Phát triển của nghiên cứu vận trù học

Phát triển của Nghiên cứu Vận trù học

Nghiên cứu Vận trù học (VTH) là một lĩnh vực liên ngành, ứng dụng các phương pháp khoa học để phân tích và tối ưu hóa các hệ thống ra quyết định phức tạp. Sự hình thành và phát triển của nó gắn liền với nhu cầu giải quyết các bài toán chiến lược và chiến thuật trong điều kiện nguồn lực hạn chế, từ những ứng dụng khoa học sơ khai trong quản lý đến khoa học hiện đại được tích hợp với kỹ thuật máy tính và phân tích dữ liệu.

Tiền đề và các công trình sơ khai (trước Chiến tranh Thế giới thứ Hai)

Mặc dù VTH được hình thành chính thức về sau, nhưng nguồn gốc của nó bắt nguồn từ những nỗ lực đầu tiên trong việc ứng dụng phân tích khoa học vào các vấn đề tổ chức và quản lý.

• Quản lý khoa học: Vào cuối thế kỷ XIX - đầu thế kỷ XX, Frederick W. Taylor (từ năm 1885) đã đặt nền móng cho phân tích khoa học các phương pháp sản xuất. Henry L. Gantt phát triển các phương pháp lập kế hoạch và điều phối công việc (xem biểu đồ Gantt), giúp giảm thiểu sự chậm trễ và tối ưu hóa tải trọng thiết bị.
• Lý thuyết hàng đợi: Năm 1917, nhà toán học người Đan Mạch A. K. Erlang công bố công trình về lưu lượng điện thoại và độ trễ trong các giai đoạn tải đỉnh, đặt nền tảng cho lý thuyết phục vụ đại trà. Các phương pháp của ông được dịch vụ bưu chính Anh áp dụng để tính toán công suất.
• Quản lý hàng tồn kho: Mô hình quy mô đặt hàng kinh tế (EOQ), trở thành kinh điển trong quản lý hàng tồn kho, được ghi nhận cho F. W. Harris, người đã công bố công trình của mình vào năm 1915.
• Phân tích tiếp thị: Vào những năm 1930, nhà thiên văn học người Mỹ H. K. Levinson đã ứng dụng phân tích khoa học vào các vấn đề thương mại, nghiên cứu thói quen mua hàng, phản ứng với quảng cáo và ảnh hưởng của môi trường đến doanh số bán hàng.
• Cuộc Cách mạng Công nghiệp: Quy mô công nghiệp ngày càng mở rộng, việc thay thế lao động thủ công bằng máy móc và sự phức tạp hóa các chức năng quản lý (lập kế hoạch, mua sắm, sản xuất, tiêu thụ) đã dẫn đến sự phân chia lao động quản lý và tạo ra nhu cầu tối ưu hóa các hệ thống phức tạp.

Sự ra đời của bộ môn: Chiến tranh Thế giới thứ Hai

Sự ra đời chính thức của VTH với tư cách là một ngành khoa học diễn ra ở Anh trong Chiến tranh Thế giới thứ Hai. Giới lãnh đạo quân sự đã mời các nhà khoa học tham gia nghiên cứu các vấn đề chiến lược và chiến thuật trong phòng thủ trên không và trên bộ.

Vai trò then chốt được đảm nhận bởi nhóm do Giáo sư Đại học Manchester Patrick Blackett dẫn đầu, được biết đến với tên gọi «Nhóm Blackett» (Blackett's Circus). Đây là một đội ngũ liên ngành bao gồm các nhà sinh lý học, vật lý toán học, vật lý thiên văn, một sĩ quan quân đội, nhà trắc địa, nhà vật lý và các nhà toán học. Mục tiêu của họ là tìm ra sự phân bổ hiệu quả nhất các nguồn lực quân sự hạn chế.

Các ứng dụng của VTH sơ khai bao gồm:

• Sử dụng hiệu quả radar mới.
• Phân bổ máy bay của Không quân Hoàng gia Anh cho các nhiệm vụ chiến đấu.
• Xác định các sơ đồ tối ưu để tìm kiếm tàu ngầm.

Tên gọi «nghiên cứu vận trù học» (operations research hoặc operational research) xuất hiện vì các nhóm này tiến hành nghiên cứu các chiến dịch quân sự. Thành công của những công trình này đã dẫn đến việc thành lập các nhóm tương tự trong các lực lượng vũ trang khác của Anh và lan rộng phương pháp luận này sang các đồng minh — Mỹ, Canada và Pháp. Mặc dù VTH được khai sinh ở Anh, nhưng Mỹ sớm nắm vai trò dẫn đầu. Các nhóm VTH của Mỹ đã đóng góp vào việc xây dựng các chiến lược tiến hành chiến tranh mìn, các sơ đồ bay mới và lập kế hoạch thả mìn trên biển.

