Вчера и сегодня исследования операций

ВОЗНИКНОВЕНИЕ НАУЧНОГО ПОДХОДА К УПРАВЛЕНИЮ

До середины XIX века на большинстве промышленных предприятий работали не более нескольких человек. С ростом компаний для их владельцев все более очевидной становилась мысль о сложности эффективного исполнения всех менеджерских функций одним человеком. А значит, о необходимости формирования некоторым образом организованного аппарата управления.

Организация такого аппарата первоначально основывалась на эмпирическом подходе: успехи использования математических подходов и стиля мышления в естественных науках не сразу привели к мысли о том, чтобы включить в сферу математических приложений управление.

Однако уже ранние работы теоретиков организации управления (XVIII—XIX вв.) явились важным этапом разработки и становления научного менеджмента. Усилия Адама Смита, Фредерика Тейлора, Чарльза Бэббиджа (Charles Babbage), Генри Ганта (Henry Gantt) и др. помогли эффективно решить ряд конкретных задач в области организации труда и производства, учета человеческого фактора в промышленности.

В XIX столетии индустриальная революция повлекла уменьшение роли человека как ресурса исполнения физических работ. Исследование именно этой области привело к становлению индустриальной инженерии. Многие работы уже в то время посвящались автоматизации или механизации умственной деятельности и лишь намного позже — автоматизации генерации символов, передачи символов и логических манипуляций.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В УПРАВЛЕНИИ

Математика предложила научные методы для изучения умственной работы, а также знания и понимание, необходимые для эффективного совместного использования персонала и машин.

В частности это выразилось в разработке научных подходов к исполнению каждой из управленческих функций (статистический контроль качества, надежность и техническое обслуживание оборудования, маркетинговые исследования, управление запасами и др.). Параллельно с декомпозицией менеджерских функций на управленческие подзадачи возникла необходимость интегрирования диверсифицированных функций и бизнеса в одно целое для повышения управляемости предприятия.

Исполнительские функции развивались одновременно с развитием организаций. Это сопровождалось увеличением требований к менеджерам. Как следствие управленцы были вынуждены обращаться за помощью к консультантам по управлению. Научный менеджмент сегодня — это фактически оказание помощи исполнителям рабочих заданий с использованием научного инструментария.

СТАНОВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ

Активное использование достижений математики в различных областях, связанных с принятием управленческих решений, привело к становлению дисциплины, называемой «Исследования операций» (ИО). Формальные истоки ИО связывают с инициативой Алекса Питера Роу (Alex Piter Rowe), суперинтенданта Bawdsey Research Station, который использовал в 1937 г. знания британских ученых для повышения эффективности работы персонала новейшей радарной станции.

Затем исследование операций получило развитие. Для управления воздушными операциями будущим нобелевским лауреатом 1948 г. в области физики Патриком Мейнардом Стюартом Блэкиттом (Patrick Maynard Stuart Blackett) была организована специальная команда — Antiaircraft Command Research Group, включавшая специалистов из различных областей знаний (физики, математики, астрофизики, военных операций, физиологии). В 1942 г. такие операционные исследовательские группы были сформированы во всех трех британских военных департаментах: Сухопутном, Морском и Воздушном 1, 2.

Сэр Роберт Уотсон-Ватт (Robert Watson-Watt), осуществлявший в 1937 г. исследования вместе с Роу и заявивший о своем первенстве в появлении термина «исследование операций», посетил в 1942 г. Соединенные Штаты и настоял на представлении результатов работ в Военный и Морской департаменты США. Это возымело действие, так как председатель Национального исследовательского комитета обороны (National Defense Research Committee) Джеймс Б. Конант (James B. Conant) уже в 1940 г., во время визита в Англию, проявил интерес к этим исследованиям.

Другим стимулятором популяризации ИО был меморандум Блэкитта, «Scientists at the Operational Level» (декабрь 1941 г.), который широко циркулировал в отделах технического обслуживания США. Первая организованная деятельность, связанная с ИО, в США началась в 1942 г. в Военно-морской артиллерийской лаборатории. Но уже в октябре 1942 г. все службы другого вида вооруженных сил — ВВС США были убеждены в необходимости включения исследовательских групп в их штаты. К концу 2-й мировой войны в Военно-Воздушных Силах было сформировано 26 групп.

В то же время ряд британских специалистов по исследованиям операций «перемещается» в правительство и промышленность. Одна из первых индустриальных исследовательских групп была сформирована в британском Национальном управлении угольной промышленности. Другие энергетические и транспортные отрасли вскоре подхватили инициативу угольщиков.

А в начале 1950-х ИО стало активно применяться и в американской промышленности. Появление компьютера повысило осведомленность руководства о широте проблем и возможностях для их решения.

Образование научных обществ в области исследования операций началось с Operational Research Club of Britain, родившегося в 1948 г., который в 1954 г. переименовали в Operational Research Society. Общество Operations Research Society в Америке было сформировано в 1952 г.

