ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ И КОРПОРАЦИЯ RAND

ПРЕДЫСТОРИЯ

Когда Вторая мировая война подходила к концу, ряд лиц как внутри, так и вне правительства США увидели необходимость сохранения услуг ученых для правительственной и военной деятельности после окончания войны. Они должны были оказывать помощь в военном планировании, уделяя должное внимание исследованиям и разработкам. Соответственно, в декабре 1945 года по контракту с Douglas Aircraft Company был создан Проект RAND. Первый отчет RAND был опубликован в мае 1946 года. Он касался потенциального проектирования, характеристик и использования искусственных спутников. В феврале 1948 года начальник штаба ВВС одобрил преобразование RAND в некоммерческую корпорацию, независимую от Douglas Company.

1 ноября 1948 года контракт Проекта RAND был официально передан от Douglas Company корпорации RAND. В Уставе корпорации была изложена ее цель:

«Дальнейшее содействие научным, образовательным и благотворительным целям, все для общественного благосостояния и безопасности Соединенных Штатов Америки».

Она достигает этой цели, проводя как засекреченные, так и несекретные исследования в рамках программ, посвященных вопросам обороны, международным и внутренним проблемам. Текущий штат насчитывает примерно 600 исследователей и 500 человек вспомогательного персонала, причем около 36% исследователей являются специалистами по исследованию операций, математиками, физиками, инженерами и статистиками. На протяжении большей части своей истории исследовательские отделы RAND были основаны на дисциплинах (например, математика, экономика, физика и т. д.). Однако недавно отделы были реорганизованы вокруг пяти широких областей политики: оборонное и технологическое планирование, человеческий капитал, международная политика, управление ресурсами и социальная политика.

ВВЕДЕНИЕ

Эта статья посвящена вкладу RAND в теорию и практику исследования операций. Однако RAND также внесла крупный теоретический и практический вклад в другие области, включая инженерию, физику, политологию, а также социальные и поведенческие науки.

ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ ЛЕТ (1948–1957)

В первое десятилетие достижения RAND варьировались от начала разработки системного анализа, который развился из более ранних, более специфических и узконаправленных анализов операций, до создания новых методологических концепций и методов для решения проблем, включающих множество переменных и множество целей.

Системный анализ можно определить как систематическое изучение и сравнение альтернативных будущих направлений действий с точки зрения их ожидаемых затрат, выгод и рисков. Основная цель системного анализа — предоставить лицам, принимающим решения, информацию, которая отточит их интуицию и суждения и обеспечит основу для более обоснованного выбора. С самого начала было очевидно, что для успеха системного анализа потребуется концепция и разработка широкого спектра методологических инструментов и методов. Одним из наиболее важных источников этих инструментов и методов стала зарождающаяся дисциплина исследования операций.

В начале 1950-х годов Эдвин Пакссон возглавил проект, результатом которого стал отчет под названием *«Strategic Bombing Systems Analysis»* («Анализ систем стратегических бомбардировок»), который обычно считается первым крупным применением концепции системного анализа, а также источником названия для новой методологии. Среди прочего, в отчете отстаивалось использование ложных целей (decoys) для маскировки бомбардировщиков от вражеских ПВО. Это исследование стало катализатором, стимулировавшим разработку и рост ряда аналитических методов и техник. Некоторые из наиболее важных примеров:

• Теория игр: Математика и теория игр были видными темами в ранних исследовательских программах Проекта RAND. Ллойд Шепли, Дж. К. К. МакКинси, Мелвин Дрешер, Мартин Шубик, Руфус Айзекс и Ричард Беллман были среди многочисленных ранних участников RAND в этой области. Джон фон Нейман, которого часто называют отцом теории игр, и Оскар Моргенштерн, связавший теорию игр с экономическим поведением, были активными консультантами RAND, как и многие другие, связанные с крупными университетами.
• Расширенные возможности компьютера: Проект Пакссона требовал вычислительных мощностей, превосходящих доступные на тот момент. Это стимулировало разработки, приведшие к созданию цифрового компьютера JOHNNIAC в 1954 году. Основанный на архитектуре Джона фон Неймана, он был одной из шести машин с хранимой программой «Принстонского класса» и первым действующим компьютером с памятью на магнитных сердечниках в мире. В первой интерактивной компьютерной системе с разделением времени (1960) RAND создала JOHNNIAC Open Shop System (JOSS), один из первых интерактивных языков программирования для индивидуальных пользователей.
• Динамическое программирование: Проект Пакссона также требовал изучения динамического программирования ключевых компонентов стратегических бомбардировщиков (например, ложных целей) в контексте общей повышенной стратегической способности. Это, наряду с требованиями других проектов начала 1950-х годов, послужило значительной частью мотивации для разработки математической теории динамического программирования. Ричард Беллман, вместе с несколькими соавторами, почти исключительно был пионером в разработке этой теории. Первый отчет RAND по динамическому программированию был опубликован в 1953 году. Известная книга Беллмана (*Dynamic Programming*) последовала в 1956 году, а его книга со Стюартом Дрейфусом (*Applied Dynamic Programming*) была опубликована в 1962 году.

