История развития исследования операций

Наука начинается с тщательно организованного  наблюдения изучаемых явлений. Полученные в результате наблюдения данные приводят ученого к разработке теорий, увязывающих  эти факты, а также дающих умозрительное описание и объяснение их. Затем эти теории могут развиваться без обращения к наблюдениям; более существенно то, что они способны дать предсказание того, что произойдет под влиянием различных условий. После этого теоретические выводы проверяются путем новых наблюдений соответствующих явлений; если выводы теории согласуются с данными, полученными в результате этих наблюдений, уверенность в правильности теории возрастает, в противном случае ее следует признать несостоятельной или усовершенствовать. Кемени дает следующую обобщенную характеристику такого процесса:  

"Как неоднократно  подчеркивал Эйнштейн, наука должна  начинаться с фактов и кончаться  фактами (независимо от теоретических  построений, созданных между ними). Ученый - это прежде всего наблюдатель.  Затем он пытается всесторонне описать то, что увидел, и то, что ожидает увидеть в будущем. Базируясь на теории, он делает предсказания, справедливость которых снова проверяет только фактами.  

Наиболее характерная  черта такого метода - его цикличность. Он начинается с фактов, кончается фактами, и факты, завершающие один цикл, являются началом следующего цикла. Ученый считает свою теорию неокончательной и готов отказаться от нее всякий раз, когда факты не подтверждают ее предсказаний. Если ряд наблюдений, предназначенных для проверки справедливости некоторых предсказаний, вынуждает нас отказаться от теории, мы ищем новую или более совершенную теорию. Так как научное познание представляет собой бесконечную цепь развития, можно ожидать бесконечного продолжения и этого циклического процесса".  

Только что  описанный процесс составляет суть научного метода, а наука - это совокупность знаний, полученных в результате применения этого метода к явлениям окружающей нас действительности.  

Таким образом, именно научный метод объединяет все науки; то, что отличает одну науку от другой, - это сфера явлений окружающего мира, выбранная каждой из них для изучения и объяснения. Так, астроном следит за движением планет, звезд и других тел во Вселенной; геолог изучает явления в земной коре и т.д.  

Однако в данном вопросе следует проявлять осторожность и не воспринимать такую схему  научного метода как бихевиористическое описание деятельности ученого. Хотя отдельные  научные работы действительно следуют  изложенному принципу, в большинстве случаев он не выдерживается; например, бывает так, что теории появляются до того, как обнаружены соответствующие им явления (недостаток, довольно типичный для исследования операций на современном этапе), а теории, основанные на изучении отдельных явлений, долго остаются непроверенными новыми фактами и т.д. Таким образом, ученый может начать работу с любого этапа описанного процесса и двигаться в любом направлении для получения крупиц знаний. Однако окончательный синтез подтвержденных знаний достигается в соответствии с описанной схемой научного метода.

2.2. Исследование  операций как наука  

Следуя изложенным соображениям о философских аспектах науки, можно сказать, что в исследовании операций используется научный метод  для изучения и объяснения явлений, связанных с функциональными системами, так как в рамках данной дисциплины изучается определенный круг явлений реальной действительности. Такие системы нередко включают людей и механизмы, которые действуют в условиях реального мира, причем слову "механизм" мы придаем достаточно общее значение, охватывающее все случаи - от механических устройств, обычно определяемых их названиями, до сложных социальных структур, функционирующих в соответствии с установленными правилами.  

Научная дисциплина, называемая исследованием операций, наблюдает реальные явления, связанные с функциональными системами, разрабатывает теории (которые многие исследователи называют моделями), предназначенные для объяснения данных явлений, использует эти теории для описания того, что произойдет при изменении условий, и проверяет предсказания новыми наблюдениями.  

Таким образом, исследование операций- наука, так как  эта дисциплина использует метод  для получения соответствующих  знаний и отличается от других наук предметом исследований. Она изучает явления связанные с функциональными системами, в том аспекте, который почти не рассматривается другими науками.  

Учитывая этапы  реализации научного метода, для любой  научной дисциплины можно ожидать  систематических публикаций четырех  категорий, в которых соответственно приводятся результаты, получаемые при наблюдении явлений, и специальные способы проведения таких наблюдений; даются построения математических моделей; описывается применение этих моделей для составления прогноза на основе полученных результатов; проводится проверка прогнозов сравнения с результатами новых наблюдений.  

