Badania operacyjne i decyzje

tekst pochodzi z książki "Wprowadzenie do badań operacyjnych z komputerem" autorstwa Tadeusza Trzaskalika, PWE , Warszawa 2008

Słowo decyzja występuje w wielu sytuacjach i niesie ze sobą różne treści, stanowiąc nieodłączny element naszego życia. Bardzo wiele uwagi poświęcono i poświęca się procesowi podejmowania decyzji.

Zacznijmy od dwóch przykładów:

  1. Inwestor zainteresowany jest takim portfelem papierów wartościowych, który przyniesie mu w przyszłości największy zysk przy minimalnym ryzyku. Podejmuje on decyzję o zakupie akcji i obligacji, które znajdą się w jego portfelu inwestycyjnym.
  2. Przyjmijmy, że przedmiotem decyzji jest program inwestycyjny dla pewnego regionu. Można ogólnie powiedzieć, że celem programu jest rozwój społeczno-ekonomiczny regionu. Mamy więc w gruncie rzeczy dwa podstawowe cele, obejmujące sferę społeczną i gospodarczą. Dalej konkretyzując, możemy przyjąć, że cel rozwój gospodarczy zostanie osiągnięty, jeżeli nastąpi rozwój przemysłu, rolnictwa, budownictwa, rzemiosła. Podobnie, celowi rozwój społeczny, rozumianemu jako poprawa warunków życia mieszkańców, odpowiada rozwój budownictwa mieszkaniowego, sieci komunikacyjnej, oświaty, służby zdrowia, poprawa stanu środowiska naturalnego. Zamiast jednego celu ogólnego mamy więc całą wiązkę celów cząstkowych, opisujących poszczególne aspekty rozwoju regionu.

Podejmując decyzję, możemy poprzestać na zadowoleniu się pierwszym rozwiązaniem, które nam przyjdzie do głowy, a częściej - które w pewien sposób wypracujemy. Pojawia się jednak pytanie: czy otrzymana decyzja jest jedyną możliwą, czy nie istnieją decyzje lepsze? Poszukując decyzji najlepszej, możemy iść drogą bardziej skomplikowaną. Najpierw tworzymy wiele wariantów decyzji, a potem wybieramy jeden z nich. Decyzję końcową wybieramy spośród wariantów dopuszczalnych, czyli tych, które spełniają wszystkie warunki ograniczające. Możliwe jest przy tym wprowadzenie takiego języka, który pozwoli mówić o podejmowaniu decyzji bez wspominania o szczegółach dotyczących konkretnych problemów decyzyjnych. Językiem tym jest język modelowania matematycznego.

Model jest pojęciem bardzo ogólnym, używanym w różnych dziedzinach. Celem tworzenia wszelkich modeli jest dążenie do zrozumienia otaczającej nas rzeczywistości, a także do pokonania problemów związanych z jej niezwykłą złożonością. Modelem matematycznym nazywamy zbiór symboli i relacji matematycznych oraz ścisłych zasad operowania nimi, przy czym zawarte w modelu symbole i relacje mają interpretację odnoszącą się do konkretnych elementów modelowanego wycinka rzeczywistości.

Decyzje gospodarcze należą do tych decyzji, których konsekwencje rozpatrujemy w kategoriach zysków i strat. Dlatego też zanim je podejmiemy, dokonujemy analizy sytuacji, ustalamy kryteria wyboru decyzji i poszukujemy rozwiązań optymalnych. Pomocne wówczas okazują się metody badań ilościowych prawidłowości występujących w zjawiskach ekonomicznych. Wspólną ich cechą jest wykorzystanie narzędzi matematycznych do prowadzenia analiz zjawisk i procesów gospodarczych, a także wnioskowanie na podstawie odpowiednio skonstruowanych modeli

Do wspomnianych powyżej metod ilościowych należą badania operacyjne. Termin ten na pewno nie w pełni oddaje istotę i treść tej dziedziny wiedzy, a często prowadzi do mylnych skojarzeń. Kiedy autor niniejszej pracy podczas wizyty w Ameryce Północnej przekraczał granicę między Kanadą i USA i na pytanie o cel swej podróży odpowiedział, że zamierza uczestniczyć w konferencji z zakresu badań operacyjnych, celnik ze zrozumieniem pokiwał głową i stwierdził: "A, to pan jest chirurgiem".