Вторым крупным исследованием системного анализа этого периода было исследование под руководством Альберта Уолстеттера по выбору и использованию стратегических авиабаз. Оно разработало варианты базирования и эксплуатации для повышения живучести сил Стратегического авиационного командования (SAC) и помогло сместить фокус стратегического мышления в Соединенных Штатах в сторону сдерживания, основанного на защищенных силах второго удара.

Еще одним крупным направлением, начавшимся в 1950-х годах и приведшим к разработке инструментов исследования операций, были исследования по вопросам политики в области логистики. Участие RAND в логистике ВВС подчеркнуло спрос на запасные части и необходимость логистических стратегий, способных справиться с неопределенностью спроса. Ключевыми игроками в этой работе были Стивен Энке, Мюррей Гейслер, Джеймс Петерсон, Чонси Белл, Чарльз Цвик и Роберт Полсон. Ключевым аналитическим вопросом здесь было изучение альтернативных политических вопросов в условиях стратегической неопределенности. Ранние исследования использовали анализ «ожидаемого значения». Позже исследователи RAND разработали и использовали более сложные методы, такие как:

• Использование анализа чувствительности для определения того, какие области неопределенности действительно имеют значение для конечных результатов;
• Итерация анализа по нескольким релевантным будущим сценариям для поиска решений проблем, которые являются надежными для нескольких возможных (неопределенных) сценариев;
• Учитывая вышеизложенные результаты, проектирование НИОКР, которые (1) уменьшат ключевые области неопределенности, (2) обеспечат страховку от ключевых неопределенностей, (3) сохранят опции для нескольких возможных курсов действий, любой из которых может быть использован, когда будущая среда станет менее неопределенной.

Наконец, в первое десятилетие было разработано несколько методов и техник, которые были полезны в ряде проектов RAND и в других местах. Некоторые важные примеры:

• Решение проблем с помощью методов Монте-Карло: Хотя метод Монте-Карло не был изобретен в RAND, эта мощная математическая техника получила значительную часть своего раннего развития в RAND в ходе исследований по различным проблемам ВВС и атомного оружия. Исследователи RAND были пионерами в использовании этого метода как компонента цифрового системного моделирования.
• «Миллион случайных цифр со 100 000 нормальных отклонений»: Таблицы случайных чисел в этом отчете 1955 года стали стандартным справочником в учебниках по инженерии и эконометрике и широко использовались в играх и симуляциях, использующих испытания Монте-Карло. Это самая продаваемая книга RAND.
• «Аппроксимации для цифровых компьютеров»: Эта книга Сесила Гастингса и Дж. П. Вонга-младшего содержала аппроксимации функций для использования в цифровых вычислениях всех видов.
• Лаборатория разработки систем: Эта лаборатория была создана под руководством Джона Кеннеди для изучения того, как группы людей и машин работают в условиях стресса. Эта работа в конечном итоге привела к созданию System Development Corporation.

ВТОРЫЕ ДЕСЯТЬ ЛЕТ (1958–1967)

Этот период в истории RAND ознаменовался началом эволюции системного анализа в политический анализ. Он также ознаменовался началом исследований по вопросам внутренней политики.

Одним из наиболее важных аспектов изменений по мере эволюции системного анализа в политический анализ был контекст анализируемой проблемы. Контексты со временем становились шире и богаче. То, что раньше принималось как «данное» (экзогенное по отношению к анализу), позже становилось переменной (эндогенной по отношению к анализу). Например, в типичном системном анализе 1950-х и начала 1960-х годов многие соображения не учитывались должным образом, часто вообще не учитывались: например, политические, социологические, психологические, организационные и распределительные эффекты. Таким образом, по мере эволюции системного анализа в политический анализ границы проблемного пространства расширялись. Это имело важные последствия для изменений в концепциях и методах анализа. Например, что касается моделей, то требования расширенных границ проблемного пространства не могли быть удовлетворены простым увеличением и усложнением моделей, используемых в политическом анализе. Не менее важной была разработка сложных стратегий для разработки и использования моделей.

