تحقیق عملیاتی در مدیریت مهندسی

در این مطلب آموزشی از سایت نواندیشان ترجمه مقاله تحقیق عملیاتی در مدیریت مهندسی (Operations Research In Engineering Management) آورده شده است.

تاریخچه کوتاهی از پژوهش در عملیات (OR)

تحقیق در عملیات در قرن سوم زمانی که شاه Hieron ازArchimedes خواست که وسیله‌ای برای شکستن محاصره دریایی روم تدبیر کند اقداماتی داشته است اما نمونه‌ای روشن از OR (تحقیق عملیاتی) در طی جنگ جهانی اول مشهود بود، زمانی که سیاست‌مداران سعی داشتند عملیات ارتش را با قانون ریاضی تجزیه و تحلیل کنند. جنگ جهانی دوم آغاز تحقیقات عملیاتی را به عنوان یک تحقیق سازمان‌دهی شده مشخص می‌کند.

بریتانیا اولین کشوری بود که OR را مورد استفاده قرار داد زیرا از قبل یک سازمان‌دهی OR داشتند. و نهایتا در ماه‌های بعد زمانی که نیروهای ارتش هوائی و دریایی شروع به تجزیه و تحلیل موقعیت‌های مختلف جنگ کردند، OR به آتلانتیک و آمریکا هم رسید. پس از جنگ موفقیت OR به اثبات رسید بطوری که بسیاری از عملیات نظامی به این فکر می‌کردند که چگونه زمینه مطالعاتی خود را ادامه دهند و درون ساختار نظامی گروه‌هایی برای ادامه تحقیقات شکل گرفت.

موقعیت اقتصادی که به علت جنگ بوجود آمده بود شروع به تغییر صنایع از تولیدات دوران جنگ به تولید کالاهایی برای مصرف‌کنندگان خصوصی نمود. انتقال از دوران جنگ به صلح یک اقتصاد رقابت جویانه را ایجاد کرد. تجارت باید کارآترو سودمندتر می‌شد این امر باعث شد تجارتخانه‌ها و شرکت‌ها عملیات تجاری خود را تحلیل کنند و بدین ترتیب OR جایگاه دیگری یافت. همانطور که گفتیم OR از ارتش آغاز شد و سپس به تمامی ابعاد دولت وارد گردید. و بعد از آن به محدوده‌های مالی و بانکداری، خطوط هوایی و تولیدات ماشین نیز راه یافت. و هم اکنون در هر صنعتی دیده می‌شود. تحقیق در عملیات شامل نمودهای زیادی از رشته‌های علمی است و روش‌های جدیدی را در نظر دارد که در دراز مدت تغییراتی را در یک سازمان ایجاد می‌کند. می‌دانید که تغییر یک شبه رخ نمی‌دهد.

تحقیق عملیاتی چیست؟

چون سیستم‌های عملیاتی توسط متخصصان OR بررسی می‌شود، در محیط‌های دولتی و صنعتی بسیار متنوعی ظهور می‌یابد. بدین ترتیب نتایج حاصل از تحقیقاتشان بطور متناوب ملاحظات مهمی را برای راه‌حل مشکلات سیاسی و برنامه‌ریزی و گزینش در نظر می‌گیرد. می‌توان گفت OR یک ابزار انعطاف‌پذیر و نیرومند در مدیریت ارتقا عملکردهایشان می‌باشد. متدهای تحقیقات عملیاتی ریشه در پایه‌های علمی دارد.

یک گروه OR (که در بعضی از شرکت‌ها ممکن است متشکل از یک نفر باشد) شامل محققین تعلیم دیده‌ای است که تکینک‌ها و متدهای خود را از زمینه‌های پایه علوم تسهیم می‌کنند قدم اول تنظیم مساله است که پس از آن یک مدل ریاضی برای نمایش سیستم مورد مطالعه بنا می‌شود . مدل‌های ریاضی یا مدل‌های مفهومی معادلات یا فرمول‌هایی هستند که برای تشریح فاکتورهای مهم عملیات مطالعاتی ایجاد می‌شوند. پس می‌توان فاکتورها را تست کرد و به صورت ریاضی بکار انداخت تا تاثیرات تغییر مقادیر متغیرها را مشخص نمود. اساسا، OR با عبارت زیر تعریف می‌شود:

• تحقیق بر روی عملیات کل سازمان برای تعیین و تشخیص مساله و سپس بهینه ساختن عملیات جهت ارتقاء سازمان
• کاربرد جدیدترین متدها و تکنیک‌ها
• کاربرد متدها و تکنیک‌های علوم مدیریتی قدیمی‌تر
• ایجاد و استفاده از مدل‌های تحلیلی مطابق با علوم پایه
• طراحی و استفاده عملیات تجربی که بینشی را در رفتار عملیات واقعی بوجود می‌آورند.
• استفاده از تیم تحقیقی منسجم و خلاق برای حل مسائل عملیاتی پیچیده
• یک تعریف ساده: تحقیق عملیاتی مربوط به کار سیستم با حداکثر کارایی و حداقل هزینه می‌باشد.

مراحل تحقیق در عملیات

OR از روش مدل‌سازی (نمونه‌سازی) برای تشخیص مشکل و سپس حل آن بهره می‌برد. از تشخیص تا تصمیم، پروسه OR شامل 8 مرحله است:

1- تشخیص نیاز: این مرحله به صورت مشاهده نیاز به نوعی تحلیل یا نیاز به بهبود پیشرفت تعریف می‌شود.

2- تنظیم مساله: این مرحله مساله را تفسیر کرده، آن را تعریف می‌کند و عوامل آن را برای مرحله بعد مشخص می‌کند. این عوامل، متغیرها، پارامترها و موانع هستند.

3- ساخت مدل: این مرحله با متغیر، پارامترها و محدودیت‌ها یک بازنمایی ریاضیاتی از مساله تعریف شده در مرحله 2 بنا می‌کند. هدف این مرحله ایجاد بهترین مدل برای تغییر متغیرها و مشاهده آنهاست.

4- جمع‌آوری داده‌ها: این مرحله از مدل و عوامل متفاوت که شرایط واقعی مشکل را منعکس می‌کنند استفاده می‌کند . داده‌هایی که جمع آوری آنها سخت است شامل: اولویت‌ها، نظریه‌ها و کیفیت است. این آیتم را ساخت دیتا (softdata) می‌نامند.

5- راه‌حل مدل: در واقع این مرحله داده‌های ورودی و الگوریتم‌های ریاضی را برای رسیدن به نتایج استفاده می‌کند.

6- تائید و تحلیل مدل: این مرحله یک مرحله خود رس است. این مرحله اطمینان حاصل می‌کند که 4 مرحله اول عاری از خطاست و اینکه مدل بدرستی مساله را نمایش می‌دهد. اگر در هر یک از پروسه‌ها خطایی دیده شود، مرحله 2 تا 5 باید دوباره انجام شوند.

7- تفسیر نتایج: این مرحله با بررسی نتایج سر و کار دارد و اطمینان حاصل می‌کند که راه حل مطلوب و خوب است یا نه. می‌توان نتایج را سبک سنگین و جایگزین کرد و این کار بهینه سازی فرعی نام دارد.

8- تصمیم گیری و اجرا: وقتی پروژه به این مرحله رسید، OR انجام شده و یک تصمیم باید اتخاذ شود. نتیجه این تصمیم ممکن است مستقیما بازگو کننده نتایج نباشد. فاکتورهای موجود دیگر نیز در مرحله تصمیم‌گیری نقش دارند. این فاکتورها می‌توانند شخصی، قومی یا سیاسی باشند. علت هر چه باشد پروسه OR تکمیل شده و ابزاری برای تصمیم‌گیری در رابطه با مشکل در اختیار مدیریت قرار می‌دهد.

ابزار تحقیق عملیاتی و کاربرد مدل

بعد از اینکه مراحل OR تبیین شد، باید به تعریف ابزار حل مساله پرداخت. مدل‌ها و الگوریتم‌ها در مراحل 3 تا 5 استفاده می‌شوند تا نتایج و جمع‌آوری اطلاعات را بدست آورند. مدل‌ها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد که قطعی و اتفاقی می‌باشند. هر مدل برای تعیین یک مشکل خاص یا کاربرد مورد نیاز برای حل مساله ایجاد می‌شود.