Совокупность  математических моделей исследования операций можно разбить на три  группы.  

К первой группе относятся детерминированные модели, которые были разработаны после второй мирвой войны: линейное программирование, целочисленное программирование, теория графов, потоки в сетях, геометрическое программирование, нелинейное программирование, программирование для случая задач большой размерности, теория оптимального управления.  

Ко второй группе относятся стохастические модели: случайные  процессы, теория массового обслуживания, теория полезности, анализ управляющих  решений, теория игр, теория поиска, имитационное моделирование и динамическое программирование.  

Третью группы составляют наиболее важные модели, разработанные применительно к тринадцати группам процессов, являющихся достаточно общими для многих областей применения методов исследования операций:

прогнозирования;

учета;

финансовой деятельности и управления экономикой;

сбыта и рекламы;

управления трудовыми  ресурсами;

экономического  анализа инвестиций;

информационных  систем для управления;

вычислительных  и информационных систем;

выбора, планирования и управления разработкой проекта;

управления запасами;

составления календарных  планов производства и последовательности работ;

замены, ремонта  и анализа надежности оборудования;

размещения и  загрузки производственных мощностей;

планирования  производства.

Наиболее хорошо методы исследования операций по состоянию на 1975 год для следующих областей:

военные проблемы,

работа государственных  органов,

городские системы,

здравоохранение,

системы образования,

транспорт,

коммунальное  обслуживание,

отрасли промышленного  производства

технологические процессы.  

На протяжении всей истории развития методов исследования операций научные работники следовали  рекомендациям Блеккета (из его памятной записки), согласно которым исследование операций, как и любая другая наука, не базируется на использовании точных копий аналитических методов какой-либо другой науки, а требует разработки своего собственного математического аппарата - методов исследования операций - ориентированного на специфику, присущую этой области и задачам исследования. Этот аппарат не должен оставаться неизменным; наоборот, он должен меняться в соответствии с характером исследуемых задач.  

Во время второй мировой войны большинство работ  по исследованию операций основывалось на адаптации методов и подходов, заимствованных из других наук; в частности, построение большинства математических моделей базировалось на непосредственном использовании средств математического анализа, аппарата теории вероятностей и статистики, и довольно часто отправным моментом построения моделей служило сходство с моделями, используемыми другими науками. Заметным исключением из этого правила стала разработка теории поиска, выполненная группой по исследованию операций при ВМС США. Таким образом, новые теоретические направления были развиты в основном в послевоенное время. Основы теории ведения боевых действий заложены Ланчестером в 1916 г.; и хотя во время войны математические аспекты этой теории исследовались достаточно интенсивно, непосредственного применения при разработке операций военного времени она не нашла. Действительно, вплоть до 1954 г. эта теория не была достаточно проверена.  

Однако после  второй мировой войны исследования новых явлений реального мира и теории для их объяснения развивались  очень интенсивно.

3. ПРАКТИЧЕСКИЕ  ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ  ОПЕРАЦИЙ  

Зарождение исследования операций как научной дисциплины было обусловлено неотложным требованием решения важных практических проблем. Поэтому в процессе становления и развития исследования операций научные работники, которые занимались соответствующими исследованиями, не только заложили фундамент некоторого нового научного направления, но и использовали полученные знания для практического решения проблем. В течение второго и третьего десятилетий своего существования группы по исследованию операций значительно выросли и стали достаточно отличаться друг от друга по направлениям. Однако тесная связь между исследовательскими и практическими аспектами разработок оставалась характерной особенностью данной дисциплины: термин "исследование операций" как раз и подчеркивает их неразрывность. Итак, исследование операци включает как научное исследование систем, так и соответствующие виды технической деятельности, направленной на практическую реализацию результатов таких исследований.  

Однако эти  прикладные аспекты исследования операций предполагают не только простое применение знаний, полученных в результате использования теории, но требуют и наличия творческого начала (ориентации работы в желаемых направлениях), а также профессионального умения и навыков практического проектирования (направленных на выполнение требуемых задач или решение важных проблем). Кроме того, важно обеспечить внедрение результатов работ.  

