تحقیق در عملیات چیست؟

تحقیق در عملیات

تحقیق در عملیات یا پژوهش عملیاتی (Operations Research, Operational Research (به اختصار OR))، شاخه‌ای میان‌رشته‌ای از ریاضیات است که برای یافتن نقطه بهینه در مسائل بهینه‌سازی، از گرایش‌هایی مانند برنامه‌ریزی ریاضی، آمار و طراحی الگوریتم‌ها استفاده می‌کند. یافتن نقطه بهینه براساس نوع مسئله مفاهیم مختلف دارد و در تصمیم سازیها استفاده می‌شود. مسائل تحقیق در عملیات بر بیشینه‌سازی (ماکزیمم‌سازی) -مانند سود، سرعت خط تولید، تولید زراعی بیشتر، پهنای باند بیشتر و غیره- یا کمینه‌سازی (می‌نیمم‌سازی) -مانند هزینه کمتر و کاهش ریسک و غیره، با استفاده از یک یا چند قید تمرکز دارند. ایدهٔ اصلی تحقیق در عملیات یافتن بهترین پاسخ برای مسائل پیچیده‌ای است که با زبان ریاضی مدل‌سازی شده‌اند که باعث بهبود یا بهینه‌سازی عملکرد یک سامانه می‌شوند.

خلاصه

تحقیق در عملیات معمولا در قالب عنواوینی چون علم مدیریت (Management Science)، روش های مقداری (Quantitative Methods)، تحلیل مقداری (Quantitative Analysis) و علم تصمیم گیری (Decision Science)نیز بیان می گردد.^[۱] عبارت تحقیق در عملیات معمولاً به صورت مخفف OR نوشته می‌شود. تحقیق در عملیات یک رویکرد علمی است که درصدد حل مسائل مدیریتی است و هدف آن کمک به مدیرات جهت تصمیم گیری بهتر است. تحقیق در عملیات بر مجموعه ای از فنون ریاضی تاکید دارد که یا در حوزه علم مدیریت توسعه یافته اند و یا از سایر رشته های علوم هماندد ریاضی، طبیعی، آمار و مهندسی اقتباس شده اند.^[۲] تحقیق در عملیات یکی از زیرشاخه‌های ریاضیات کاربردی است و جنبه‌های کاربردی آن در مهندسی صنایع نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. ریاضیات کاربردی به متخصصان امکان می‌دهد تا جنبه‌های نظری تحقیق در عملیات را بررسی کرده و آن را گسترش دهند و توانایی ایجاد و توسعه تحقیق در عملیات را فراهم کنند. باید به خاطر داشت که تحقیق در عملیات چیزی بیش از مجموعه ای از فنون ریاضی است. این علم نیز همانند سایر علوم با مسائل و مشکلات به طریق منطقی برخورد می کند. نگاه OR به مسائل مدیریتی یک نگاه سیستماتیک و منطقی است.^[۳]

ابزارهای اصلی استفاده شده توسط تحقیق در عملیات مدل‌سازی ریاضی، بهینه‌سازی، آمار، نظریه گراف، نظریه بازی‌ها، نظریه صف، آنالیز تصمیم‌گیری و شبیه‌سازی است. به دلیل ماهیت محاسباتی این شاخه، OR با علوم کامپیوتر پیوند دارد و تحلیل‌گر تحقیق در عملیات معمولاً از نرم‌افزارها یا کدهای اختصاصی استفاده می‌کنند که توسط خودشان یا همکارانشان ایجاد شده‌اند. نرم‌افزارهای تجاری تحقیق در عملیات معمولاً با عنوان ابزارهای حل مساله شناخته می‌شوند و قابلیت استفاده در نرم‌افزارها و کدهای خودنوشته را دارا هستند. ویژگی بارز تحقیق در عملیات نگاه کلی آن به سیستمها و بهبود آن است و به جای آنکه بر یک یا چند جزء سیستم تمرکز کند تمام سیستم را مد نظر قرار می‌دهد. تحلیل‌گران تحقیق در عملیات معمولاً با مسائل جدیدی مواجه می‌شوند و باید تشخیص دهند که کدام‌یک از روش‌ها بیشتر با ساختار سیستم، اهداف بهبود و قیدهای زمانی و توان محاسباتی منطبق است. به همین دلیل (و دلایل دیگر) نقش نیروی انسانی در تحقیق در عملیات حیاتی است. همانند ابزارهای دیگر، تکنیک‌های OR به تنهایی قادر به حل مسائل نیستند.

قلمرو تحقیق در عملیات

برخی از نمونه‌های کاربرد تحقیق در عملیات به شرح زیر است:

• مدیریت بهینه حمل و نقل کالا و مواد در شبکه‌های ارتباطی جاده‌ای، دریایی، هوایی و لوله‌های انتقال
• ارزیابی بهره‌وری، کارایی و اثربخشی
• برنامه‌ریزی زمانی جلسات مختلف در مدارس، دانشگاه‌ها و کنفرانس‌ها با هدف کاستن از زمان‌های تلف شده و افزایش اثربخشی آموزش
• تخصیص بهینه نیروهای کاری به مشاغل
• بودجه‌ریزی بهینه با هدف استفاده موثر از هزینه‌ها
• طراحی ساختار کارخانه‌ها با هدف جریان بهینه مواد و کالاها
• ایجاد شبکه‌های ارتباطی با کمترین هزینه و اطمینان از کیفیت خدمات
• مدیریت ترافیک خیابانی و جاده‌ای
• طراحی ساختار چیپ‌های کامپیوتری با هدف کاهش زمان تولید (و بنابراین کاهش هزینهٔ تولید)
• مدیریت جریان مواد و کالا در زنجیره تامین
• زمان‌بندی:
  • کارکنان
  • مراحل تولید
  • مدیریت پروژه
  • انتقال داده‌ها در شبکه‌ها
  • رویدادهای ورزشی و پوشش تلویزیونی

تحقیق در عملیات به طور گسترده در سازمان‌ها و موسسات دولتی و خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل ماهیت آن، تحلیل‌گران تحقیق در عملیات می‌توانند با استفاده از دانش خود در حوزه‌های تخصصی دیگر وارد شوند.

