بحوث العمليات: الغرض منها ، النماذج ، التطبيقات - تقنية - 2026

في بحوث العمليات هي طريقة التي تكرس نفسها لتطبيق قواعد التحليل الفني المتطورة للمساعدة في حل المشكلات واتخاذ القرارات، كونها مفيدة في إدارة المنظمات. أي أنه مكرس لتحديد القيم العليا لبعض الأهداف الواقعية: أقصى ربح أو أداء أو عائد أو أدنى خسارة أو تكلفة أو مخاطرة.

في هذا التخصص ، يتم تقسيم المشكلات إلى مكوناتها الأساسية ثم يتم حلها بخطوات محددة ، من خلال التحليل الرياضي. تشمل الأساليب التحليلية المستخدمة المنطق الرياضي والمحاكاة وتحليل الشبكة ونظرية قائمة الانتظار ونظرية اللعبة.

المصدر: pixabay.com

باستخدام هذه التقنيات من العلوم الرياضية ، تحقق أبحاث العمليات الحلول المثلى أو الممكنة لمشاكل اتخاذ القرار المعقدة. أدت تقنياته إلى حل المشكلات التي تهم العديد من الصناعات.

الطرق الرياضية

نظرًا للطبيعة الإحصائية والحسابية لمعظم هذه الأساليب ، فإن أبحاث العمليات لها أيضًا روابط قوية مع التحليل والمعلوماتية.

يجب أن يحدد باحثو العمليات الذين يواجهون مشكلة أي من هذه الأساليب هو الأنسب ، بناءً على أهداف التحسين وطبيعة النظام والقوة الحسابية والقيود الزمنية.

تعد البرمجة الرياضية من أقوى التقنيات المستخدمة في أبحاث العمليات ، لدرجة أنه في بعض الأحيان يتم استخدام المصطلحين بالتبادل.

هذه البرمجة لا علاقة لها ببرمجة الكمبيوتر ، فهي تعني التحسين. تعالج البرمجة أو التحسين المنفصل المشكلات حيث يمكن للمتغيرات أن تفترض فقط قيمًا منفصلة ، مثل قيم الأعداد الصحيحة.

نظرًا لتركيزها على التفاعل بين الإنسان والتكنولوجيا وتركيزها على التطبيقات العملية ، فقد تم دمج أبحاث العمليات مع التخصصات الأخرى ، وخاصة الهندسة الصناعية وإدارة العمليات ، بالاعتماد أيضًا على علم النفس والعلوم التنظيمية.

التاريخ

أصول تاريخية

في القرن السابع عشر ، حاول علماء الرياضيات مثل باسكال وهيغنز حل المشكلات التي تنطوي على قرارات معقدة. تم حل هذه الأنواع من المشكلات خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر باستخدام التوافقية.

في القرن العشرين ، يمكن اعتبار دراسة إدارة المخزون بداية أبحاث العمليات الحديثة ، حيث تم تطوير كمية الدفعة الرخيصة في عام 1913.

خلال عمليات 1937 ، تم تطبيق البحث في البداية في بريطانيا العظمى ، في البحث الذي تم إجراؤه لدمج تقنية الرادار في عمليات القتال الجوي ، وبالتالي تمييز نفسه عن الأبحاث التي أجريت في المختبرات.

الحرب العالمية الثانية

تمت صياغة مصطلح أبحاث العمليات في أوائل عام 1941 أثناء الحرب العالمية الثانية ، عندما دعت الإدارة العسكرية البريطانية مجموعة من العلماء لتطبيق نهج علمي لدراسة العمليات العسكرية.

كان الهدف الرئيسي هو التخصيص الفعال للموارد النادرة لمختلف العمليات والأنشطة العسكرية داخل كل عملية.

كما هو الحال في بريطانيا العظمى ، حفز الرادار التطورات في سلاح الجو الأمريكي ، وفي أكتوبر 1942 تم حث جميع الأوامر على تضمين مجموعات أبحاث العمليات في طاقمها.

عقود الخمسينيات والستينيات

نمت أبحاث العمليات في العديد من المجالات إلى جانب الجيش ، بعد أن تعلم العلماء تطبيق مبادئها على القطاع المدني. وسعت فعاليتها في المجال العسكري اهتمامها إلى المجالات الصناعية والحكومية الأخرى.

تم تنظيم شراكات ، ابتداء من عام 1948 مع نادي أبحاث العمليات في بريطانيا العظمى ، والذي أصبح في عام 1954 جمعية أبحاث العمليات.

