kompleksowe wprowadzenie do dziedziny badań operacyjnych
Badania operacyjne, zwane również nauką decyzyjną lub analizą operacyjną, to badanie zastosowania matematyki do pytań biznesowych. Jako dziedzina Matematyki Stosowanej ma bardzo interesującą pozycję obok innych dziedzin, takich jak Data Science i Machine Learning.
na jakie pytania odpowiada Operations Research?
zanim przejdziemy do prawdziwej definicji Badań Operacyjnych, rzućmy okiem na kilka przykładowych aplikacji. Jak widać, wszystkie mają kilka wspólnych punktów: dojdziemy do tego zaraz po.
przykłady badań operacyjnych:
jeśli chodziłeś na lekcje matematyki w szkole, prawdopodobnie napotkałeś Równania liniowe i być może nauczyłeś się rozwiązywać te metody za pomocą pióra i papieru. Programowanie liniowe jest techniką optymalizacji do rozwiązywania układów ograniczeń liniowych z liniową funkcją celu. Jest to najbardziej znana metoda badań operacyjnych.
teoria linii oczekujących lub teoria kolejkowania.
drugim tematem w badaniach operacyjnych jest teoria kolejkowania. Może mniej oczywiste niż w poprzednim przykładzie, ale linia oczekująca równie dobrze może być doskonale opisana matematycznie. Kiedy to nastąpi, teoria kolejkowania pozwala firmie zrozumieć i poprawić czas kolejkowania dla klientów, a jednocześnie zarządzać pracownikami.
innym ważnym zastosowaniem teorii kolejkowania jest planowanie zadań przez systemy operacyjne komputera, chociaż jest to dość dalekie od innych aplikacji omówionych w tym artykule.
systemy kontroli zapasów
kolejnym tematem rozwiązanym przez Badania Operacyjne jest kontrola zapasów. Kontrola zapasów w firmie jest skomplikowana i zależy od wielu decyzji, na przykład zakupów, magazynowania, wysyłki, śledzenia i innych,
systemy kontroli zapasów przegrupowują różne rozwiązania, które rozwiązują całość zadań inwentaryzacyjnych organizacji. Najczęściej stosowanymi algorytmami do zarządzania zapasami są Economic Order Quantity (EOQ), Inventory Production Quantity (IPQ) i ABC Analysis. Jeśli chcesz pójść dalej w zarządzanie zapasami, zdecydowanie powinieneś przyjrzeć się tym.
problemy z wymianą
mam nadzieję, że w tym momencie rodzaje problemów leczonych w badaniach operacyjnych są już dla ciebie jaśniejsze. Problemy z wymianą są stosunkowo porównywalne do poprzednich: optymalizacja wymiany materiałów, o których wiadomo, że ulegają awarii po pewnym czasie użytkowania. W przypadku drogich przedmiotów, takich jak maszyny, samochody, komputery itp.Istnieje ogromny koszt dla firmy, gdy wymieniamy je zbyt późno, ale także gdy wymieniamy je zbyt wcześnie. Dlatego jest to również dobre pytanie do optymalizacji Z Badań Operacyjnych.
analiza sieci
analiza sieci jest tematem, który jest stosunkowo różny od wcześniej wymienionych pozycji.
w analizie sieci aplikacja jest reprezentowana jako wykres do optymalizacji. W teorii grafów w ogóle istnieją grafy węzłów i krawędzi. Każdy węzeł jest punktem, a każda krawędź wskazuje, czy istnieje połączenie między niektórymi różnymi węzłami. Dobrym przykładem tego typu danych jest sieć mediów społecznościowych, w której każda osoba (profil) jest reprezentowana jako węzeł, a każdy związek przyjaźni jest reprezentowany jako krawędź.
przykładem wykorzystania tego w badaniach operacyjnych jest zarządzanie projektami. Mówiąc o zarządzaniu projektami, prawdopodobnie wszyscy znamy słynny wykres Gantta, który pozwala na lepszy przegląd kroków i zależności między krokami w projekcie.