Historia tej dziedziny wiedzy sięga do pierwszych modeli programowania matematycznego, sformułowanych przez XVIII-wiecznych ekonomistów; bardziej skomplikowane modele ekonomiczne zaproponowali przed drugą wojną światową von Neuman i Kantorowicz. Nazwa badania operacyjne zaistniała na dobre w okresie drugiej wojny światowej i związana była ściśle z analizą oraz planowaniem operacji wojskowych. Można więc powiedzieć, że w owym czasie nazwa była trafna.

W okresie od drugiej wojny światowej do dnia dzisiejszego nastąpił gwałtowny rozwój tej dziedziny wiedzy. Zastosowania metod badań operacyjnych znajdujemy obecnie praktycznie w każdej dziedzinie życia. Znakomitą orientację w różnorodności problematyki, w której można zastosować metody, badań operacyjnych, daje dwumiesięcznik "International Abstracts in Operations Research", w którym znajdują się streszczenia artykułów, publikowanych w czołowych pismach z tego zakresu.

Budowa modeli i otrzymane na ich podstawie rekomendacje decyzyjne stanowią istotę podejścia charakterystycznego dla badań operacyjnych. W swojej pracy H. Wagner2 wymienia stadia analizy, które należy uznać za standardowe w przypadku analizy ilościowej (powinna ją poprzedzić dokładna analiza jakoś ciowa). Należą do nich:

  • sformułowanie zadania,
  • budowa modelu,
  • rozwiązanie w języku matematyki,
  • wdrożenie wyników i doskonalenie modelu,
  • interpretacja otrzymanych wyników.

Mimo znacznego upływu czasu przedstawiony powyżej zarys postępowania pozostaje nadal aktualny. Istotnym elementem jest tu rozwiązanie zadania otrzymanego w wyniku analizy problemu. Bardzo często jest to zadanie z zakresu programowania matematycznego, którego istotę stanowi analiza i konstrukcja algorytmów poszukiwania ekstremów funkcji wielu zmiennych na obszarze ograniczonym. Do rozwiązania tych zadań konieczne jest zazwyczaj wykorzystanie komputerów, stąd też olbrzymi wpływ na rozwój badań operacyjnych mają postępy w informatyce.

Dziś, kiedy komputery osobiste wykorzystywane są powszechnie, przy czym chyba najczęściej do edycji tekstów, nie pamięta się już o tym, że w początkowym okresie rozwoju komputeryzacji jednym z głównych ich zadań było wykonywanie obliczeń, dla których podstawę stanowiły modele badań operacyjnych. Większość problemów decyzyjnych, które spotykamy w rzeczywistości, prowadzi do zagadnień zbyt dużych i zbyt złożonych, aby można je było rozwiązać na kartce papieru. Obecnie istnieje wiele programów komputerowych, profesjonalnych i edukacyjnych, pozwalających rozwiązywać te problemy w praktyce, jak i w ramach kształcenia.


Gdzie warto zajrzeć ...
  • Definicja, historia oraz zakres Badań Operacyjnych na Wikipedi (ang)

  • THE SCIENCE OF BETTER jedna z najlepszych stron poświąconych przykładom praktycznego zastosowania badań operacyjnych. Znajdziecie tu "casy" dotyczące niemal wszystkich branż gospodarki oraz wskazówki jak wykorzystać Badania Operacyjne w przedsiębiorstwie.

  • IFORS strona największej organizacji zrzeszającej ludzi zajmujących się Badaniami Operacyjnymi. Szczególnie warto zajrzeć do działu "tutoriali", gdzie umieszczono olbrzymią ilość najróżnijeszych materiałów edukacyjnych, większoś ilustrowana jest prostymi grami;)

  • i dużo dużo więcej ... wystarczy poszukać;)


© pw