في عام 1952 تم تشكيل جمعية بحوث العمليات في الولايات المتحدة الأمريكية. كما ظهرت العديد من الجمعيات الوطنية الأخرى.

في عام 1957 ، عُقد المؤتمر الدولي الأول لأبحاث العمليات في جامعة أكسفورد. بحلول عام 1959 تم تشكيل الاتحاد الدولي لجمعيات أبحاث العمليات.

في عام 1967 ، وصف ستافورد بير مجال علم الإدارة بأنه الاستخدام التجاري لبحوث العمليات.

مع تطور أجهزة الكمبيوتر على مدى العقود الثلاثة القادمة ، يمكن لأبحاث العمليات الآن حل المشكلات بمئات الآلاف من المتغيرات والقيود.

ما هو التحقيق في العمليات؟

يحل متخصصو أبحاث العمليات مشكلات الحياة الواقعية كل يوم ، مما يوفر المال والوقت. هذه المشاكل متنوعة للغاية ودائمًا ما تبدو غير ذات صلة. ومع ذلك ، فإن جوهرها هو نفسه دائمًا ، واتخاذ القرارات لتحقيق الهدف بالطريقة الأكثر فعالية.

الهدف الرئيسي لبحوث العمليات هو التحسين ، أي القيام بالأشياء بأفضل طريقة ممكنة ، اعتمادًا على الظروف المعينة.

هذا المفهوم العام له العديد من التطبيقات ، على سبيل المثال ، في تحليل البيانات ، وتخصيص السلع والموارد ، والتحكم في عمليات الإنتاج ، وإدارة المخاطر ، ومراقبة حركة المرور ، إلخ.

- الحلول المثلى

تركز أبحاث العمليات على تطوير النماذج الرياضية التي يمكن استخدامها لتحليل الأنظمة المعقدة وتحسينها. لقد أصبح مجالًا للبحث الأكاديمي والصناعي. تنقسم العملية إلى ثلاث خطوات.

- وضع مجموعة من الحلول الممكنة لمشكلة ما.

- يتم تحليل البدائل التي تم الحصول عليها واختزالها إلى مجموعة صغيرة من الحلول التي يحتمل أن تكون قابلة للتطبيق.

- تخضع الحلول البديلة المُنتجة إلى تطبيق محاكاة. إذا أمكن ، يتم اختبارهم في مواقف العالم الحقيقي.

باتباع نموذج التحسين عند تطبيق أبحاث العمليات ، يختار صانع القرار المتغيرات الرئيسية التي ستؤثر على جودة القرارات. يتم التعبير عن هذه الجودة من خلال وظيفة موضوعية لتعظيم (الربح ، سرعة الخدمة ، إلخ) ، أو لتقليل (التكلفة ، الخسارة ، إلخ).

بالإضافة إلى الوظيفة الموضوعية ، يتم أيضًا النظر في مجموعة من القيود ، سواء كانت مادية أو تقنية أو اقتصادية أو بيئية ، إلخ. بعد ذلك ، من خلال الضبط المنهجي لقيم جميع متغيرات القرار ، يتم تحديد الحل الأمثل أو الممكن.

- الاستخدامات الشائعة

تحليل المسار الحرج

إنها خوارزمية لبرمجة مجموعة من الأنشطة في المشروع. يتم تحديد المسار الحرج من خلال تحديد أطول امتداد للأنشطة التابعة وقياس الوقت المطلوب لإكمالها من البداية إلى النهاية.

مشكلة التخصيص

إنها مشكلة تحسين اندماجي أساسية. في هذه المشكلة هناك عوامل متعددة ومهام متعددة. يمكن تعيين أي وكيل لأداء أي مهمة.

اعتمادًا على المهمة المعينة للوكيل ، يتم تكبد تكلفة يمكن أن تختلف. لذلك ، من الضروري أداء جميع المهام ، وتعيين وكيل بشكل صحيح لكل مهمة ومهمة لكل وكيل ، لتقليل التكلفة الإجمالية للمهمة.

عارضات ازياء

يساعد النموذج بشكل كبير في تسهيل عمليات البحث ، حيث يتم التعبير عن المشكلات من خلال النماذج التي توضح العلاقة بين المتغيرات.

نظرًا لأنه تمثيل مبسط للعالم الحقيقي ، يتم تضمين فقط المتغيرات ذات الصلة بالمشكلة. على سبيل المثال ، نموذج الأجسام المتساقطة بحرية لا يصف لون أو نسيج الجسم المعني.

