Неотложные нужды военного времени дали толчок развитию автоматической обработки информации как средства руководства. Вторая мировая война дала руководству и другое научное средство — исследование операций, которое было изучено и разработано в целях нахождения путей наиболее полезного использования военных материалов, в которых ощущался острый недостаток. Игры насчитывают многовековую историю и также имеют военную основу. Все эти средства имеют огромные потенциальные возможности для мирного использования, и каждое из них приближает управление к науке.

Исследование операций

Исследование операций является средством, помогающим руководству в решении проблем и принятии решений. Оно использует опыт моделирования для сокращения путей принятия практических решений. Исследования операций проводятся группой специалистов в различных областях деятельности, которые используют научную логику для решения проблем. Группа исследования операций, используя не только математику и другие научные дисциплины, но и вычислительную машину, может производить быстрые исследования, что в других условиях потребовало бы накопления многолетнего опыта методом проб и ошибок. Хотя исследования операций не зависят полностью от применения вычислительных машин, быстродействующие электронно-вычислительные машины позволяют производить исследования операций, которые были ранее невозможны из-за объема связанных с этим вычислений.

Исследование операций обычно требует большого количества сложных математических вычислений, которые понятны специалистам по исследованию операций, но не таким далеким от математики людям, какими в настоящее время являются в основной массе американские управляющие. «Большинство управляющих, которые боятся всего, кроме наиболее общеупотребительных и простых цифр, путаются в этой математике», — говорит Уинстон Ч. Далек из компании «Маккинси».

Управляющие коммерческими предприятиями хорошо сделают, если предоставят трудную математику, методологию и технику своим помощникам в области исследования операций — рядовым сотрудникам или консультантам. Им нужно понимать математические символы, применяемые специалистами по анализу операций, не больше, чем «физику твердого тела, которой занимаются их ученые в лабораториях». Они должны иметь общее представление об исследовании операций. Это означает, что они должны иметь представление о видах проблем, для которых можно применять исследование операций, а также применяемых концепциях, методах и технике. Хорошей исходной точкой для понимания является знание причин возникновения исследования операций. «Какой конвой торгового флота будет наиболее эффективным исходя как из минимальных потерь от действий подводных лодок, так и из минимальных потребностей в эскорте?».

Поскольку для эскорта использовались все типы судов, единственной переменной величиной был размер конвоя.

В течение короткого срока ученые, применяя методы, которыми они ранее пользовались в университетских и промышленных лабораториях, дали ответ на этот вопрос, подкрепленный убедительными математическими Доказательствами. Они сказали, что потери в кораблях определялись не способностью подводных лодок определять местонахождение конвоя или их способностью нацеливаться на данное судно, а количеством имеющихся у них торпед. Поэтому лучше иметь немного больших конвоев, чем большое количество маленьких.

Хотя адмиралы вначале оказали огромное сопротивление, военно-морской флот США вскоре с энтузиазмом принял исследование операций, а позднее сухопутные и военно-воздушные силы создали свои собственные исследовательские группы. Эти группы успешно решали проблемы, начиная от правильного расположения раковин для мытья кухонной посуды в солдатских столовых до планирования вторжений. При планировании высадки в Нормандии решения высшего военного командования по таким вопросам, как — сколько войск использовать в день начала операции, где использовать их и когда, были основаны на исследовании операций.

Исследование операций сыграло важную роль также при планировании минирования японских вод — операции, в которой самолеты Б-29 поставили 12 тыс. мин. в пять этапов. Потери США в результате этой операции составили менее 1%, а потери противника в судах были 1,2 млн. т.

Что такое «исследование операций»? Пока что нет общепринятого определения термина «исследование операций». Для коммерсанта одним из лучших определений является определение, данное в брошюре, используемой комиссией по гражданской службе США при наборе кадров для работы в области исследования операций. «Исследование операций (или анализ операций) является консультативной функцией, основанной на применении научных методов для решения оперативных проблем в сложных организациях. Цель исследования операций — дать количественную основу для решений по вопросам управления, которые приведут к улучшению операций. Проблемами являются — проблемы управления как такового, а подход к их решению увязывается с общими целями организаций, а не с целями какой-либо части организации. Исследование операций помогает руководству прийти к решениям, влияющим на все звенья предприятия независимо от того, являются ли эти решения по своему характеру технологическими, тактическими или стратегическими».

