4. Головні етапи та принципи операційних досліджень

Історичні корені дослідження операцій досить глибокі. У математичному плані деякі оптимізаційні задачі були відомі ще в Стародавній Греції. Потреби у спеціалістах дослідження операцій виникли ще в ХІХ ст., коли доводилося розв’язувати військові задачі: військова техніка зросла, а техніка бою не змінилася.

Проте свою назву ця дисципліна одержала тільки в 40-х роках минулого століття. Перші публікації з дослідження операцій датовані 1939-1940 рр. У них вирішувалися військові задачі, зокре­ма задачі аналізу і дослідження воєнних операцій. Звідси і виникла назва нової дисципліни.

Перелічимо головні етапи операційних досліджень:

• постановка задачі та розроблення концептуальної моделі;

• побудова математичної моделі;

• вибір (розроблення) методу та алгоритму розв’язання;

• перевірка адекватності та корегування моделі;

• пошук розв’язку на моделі;

• реалізація розв’язку на практиці.

Зупинимося коротко на характеристиці цих етапів. Спочатку мету та задачу операційного дослідження формулює ОУР у загальній формі, наприклад: дослідити систему постачання, скласти список недоліків і розробити рекомендації щодо їхнього усунення.

Після цього для виконання дослідження системи формують операційну групу, до якої належать фахівці різних областей: системні аналітики, інженери, математики, економісти, соціологи, психологи та інші.

Операційна група повинна дослідити:

• матеріальні та інформаційні потоки всередині системи;

• зв’язки системи із зовнішнім середовищем;

• організацію підсистеми керування базової системи;

• критерії ефективності функціонування системи;

• зовнішні чинники, що впливають на показники якості.

Після збору результатів обстеження системи провадять їхній докладний аналіз, метою якого є:

• виявлення суттєвих внутрішніх і зовнішніх чинників (змінних);

• обґрунтування вибору показників якості;

• виявлення структури системи.

В процесі аналізу провадять консультації з ОУР, під час яких уточнюють постановку задачі. За необхідності здійснюють додаткове обстеження організаційної системи з метою виявлення неврахованих чинників та їхніх взаємозв’язків.

Результатом цього етапу є концептуальна модель системи (задачі), у якій в словесній формі описують:

• структуру системи (елементи системи та зв’язки між ними);

• перелік базових показників якості;

• перелік внутрішніх і зовнішніх чинників та їхній вплив на показники якості;

• перелік керівних рішень (або стратегій керування), які необхідно ухвалити у результаті розв’язання поставленої задачі.

Після одержання концептуальної моделі системи (змістовна постановка задачі ухвалення рішень) будують її математичну модель (при дослідженні економічних систем часто вживають термін “економіко-математична модель”). Цей процес називають формалізацією задачі ухвалення рішень.

Наступний етап операційних досліджень полягає у виборі (або розробленні) методу та алгоритму розв’язання задачі ухвалення рішення, яку представлено математичною моделлю. Для визначення оптимального розв’язку задачі ухвалення рішень найчастіше використовують методи математичного програмування. Існують також класи задач, щодо яких побудовано спеціальні методи розв’язування (п. 1.6).

Модель лише частково відображає дійсність. її можна вважати хорошою, якщо вона точно (або достатньо точно) передбачає вплив внутрішніх змін у системі та зовнішніх збурень на її загальну ефективність. Якщо цього немає, то модель доводиться корегувати (у цьому випадку може виникнути необхідність у додаткових обстеженнях системи).

Після досягнення задовільного рівня адекватності моделі застосовують відповідний метод визначення оптимального (або субоптимального) розв’язку задачі ухвалення рішень. Розв’язок може мати різні форми: аналітичну, числову або алгоритмічну (процедури, правила тощо).

Реалізація розв'язку на практиці - один з найважливіших етапів, які завершують дослідження. Його можна розглядати як самостійну задачу, що вимагає застосування до неї системного підходу. Отриманій оптимальній стратегії необхідно надати відповідну змістовну форму у вигляді інструкцій та правил.

Перелічимо базові принципи операційних досліджень.

• Принцип системного підходу є головним принципом операційних досліджень. Тут будь-яку задачу розглядають з погляду її впливу на критерій функціонування всієї системи як взаємозв’язаного комплексу функціональних компонентів.

• Принцип наступності в переході від однієї задачі до іншої. Операційні дослідження відзначаються тим, що при розв’язуванні кожної проблеми виникають все нові та нові задачі. Якщо спочатку ставлять вузькі цілі, то застосування операційних методів неефективне. Найбільшого ефекту досягають тільки за безперервного дослідження, що забезпечує наступність в переході від однієї задачі до іншої.

• Принцип оптимальності. Однією з притаманних особливостей операційних досліджень є намагання знайти оптимальний розв’язок поставленої задачі. Однак такий розв’язок виявляється, здебільшого, недосяжним унаслідок обмежень, які накладаються існуючими ресурсами або рівнем сучасної науки. Наприклад, для задачі календарного планування за кількості верстатів понад 4 оптимальний розв’язок за сучасного рівня розвитку математики можна знайти лише простим перебором варіантів. Однак навіть за незначних п кількість можливих варіантів є настільки великою, що їх усіх практично неможливо розглянути. Доводиться обмежуватися пошуком досить хорошого або субоптимального розв’язку. Отож у багатьох випадках необхідно шукати компроміс між оптимальністю розв’язку та затратами на його пошук. ДО надає інструменти для пошуку такого компромісу. Один із засновників дослідження операцій Т. Сааті визначив цю науку як “мистецтво” давати погані відповіді на такі практичні запитання, на які інші методи дають ще гірші відповіді.

• Принцип комплексності операційних досліджень полягає в тому, що їх здійснюють у багатьох напрямах (комплексно). Для виконання операційного дослідження створюють операційну групу, до якої зачислюють фахівців різних областей: інженерів, математиків, економістів, соціологів, психологів та інших.