ale gdy projekt jest bardzo złożony, będzie wiele zależności między zadaniami: tak wiele zależności, że optymalna ścieżka staje się skomplikowana do zidentyfikowania. Dwie metody badań operacyjnych, które mogą tu pomóc, to metoda ścieżki krytycznej (CPM) i Metoda oceny projektu & Review Technique (PERT).
problemy z sekwencjonowaniem
na koniec chcę wymienić problemy z sekwencjonowaniem. Ten temat dotyczy definiowania kolejności wielu operacji do wykonania przy ograniczonej liczbie zasobów. W tej sytuacji możemy wybierać spośród wielu różnych zleceń wykonania i chcemy mieć pewność, że wybieramy najlepsze zlecenie. W zależności od wybranej funkcji kosztowej można zoptymalizować całkowity czas trwania operacji lub koszt lub korzyści.
szereg metod sekwencjonowania to: kto pierwszy ten lepszy (FCF), najkrótszy czas przetwarzania (SPC), najwcześniejszy termin (EDD) i wiele innych.
chociaż jest więcej zastosowań badań operacyjnych, myślę, że ogólna idea jest teraz jasna i przejdę do bardziej formalnego opisu tematu.
definicja Badań Operacyjnych
Badania operacyjne wykorzystują matematykę i statystykę, aby odpowiedzieć na pytania dotyczące optymalizacji i symulacji. Ilekroć tłumaczymy pytanie Biznesowe w pytaniu optymalizacyjnym, to jest pierwotne, że mamy jasne definicje kosztów, aby zminimalizować lub korzyści, aby zmaksymalizować.
trzy kluczowe elementy dowolnego tematu badań operacyjnych:
algorytmy i Statystyka
już napisałem to powyżej: Badania operacyjne będą polegać w dużej mierze na algorytmach, matematyce i statystyce. Bardzo ważną rodziną algorytmów w badaniach operacyjnych są algorytmy optymalizacyjne: algorytmy, które próbują znaleźć maksimum lub minimum, biorąc pod uwagę pewien zestaw możliwości.
jako przykład możemy użyć algorytmu optymalizacji, aby zminimalizować koszty zatrudnienia w fabryce, biorąc pod uwagę zestaw ograniczeń dotyczących liczby potrzebnych osób i ograniczeń każdego z poszczególnych pracowników.
Optymalizacja
znalezienie najlepszego możliwego rozwiązania pytania, biorąc pod uwagę potencjalne praktyczne ograniczenia. Optymalizacja może polegać na maksymalizacji lub minimalizacji kosztów lub korzyści, które są ustalane przed rozpoczęciem.
możliwe jest posiadanie wielu celów, w takim przypadku możemy zdefiniować funkcję kosztu połączonego, stosując wagi naszych różnych kosztów (na przykład biorąc sumę dwóch kosztów w celu zminimalizowania może być przykładem funkcji kosztu połączonego).
drugą często występującą rzeczą do czynienia w tych optymalizacji są ograniczenia. Czasami algorytm szukający minimalizacji kosztów może szukać rozwiązań w sposób praktycznie niemożliwy. Na przykład, szukając najlepszego planowania personelu, chcemy ograniczyć algorytm do planowania ludzi na 24-godzinne zmiany, ponieważ byłoby to proste nielegalne.
Symulacja
Symulacja jest w rzeczywistości zadaniem porównywalnym z optymalizacją. Zamiast pytać algorytmu, jakie jest najlepsze planowanie personelu, możemy również zapytać algorytm, jaki byłby efekt zmiany planowania. Ten rodzaj zadania jest bliski optymalizacji, ponieważ możemy po prostu użyć algorytmu optymalizacji z inną konfiguracją danych wejściowych, aby symulować, co byłoby optymalnym wynikiem dla tych różnych danych wejściowych.
krótko mówiąc, badania operacyjne stosują matematykę do pytań biznesowych w celu optymalizacji i / lub symulacji. Mam nadzieję, że ten artykuł wyjaśnił rzeczy dla ciebie. Dziękujemy za przeczytanie i nie wahaj się śledzić więcej!