Исследованию операций не легко дать определение, и это не удивительно. Хотя оно является новым, его корни так же стары, как и математическая наука, на которой оно основано, и как сама функция управления.

Исследование операций является одновременно как наукой, так и дисциплиной, и притом очень важной, поскольку оно шире по масштабам, чем большинство наук и дисциплин. Рассмотрим, например, следующие три определения понятия «исследование операций», которые появились последовательно в 1951, 1956 и 1960 гг.:

— «Научный способ обеспечения оперативных подразделений количественным методом для решений, связанных с операциями, входящими в их компетенцию».

— «Научная методология — аналитическая, экспериментальная, количественная, — которая путем оценки общего значения различных альтернативных действий в процессе управления дает более совершенную основу для принятия руководством решений».

— «Применение научных, особенно математических, методов для изучения и анализа проблем (таких, как промышленная, правительственная и военная деятельность), которые обычно не считаются входящими в область прибыльного научного исследования».

Второе и третье определения являются вариантами, развитием первого.

Эти определения, особенно первое, можно использовать одинакова хорошо для определения анализа систем или планирования учета затрат и даже схем контроля. Фактически исследование операций входит в более широкую категорию анализа систем, касающуюся обширной сферы решения проблемы, а также анализа, разработки, упрощения и введения систем и методов. Управляющий, решающий проблему эмпирическими или интуитивными методами, полагаясь на свой опыт и здравый смысл, неизбежна применяет метод анализа систем. Когда управляющий желает достичь абсолютной рациональности в решении проблем, когда он желает устранить неясности, имеющиеся в решениях, основанных на интуитивных методах, тогда основу для этого дает исследование операций.

Другая группа определений рассматривает исследование операций, исходя из различных методов, которые были разработаны специалистами по анализу операций, включая инвентарную теорию, линейное программирование, теорию очередностей, теорию игр, символическую логику и метод Монте Карло. Действительно, исследование операций часто использует эти методы, однако оно также использует любые научные, математические или логические средства (включая диаграммы, схемы, карты, схемы потоков и даже описательные словесные формулировки) для решения проблем, стоящих перед руководителем. «Определять исследование операций исходя из применяемой техники является ошибкой, — говорят Миллер и Старр, — подобной определению медицины по набору медикаментов, которые врачи применяют для лечения своих пациентов».

Как проводится исследование операций? Этот новый подход к анализу операций до принятия решения является уникальным в нескольких отношениях, часть которых взаимосвязана:

1. Исследование операций по своему характеру имеет организационный подход. Например, когда специалисты по анализу операций изучают проблему накопления запасов, их подход охватывает деятельность компании в целом, увязывая эту функцию с финансами, производством, сбытом и другими функциями. Решение проблемы накопления запасов оптимальным путем для какого-либо подразделения компании может вызвать дополнительные расходы и (или) проблемы в производстве, сбыте или других сферах. («Оптимальный» означает, что при решениях относительно запасов не может быть другой комбинации более низких затрат, при которой удовлетворительно решается проблема материально-технического снабжения в заданных условиях. Может быть несколько столь же хороших решений — специалисты по анализу операций обычно предлагают альтернативы, а не ответы в виде «да» или «нет», — но нет лучших).

2. Без техники исследования операций такой подход с точки зрения интересов всей компании невозможен, за исключением очень небольших предприятий. Даже наиболее светлые умы могут уловить связь только между несколькими переменными величинами (тремя или четырьмя).

Используя математические модели и вычислительную машину, специалисты по анализу операций могут манипулировать комбинацией большого числа переменных и делают это с невероятной быстротой. Для наглядности ниже дается пример компании «C-E-I-R» — самой крупной в мире самостоятельной фирмы, занимающейся практическим решением современных проблем для коммерческих предприятий, промышленности, правительства и военного ведомства.

Задача, выполненная для группы крупных компаний, состояла в анализе операций по производству и распределению и в нахождении оптимального ассортимента различных видов продукции, которую должна производить каждая компания. Для решения этой проблемы к одной партии продукции была применена математическая модель. Факторы, связанные с этой проблемой, включали стоимость сырья, транспортные расходы, производительность и цены, которые можно было бы получить за каждый продукт. Отдельная проверка всех комбинаций прежними методами была бы невозможна. Вычислительная машина, которой было задано 12 тыс. инструкций, дала ответ через несколько часов.

