Rozwój badań operacyjnych

Rozwój badań operacyjnych

Badania operacyjne (BO) — to interdyscyplinarna dziedzina stosująca metody naukowe do analizy i optymalizacji złożonych systemów podejmowania decyzji. Jej kształtowanie się i rozwój są ściśle związane z koniecznością rozwiązywania problemów strategicznych i taktycznych w warunkach ograniczonych zasobów; dziedzina ta ewoluowała od wczesnych zastosowań metod naukowych w zarządzaniu do współczesnej nauki zintegrowanej z techniką obliczeniową i analizą danych.

Przesłanki i wczesne prace (przed II wojną światową)

Choć formalne ukształtowanie się BO nastąpiło później, jego korzenie sięgają wczesnych prób stosowania analizy naukowej do problemów organizacji i zarządzania.

• Naukowe zarządzanie: Pod koniec XIX i na początku XX wieku Frederick W. Taylor (od 1885 r.) położył podwaliny naukowej analizy metod produkcji. Henry L. Gantt opracował metody planowania i harmonogramowania prac (zob. wykres Gantta), pozwalające minimalizować opóźnienia i optymalizować wykorzystanie sprzętu.
• Teoria kolejek: W 1917 roku duński matematyk A. K. Erlang opublikował pracę o ruchu telefonicznym i opóźnieniach w okresach szczytowego obciążenia, kładąc podwaliny teorii masowej obsługi. Jego metody zostały przyjęte przez pocztę Wielkiej Brytanii do obliczania zdolności przepustowych.
• Zarządzanie zapasami: Model ekonomicznej wielkości zamówienia (EOQ), który stał się klasycznym modelem w zarządzaniu zapasami, przypisywany jest F. W. Harrisowi, który opublikował swoją pracę w 1915 roku.
• Analiza marketingu: W latach 30. XX wieku amerykański astronom H. C. Levinson zastosował analizę naukową do problemów handlu, badając nawyki zakupowe, reakcje na reklamę oraz wpływ otoczenia na sprzedaż.
• Rewolucja przemysłowa: Wzrost skali przemysłu, zastępowanie pracy ręcznej maszynową oraz komplikowanie się funkcji zarządczych (planowanie, zaopatrzenie, produkcja, zbyt) doprowadziły do podziału pracy kierowniczej i stworzyły zapotrzebowanie na optymalizację złożonych systemów.

Narodziny dyscypliny: II wojna światowa

Formalne narodziny BO jako dyscypliny naukowej nastąpiły w Wielkiej Brytanii podczas II wojny światowej. Dowództwo wojskowe zaangażowało naukowców do badania strategicznych i taktycznych problemów obrony powietrznej i lądowej.

Kluczową rolę odegrała grupa pod kierownictwem profesora Uniwersytetu w Manchesterze Patricka Blacketta, znana jako „Cyrk Blacketta" (Blackett's Circus). Ten interdyscyplinarny zespół obejmował fizjologów, fizyków matematycznych, astrofizyka, oficera armii, geodetę, fizyka i matematyków. Ich celem było znalezienie najbardziej efektywnego rozmieszczenia ograniczonych zasobów wojskowych.

Zastosowania wczesnych BO obejmowały:

• Efektywne wykorzystanie nowego radaru.
• Przydział samolotów Sił Powietrznych Wielkiej Brytanii do zadań bojowych.
• Określanie optymalnych schematów poszukiwania okrętów podwodnych.

Nazwa „badania operacyjne" (operations research lub operational research) powstała dlatego, że zespoły zajmowały się badaniem operacji wojskowych. Sukces tych prac doprowadził do tworzenia podobnych grup w innych rodzajach sił zbrojnych Wielkiej Brytanii oraz do rozprzestrzenienia metodologii na sojuszników — USA, Kanadę i Francję. Choć BO zrodziły się w Anglii, wkrótce prym przejęły Stany Zjednoczone. Amerykańskie zespoły BO przyczyniły się do opracowania strategii prowadzenia wojny minowej, nowych schematów lotów i planowania stawiania min morskich.