مدل‌های قطعی

مدل‌های قطعی ساده‌ترین نوع‌اند. هیچ متغیر نامعلوم یا مشکل‌سازی و هیچ بهینه‌سازی وجود ندارد. در دسته مدل‌های قطعی می‌توان موارد زیر را نام برد:

برنامه‌نویسی خطی: مسائلی که شامل تخصیص منابع کمیاب مثل مواد خام، نیروی انسانی، فضا و زمان دستگاه می‌باشند، بطور وسیع در مسائل ترکیب عناصر، برنامه‌نویسی، برنامه‌ریزی نیروی انسانی و برنامه‌ریزی اقتصادی استفاده می‌شوند.

انتقال: این مورد خاصی از برنامه‌نویسی خطی است که شامل مسائلی است که یک منبع ذخیره شده یا در مکان‌های زیادی ساخته شده و در مکان‌های دیگر باید مورد استفاده قرار گیرد مثل انبارداری و توزیع.

واگذاری: این هم نوع خاصی در برنامه‌ریزی خطی است که شامل مسائلی است چون تخصیص n راننده به n ماشین به منظور به حداقل رساندن هزینه‌ها یا n اپراتور به n کار برای به حداقل رساندن زمان.

برنامه‌نویسی عدد کامل: این هم نوعی برنامه‌نویسی خطی است که شامل مسائل تخصیص منابع با محدودیت است 8 منابع خاص تنها در واحدهایی با اندازه ثابت موجود می‌باشند و از هم جدا نمی‌شوند همچنین در مسائل مربوط به انتخاب مسیر و مسائل شامل متغیرهای 6-5 مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برنامه‌نویسی آرمانی: مسائل مربوط به تخصیص منابع

مدل‌های اتفاقی

مدل‌های اتفاقی (تصادفی) تغییرهای کنترل نشده را به طریقی ترکیب می‌کنند. وسیع‌ترین استفاده این مدل‌ها استفاده از پیش‌بینی‌های آماری است. از گروه مدل‌های تصادفی می‌توان موارد زیر را نام برد:

متدهای پیش‌بینی آماری: پیش‌بینی‌های کوتاه و متوسط از آینده اطلاعات و داده‌ها. که معمولا برای پیش‌بینی فروش، قطعات یدکی، تقاضا و ….. بکار می‌رود.

همانند سازی: مسائلی که عدم قطعیت در سیستم دارند ، مثلا در خطوط تولید، مغازه‌ها، سرویس‌های حمل‌ونقل، مدل‌سازی نیروی انسانی. این مدل تقلید از زندگی واقعی و استفاده در ارزیابی سیستم واقعی است.

تئوری بازی و هایپر گیم: مسائل رقابتی که نوعی تضاد در آن وجود دارد. این مورد بیشتر تئوریکی است تا عملی.

تحلیل تصمیم: مسائلی که شامل یک تصمیم یا یک سری از انتخابات کم و تعداد کمی پیامد است. مثال‌ها شامل تصمیماتی در مورد آزمایش یا عدم آزمایش بازار تولیدات جدید، پیشنهاد مزایده برای قراردادها و تشخیص شرایط بهداشتی و طبی است.

تئوری جایگزینی: مسائلی که درگیر شکست (عدم موفقیت) اجزاء یا دستگاه‌هاست.

تئوری تجسس: مسائل درگیر در چیزهایی با استفاده از منابع محدود.

تئوری صف‌بندی: مسائلی که در آن مشتریان برای دریافت خدماتی صف می‌کشند. مثل مغاز‌ها، بانک‌ها، مرکز تلفن، تعمیر دستگاه‌ها و …

متدهای قابل استفاده در مدل‌های قطعی یا مدل‌های تصادفی

برنامه ریزی دینامیک: مسائل درگیر در مجموعه‌ای از تصمیم‌گیری‌های مشابه مربوط به هم که تنها در زمان یا حجم تفاوت دارند، مثل انتخاب کوتاه‌ترین مسیر بین دو نقطه یا مقصد که ماهانه درگیر تولید یا انبار هستند.

تحلیل شبکه‌های پروژه: مسائل درگیر در تسلسل و زمان‌بندی مجموعه‌ای از کارهای جدا با توجه به تعدد محدودیت‌های منطقی، این متد در هر جا در صنایع ساختاری استفاده می‌شود.

کنترل سهام: مسائل درگیر در نگهداری سهام، مواد خام اولیه، قطعات یدکی، کالاهای پرداخت شده یا ثابت.

ادامه مطلب