3. Техника исследования . операций позволяет компании получить возможные альтернативные решения в различных условиях за многие недели, месяцы и годы до испытаний. Она дает возможность быстро получать то, что в противном случае потребовало бы многолетнего накопления опыта методом проб и ошибок. Если модель реалистична, то вычислительная машина может показать буквально за секунды то, что можно было бы узнать в итоге проведения определенной политики в течение тысячи месяцев.

Долгосрочное планирование коммерческой деятельности, — заявил Джордж У. Чейн, вице-президент по финансам и административным делам «Радиокорпорации Америки», — «начинает превращаться из неясных теней, умозрительных предположений в ясный аналитический свет математической точности». Математическая точность исследования операций, соединенная с возможностью обработки данных вычислительной машиной, по словам Чейна, «превратили прогноз коммерческой деятельности в науку». Однако ему не нравится применяемое здесь иногда выражение «волшебный шар» — «Ни одна математическая модель или вычислительная машина никогда не сможет «предвидеть» все неожиданности, которые могут возникнуть в будущем... Математическая модель и вычислительная машина могут лишь с высокой степенью вероятности определить те рамки, в пределах которых руководство может применять свои суждения. Эти средства не предсказывают будущего и не дают возможности полностью избегать ошибок. Однако они уменьшают предел ошибок, суживая их причины до обстоятельств, которые не могут быть логически учтены ни математикой, ни вычислительной машиной. Фактически они как бы создают экономическую динамическую трубу, в которой проверяются коммерческие операции перед тем, как начать их осуществление. И это является достижением, имеющим громадное значение для руководства».

4. Главным словом в большинстве определений и описаний исследования операций является слово «количественный». Техника исследования операций позволяет оценивать в количественных показателях факторы, которые обычно оценивались качественно либо вообще не оценивались. Значительная часть коммерческой информации (о производстве, запасах, продажах и многих финансовых аспектах) вполне подходит для количественного учета (т. е. выражения в виде цифр, силы, веса и других единиц измерения). Например, в проблеме создания запасов затраты на составление программы, заключение субконтрактов и хранение являются осязаемыми в различных звеньях. Однако при решении этой проблемы могут быть и неосязаемые затраты, связанные, например, с неспособностью обеспечить постоянную занятость, с рекламациями, ликвидированными заказами и неспособностью компании удовлетворить спрос потребителя, что ведет в конечном итоге к потере репутации.

— Специалист по анализу операций дает количественную оценку этих неосязаемых затрат, обычно оцениваемых качественно, а то и вообще не оцениваемых при принятии коммерческих решений.

При применении методов количественной оценки предпочтительно используют доллар в качестве единицы измерения, но эти методы могут быть разными в разных случаях. Они могут быть основаны на широком исследовании, включая, например, оценку вероятности того, что спрос превысит прогноз продаж, и измерение того, во что обойдется неспособность осуществить поставки в соответствии с этой вероятностью. Применяемые методы могут быть основаны также лишь на выяснении такого вопроса, как: «На какую сумму руководство желало бы сделать затраты сразу же, для того чтобы изменить этот фактор или ликвидировать риск?»

5. Исследование операций производится группой лиц с различной подготовкой, изучавших различные дисциплины. Они называются по-разному: исследователи операций, специалисты по исследованию операций или специалисты по анализу операций. Они не являются профессионалами в: определенной области в том смысле, как счетоводы и торговцы, работа которых характеризуется специальной подготовкой, традиционными методами и накопленными знаниями.

Роберт Дорфман, экономист из Гарварда, приводит иллюстрацию, которая в значительной мере дает представление о специалистах по анализу операций. Если бы компания, производящая мыло, имела консультанту по управлению для помощи в организации рекламы, этот человек должен был бы обладать значительным опытом в области рекламы этого или аналогичного продукта, а также знанием большого количества соответствующих данных. Напротив, члены группы исследования операций (многие из которых в настоящее время связаны с фирмами, предлагающими услуги по консультациям в области управления), вероятно, не будут иметь никакого опыта в области производства мыла или рекламы.