Phát triển sau chiến tranh và thể chế hóa

Thành công của nghiên cứu vận trù học trong các ứng dụng quân sự đã thu hút sự chú ý của các nhà quản lý công nghiệp đang tìm kiếm giải pháp cho các vấn đề của họ. Tuy nhiên, con đường phát triển VTH ở Anh và Mỹ có sự khác biệt.

• Ở Anh: Tình trạng kinh tế khó khăn đòi hỏi phải tăng mạnh hiệu quả sản xuất. Việc quốc hữu hóa các ngành công nghiệp chủ chốt đã mở rộng phạm vi ứng dụng VTH, nhanh chóng lan rộng từ lĩnh vực quân sự sang lập kế hoạch nhà nước, công nghiệp và kinh tế-xã hội.
• Ở Mỹ: Ứng dụng quốc phòng của VTH tiếp tục tăng trưởng dưới tác động của những thành công ở Anh. Tuy nhiên, khu vực công nghiệp triển khai VTH chậm hơn, vì nhiều chuyên gia VTH vẫn tiếp tục phục vụ trong quân đội, còn các nhà công nghiệp không phải lúc nào cũng thấy sự cần thiết của các phương pháp mới trong điều kiện thời bình. VTH ở Mỹ phát triển dưới nhiều tên gọi khác nhau: operational analysis (Phân tích vận hành), operations evaluation (Đánh giá hoạt động), systems analysis (Phân tích hệ thống), system evaluation (Đánh giá hệ thống), system research (Nghiên cứu hệ thống), management science (Khoa học quản lý).

Các nhân tố then chốt thúc đẩy sự tiến bộ tiếp theo là:

• Tự động hóa và máy tính: Cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ Hai, bắt đầu vào khoảng những năm 1940 với sự xuất hiện thương mại của máy tính điện tử, đã cung cấp cho VTH công cụ tính toán cần thiết. Nếu không có máy tính, việc giải quyết các bài toán phức tạp của nghiên cứu vận trù học sẽ là điều bất khả thi.
• Công nhận học thuật: Năm 1950, VTH được đưa vào chương trình giảng dạy tại các trường đại học Mỹ, ngày càng trở nên quan trọng đối với sinh viên toán học, thống kê, thương mại, kinh tế, quản lý và kỹ thuật.
• Các hội chuyên môn: Để phối hợp nỗ lực và phát triển ngành, các tổ chức sau đây đã được thành lập:
  • Operations Research Society of America (ORSA) vào năm 1950
  • The Institute of Management Sciences (IMS) vào năm 1953
• Các tạp chí chuyên ngành: Các ấn phẩm như Operations Research, Opsearch, Operational Research Quarterly, Management Science, Transportation Science, Mathematics of Operations Research đã xuất hiện.

Phát triển các phương pháp và ý tưởng then chốt

Trong thời kỳ sau chiến tranh, nhiều phương pháp cơ bản của nghiên cứu vận trù học đã được phát triển và hoàn thiện:

• Quy hoạch tuyến tính: Phương pháp đơn hình, được George Dantzig phát triển vào năm 1947.
• Lý thuyết phục vụ đại trà: Phát triển các phương pháp của Erlang.
• Lý thuyết trò chơi: Phân tích các tương tác chiến lược.
• Quản lý hàng tồn kho: Các mô hình phát triển từ ý tưởng của Harris.
• Mô phỏng: Phân tích các hệ thống phức tạp bằng máy tính.
• Lập kế hoạch mạng: CPM và PERT.

Phương pháp tiếp cận hệ thống, được Russell Ackoff và các nhà khoa học khác tích cực thúc đẩy, đã có ảnh hưởng quan trọng đến phương pháp luận của nghiên cứu vận trù học.

Tài liệu tham khảo

• Ventzel E. S. Nghiên cứu vận trù học: bài toán, nguyên lý, phương pháp luận. — M.: Nauka, 1988. — 208 tr.
• Ackoff R., Sasieni M. Cơ sở nghiên cứu vận trù học. — M.: Mir, 1971. — 534 tr.
• Hillier, Frederick S.; Lieberman, Gerald J. Introduction to Operations Research. — 11th ed. — McGraw-Hill Education, 2021. — ISBN 978-1260295069.
• Taha, Hamdy A. Operations Research: An Introduction. — 10th ed. — Pearson, 2017. — ISBN 978-0134444017.
• Operations Research // Encyclopedia Britannica. (liên kết)

Xem thêm

• Nghiên cứu vận trù học
• Phân tích hệ thống
• Tối ưu hóa
• Mô hình hóa toán học
• Lý thuyết ra quyết định
• Quy hoạch tuyến tính
• Lý thuyết phục vụ đại trà
• Mô phỏng