در عملیات روش پژوهش
چکیده
در این مقاله یک دسته بندی از انواع پژوهش در «پژوهش در عملیات» ارائه می‌شود و مراحل و روش انجام هر یک از انواع پژوهش شرح داده می شود. انواع پژوهش در پژوهش در عملیات، روش پژوهش در حل مسائل واقعی، استخراج مسئله، مدلسازی، تعریف مدل، هدف استفاده از مدل، دلایل استفاده از مدل، هدف از مطالعه سیستم‌ها و عملیات از طریق مدل، انواع مدلها، اصول مدلسازی، مدلهای کلاسیک پژوهش در عملیات، روش مدلسازی، ساده‌سازی مدلها، حل مدل، اعتبارسنجی مدل، پیاده‌سازی مدل، روش پژوهش در توسعه مدل یا روش حل برای مسائل کلاسیک، توسعه روش حل برای مسائل کلاسیک، روش پژوهش در توسعه تئوریها و فنون عمومی از جمله مباحث این مقاله هستند.
کلیدواژه : پژوهش در عملیات؛ پژوهش عملیاتی؛ تحقیق در عملیات؛ روش پژوهش؛ مدلسازی؛ توسعه مدل؛ اعتبارسنجی؛ حل مسائل واقعی؛ توسعه تئوری
1- مقدمه
این مقاله به روش پژوهش در حوزه پژوهش در عملیات اختصاص دارد. در این مقاله کلیات روش پژوهش مدنظر قرار می‌گیرد و از جزئیات فنون سخنی به میان نمی‌آید و خواننده می‌تواند برای مطالعه بیشتر در زمینه فنون پژوهش در عملیات، به موضوعات مربوط مراجعه کند. آنچه که در این مقاله مورد تأکید است انواع پژوهش و خصوصیات آنان در حوزه پژوهش در عملیات است و روشهای جمع‌آوری داده‌ها، آزمونهای آماری و مهارتهایی که هر پژوهشگر باید کسب نماید شرح داده نمی‌شوند و به جای آن ابزار اصلی پژوهش در عملیات، مدلها، مورد بررسی قرار می‌گیرند.
2- انواع پژوهش در پژوهش در عملیات
در یک دسته‌بندی عمومی، اگر پژوهش برای حل مسائل مشخص و موجود انجام شود نوع پژوهش از جهت خروجی، کاربردی خواهد بود و اگر توسعه تئوریها و روشهای عمومی برای تولید دانش هدف باشد نوع پژوهش، محض خواهد بود.
با هدف تدوین روش پژوهش برای پژوهش در عملیات، در اینجا دسته‌بندی عملی‌تری از انواع پژوهش در پژوهش در عملیات ارائه می‌کنیم. در این دسته‌بندی سه نوع پژوهش قابل تشخیص است؛
در حل مسائل واقعی، متخصص پژوهش در عملیات با مسئله‌ای مربوط به یک عملیات در حال اجرا روبروست. صرفنظر از اینکه مشکل چه باشد و چگونه توسط سفارش‌دهنده مطرح شده باشد ممکن است از دیدگاه پژوهش در عملیات ناشناخته بوده، و به درستی تعریف نشده باشد یا چیزی به غیر از آنچه باشد که مدنظر سفارش‌دهنده است. بنابراین تعریف مسئله در این نوع پژوهش از اهمیت بالایی برخوردار است. واقعی بودن مسئله ضرورت دقت در تعیین مفروضات، جمع‌آوری داده‌ها، تعیین پارامترها و روابط و تدوین اهداف عملیات و شاخص‌های اثربخشی را دوچندان می‌نماید. عوامل اشاره شده نقش تعیین‌کننده‌ای در تعریف مسئله و دستیابی به راه‌حل دارند. راه‌حل پیشنهادی در حل مسائل واقعی زمانی ارزشمند است که بتواند در عمل پیاده شود. یعنی تطبیق و تعدیل راه‌حل پژوهش به شکلی که به راه‌حل عملیاتی و واقعی منجر شود بسیار مهم است.
مسائل کلاسیک، مسائلی هستند که به دلیل تشابه در بسیاری از عملیات مختلف، پژوهشهای متعدد برای ارائه راه‌حل و دارا شدن سابقه علمی در کتابها و مقاله‌های مربوط به پژوهش در عملیات، به شکل کلاسیک در آمده‌اند. مسئله فروشنده دوره‌گرد1، مسئله مسیریابی وسایل ترابری2، مسائل برش و چیدمان3، تعادل خط مونتاژ4، مسئله زمانبندی خدمه پرواز5، مسئله تخصیص مضاعف6 و زمانبندی کارگاهی7 از مسائل کلاسیک به شمار می‌آیند. این مسائل کاملاً شناخته شده هستند. اهداف، شاخص‌های اثربخشی، محدودیتها و قیود، پارامترها و مفروضات هر یک از مسائل کلاسیک مشخص و روشن هستند. خصوصیات راه‌حل، مشخص و به صورت مستقیم قابل کاربرد در موارد واقعی هستند. نیازی به جمع‌آوری داده‌های واقعی نیست و داده های فرضی که به شرایط واقعی این نوع مسائل شبیه باشد کفایت می‌کند. در حل این نوع مسائل، پژوهشگر با توسعه مدلی از مسئله، روش حل مسئله یا هر دو روبروست.
