RECERCA D'OPERACIONS: PER A QUÈ SERVEIX, MODELS, APLICACIONS - TECNOLOGIA - 2025

La investigació d'operacions és un mètode que es dedica a l'aplicació de disciplines analítiques avançades per ajudar en la resolució de problemes i la presa de decisions, sent útil en la gestió de les organitzacions. És a dir, es consagra a establir els valors suprems d'alguna meta de el món real: el màxim de guany, acompliment o rendiment, o el mínim de pèrdua, cost o risc.

En aquesta disciplina els problemes es divideixen en els seus components bàsics i després es resolen amb passos definits, mitjançant l'anàlisi matemàtica. Els mètodes analítics utilitzats inclouen la lògica matemàtica, simulació, anàlisi de xarxes, teoria de cues i teoria de jocs.

Font: pixabay.com

Emprant aquestes tècniques de les ciències matemàtiques, la investigació d'operacions aconsegueix solucions òptimes o factibles a problemes complicats de presa de decisions. Les seves tècniques han solucionat problemes d'interès en una diversitat d'indústries.

mètodes matemàtics

Per la naturalesa estadística i computacional de la majoria d'aquests mètodes, la investigació d'operacions té també forts vincles amb l'anàlisi i la informàtica.

Els investigadors d'operacions que afronten un problema han d'estipular quins d'aquests mètodes són les més apropiats, d'acord amb els objectius de millora, la naturalesa de sistema, el poder computacional i les limitacions de temps.

La programació matemàtica és una de les tècniques més poderoses utilitzades en la investigació d'operacions, fins a tal punt que de vegades tots dos termes s'utilitzen indistintament.

Aquesta programació no té res a veure amb la programació de computadors, sinó que significa optimització. La programació o optimització discreta aborda els problemes on les variables només poden assumir valors discrets, per exemple, valors sencers.

A causa de la seva èmfasi en la interacció home-tecnologia i per estar enfocada en aplicacions pràctiques, la investigació d'operacions s'ha interpolat amb altres disciplines, especialment l'enginyeria industrial i la gerència d'operacions, recolzant-se també en la psicologia i la ciència organitzacional.

història

orígens històrics

Al segle XVII, matemàtics com Pascal i Huygens van tractar de resoldre problemes que implicaven decisions complexes. Aquest tipus de problemes van ser resolts durant els segles XVIII i XIX utilitzant la combinatòria.

Al segle XX, es podria considerar l'estudi de la gestió d'inventari com el començament de la investigació d'operacions moderna, amb la quantitat de lot econòmic desenvolupada en 1913.

Durant 1937 va ser aplicada inicialment la investigació d'operacions a Gran Bretanya, en la investigació realitzada per integrar la tecnologia de radar a les operacions de combat aeri, diferenciant-se així de les investigacions realitzades en laboratoris.

Segona Guerra Mundial

El terme investigació d'operacions va ser encunyat a principis de 1941 durant la Segona Guerra Mundial, quan la gerència militar britànica va convocar a un grup de científics per aplicar un enfocament científic a l'estudi de les operacions militars.

L'objectiu principal era assignar de manera efectiva els recursos escassos a les diverses operacions militars i activitats dins de cada operació.

A l'igual que a la Gran Bretanya, el radar va estimular els desenvolupaments en la Força Aèria dels EUA A l'octubre de 1942 es va instar a tots els comandaments a incloure en el seu personal grups de recerca d'operacions.

Dècades de l'50 i 60

La investigació d'operacions va créixer en moltes àrees a més de les forces armades, després que els científics van aprendre a aplicar els seus principis a el sector civil. La seva efectivitat en l'àmbit militar va estendre el seu interès a altres àrees industrials i governamentals.

Es van anar organitzant societats, començant en 1948 amb el Club d'Investigació d'Operacions de la Gran Bretanya, que el 1954 va esdevenir la Societat d'Investigació d'Operacions.

El 1952 es va formar a EUA la Societat d'Investigació d'Operacions. També van aparèixer moltes altres societats nacionals.

El 1957 es va celebrar la primera conferència internacional sobre investigació d'operacions a la Universitat d'Oxford. Per 1959 es va formar la Federació Internacional de Societats d'Investigació d'Operacions.

El 1967, Stafford Beer va descriure el camp de la ciència gerencial com l'ús en els negocis de la investigació d'operacions.

Amb el desenvolupament de computadors en les següents tres dècades, la investigació d'operacions ara pot resoldre problemes amb centenars de milers de variables i restriccions.

Per a què serveix la investigació d'operacions?

Tots els dies, els professionals d'investigació d'operacions resolen problemes de la vida real, que estalvien diners i temps. Aquests problemes són molt diversos i gairebé sempre semblen no estar relacionats. No obstant això, la seva essència és sempre la mateixa, prendre decisions per aconseguir un objectiu de la manera més eficient.