Первая международная конференция по исследованию операций была проведена в Оксфордском университете в 1957 г., а в 1959-м была сформирована International Federation of Operational Research Societies. Впервые исследования операций включены в качестве академической дисциплины в курс обучения в 1948 г. в Массачусетском технологическом институте. В 1952 г. требования к степени бакалавра и доктора по этой специальности были установлены в Case Western Reserve University (Кливленд). Бирмингемский университет был первым (начало 1950-х) в Великобритании, где введена такая специальность. Первая специализированная кафедра по исследованиям операций была создана в 1964 г. в Ланкастерском университете.

Первый образовательный журнал Operational Research Quarterly, издаваемый в Великобритании, был выпущен в 1950 г., а в 1978 г. был переименован в Journal of the Operational Research Society. За ним в 1952 г. вышел в свет Journal of the Operations Research Society of America, переименованный в Operations Research в 1955 г. International Federation of Operational Research Societies в 1961 г. инициировало выход журнала International Abstracts in Operations Research.

Потенциал вычислительной техники и информационных технологий как инструментов менеджмента подтолкнул интерес к ИО управленцев-гуманитариев. А развитие ИО в военных институтах привело к широкому использованию ИО в индустрии, правительстве и среднем бизнесе.

ИО В РОССИИ

В России становление ИО как отдельной области знаний происходило с сильным отставанием. Это было вызвано и гонениями на кибернетику в целом, и общей технической отсталостью страны.

Формальное рождение ИО в России связывают с публикацией в 1955 г. статьи Китова А. И., Ляпунова А.А., Соболева С.Л. «Основные черты кибернетики» в журнале «Вопросы философии». По-видимому, взрывное развитие ИО в России пришлось на конец 50-х и начало 60-х годов, когда страна стала реализовывать амбициозные планы в военной отрасли, сопровождаемые реформированием Вооруженных Сил, созданием РВСН и видовых военных НИИ.

Рост популярности ИО в те годы связывается с именами Гермейера Ю.Б., Бусленко Н.П., Канторовича Л.В., Моисеева Н.Н., Репьева Ю.М. и многих других ученых и руководителей крупных проектов.

Таблица 1. Типовые процедуры принятия решений

Этапы принятия решений Анализ Моделирование Регулирование
Процедуры принятия решений (1) идентификация проблемы

(2) определение оценки
(3) постановка задачи

(4) формирование модели

(5) получение результата

(6) тестирование результата и модели
(7) определение воздействия

(8) реализация воздействия

СОВРЕМЕННЫЕ РОЛЬ И «ОБЛИЧИЯ» ИО

Таким образом, возрастающая сложность задач управления являлась причиной возникновения потребности в математических инструментах планирования и принятия решений и как следствие виспользовании достижений ИО в области структуризации цикла принятия решений, количественных оценок альтернативных политик, планов и решений.

В настоящее время исследования операций оформились в отдельную прикладную отрасль знаний, сильно дифференцируемую по отраслям человеческой деятельности: философия и методология управления системами, программное управление, управление запасами, надежность и эксплуатация систем, управление очередями и запросами клиентов, координация процессов, процессы в сетях, теория игр и конкуренция, проблемы поиска решений, планирование и др. Некоторые области ИО (управление запасами, производственный контроллинг, планирование) оформились в самостоятельные дисциплины.

По этой причине за полвека учеными давалось как множество определений ИО, так и множество объяснений, почему ИО не может быть четко определено. Определения, приведенные ниже, дают неплохую основу для начального понимания природы ИО 1, 2:

  • научный метод обеспечения исполнителя количественным инструментом для принятия решений относительно операций, которые он контролирует;
  • применение научных методов междисциплинарными командами как для задач, решаемых с помощью человеко-машинных систем, так и для получения решений, которые наилучшим образом соответствуют целям организации в целом;
  • научный подход к задачам, решаемым исполнителем;
  • оптимальное принятие решений в детерминированных и вероятностных системах реальной жизни и моделирование таких систем при решении задач, которые встречаются в политических, экономических, предпринимательских, инженерных и социальных науках и в основном связаны с размещением ограниченного ресурса;
  • ответвление прикладной математики, областью применения которой является процесс принятия решений.

Из определений можно сделать по крайней мере вывод о том, что ИО определяется либо как научный метод управления, либо как множество математических методов, либо как раздел математики. При этом ни одно из определений не принимается большинством специалистов-практиков, стоящих на страже интересов противоборствующих школ. Однако ясно, что ИО — это использование научного (как правило, математического) метода принятия решений. Описание этого метода обычно включает процедуры, перечисленные в таблице 1.

В действительности не существует строгого порядка исполнения взаимодействующих процедур принятия решений, которое часто продолжается вплоть до окончания проекта. Основные типовые технологии ИО, а также типовые вопросы, на которые они помогают ответить, перечислены в таблице 2.

НОВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

ИО в практике управления организациями выступает в нескольких обличиях — как инженерия (системотехника), технология информационных систем управления и операционный менеджмент.

