslenko. Mula sa katapusan ng ika-20 siglo, ginagamit din ang terminong "production analytics".
Metodolohiya
Ang metodolohiya ng pananaliksik ng operasyon ay kinabibilangan ng mga sumusunod na yugto:
- Pormal na pagtatakda ng paunang problema;
- Pagbuo ng modelo (mathematical, simulation, atbp.);
- Paglutas ng modelo (analytical o numerical);
- Pagsusuri ng kahusayan ng modelo;
- Pagpapatupad ng solusyon at pagsusuri ng sensitivity.
- Ang katangian ng pamamaraan ay nasa pagsasama ng intuisyon ng tagapamahala sa mga resulta ng modeling. Ang modelo ay hindi isang kumpletong kopya ng realidad, kundi isang instrumento na nagbibigay-daan sa paggawa ng mas nakatutulong na mga desisyon.
Objective Function at mga Pamantayan ng Kahusayan
Ang kahusayan ay tinukoy bilang pagiging produktibo ng paggamit ng mga mapagkukunan sa pagkamit ng layunin. Upang maihambing ang mga pagpipilian sa isa't isa, ipinapakilala ang isang dami-batay na pamantayan — ang objective function. Ito ay isang pormalisadong tagapagpahiwatig ng kahusayan na kinakailangang i-maximize (halimbawa, kita, produktibidad) o i-minimize (halimbawa, gastos, paggugol, oras).
Sa pagkakaroon ng ilang pamantayan, lumilitaw ang problema ng multi-criteria optimization. Ang mga epektibong solusyon sa ganitong kaso ay tinutukoy ayon kay Pareto — bilang mga solusyong hindi nalalabag sa iba sa lahat ng pamantayan nang sabay-sabay.
Pormal na Kalikasan ng mga Gawain
Ang mga pamamaraan ng pananaliksik ng operasyon ay pinaka-epektibo sa paglutas ng mga mahusay na nakabalangkas (pormalisable) na gawain na nagpapahintulot ng dami-batay na pagtatakda at pagbuo ng mga mathematical na modelo. Ang mga modelong ito ay kinabibilangan ng mga variable, mga hadlang, at isang objective function. Ang isang solusyon ay itinuturing na katanggap-tanggap kung natutugunan nito ang lahat ng mga hadlang; pinakamainam — kung ini-extremize din nito ang objective function.
Mathematical Models ng mga Operasyon
Ang mathematical model — ang pundasyon ng paggamit ng mga dami-batay na pamamaraan sa pananaliksik ng operasyon. Ito ay kumakatawan sa isang pormalisadong paglalarawan ng pinamamahalaang gawain (operasyon), kung saan ang mga pangunahing parameter, ugnayan, at layunin ay natatangi. Ang modelo ay palaging nagpapasimple at nagsa-skematize ng realidad, at ang katumpakan nito ay tinutukoy ng pagtutugma sa pagitan ng kumplikasyon ng modelo at ng magagamit na impormasyon.
Mga pangunahing prinsipyo ng pagbuo ng modelo:
- Ang modelo ay dapat na sumasalamin sa pinakamahalalagang katangian ng penomenon at isinasaalang-alang ang pinakamahalalagang mga salik.
- Ang modelo ay hindi dapat mabigatan ng mga pangalawang detalye na nagpapalubha ng pagsusuri.
- Walang nag-iisang paraan ng modeling — ang bawat modelo ay pinipili nang indibidwal, isinasaalang-alang ang mga layunin, antas ng kawalan ng katiyakan, at pagkakaroon ng datos.
- Inirerekomenda ang paggamit ng ilang mga modelo para sa isang penomenon at paghahambing ng mga resulta (ang tinatawag na "debate ng mga modelo").
Mathematical Programming
Ang mathematical programming — ang puso ng mga inilapat na pamamaraan ng pananaliksik ng operasyon.
Ang gawain ay binubuo sa anyo ng:
- lugar ng mga katanggap-tanggap na solusyon;
- objective function;
- mga hadlang.
May pagkakaiba ang linear, nonlinear, integer, at multi-criteria programming.
- Linear programming — isang seksyon ng mathematical programming kung saan ang objective function at mga hadlang ay linear. Ginagamit para sa optimisasyon sa limitadong mga mapagkukunan.
- Nonlinear programming — isang problema sa optimisasyon kung saan ang objective function o kahit isa sa mga hadlang ay nonlinear. Ginagamit para sa modeling ng mga kumplikadong ugnayan.
- Integer programming — isang uri ng mga problema sa optimisasyon kung saan ang ilang o lahat ng variable ay kumukuha ng mga integer na halaga lamang. Angkop sa paglutas ng mga gawaing may combinatorial na katangian.
- Multi-criteria programming — isang lugar ng optimisasyon kung saan sabay na isinasaalang-alang ang ilang mga objective function. Ang mga solusyon ay pinipili na isinasaalang-alang ang mga kompromiso sa pagitan ng mga pamantayan.
Mga Tipikal na Gawain ng Pananaliksik ng Operasyon
Ang pinakakaraniwan at tipikal na mga klase ng gawain ay kinabibilangan ng:
- Mga gawain sa pamamahagi ng mapagkukunan — pinakamainam na pamamahagi ng limitadong mga mapagkukunan sa pagitan ng mga nakikipagkumpitensyang direksyon ng gawain na isinasaalang-alang ang mga itinakdang hadlang. Halimbawa: pagbuo ng plano ng paggawa ng produkto sa limitadong hilaw na materyales at kagamitan.