Большинство специалистов по исследованию операций являются учеными, инженерами или математиками с высшим образованием. В недавно произведенном обследовании Американская ассоциация по управлению выяснила, что 40% обследованных специалистов были инженерами и 45%—математиками, статистиками или специалистами, имеющими подготовку по естественным наукам. Состав групп очень разнообразен. Следующая группа считается типичной: два ученых (один физик, а другой социолог), инженер, математик или статистик, специалист по логике и один представитель компании.

6. Вывод группы по исследованию операций обычно не является ответом «да», «нет» или «это правильно», «вот решение, которое вы должны принять».

Специалисты по анализу операций ищут не только оптимальные решения, но и альтернативы. Они выкладывают перед руководителем, принимающим решение, ряд фактов и альтернатив, о которых до этого и не думали. Например, решение проблемы запасов может выглядеть следующим образом:

Решение А сократит затраты на 5%, увеличит транспортные расходы на 2%, приведет к сокращению затрат на рабочую силу на 3% и позволит компании выполнить заказы по их получении.

Решение В приведет к сокращению затрат по хранению на 20%, увеличит транспортные расходы на 10%, увеличит затраты на рабочую силу на 8—10% и может привести к ликвидации заказов, что приведет к потере компанией какой-то суммы на продажах.

Группа по исследованию операций не принимает решений. Она дает руководству в количественных показателях основу для принятия не просто решения, а решения, оптимального для всей компании. Для крупных компаний и для компаний, имеющих сложные проблемы, исследование операций позволяет экономить месяцы совещаний, обсуждений и дискуссий. Для любой компании оно дает возможность планировать быстро, эффективно и надежно.

Модели и моделирование. Построение математической модели является «сущностью моделирования в исследовании операций». Эти два термина беспокоят людей, не знакомых с техникой исследования операций. Но они не должны беспокоиться.

В первоначальном смысле модель являлась физическим представлением структуры: чего-то уже существующего или того, что будет сделано. Модель, увязанная по масштабам с копируемым объектом или объектом, который должен быть сделан, анализировалась на основе измерений. Каждый знаком с моделями, имеющими два измерения (например, картами, фотографиями, чертежами и планировками предприятий). Прототипы кораблей, самолетов, мостов и зданий являются моделями в трех измерениях, а простой анализ этих моделей ограничивался физическими характеристиками: высота, ширина, длина, а иногда и вес. Со временем прибавлялось все больше и больше динамических характеристик, таких, как скорость и ускорение. Модели кораблей и самолетов редко производятся только для того, чтобы смотреть на них, в основном же для того, чтобы принимать решения о конечном продукте. Когда инженер-кораблестроитель испытывает небольшую модель корабля в бассейне, чтобы определить поведение настоящего корабля в море, добавляется еще одно измерение — время. Современные строители моделей «принимают все измерения, включая такие, как время, прибыль, комфорт и т. п., являющиеся частью изучаемой вещи». Фактически многие модели, изготовляемые для решения коммерческих проблем, имеют настолько много переменных величин, что невозможно их классифицировать. Они называются моделями, имеющими п измерений. Подобные модели выражаются не в конкретной форме, а языком математики. Когда модель не имеет физической формы, она называется символической или математической моделью.

Моделирование является искусственно произведенным опытом, или моделированным опытом. Дорфман говорит, что моделирование для специалиста по анализу операций является тем же, чем опытная модель или эксперимент для ученого в области естественных наук.

Управляющие коммерческих предприятий, особенно те, которые принимали решения на протяжении ряда лет, будут менее смущены этим словом, если поймут, что они начали применять моделирование, как только стали принимать решения. Уинстон Ч. Даллек объяснил это просто:

«Все коммерческие решения по своей природе сходны. Вы постоянно сталкиваетесь с проблемами, которые имеют несколько возможных решений. То, что вы хотите знать, состоит в следующем: какая из имеющихся альтернатив является наилучшей? Вы принимаете окончательное решение, сравнивая альтернативы и измеряя каждую из них соответствующими мерками: что будет с прибылями, если вы примете это решение? увеличатся ли затраты? что произойдет с вашей конкурентоспособностью?

