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.