L'objectiu central de la investigació d'operacions és l'optimització, és a dir, fer les coses de la millor manera possible, segons les circumstàncies donades.

Aquest concepte general té moltes aplicacions, per exemple, en l'anàlisi de dades, assignació de béns i recursos, control de processos de producció, gestió de riscos, control de trànsit, etc.

-Solucions òptimes

La investigació d'operacions es centra en el desenvolupament de models matemàtics que es poden utilitzar per analitzar i optimitzar sistemes complexos. S'ha convertit en una àrea de recerca acadèmica i industrial. El procés es divideix en tres passos.

- Es desenvolupa un conjunt de possibles solucions a un problema.

- S'analitzen les alternatives obtingudes i es redueixen a un petit conjunt de solucions que probablement resultin ser viables.

- Les solucions alternes produïdes se sotmeten a una implementació simulada. Si és possible, es proven en situacions de el món real.

Seguint el paradigma d'optimització a l'aplicar la investigació d'operacions, qui pren decisions selecciona les variables claus que influiran en la qualitat de les decisions. Aquesta qualitat s'expressa mitjançant una funció objectiu a maximitzar (benefici, velocitat de servei, etc.), o minimitzar (cost, pèrdua, etc.).

A més de la funció objectiu, també es considera un conjunt de restriccions, siguin físiques, tècniques, econòmiques, ambientals, etc. Després, ajustant sistemàticament els valors de totes les variables de decisió, es selecciona una solució òptima o factible.

-Usos comuns

Anàlisi de ruta crítica

És un algoritme per programar un conjunt d'activitats d'un projecte. La ruta crítica es determina identificant el tram més llarg d'activitats dependents i mesurant el temps requerit per completar-les de principi a fi.

Problema d'assignació

És un problema bàsic d'optimització combinatòria. En aquest problema hi ha diversos agents i diverses tasques. Es pot assignar qualsevol agent perquè realitzi qualsevol tasca.

Depenent de la tasca assignada a l'agent, s'incorre en un cost que pot variar. Per tant, es requereix realitzar totes les tasques, assignant degudament un agent a cada tasca i una tasca a cada agent, per minimitzar el cost total de l'assignació.

models

Un model és de gran ajuda per facilitar la investigació d'operacions, ja que els problemes són expressats mitjançant models que mostren la relació de les variables.

Per ser una representació simplificada de el món real, només s'inclouen aquelles variables rellevants per al problema. Per exemple, un model de cossos que cauen lliurement no descriu el color o textura de el cos involucrat.

Els models representen la relació entre les variables controlades i no controlades, i l'acompliment de el sistema. Per tant, han de ser explicatius, no merament descriptius.

Moltes de les simplificacions utilitzades originen cert error en les prediccions derivades de el model, però aquest error és bastant petit en comparació amb la magnitud de la millora operativa que es pot obtenir de el model.

Tipus de models

Els primers models eren representacions físiques, com maquetes de vaixells o avions. Els models físics solen ser bastant fàcils de construir, però només per objectes o sistemes relativament simples, sent generalment difícils de canviar.

El següent pas després de el model físic és el gràfic, que és més senzill de construir i gestionar, però més abstracte. Com és difícil una representació gràfica de més de tres variables, es fan servir els models simbòlics.

No hi ha límit per a la quantitat de variables que es poden incloure en un model simbòlic. Aquests models són més fàcils de construir i gestionar que els models físics.

Tot i els avantatges òbvies dels models simbòlics, hi ha molts casos en què els models físics continuen sent útils, com a l'provar estructures i mecanismes físics. El mateix és cert per als models gràfics.

model simbòlic

La majoria dels models d'investigació d'operacions són models simbòlics, perquè els símbols representen millor les propietats de sistema.

El model simbòlic té la forma d'una matriu o una equació. Aquests models proporcionen solucions de forma quantitativa (cost, pes, etc.), depenent de el problema.

Els models simbòlics són completament abstractes. Quan es defineixen els símbols en el model és que se li dóna significat a aquest.

Els models simbòlics de sistemes amb diferents continguts sovint mostren estructures similars. Per tant, els problemes que sorgeixen en els sistemes es poden classificar en termes de poques estructures.

Com els mètodes per extreure solucions dels models només depenen de la seva estructura, es poden usar pocs mètodes per resoldre una àmplia varietat de problemes des del punt de vista contextual.

aplicacions

Les aplicacions de la investigació d'operacions són abundants, com en empreses manufactureres, organitzacions de servei, branques militars i governs. La gamma de problemes als quals ha contribuït amb solucions és enorme:

- Programació d'aerolínies, trens o autobusos.

- Assignació d'empleats a projectes.

- Desenvolupament d'estratègies adoptades per les empreses (teoria de jocs).