В этом процессе принятия решения вы моделируете. Вы пытаетесь интуитивно предусмотреть, что случится с результатами операций, качеством обслуживания и т. п. при каждом альтернативном решении.

Этот вид проверки и взвешивания альтернатив (умственный процесс моделирования) представляет собой сущность искусства управления. Однако при крупных проблемах или сложных прогнозах запутываются даже наилучшие умы бизнеса. Некоторые проблемы становится невозможно решить обычными методами».

«Применяя моделирование и другие способы построения моделей, а также вычислительную машину, — указывает Даллек, — руководитель в области коммерции может:

— Предварительно испытать свои коммерческие решения до того, как он заставит компанию действовать в принятом им направлении.

— Проверить ряд альтернатив, для того чтобы определить, какая из них даст наилучшие результаты в отношении прибылей, затрат или конкурентоспособности.

— Взглянуть на многие будущие возможности его компании».

Где исследование операций дает наилучшие результаты? Техника исследования операций получила свое коммерческое начало на товарных складах. Вскоре она стала применяться на предприятиях для составления программ производства и систем контроля; нефтеочистительные заводы и другие перерабатывающие предприятия явились основными предприятиями, использующими линейное программирование. Однако постепенно исследование операций распространяется из этих областей на большое количество сфер деятельности в промышленности и коммерции. Исследование операций можно применять (и оно применяется) для краткосрочного, среднесрочного и долгосрочного планирования. Оно становится все более важным для принятия решений по политике, рассчитанной на длительный срок.

При моделировании характеристик общего контроля со стороны руководства на коммерческих предприятиях среднего размера для модели требовались следующие данные для ввода:

а) Как рынок компании реагирует на:

1. Виды рекламы

2. Масштабы рекламы

3. Политику цен

4. Политику поставок

5. Характеристики машин

6. Изменения продукции

7. Новые изделия, поставляемые на рынок

8. Количество охвата продажами

9. Интенсивность охвата продажами

10. Масштабы подготовки для продажи

11. Стоимость услуг

12. Вид услуг

13. Количество обслуживающих учреждений

14. Насыщение рынка

15. Моральное устаревание продуктов

16. Кредитную политику

17. Торговую политику

18. Масштабы контроля за продажами

19. Контроль за качеством

б) Как влияют на затраты:

1. Те же самые факторы что и выше

2. Политика в отношении кадров

3. Политика в отношении запасов

4. Политика в отношении закупок

5. Политика в области капиталовложений

6. Политика в области организации

7. Финансовая политика

в) Как продавцы реагируют на:

1. Размер заказов

2. Структуру заказов

3. Частоту заказов

4. Политику оплаты

5. Требования поставок

6. Требования качества

7. Политику переделок и рекламации

8. Размеры контрактов на закупки

г) Как сотрудники реагируют на:

1. Политику в области заработной платы

2. Политику найма

3. Политику продвижения по службе

4. Масштабы контроля

5. Вид контроля

6. Продолжительность работы

7. Местонахождение работы

8. Дополнительные льготы для сотрудников

9. Виды работы

10. Требование качества

11. Политику в области повышения квалификации

Эти данные взяты из речи «Исследование операций для неспециалиста», произнесенной Дугласом В. Ньютоном — управляющим по вопросам математических исследований и программирования отдела разработки новейших систем компании ИБМ. Он сказал, что «изучение было отложено на неопределенный срок не потому, что не было техники моделирования или не было знатока для выполнения этой работы. Оно сорвалось потому, что компания не имела достаточной информации о своей деятельности». Тем не менее Ньютон закончил свою речь следующим советом: «Тем из вас, кого касается применение техники исследования операций, следовало бы рассмотреть список, приведенный выше, для того, чтобы определить, подойдет ли для ваших целей изучение взаимосвязей этих данных. Результаты этой работы были бы чрезвычайно осязаемы и могли бы привести к полному выявлению факторов, имеющих решающее значение для успешного ведения коммерческой деятельности. Позднее эти факторы можно было бы свести в одно общее высокоэффективное исследование с помощью моделирования».

Исследование операций не является панацеей для коммерческой деятельности. Некоторые проблемы можно быстрее и экономичнее решать другими методами (например, проблемы планирования кадров и проблемы организационного характера). В тех случаях, когда нельзя выразить в цифрах принимаемые во внимание факты, невозможно применение моделирования; а когда оно все же применяется, то факторы времени и затрат могут перевесить получаемые выгоды.

