Yöneylem araştırması (YA), matematiksel modellemeye ve çeşitli sezgisel yaklaşımlara dayalı optimizasyon yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanmasıyla ilgilenen bilimsel bir disiplindir.
Yöneylem araştırması yöntemleri, amaca yönelik bir girişimin düzenlenmesi gerektiği ve bunun birden fazla yolla gerçekleştirilebildiği durumlarda uygulanır — yani, mevcut bir dizi seçenek arasından bir kararın seçilmesi gerektiği durumlarda. Her seçeneğin belirli avantajları ve dezavantajları vardır ve mevcut koşullar göz önüne alındığında, hangi seçeneğin ve neden tercih edileceği hemen anlaşılamaz.
Yöneylem araştırmasının amacı, bir etkililik ölçütüne dayanan en iyi kararlar için ön nicel bir gerekçe sunmaktır. Kararın fiilen verilmesi, yöneylem araştırmasının kapsamı dışındadır ve sorumlu karar vericinin (KV) yetki alanına girer.
Yöneylem araştırması yöntemleri, iyi yapılandırılmış problemler için etkilidir. İyi yapılandırılmış (veya iyi formalleştirilebilir) problemler nicel bir formülasyona olanak tanır; bunların en temel bağımlılıkları biçimsel modellerle ifade edilir ve sembollerin sayısal değerler aldığı simgesel biçimde temsil edilir. Yöneylem araştırması metodolojisi, hesaplamaya ek olarak, problemin formüle edilmesi sürecine, matematiksel modellerin seçimine ve hesaplama sonuçlarının yorumlanmasına ve kavranmasına da büyük özen gösterir.
Yöneylem araştırmasındaki çalışmaların çoğu, matematiksel programlama yöntemlerine dayanmaktadır. Salt matematiksel yöntemlerin aksine, bunlar problemin formüle edilmesi için araçlar sağlar, bir çözüm bölgesi ve çözüm seçenekleri ortaya koyar. Dahası, bir matematiksel programlama modeli, (amaç fonksiyonu ve kısıtlar biçiminde) birden fazla ölçütü hesaba katabilir; bu da karar vermenin nesnelliğini artırır.
Matematiksel programlama modellerine yönelik dala ek olarak, yöneylem araştırması matematiksel istatistik ve olasılık teorisine dayanan yöntem ve modelleri de kapsar. Yöneylem araştırmasının yöntemleri arasında ayrıca oyun teorisi, matematiksel mantık, çizge teorisi ve diğer ayrık matematik yöntemleri de yer alır.
Sonuç olarak, her biri farklı yöntemlerin uygulanmasına dayanan birçok farklı yöneylem araştırması dalı ortaya çıkmıştır: stok kontrolü, ekipman değiştirme, kaynak dağıtımı ve çizelgeleme — yani matematiksel programlamanın temel formülasyonlarına dayanan problem sınıfları — ile kuyruk teorisi, çatışma ve rekabetin oyun teorisine dayalı modelleri ve diğerleri.