В настоящее время слово «инженерия» имеет более широкое значение и область действия, чем в эпоху паровых двигателей. Не так давно появившееся понятие «реинжениринг» имеет еще более широкое значение3: системотехника (или системная инженерия), построенная на основе математики, теории вероятности и экономических наук.

Таблица 2. Типовые технологии исследования операций

Прогнозирование Каким будет спрос на продукцию? Как изменится прибыль?
Управление финансами и инвестициями Какова текущая потребность в капитале? Как обеспечить финансирование? Как много это будет стоить?
Управление персоналом Какое количество персонала необходимо? Какими навыками и умениями он должен владеть? На какой срок привлекается персонал?
Упорядочивание работ и планирование Какая работа является наиболее важной? В какой последовательности должны исполняться работы?
Размещение, распределение, дистрибуция и транспортирование Какое место наилучшим образом подходит для операции? Какие необходимо привлечь ресурсы и каково их количество? Как установить приоритеты?
Надежность, обновление и замещение Насколько хорошо работает оборудование? Надежно ли оно? Когда необходимо произвести его замену?
Управление запасами На сколько большими должны быть запасы? Когда необходимо организовать их пополнение? Какой требуется объем пополнения запасов?
Правила получения прибыли Какие варианты решений по использованию активов?
Управление проектами Какова длительность проекта? Какие виды деятельности наиболее важны? Как должны использоваться ресурсы.
Управление очередями и спросом Какова длительность очереди? Как много услуг следует предложить?

Системный анализ как методология системотехники, рассматривающий систему в целом, а не по частям, открывает дорогу к оптимальному проектированию бизнеса и его составляющих.

Ядро системотехники составляют определенные разделы математики и системный подход, а не естественные науки, что характерно для классической инженерии. Системотехники (или системные аналитики) являются специалистами по построению моделей, имитационному моделированию, оптимизации, интегрированию и оценке систем. Они проектируют системы, повышающие производительность, эффективность, качество и условия труда персонала.

Они привлекаются как к управлению этими системами, так и к планированию, проектированию, внедрению систем, определяющих способ использования известных технологий. Производственные системы, которые являются предметом системного проектирования, разнообразны и характеризуются потребностью интегрировать как физические, так и умственные возможности людей с другими аспектами проектирования систем.

При этом решаемые задачи располагаются в диапазоне от технологии производства до автоматизированного рабочего места, от проекта завода до методов управления потоками запасов и к составлению корпоративной программы, включающей логистику, производство, материальное обеспечение и дистрибуцию.

Поведение человека и его возможности — это ключевые элементы систем, рассматриваемых системотехникой1. При проектировании технологической линии для производства автомобилей принимается в расчет не только система учета в точках продажи, организация рабочих процедур в банках, ограничения со стороны поставщиков и т.д., но и физические требования, стоимостные параметры и поведенческие установки персонала. Таким образом, системотехники выполняют двойственную роль. Они расширяют возможности человека по управлению системой производства и обеспечивают безопасность и комфорт при работе в этой системе.

Процесс инженерии всегда начинается с измерений. В отличие от классических инженеров, измеряющих температуру, давление, нагрузку и т.д., системотехники измеряют длительность рабочего цикла, стоимость издержек, интенсивность отказов оборудования и заявок на готовую продукцию.

Обычно системный анализ учитывает риски и неопределенности в большей степени, чем это делается в обычной инженерной работе. Особую значимость приобретает использование ЭВМ для имитационного моделирования и оптимизации. Концепции и методы системотехники должны способствовать повышению квалификации до уровня, соответствующего специфическим требованиям систем, включающих сферу менеджерской деятельности.

Пересечение предметных областей ИО и информатики является областью применения информационных систем. С одной стороны, многие бизнес-операции требуют профессионального умения обращаться с информационными технологиями. С другой стороны, специалисты по управлению вычислительными и информационными ресурсами часто нуждаются в глубоком понимании методик планирования, замещения оборудования и политики совершенствования и адаптации новых технологий. Мировой бизнес становится все более вооруженным вычислительной техникой, и как следствие специалисты по ИО и информатике обычно совмещают хорошее знание ИО и современных информационных технологий. Они отвечают за проектирование и внедрение автоматизированных систем управления производством и дистрибуцией.

Операционный менеджмент — это функциональная область бизнеса, связанная с производством товаров и услуг. При взаимодействии с другими функциональными областями бизнеса он охватывает управление ресурсами и дистрибуцию товаров и услуг. Операционный менеджмент решает следующие задачи: 1) прогнозирование спроса на товары и услуги; 2) совершенствование производственного процесса; 3) планирование запасов и управление ими; 4) управление персоналом; 5) управление дистрибуцией и транспортной сетью.

Современный этап развития научного менеджмента, напротив, характеризуется распространением системного подхода на само ИО.

А это подразумевает необходимость рассмотрения задачи управления организацией в целом и как следствие определение строгого порядка (иерархии) на множестве используемых в управлении математических методов. Возможность этого подкрепляется тем, что множество операций, как и множество целей организации, представляют иерархическую структуру, тем самым определяя порядок на множестве инструментов ИО.

А операции — это сердце организаций.