تاریخچه

اولین استفاده سازمان یافته از تحقیق در عملیات در جنگ جهانی دوم به سال ۱۹۴۱ در انگلستان بود. مدیریت نظامی انگلیس در آن برهه، گروهی از دانشمندان را که با مسائل تاکتیکی و استراتژیک در رابطه با دفاع هوایی و زمینی تخصص داشتند، مامور تحقیقاتی در این زمینه نمود. دلیل اصلی انجام چنین مطالعاتی محدودیت بودجه نظامی بود. بدین سبب لازرم بود که چگونگی استفاده مناسب و حداکثر از منابع نظامی مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. چنانچه از نام تحقیق در عملیات مستفاد می گردد علت به کار گیری آن ماهیت مطالعات تیمی بود که بر روی عملیات (نظامی) تحقیق می نمودند.^[۴] دانشمندان انگلیسی رادار را اختراع کردند، اما ارتش با استفاده بهینه از این وسیله آشنا نبود. بدین منظور با گردهم آیی جمعی از دانشمندان و با به کار گیری تکنیک‌های موثر ریاضی و داده‌های اطلاعاتی، توان دفاعی انگلستان تا حدود ۱۰ برابر افزایش یافت. موفقیت این گروه انگیزه استفاده از گروه‌های مشابه را در بررسی مسائل مختلف نظامی بیشتر کرد.^[۵] نتایج ازشمند حاصله از تحقیق در عملیات توسط تیم انگلیسی به سرعت مدیریت نظامی ایالات متحده را به فعالیت هایی در این زمینه ترغیب نمود. نوآوری های موفقیت آمیز توسط تیم های آمریکایی شامل توسعه الگوهای جدید پرواز، برنامه ریزی در مین گذاری دریا، بهره برداری موثر از تجهیزات الکترونیکی می شد. در این رابطه گروه های تحقیق در عملیات مشابهی در دیگر کشورها از جمله کانادا و فرانسه مشغول به فعالیت شدند. این گروه ها که معمولا اجرای عملیات تعیین می شدند در انگلستان به نام تحقیق در عملیات شناخته شدند و نیز گاهی در آمریکا با نام های دیگر نظیر تحلیل عملیات، ارزیابی عملیات، تحقیق در عملیات، تحلیل سیستم ها، ارزیابی سیستم ها و تحقیق در سیستم ها به کار برده می شدند. ^[۶]

بررسی مسئله حمله هواپیما به زیردریایی‌های آلمانی از موارد دیگری بود که دانشمندان ریاضی به آن پرداختند. در اوایل جنگ جهانی دوم، نیروی هوایی انگلستان از بمب‌های معمولی علیه زیردریایی‌های آلمانی استفاده می‌کرد. این نحوه حمله تنها در صورتی موثر بود که زیردریایی‌ها مستقیماً مورد اصابت بمب قرار می‌گرفتند، زیرا انفجار در سطح آب بود و نمی‌توانست به بدنه زیردریایی‌ها آسیب بزند، مگر اینکه بمب به عرشه اصابت می‌کرد. برای تخریب بیشتر زیردریایی‌هایی که به زیر آب فرورفته بودند، انفجار در عمق مورد استفاده هواپیما قرار می‌گرفت. ولی برای تعیین عمق مناسب انفجار، اختلاف نظر وجود داشت. بعضی اسکادران‌ها بمب‌های خود را برای انفجار در عمق ۱۵۰ فوت تنظیم می‌کردند، چون فکر می‌کردند این مقدار، حداکثر عمقی است که زیردریایی مورد حمله ممکن است فرو برود، اما اسکادران‌های دیگر ۵۰ فوت را برای تنظیم انتخاب کردند، چون زیردریایی‌ها در عمق ۱۵۰ فوت دیگر دیده نمی‌شوند و در نتیجه مورد حمله قرار نمی‌گیرند. لذا بین گروه طرفداران تنظیم عمق و سطح انفجار اختلاف نظر وجود داشت.^[۷]

ادامه تحصیل

این شاخه از ریاضیات با نامهای متفاوتی چون پژوهش عملیاتی، برنامه ریزی ریاضی، علم مدیریت و... در مقطع لیسانس در کلیه گرایشهای رشته مدیریت، حسابداری، اقتصاد، صنایع، ریاضی کاربردی، عمران و آمار تدریس می‌شود.

لازم به ذکر است فرصت ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکتری نیز در ایران وجود دارد و با توجه به کاربردهای فراوان این رشته در برنامه ریزی‌های ملی و منطقه‌ای، ترافیک و حمل و نقل، برنامه ریزی شهری، هوا و فضا، شیمی، مکانیک، خودروسازی و... دانش‌آموختگان این رشته فرصت اشتغال در کلیه مراکز تولیدی و صنعتی، خدماتی و پژوهشی را دارا می‌باشند.

مباحث این رشته: برنامه ریزی خطی، عدد صحیح، تحلیل حساسیت، برنامه ریزی آرمانی، تصمیم گیری چند متغیره، رتبه بندی و اولویت بندی و...