Powojenny rozwój i instytucjonalizacja

Sukces badań operacyjnych w zastosowaniach wojskowych przyciągnął uwagę menedżerów przemysłowych poszukujących rozwiązań własnych problemów. Jednak drogi rozwoju BO w Wielkiej Brytanii i USA różniły się.

• W Wielkiej Brytanii: Krytyczna sytuacja gospodarcza wymagała radykalnego zwiększenia efektywności produkcji. Nacjonalizacja kluczowych gałęzi przemysłu rozszerzyła pole zastosowań BO, które szybko rozprzestrzeniły się ze sfery wojskowej na planowanie państwowe, przemysłowe i społeczno-ekonomiczne.
• W USA: Obronne zastosowania BO nadal rosły pod wpływem sukcesów w Wielkiej Brytanii. Jednak sektor przemysłowy wdrażał BO wolniej, gdyż wielu specjalistów BO pozostało w służbie wojskowej, a przemysłowcy nie zawsze dostrzegali potrzebę nowych metod w warunkach czasu pokoju. BO w USA rozwijały się pod różnymi nazwami: operational analysis (Analiza operacyjna), operations evaluation (Ocena operacji), systems analysis (Analiza systemów), system evaluation (Ocena systemów), system research (Badania systemowe), management science (Nauka o zarządzaniu).

Kluczowymi czynnikami dalszego postępu stały się:

• Automatyzacja i komputery: Druga rewolucja przemysłowa, zapoczątkowana około lat 40. XX wieku komercyjnym pojawieniem się elektronicznych komputerów, dostarczyła BO niezbędnego narzędzia obliczeniowego. Bez komputerów rozwiązywanie złożonych zadań badań operacyjnych byłoby niemożliwe.
• Uznanie akademickie: W 1950 roku BO zostały wprowadzone jako przedmiot nauczania na amerykańskich uniwersytetach, zyskując znaczenie dla studentów matematyki, statystyki, handlu, ekonomii, zarządzania i inżynierii.
• Towarzystwa zawodowe: W celu koordynacji wysiłków i rozwoju dyscypliny powołano:
  • Operations Research Society of America (ORSA) w 1950 roku
  • The Institute of Management Sciences (IMS) w 1953 roku
• Specjalistyczne czasopisma: Pojawiły się publikacje, takie jak Operations Research, Opsearch, Operational Research Quarterly, Management Science, Transportation Science, Mathematics of Operations Research.

Rozwój kluczowych metod i idei

W okresie powojennym opracowano i udoskonalono wiele fundamentalnych metod badań operacyjnych:

• Programowanie liniowe: Metoda simpleks opracowana przez George'a Dantziga w 1947 roku.
• Teoria masowej obsługi: Rozwój metod Erlanga.
• Teoria gier: Analiza strategicznych interakcji.
• Zarządzanie zapasami: Modele rozwijające idee Harrisa.
• Modelowanie symulacyjne: Analiza złożonych systemów za pomocą komputerów.
• Planowanie sieciowe: CPM i PERT.

Istotny wpływ na metodologię badań operacyjnych wywarło podejście systemowe, aktywnie propagowane przez Russella Ackoffa i innych naukowców.

Literatura

• Wientcel J. S. Badania operacyjne: zadania, zasady, metodologia. — M.: Nauka, 1988. — 208 s.
• Ackoff R., Sasieni M. Podstawy badań operacyjnych. — M.: Mir, 1971. — 534 s.
• 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)

Zobacz też

• Badania operacyjne
• Analiza systemów
• Optymalizacja
• Modelowanie matematyczne
• Teoria podejmowania decyzji
• Programowanie liniowe
• Teoria masowej obsługi
• Modelowanie symulacyjne