- Maneig de el flux d'aigua des dels reservoris.

Planificació de projectes

S'identifiquen els processos d'un projecte complex que afecten la durada total de el projecte.

Planificació de pis

Dissenyar el pla per als equips en una fàbrica o els components en un xip de computador, per disminuir el temps de fabricació i, per tant, reduir els costos.

Optimització d'una xarxa

Configura les telecomunicacions o les xarxes dels sistemes energètics per salvaguardar la qualitat de l'servei durant interrupcions.

Ubicació d'instal·lacions

Per minimitzar els costos de transport, mentre es consideren factors com evitar col·locar materials perillosos prop d'habitatges.

encaminament

Es realitza en molts tipus de xarxes, incloent les xarxes de circuits commutades, com la xarxa telefònica pública i les xarxes informàtiques, com Internet.

Activitats operatives de projectes

Maneig de el flux d'activitats operatives en un projecte, com a conseqüència de la versatilitat de el sistema, per mitjà de tècniques d'investigació d'operacions, per reduir aquesta variabilitat i assignar espais usant una combinació d'assignacions de temps, inventari i capacitat.

Gestió de la cadena de subministrament

És el maneig de l'flux de components i matèries primeres derivat d'una demanda inestable dels productes acabats.

transport

Gestió de l'noli dels sistemes de lliurament i transport. Exemples: transport de càrrega intermodal o el problema de l'venedor viatjant.

globalització

Globalitzar els processos operatius per així aprofitar la mà d'obra, terra, materials o altres insums productius més econòmics.

Problema de tall d'estoc

Es refereix a tallar un material en estoc, com ara rotlles de paper o làmines de metall, en trossos de mides específics, buscant minimitzar el malbaratament de material.

exemples

Cas d'estacions de servei

Una anàlisi dels automòbils que s'aturaven a les estacions de servei urbanes situades en la intersecció de dos carrers revelava que gairebé tots provenien de només quatre de les 16 rutes possibles en la intersecció (quatre formes d'ingressar, per quatre formes de sortir).

A l'examinar el percentatge d'automòbils que s'aturava al servei per a cada ruta, s'observava que aquest percentatge es relacionava amb la quantitat de temps perdut a l'aturar-se.

No obstant això, aquesta relació no era lineal. És a dir, l'augment en un no era proporcional a l'augment en l'altre.

Després es va descobrir que el temps perdut que es percebia superava el temps perdut real. La relació entre el percentatge d'autos detinguts i el temps perdut percebut sí que era lineal.

Per tant, es va construir un model que relacionava la quantitat d'automòbils que s'aturaven a les estacions de servei amb la quantitat de trànsit a cada ruta de la intersecció, que afectaven el temps requerit per obtenir el servei.

Problema d'assignació

Consisteix a assignar treballadors a tasques, camions a rutes de lliurament o classes a aules. Un problema típic de transport implica l'assignació de vagons de tren buits on es necessitin.

També serveix per determinar quines màquines s'haurien d'utilitzar per fabricar un producte determinat, o quin conjunt de productes haurien fabricar-se en una planta durant un període particular.

programació lineal

Aquesta tècnica es fa servir rutinàriament per problemes com la barreja de petroli i productes químics en les refineries, seleccionar proveïdors per a grans corporacions manufactureres, determinar rutes i horaris d'enviament, i la gestió i manteniment de flotes de camions.

Teoria de recerca bayesiana

S'apliquen les estadístiques bayesianes per buscar objectes perduts. S'ha utilitzat diverses vegades per trobar embarcacions perdudes:

Va exercir un paper clau en la recuperació dels registres de vol en el desastre de l'vol 447 d'Air France de 2009.

També s'ha utilitzat en els intents de localitzar les restes d'el vol 370 de Malaysia Airlines.

Control d'inventari

Els problemes d'inventari sorgeixen, per exemple, per determinar les quantitats dels béns que es compraran o produiran, quantes persones es contractaran o capacitaran, què tan gran ha de ser una nova instal·lació de producció o botiga minorista.

referències

1. Tech Target (2019). Operations research (OR). Pres de: whatis.techtarget.com.
2. WikiLingue the free encyclopedia (2019). Operations research. Pres de: en.wikipedia.org.
3. Wolfram Mathworld (2019). Operations Research. Pres de: mathworld.wolfram.com.
4. Mohamed Leila (2018). The big picture of Operations Research. Towards Data Science. Pres de: towardsdatascience.com.
5. Sindhuja (2019). Operations Research: History, Methodology and Applications. Business Management Idees. Pres de: businessmanagementideas.com.
6. Encyclopaedia Britannica (2019). Operations research. Pres de: britannica.com.
7. The Science of Better (2019). What Operations Research Is. Pres de: scienceofbetter.org.