Исследование операций достигло наибольшего развития в крупных корпорациях. Уинстон Ч. Даллек говорит, что эта техника... «наиболее подходит для решения крупных, очень сложных проблем, связанных с тонкими взаимосвязями, которые трудно представить себе и измерить. Эти методы наиболее применимы в тех случаях, когда связанные с данным мероприятием затраты и прибыли велики и когда вся информация, необходимая для принятия решения, может быть выражена количественно, Дана в виде цифр или поставлена в определенные рамки».

Имеется, однако, другой фактор, который благоприятствует предприятиям меньшего размера. Из-за своих размеров, сложности и организационной структуры крупные корпорации часто обнаруживают, что «техника моделирования этого типа ведет к крупным расходам, ее применение занимает много времени и подчас трудно найти клиента». Когда крупная транспортная компания решила построить модель своей функции по ремонту с целью улучшения графика проведения работ и уменьшения операционных затрат, она запланировала провести исследование в течение двух месяцев и определила сумму расходов менее чем в 10 тыс. долл. Фактически же исследование заняло два года и стоило свыше 100 тыс. долл.

Компании небольших и средних размеров часто могут «разработать и применить технику моделирования значительно быстрее и легче, чем гигантские компании. При общих затратах в 10 тыс. долл. на оплату помощи со стороны и аренду вычислительной машины одна торговая компания средних размеров со многими отделениями смогла сэкономить в течение года 200 тыс. долл. благодаря сокращению запасов».

Пример применения исследования операций. Лос-Анжелосский центр «C-E-I-R» изучил вопрос о расположении склада, обслуживающего Лос-Анжелосский район действия компании «Милфорд оф Калифорния», занимающейся торговлей спиртными напитками. Проблема заключалась в выборе места нахождения склада на 1965—1970 гг., а точнее — в определении места или мест склада, которые вызвали бы минимальные затраты при распределении продукта. Сумма продаж компании «Милфорд» составляет приблизительно 22 млн. долл. в год.

Поскольку компания обслуживала быстрорастущий район, часть исследования требовала прогноза миграции и размеров роста населения во всем районе, а также в каждом подрайоне. Было выяснено, что место нахождения склада не очень сильно зависело от изменений в росте населения и размещения продаж.

Поскольку изучение проводилось с целью сокращения всех ненужных затрат, оно касалось прежде всего этого вопроса. Некоторые виды расходов, которые несла компания, были связаны с местонахождением склада, другие же — нет. Например, затраты на создание запасов и складские операции в расчет не принимались, поскольку они остаются постоянными и не зависят от места склада.

Основными являлись три вида расходов: расходы на распределение товаров, на недвижимое имущество и на обработку запасов. Предварительные исследования показали, что расходы на распределение товаров были основным фактором независимо от того, в каком из 44 имеющихся районов, где торгует компания, был расположен склад.

Для изучения расходов на распределение товаров 44 района торговли были нанесены на крупномасштабную карту (см. рис. 45), а расстояния по суше считались равными 1,3 расстояния по воздуху. Стоимость складских операций в данном районе — это сумма расходов на распределение I товаров по всем другим районам. Следовательно, затраты на распределение товаров анализировались по каждому району реализации товаров на основе учета как текущих продаж, так и прогнозов, рассчитанных на основе роста компании и роста населения. Эта часть исследования учитывала не только расстояния от различных возможных пунктов размещения складов до различных районов, которые предполагалось обслуживать, но также количество грузовых автомашин, необходимых для обслуживания каждого района. Было установлено, что по понедельникам и вторникам машины использовались на 2/3, в то время как среда, четверг и пятница являлись пиковыми днями, а также что автомашина в среднем делала 30 остановок в день, доставляя на каждый пункт пять ящиков. Путем объединения можно было бы доставлять больше ящиков на каждый пункт.

Рис. 45. Топографическая карта

На основе минимальных затрат на распределение товаров и на недвижимое имущество, включая местные правила, наличие железнодорожных шлагбаумов и т. п., был сделан фактический выбор. На пятилетний период начиная с 1965 г. ком