Хотя эволюция системного анализа в политический анализ в этот период продвинулась не очень далеко, есть несколько областей исследований RAND, которые проводились в более широких контекстах, чем было типично для 1950-х годов. К ним относятся исследование стратегических наступательных сил (SOFS) Эда Барлоу, работа Бернарда Броди по разработке стратегии сдерживания в «новую» эру изобилия ядерного оружия и баллистических ракет, анализ гражданской обороны Германом Каном в случае ядерной войны, а также книга Чарльза Хитча и Роланда Маккина *«Экономика обороны в ядерный век»*, в которой отстаивалась точка зрения, что экономическое использование ограниченных ресурсов должно быть критическим аспектом оборонного планирования. Эта точка зрения была принята министром обороны Робертом Макнамарой и привела к участию RAND в разработке системы оборонного планирования, программирования и бюджетирования (PPBS).

В дополнение к политическим шагам, подобным описанным выше, второе десятилетие стало свидетелем дальнейшего развития методологических инструментов для количественного анализа — в первую очередь инструментов исследования операций. Значительные успехи были достигнуты в RAND в областях математического программирования, теории массового обслуживания, компьютерного моделирования, стохастических процессов и операционных игр.

Линейное программирование (ЛП), вероятно, было самым важным и обширным вкладом RAND в теорию и практику исследования операций, а также в принятие экономических решений. Между 1947 и 1952 годами Джордж Данциг и другие, работавшие в Пентагоне над проектом ВВС SCOOP, разработали симплекс-метод и другие основные черты ЛП. Данциг перешел в RAND в 1952 году. В течение следующего десятилетия RAND был мировым центром разработок в области ЛП. В дополнение к методологическим разработкам Данцига и других сотрудников и консультантов RAND (например, двойственного симплекс-метода), была проведена основополагающая работа над классическими проблемами, такими как планирование производства и задача коммивояжера. Кроме того, большая часть новаторского программирования алгоритмов ЛП (например, первый код для модифицированного симплекс-метода) была выполнена Уильямом Орчард-Хейсом и другими в RAND. Большая часть работы этого периода отражена в книге Данцига *«Линейное программирование и расширения»*, опубликованной в 1963 году (которая включает обширную библиографию).

Основополагающая работа в других областях математического программирования также имела место в RAND в 1950-х и 1960-х годах. Ральф Гомори разработал первые алгоритмы целочисленного программирования; Филип Вулф, Джордж Данциг и Гарри Марковиц инициировали работу по квадратичному программированию; а Джордж Данциг и Альберт Мадански инициировали работу по стохастическому программированию.

Три других примера работы RAND в области «инструментов» за этот период заслуживают внимания:

• Моделирование (Simulation): В начале 1960-х, после выполнения сложного имитационного моделирования «трудным путем», Гарри Марковиц и Герб Карр разработали SIMSCRIPT, язык программирования для реализации моделей дискретно-событийного моделирования. Эта работа привела в 1968 году к созданию SIMSCRIPT II, который до сих пор широко используется.
• Искусственный интеллект (ИИ): Партнерства «человек-машина», исследованные в Лаборатории системных исследований, получили новый импульс, когда Аллен Ньюэлл, Герберт Саймон и Клифф Шоу начали создавать универсальный язык решения проблем, использующий символические (нечисловые) процессы для имитации человеческого мышления на компьютере. Одним из их первоначальных усилий по реализации «теории мышления» было программирование компьютеров для игры в шахматы. В более широком масштабе это исследование привело к созданию нескольких языков обработки информации (например, IPL V), которые были похожи на LISP и использовались в некоторых ранних компьютерных работах по ИИ.
• Потоки в сетях: В 1962 году Лестер Форд-младший и Делберт Р. Фалкерсон, математики RAND, опубликовали первую унифицированную трактовку методов решения различных проблем, которые формулируются в терминах потоков одного товара в сетях с ограниченной пропускной способностью. Их книга под названием *«Flows in Networks»* («Потоки в сетях») представила концепции (например, «максимальный поток/минимальный разрез») и алгоритмы (например, «out-of-kilter»), которые с тех пор используются для решения сетевых задач.

В 1964 году была опубликована первая из нескольких книг RAND математика Эдварда Куэйда, который сыграл важную роль в разработке и распространении методологии системного анализа и (позже) политического анализа. *«Analysis for Military Decisions»* («Анализ для военных решений») документирует интенсивный пятидневный курс, который RAND предлагал военным офицерам и гражданским лицам, принимающим решения, в 1955 и 1959 годах.