در توسعه تئوریها یا فنون عمومی، حل مسئله واقعی یا کلاسیک مدنظر نیست بلکه پژوهشگر قصد دارد تئوریهای جدیدی را در قالب قضایا و روابط برای مفاهیم، اصول و فنون موجود بیان دارد یا فن جدیدی را برای استفاده در حل مدلها ابداع نماید. در اینجا هدف، کاربرد نتایج پژوهش در حل مسائل نیست (اگر چه ممکن است از آنها استفاده شود) بلکه تولید دانش در حوزه پژوهش در عملیات است. در این نوع پژوهش، پژوهشگر با تعریف مسئله، جمع‌آوری داده‌ها، مدلسازی و کاربرد نتایج حل مدل روبرو نیست و بنابراین روش پژوهش، متفاوت و کمتر قابل مستندسازی خواهد بود.
همانطور که مشاهده می‌شود روش پژوهش در هر دسته متفاوت از دیگر دسته‌ها خواهد بود. دسته اول و دوم براساس تعاریف، پژوهش کاربردی هستند اما ممکن است پژوهشهای دسته اول منجر به انجام پژوهشهای دسته دوم و سوم و پژوهش دسته دوم منجر به پژوهش دسته سوم گردد. پژوهش در دسته سوم، پژوهش از نوع محض است. در ادامه روش پژوهش در این دسته‌ها شرح داده می‌شوند.
موارد فوق ممکن است دقت مدل را کاهش دهد و بنابراین باید میزان تأثیر هر یک از ساده‌سازی‌ها بر روی دقت، درستی و کیفیت مورد توجه قرار گیرد.
3-3- حل مدل
فنون حل مدلها در سه دسته کلی روشهای تحلیلی، روشهای عددی و روشهای شبیه‌سازی قرار می‌گیرند. در روشهای تحلیلی از روشها، مفاهیم و قضایای ریاضی استفاده می‌شود. روشهای حل دستگاه معادلات، حل معادلات از طریق مشتق و روش لاگرانژ از جمله روشهای تحلیلی هستند. روشهای تحلیلی عمدتاً در حل مدلهای ریاضی با متغیرهای پیوسته کاربرد داشته و کارایی خیلی بالا در حل اینگونه مدلها دارند.
روشهای عددی روشهایی هستند که کمتر از قضایای ریاضی استفاده می‌کنند و بیشتر شامل روشهای جستجو، شمارش و تقریب عددی می‌باشند. بعنوان مثال بهینه‌سازی توابع به روش تقریب نیوتن، فنون شاخه و کران در حل برنامه‌ریزی‌های عدد صحیح و صفر و یک و روشهای سعی و خطا و روشهای هیوریستیک از جمله روشهای عددی می‌باشند. روشهای عددی بیشتر در حل مدلهای ریاضی با متغیرهای گسسته مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روشهای شبیه‌سازی برای حل مدلهای شبیه‌سازی بکار می‌روند. روشهای شبیه‌سازی دارای دو دسته کلی روشهای قطعی و روشهای تصادفی می‌باشند. روشهای قطعی حل مدل از طریق حل مدل بصورت تکراری و روز‌آمد کردن شرایط مدل براساس حل مرحله قبل و با فرض فاصله‌های زمانی مساوی صورت می‌پذیرد. روشهای تصادفی یا آماری در مواردی استفاده می‌شود که اطلاعات مسئله ماهیت تصادفی دارند. در روشهای تصادفی اطلاعات موردنیاز با استفاده از روشهای تولید اعداد تصادفی تأمین شده و نتایج مدل براساس آنها بدست می‌آیند.
در پژوهش در عملیات هر سه روش بکار می‌رود. فنون حل برنامه‌ریزی خطی و غیرخطی، فنون صفحه برش در حل برنامه‌ریزی عدد صحیح، فنون حل مدلهای تحلیلی صف، فنون حل برنامه‌ریزی شبکه‌ها، زنجیره‌های مارکوف و... از جمله فنون دسته روشهای تحلیلی می‌باشند. روشهای جستجو، شمارش، شاخه و کران، فنون برنامه‌ریزی پویا، روشهای حمل و نقل و تخصیص و روشهای هیوریستیک از جمله روشهای عددی می‌باشند. فنون حل مدلهای شبیه‌سازی صف و مدلهای پویایی سیستم‌ها48 از جمله فنون توسعه یافته در دسته روشهای شبیه‌سازی می‌باشند.
در حل یک مدل ممکن است ترکیبی از روشهای فوق بکار گرفته شود و از ترکیب آنها فنون ترکیبی49 تولید نمود. انتخاب روش و فن مناسب برای حل مدل مورد نظر، نیازمند تجربه، آگاهی و تسلط به روشهای حل مدل دارد. در انتخاب روش حل مدل باید به میزان دقت روش، سرعت حل، کیفیت حوابهایی که بدست می‌دهد، زمان و هزینه و خواست کارفرما یا مدیریت توجه نمود. باید بین عوامل اشاره شد سبک و سنگین نمود و روشی انتخاب نمود که به صورت منطقی و قابل قبول پاسخ دهد. ممکن است در طراحی یک قطعه دقیق از یک ماشین دستیابی به جواب دقیق ضروری باشد هر چند که دستیابی به آن جواب هزینه زیادی در بر داشته باشد زیرا جواب نادقیق باعث کاهش کارایی ماشین و صرف هزینه‌های کلان دیگری خواهد شد. اما تهیه یک برنامه تولید که هر ماه باید انجام شود بهتر است با درصدی خطا از جواب بهینه تهیه شود تا اینکه بخواهیم به حل مدل پیچیده‌ای از آن بپردازیم که مستلزم صرف چند روز محاسبات کامپیوتری باشد.