- Mga gawaing pangkargahan — pagtukoy ng pinakamainam na plano ng transportasyon na nagpapaliit sa kabuuang gastos sa paglipat ng mga produkto mula sa mga punto ng paglisan patungo sa mga punto ng konsumo.
- Mga gawain sa pagtatalaga — pamamahagi ng mga tagaganap sa mga gawain (o kagamitan sa mga operasyon) upang ang kabuuang gastos ay maging pinakamaliit o ang kabuuang epekto ay maging pinakamataas. Isang espesyal na kaso ng gawaing pangkargahan.
- Mga gawain sa mass service — modeling ng mga sistema na may pila (halimbawa, mga bangko, bodega, mga sentro ng telekomunikasyon) para sa pagsusuri ng oras ng paghihintay, pag-load ng mga mapagkukunan, at optimisasyon ng bilang ng mga kagamitang naglilingkod.
- Mga gawain sa pamamahala ng imbentaryo — pagtukoy ng estratehiya ng pagdaragdag at pag-iimbak ng mga imbentaryo na tinitiyak ang pagkamit ng demand sa pinakamababang gastos.
- Mga gawain sa pagpapalit ng kagamitan — pagpili ng sandali ng pagpapalit ng lumang o nagagasgas na kagamitan upang mabawasan ang mga gastos sa pagkukumpuni, operasyon, at pagkuha.
- Mga gawaing pangkable — pagtukoy ng kritikal na landas sa mga graph ng proyekto, optimisasyon ng mga daloy sa mga network (halimbawa, transportasyon o impormasyon), pagpapaliit ng oras ng pagkumpleto ng proyekto.
- Mga gawain sa paggupit at kompanya — optimisasyon ng paglalagay ng mga bagay (halimbawa, mga blangko sa isang sheet ng materyal) upang mabawasan ang basura.
- Mga gawain sa teorya ng laro — modeling ng mga sitwasyong may salungatan na kinasasangkutan ng dalawa o higit pang partido na may magkakaibang interes, pagsusuri ng mga estratehiya mula sa pananaw ng kita at panganib.
- Mga gawain sa multi-criteria optimization — paghahanap ng mga solusyon na pinakamainam sa ilang, kadalasang magkakakontradiksyon na pamantayan (halimbawa, kalidad vs. gastos vs. takdang panahon ng pagkumpleto).
- Simulation modeling — modeling ng mga kumplikadong sistema na ang gawi ay hindi maaaring tumpak na mailalarawan nang analitiko (halimbawa, logistika ng malalaking hub o mga sistema ng produksyon na may mataas na kawalan ng katiyakan).
Bawat uri ng gawain ay maaaring katawanin sa anyo ng isang mathematical model na naglalaman ng mga variable, mga hadlang, at isang objective function.
Mga Pamamaraan
- Teorya ng posibilidad at istatistika
- Teorya ng graph
- Teorya ng laro
- Simulation modeling
- Mga modelo ng mass service
- Mga modelo ng pamamahala ng imbentaryo at pagpapalit
- Mga modelo ng network at kritikal na landas
Mga Limitasyon ng Pamamaraan
- Labis na sensitivity sa paunang datos;
- Ang lokal na optimisasyon ay hindi ginagarantiyahan ang sistematikong pinakamainam;
- Kawalan ng kahusayan ng pamantayan sa totoong layunin;
- Posibilidad ng paglitaw ng mga hindi kanais-nais na epekto sa hindi kumpletong pagsasaalang-alang ng mga hadlang.
Aplikasyon
Ang pananaliksik ng operasyon ay inilalapat sa:
- logistika at pamamahala ng imbentaryo;
- pagpaplano ng produksyon;
- konstruksyon at pagpaplano ng kapital;
- ekonomiya, depensa, enerhiya;
- pamamahalang pang-gobyerno at pang-korporasyon.
Mga Sanggunian
- Artikulo tungkol sa pananaliksik ng operasyon sa systems-analysis.ru
- Artikulo tungkol sa pananaliksik ng operasyon sa Wikipedia (RU)
- Artikulo tungkol sa pananaliksik ng operasyon sa Wikipedia (EN)
Mga Akda
- Kantorovich L. V. (1939). Matematicheskie metody organizatsii i planirovaniya proizvodstva. PDF
- Ventzel E. S. (1972). Issledovanie operatsiy. PDF
- Ventzel E. S. (2004). Issledovanie operatsiy: zadachi, printsipy, metodologiya. 3-е izd. PDF
- Hillier F. S.; Lieberman G. J. (salin mula sa Ingles, 2005). Vvedenie v issledovanie operatsiy. 7-е rus. izd. PDF
- Dantzig J. (1966). Lineynoe programmirovanie, ego primeneniya i obobshcheniya. Salin mula sa Ingles. HTML
- Dantzig, G. B. (1963). Linear Programming and Extensions. RAND PDF.
- Kantorovich, L. V. (1960). Mathematical Methods in the Organization and Planning of Production. PDF.
- Churchman, C. W.; Ackoff, R. L.; Arnoff, E. L. (1957). Introduction to Operations Research. Archive.org.
- Hillier, F. S.; Lieberman, G. J. (2014, 10th ed.). Introduction to Operations Research. PDF.
- Winston, W. L. (2004, 4th ed.). Operations Research: Applications and Algorithms. PDFroom.
- Ford, L. R.; Fulkerson, D. R. (1956). Maximal Flow Through a Network. PDF.
- Nemhauser, G. L.; Wolsey, L. A. (1988). Integer and Combinatorial Optimization. Wiley.
- Bellman, R. (1957). Dynamic Programming. PDF.