ТРЕТЬИ ДЕСЯТЬ ЛЕТ (1968–1977)

Этот период в истории RAND ознаменовался ускорением многих тенденций, начавшихся в предыдущие десять лет. Одна из этих тенденций включала разработку усовершенствованных процедур использования экспертных оценок в качестве помощи при принятии военных решений. Из этих усилий выросли процедуры Дельфи. Эти процедуры включают анонимный ответ, итерацию и контролируемую обратную связь, а также статистический групповой ответ для выявления и уточнения групповых суждений там, где точные знания недоступны.

Другие тенденции включали продолжающуюся эволюцию системного анализа в политический анализ и растущий акцент на анализе основных вопросов внутренней политики. Важным в последних двух тенденциях было создание Института Нью-Йорк-Сити-RAND (NYCRI). Важные исследовательские усилия RAND в 1968–1977 годах включают работу, выполненную в NYCRI, и исследования политического анализа для правительства Нидерландов.

Институт Нью-Йорк-Сити-RAND

В 1968 году RAND начал долгосрочные отношения с городом Нью-Йорком для решения проблем в области социального обеспечения, здравоохранения, жилья, пожарной охраны, правоохранительных органов и водных ресурсов. NYCRI был официально учрежден в 1969 году. Исследовательский персонал оценивал программы профессионального обучения, предлагал решения проблемы нехватки медсестер в муниципальных больницах, помог изменить контроль за арендной платой, изменил политику управления пожарной службой, перераспределил полицейские кадры и помог улучшить качество воды в заливе Ямайка.

Самым успешным из проектов NYCRI был проект, посвященный совершенствованию операций и развертывания Пожарного департамента Нью-Йорка. В 1968 году основной проблемой, стоявшей перед Департаментом, была растущая частота вызовов. Его растущая рабочая нагрузка не была существенно облегчена добавлением большего количества людей и оборудования; также не работали традиционные методы распределения, диспетчеризации и передислокации пожарных расчетов. Исследования Института изменили то, как Департамент управлял и развертывал своих людей и оборудование, и как работала его диспетчерская система. Неотъемлемой частью исследования было создание широкого спектра компьютерных моделей для анализа и оценки развертывания, что привело к формулированию новых стратегий. Уоррен Уокер и Питер Колесар были удостоены премии Ланчестера ORSA 1974 года за статью, описывающую, как методы математического программирования применялись к проблеме передислокации доступных пожарных расчетов в пожарные части, временно освобожденные расчетами, тушащими пожары. Вся работа по этому проекту задокументирована в [Walker, Chaiken, and Ignall, 1979].

Исследования политического анализа для правительства Нидерландов

Отражая растущий интерес к проведению исследований политического анализа в международных контекстах, RAND начал работать на голландское правительство в 1970-х годах.

Одно важное исследование касалось защиты эстуария от наводнений. В апреле 1975 года RAND начал совместное исследовательское предприятие с голландским правительством для сравнения последствий трех альтернативных подходов к защите Остершельде, крупнейшего голландского эстуария, от наводнений. Для каждой альтернативы рассматривались семь категорий последствий: финансовые затраты, экология, рыболовство, судоходство, рекреация, национальная экономика и региональные эффекты. Внутри каждой категории рассматривалось несколько типов последствий. В июне 1976 года голландский парламент принял один из вариантов, основанный в значительной степени на результатах исследования RAND: построить 10-километровый штормовой барьер стоимостью в несколько миллиардов долларов с большими подвижными воротами через устье эстуария. Исследование потребовало разработки сложных компьютерных моделей эстуариев и прибрежных морей.

Второе исследование было сосредоточено на улучшении управления водными ресурсами в Нидерландах. Начатый в апреле 1977 года, проект «Анализ политики управления водными ресурсами Нидерландов» (PAWN) проводился совместно RAND, правительством Нидерландов и Делфтской гидравлической лабораторией. Он проанализировал всю голландскую систему управления водными ресурсами и обеспечил основу для новой национальной политики управления водными ресурсами страны. Была разработана методология оценки множественных последствий возможных стратегий, которая применялась для генерации альтернативных стратегий, а также для оценки и сравнения их последствий. Учитывая как исследования, так и документацию, проект непосредственно задействовал более 125 человеко-лет усилий. Проект получил премию Франца Эдельмана за достижения в области науки управления в 1984 году.

ЧЕТВЕРТЫЕ ДЕСЯТЬ ЛЕТ (1978–1988)

Этот период ознаменовался рядом крупных институциональных вех. Некоторые примеры:

• В 1982 году совместный Центр исследований политики здравоохранения RAND/UCLA был профинансирован Pew Memorial Trust. Год спустя RAND и UCLA учредили совместный Центр изучения советского международного поведения.
• В 1984 году был создан новый Федерально финансируемый центр исследований и разработок — Национальный институт оборонных исследований (NDRI), финансируемый Канцелярией министра обороны.
• Центр Арройо, Федерально финансируемый центр исследований и разработок армии для исследований и анализа, был создан в RAND в 1984 году.
• Центр исследований политики в области финансирования здравоохранения, спонсируемый Министерством здравоохранения и социальных служб, был создан в 1984 году.