تمثل النماذج العلاقة بين المتغيرات الخاضعة للرقابة وغير المتحكم فيها وأداء النظام. لذلك ، يجب أن تكون توضيحية ، وليست وصفية فقط.

العديد من التبسيطات المستخدمة تسبب بعض الخطأ في التنبؤات المستمدة من النموذج ، ولكن هذا الخطأ صغير جدًا مقارنة بحجم التحسين التشغيلي الذي يمكن الحصول عليه من النموذج.

أنواع النماذج

كانت النماذج الأولى عبارة عن تمثيلات مادية ، مثل نماذج السفن أو الطائرات. عادة ما يكون بناء النماذج المادية سهلًا جدًا ، ولكن فقط للأشياء أو الأنظمة البسيطة نسبيًا ، حيث يصعب تغييرها بشكل عام.

الخطوة التالية بعد النموذج المادي هي الرسم البياني ، وهو أسهل في البناء والتعامل ، ولكنه أكثر تجريدًا. نظرًا لصعوبة التمثيل الرسومي لأكثر من ثلاثة متغيرات ، يتم استخدام النماذج الرمزية.

لا يوجد حد لعدد المتغيرات التي يمكن تضمينها في نموذج رمزي. هذه النماذج أسهل في البناء والتشغيل من النماذج المادية.

على الرغم من المزايا الواضحة للنماذج الرمزية ، إلا أن هناك العديد من الحالات التي لا تزال فيها النماذج المادية مفيدة ، مثل اختبار الهياكل والآليات المادية. وينطبق الشيء نفسه على نماذج الرسوم.

نموذج رمزي

معظم نماذج أبحاث العمليات هي نماذج رمزية ، لأن الرموز تمثل خصائص النظام بشكل أفضل.

النموذج الرمزي في شكل مصفوفة أو معادلة. تقدم هذه النماذج حلولاً كمية (التكلفة ، الوزن ، إلخ) ، حسب المشكلة.

النماذج الرمزية مجردة تمامًا. عندما يتم تعريف الرموز في النموذج ، يتم إعطاء المعنى لها.

غالبًا ما تُظهر النماذج الرمزية للأنظمة ذات المحتوى المختلف هياكل متشابهة. لذلك ، يمكن تصنيف المشكلات التي تنشأ في الأنظمة من حيث الهياكل القليلة.

نظرًا لأن طرق استخراج الحلول من النماذج تعتمد فقط على هيكلها ، يمكن استخدام طرق قليلة لحل مجموعة متنوعة من المشكلات من وجهة نظر سياقية.

التطبيقات

تطبيقات بحوث العمليات وفيرة ، كما هو الحال في شركات التصنيع والمنظمات الخدمية والفروع العسكرية والحكومات. مجموعة المشكلات التي ساهمت في حلول لها هائلة:

- جدولة خطوط الطيران أو القطارات أو الحافلات.

- تكليف موظفين بالمشاريع.

- تطوير الإستراتيجيات التي تتبناها الشركات (نظرية الألعاب).

- إدارة تدفق المياه من الخزانات.

تخطيط المشروع

يتم تحديد عمليات المشروع المعقد التي تؤثر على المدة الإجمالية للمشروع.

تخطيط الأرض

صمم مخططًا للمعدات في مصنع أو مكونات على شريحة كمبيوتر لتقليل وقت التصنيع وبالتالي تقليل التكاليف.

تحسين الشبكة

تكوين شبكات الاتصالات أو أنظمة الطاقة لحماية جودة الخدمة أثناء الانقطاعات.

موقع المرافق

لتقليل تكاليف النقل ، مع مراعاة عوامل مثل تجنب وضع مواد خطرة بالقرب من المنازل.

التوجيه

يتم إجراؤه على العديد من أنواع الشبكات ، بما في ذلك شبكات تبديل الدارات ، مثل شبكة الهاتف العامة ، وشبكات الكمبيوتر ، مثل الإنترنت.

الأنشطة التشغيلية للمشروع

إدارة تدفق الأنشطة التشغيلية في المشروع ، نتيجة لتعدد استخدامات النظام ، من خلال تقنيات بحث العمليات ، لتقليل هذا التباين وتخصيص المساحات باستخدام مزيج من الوقت والمخزون وتخصيصات القدرات.