Ввиду секретности  подробности исследований военного времени долгое время не находили отражения в открытой печати; однако теперь многое из того, что было сделано в тот период, уже опубликовано. И в настоящее время ряд практических аспектов исследования операций не рассматривается в открытых публикациях из-за ограничений, накладываемых промышленными фирмами и законодательными органами. Однако имеющаяся литература, хотя и представлена в силу указанных ограничений преимущественно работами теоретического характера, все же содержит описание многих примеров использования методов исследования операций. Даже при случайном поиске публикаций соответствующего характера можно встретить интересные и впечатляющие примеры применения метода исследования операций.  

Однако литературы, освещающей опыт творческого подхода  и конкретного проектирования на базе методов исследования операций, сравнитель но мало. Наибольший опыт в этом отношении накоплен в военной области, но в настоящее время заметен существенный прогресс и в невоенных приложениях.  

Вопросы профессионального  отношения к практической стороне  исследования операций и реализации его результатов обсуждались уже в первых работах; в них подчеркивалась важность этих вопросов и содержались соответствующие рекомендации. Например, Блеккет, а также Морз и Кембелл, основываясь на практическом опыте своей работы во время войны, рассматривали вопрос о том, каким образом специалисту следует получить одобрение своей работы, в каких условиях должна выполняться работа, и какие отношения он должен поддерживать с теми, кто пользуется его рекомендациями. В связи с этим следует отметить четыре момента:

Вопросы, связанные  с проведением исследования операций.

Комиссия Американского  общества по исследованию операций (Operations Research Society of America - ORSA) сформулировала некоторые руководящие принципы по порядку проведения исследования операций. Это предложение было встречено на первых порах весьма критичес- ки, и хотя сформулированные принципы опираются на практический опыт военного времени и двух последующих десятилетий, по-видимому, еще рано говорить о том, будут ли они приняты в качестве постоянного руководства в практической деятельности при изменении обстановки в будущем.

Взаимоотношения групп исследования операций с организациями-заказчиками.

Исследование  операций реализуется в условиях, формируемых коллективами людей, и  фактически конечная его цель - понять их поведение с тем, чтобы направить  их действия в желательном направлении. В действительности же деятельность, связанная с исследованием операций, становиться лишь одним из элементов поведения сложной системы, которую мы называем большим коллективом людей. Понимание этого естественно приводит к важным выводам практического характера.

4. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ  ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ В ПЕРИОД С 1945 по 1975 г.  

В пределах одной  главы невозможно исчерпывающе описать  историю развития методов исследований операций в течение последних  трех десятилетий. Поэтому в данной главе дается лишь очень краткое  изложение некоторых более формальных вопросов. К ним относятся некоторые характерные тенденции развития методов исследования операций в рассматриваемом периоде, возникновение и развитие профессиональных ассоциаций, рост количества издаваемых журналов и книг по исследованию операций и развитие системы профессионального образования.

4.1. Основные  тенденции развития  

Хотя большинство  специалистов, занимавшихся во время  войны исследованиями операций, вернулись  после ее окончания к своей  довоенной деятельности, со сферой военных приложений осталось связанным сильное ядро специалистов, желавших продолжить сотрудничество, которое оказалось весьма продуктивным в годы войны. В последующее десятилетие значительное развитие методов исследования операций имело место не только на этой основе, но и за счет создания новых подразделений. Так, в США группа по исследованию операций ВМС превратилась в расширенную группу оценки операций (под руководством Джакинто Стейнхарда), работающую по контракту с Массачусетским технологическим институтом. ВВС США также расширили свои отделы исследования операций (под началом Ле-Рой А.Бразерса), а в 1948 г. командование сухопутными войсками США по контракту с университетом Джона Гопкинса сформировало управление по исследованию операций. В 1949 г. объединенный комитет начальников штабов создал группу оценки систем вооружения, первым техническим директором которой был назначен Филип М.Морз. В то же время в ВВС учредили Проект РЭНД при авиационной корпорации "Дуглас", а в 1949 г. это подразделение стало уже корпорацией РЭНД. К началу 50-х годов эти организации были укомплектованы штатом сотрудников, численность которого превышала численность лиц, занимавшихся в военное время исследованием операций во всех странах-союзниках, вместе взятых, причем эти организации обеспечивали очень широкий диапазон исследований для организаций-заказчиков. Подобным же образом, хотя и не столь интенсивно, происходило расширение фронта исследований операций в Канаде и Великобритании.