Эти институциональные разработки помогли RAND расширить свою работу в существующих областях исследовательской программы — например, в политике здравоохранения — и стимулировать работу в новых областях — например, в анализе политики армии.

В этот период исследовательская программа RAND значительно выросла в размерах и разнообразии. Многие тенденции прошлого продолжались — например, увеличение усилий, посвященных исследованиям внутренней политики, и тенденция проводить исследования в более широких контекстах. Начали появляться несколько новых тенденций — например, усиление акцента на исследованиях, проводимых в международных контекстах, отличных от (тогдашнего) СССР. Развитие аналитических концепций, методов и техник также продолжалось. Некоторые из наиболее важных из них:

• Система оценки стратегии RAND (RSAS): Из-за предполагаемых ограничений методов стратегического анализа, в 1982 году RAND начал разрабатывать методы стратегического анализа, которые сочетали классические игры, методы и техники системного анализа, искусственный интеллект и передовые компьютерные технологии. RSAS предоставляет структуру и инструменты для анализа стратегических решений как на уровне национального командования, так и на оперативном уровне. Она также обеспечивает большую гибкость в выборе того, какие роли должны играть люди, а какие — машины.
• Dyna-METRIC: Модель логистической поддержки Dyna-METRIC предоставила крупный новый инструмент для связи доступности запасных частей с возможностью генерации боевых вылетов самолетов в военное время. Модель, разработанная Ричардом Хиллестадом и Ирвингом Коэном, сочетает элементы теории массового обслуживания, теории запасов и моделирования. В настоящее время она является неотъемлемой частью системы управления логистикой и готовностью ВВС.
• CLOUT (Coupling Logistics to Operations to Meet Uncertainties and the Threat - Связывание логистики с операциями для противостояния неопределенностям и угрозе): CLOUT — это разработанный RAND набор инициатив по повышению способности логистической системы ВВС справляться с неопределенностями и сбоями в обычной войне за рубежом. Инициативы CLOUT предназначены для компенсации значительной изменчивости, ожидаемой в спросе на запасные части, техническое обслуживание и другие виды поддержки, а также последствий повреждения авиабаз на театре военных действий.
• Система управления личным составом рядового и сержантского состава (EFMS): Проект EFMS примечателен масштабом и сложностью разработанной им системы поддержки принятия решений, а также демонстрацией того, как инструменты исследования операций могут сочетаться с новыми информационными технологиями для обеспечения поддержки принятия решений в реальном времени во всей организации. Уоррен Уокер возглавлял большую команду RAND, которая работала с коллегами из ВВС с начала 1980-х годов. Вместе они создали организационную систему поддержки принятия решений (ODSS), чтобы помочь принимать решения о структуре званий рядового и сержантского состава, политике продвижения по службе, а также о наборе, назначении, обучении, компенсации, увольнении и выходе на пенсию личного состава ВВС. С 1990 года EFMS является основным аналитическим инструментом, используемым для поддержки основных политических решений, затрагивающих рядовой и сержантский состав. Успех системы послужил толчком к публикации в 1992 году книги *«Building Organizational Decision Support Systems»* («Построение организационных систем поддержки принятия решений»).

ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ

После первых 40 лет большинство основных тенденций, изложенных выше, продолжают развиваться — например, внутренние исследования составляют почти 30% исследовательского бюджета RAND в 100 миллионов долларов, а методологические усовершенствования, обусловленные практическими потребностями исследований, продолжают оставаться в высоком приоритете. В 1992 году RAND учредил Европейско-американский центр политического анализа (EAC) в Нидерландах. Крупные исследовательские усилия на данный момент включали исследования безопасности аэропорта Схипхол, способы улучшения речных дамб в Нидерландах при сохранении окружающей среды, а также систематическое изучение альтернативных стратегий снижения негативных последствий автомобильных грузоперевозок в Нидерландах.

См. также: Искусственный интеллект, анализ затрат и выгод, оборонный анализ, метод Дельфи, динамическое программирование, службы экстренной помощи, модели пожаров, теория игр, игровые методы, моделирование запасов, линейное программирование, логистика, военное исследование операций, сети, нелинейное программирование, оптимизация, анализ государственной политики, моделирование, системный анализ, задача коммивояжера.