ادارة سلسلة الامدادات

إنها إدارة تدفق المكونات والمواد الخام المشتقة من الطلب غير المستقر على المنتجات النهائية.

المواصلات

إدارة الشحن لأنظمة التسليم والنقل. أمثلة: الشحن متعدد الوسائط أو مشكلة بائع متجول.

العولمة

عولمة العمليات التشغيلية من أجل الاستفادة من العمالة أو الأراضي أو المواد أو المدخلات الإنتاجية الأخرى الأكثر اقتصادا.

مشكلة انقطاع المخزون

يشير إلى قطع مادة في المخزون ، مثل لفات من الورق أو الصفائح المعدنية ، إلى قطع ذات أحجام محددة ، سعياً لتقليل نفايات المواد.

أمثلة

حالة محطة الوقود

كشف تحليل السيارات المتوقفة في محطات الوقود الحضرية الواقعة عند تقاطع شارعين أن جميعها تقريبًا جاءت من أربعة فقط من 16 طريقًا ممكنًا عند التقاطع (أربع طرق للدخول ، وأربع طرق للخروج).

عند فحص النسبة المئوية للسيارات التي توقفت عند الخدمة لكل مسار ، لوحظ أن هذه النسبة مرتبطة بمقدار الوقت الضائع عند التوقف.

ومع ذلك ، لم تكن هذه العلاقة خطية. أي أن الزيادة في أحدهما لم تكن متناسبة مع الزيادة في الآخر.

ثم تم اكتشاف أن الوقت الضائع المتصور تجاوز الوقت الضائع الفعلي. كانت العلاقة بين النسبة المئوية للسيارات المتوقفة والوقت الضائع المحسوس خطية.

لذلك ، تم بناء نموذج يربط عدد السيارات المتوقفة في محطات الخدمة بحجم حركة المرور على كل مسار من التقاطع ، مما أثر على الوقت المطلوب للحصول على الخدمة.

مشكلة التخصيص

وهو يتألف من تكليف العمال بالمهام ، والشاحنات لطرق التسليم ، أو الفصول الدراسية في الفصول الدراسية. تتضمن مشكلة النقل النموذجية تخصيص عربات سكة حديد فارغة عند الحاجة إليها.

يتم استخدامه أيضًا لتحديد الآلات التي يجب استخدامها لتصنيع منتج معين ، أو مجموعة المنتجات التي يجب تصنيعها في مصنع خلال فترة معينة.

البرمجة الخطية

تُستخدم هذه التقنية بشكل روتيني لمشاكل مثل خلط الزيت والمواد الكيميائية في المصافي ، واختيار الموردين لشركات التصنيع الكبيرة ، وتحديد طرق الشحن والجداول الزمنية ، وإدارة أساطيل الشاحنات وصيانتها.

نظرية البحث بايزي

يتم تطبيق إحصاءات بايز للبحث عن العناصر المفقودة. تم استخدامه عدة مرات للعثور على السفن المفقودة:

لعب دورًا رئيسيًا في استعادة سجلات الرحلات الجوية في كارثة الخطوط الجوية الفرنسية رقم 447 لعام 2009.

كما تم استخدامه في محاولات تحديد موقع حطام رحلة الخطوط الجوية الماليزية رقم 370.

مراقبة المخزون

تنشأ مشاكل الجرد ، على سبيل المثال ، في تحديد كميات البضائع التي سيتم شراؤها أو إنتاجها ، وعدد الأشخاص الذين يجب توظيفهم أو تدريبهم ، ومدى حجم منشأة الإنتاج الجديدة أو متجر البيع بالتجزئة.

المراجع

1. الهدف التقني (2019). بحوث العمليات (OR). مأخوذة من: whatis.techtarget.com.
2. ويكيبيديا ، الموسوعة المجانية (2019). بحوث العمليات. مأخوذة من: en.wikipedia.org.
3. ولفرام ماثورلد (2019). بحوث العمليات. مأخوذة من: mathworld.wolfram.com.
4. محمد ليلى (2018). الصورة الكبيرة لبحوث العمليات. نحو علم البيانات. مأخوذة من: directiondatascience.com.
5. السندوجا (2019). بحوث العمليات: التاريخ والمنهجية والتطبيقات. أفكار إدارة الأعمال. مأخوذة من: businessmanagementideas.com.
6. موسوعة بريتانيكا (2019). بحوث العمليات. مأخوذة من: britannica.com.
7. علم الأفضل (2019). ما هي بحوث العمليات مأخوذة من: scienceofbetter.org.