Was ist Operations Research? – Erklärung & Beispiel

Definition Operations Research

Unter Operations Research versteht man Operationsforschung, abgekürzt OR, die auch als Unternehmensforschung, Optimierungsrechnung oder mathematische Planungsrechnung bezeichnet wird, versteht man, den Einsatz und die Entwicklung von Modellen und Methoden für den Entscheidungsprozess. Mit der Operations Research sind die Bereiche der Angewandten Mathematik, der Wirtschaftswissenschaften und Informatik eng verbunden. Im Rahmen von Entscheidungsprozessen kann auf Verfahren der OR wie Entscheidungsvorbereitung, -findung, -durchführung und -kontrolle zurückgegriffen werden.

Ziel der OR

In der Entscheidungsvorbereitung werden entscheidungsrelevante Informationen zunächst beschafft und dann aufbereitet. Es wird ein Beschreibungs- und Erklärungsmodell entwickelt. Hierzu verwendet man Verfahren der Netzplantechnik und der Simulation. Auf der Grundlage von Entscheidungsmodellen erfolgt dann die Entscheidungsfindung. Aus einem Modell werden durch Verfahren der mathematischen Optimierung oder Spieltheorie Entscheidungsvorschläge abgeleitet.

Prozess der OR

Die Prozessfolge für die Problemlösung mittels OR kann sich in folgende Phasen unterteilen lassen.

  1. Formulierung des Problems
  2. Analyse der relevanten Zusammenhänge
  3. Entwicklung eines zum Problem isomorphen mathematischen Modells
  4. Datenbeschaffung, Datenaufbereitung, Konzipierung der Lösungsmethode
  5. Suche von Modelllösungen
  6. Ergebniskontrolle
  7. Übertragung der Lösung auf das Problem

Verfahren der OR

Verschiedene Verfahren der Mathematik stehen dem Problem zum Lösen gegenüber. Die Lösungsmethode, die ausgewählt wird, hängt dann von der Art des Problems ab. Welche Verfahren können zum Einsatz kommen:

  • lineare Optimierung
  • ganzzahlige und gemischt-ganzzahlige Optimierung
  • Heuristiken, Metaheuristiken
  • netzwerkbasierte Optimierung
  • stochastische Optimierung
  • dynamische Optimierung
  • Monte-Carlo-Simulation
  • diskrete ereignisorientierte Simulation
  • Prognoseverfahren
  • Warteschlangentheorie
  • Kontrolltheorie
  • Graphentheorie
  • Transportoptimierung und andere

Problemtypen der OR

Welche Probleme können als Beispiel optimal mit der OR gelöst werden?

  • Wartezeitprobleme
  • Zuteilungsprobleme: Transport, Reihenfolge (Wege, Aufträge), Produktionsprogramm
  • Lagerhaltungsprobleme
  • Ersatzprobleme
  • Konkurrenzprobleme

Folgende Fragestellungen führen zum Lösungsgebiet des OR:

  • Welche Reihenfolge von Kundenbesuchen ergibt die geringste Fahrstrecke?
  • Mit welcher Anordnung von Maschinen wird eine Hallenfläche bestmöglich genutzt?
  • Welche Anordnung erbringt aus einer Blechrolle den geringsten Verschnitt und die meisten Nutzteile?
  • Welche Ladungen für welche Zielhäfen lasten die Handelsflotte optimal aus?
  • Wie stapelt man die meisten Pakete in eine Gitterbox-Palette?

Die eine oder andere der Fragestellungen kann auch an Extremwertaufgaben aus der Analysis erinnern.

Bekannte Beispiele und Probleme aus der OR

  • das Königsberger Brückenproblem
  • Briefträgerproblem
  • Reihenfolgeproblem zum Beispiel bei der Maschinenbelegung
  • Rucksackproblem
  • Problem des Handlungsreisenden

OR findet heute überall in den Ingenieurwissenschaften, Wirtschaftswissenschaften oder auch in der Wirtschaftsinformatik Anwendung. Die Spieltheorie wird oft als Teilgebiet der OR angesehen. Der Begriff stammt ursprünglich aus dem Militärwesen, wo eine Gruppe Wissenschaftler den optimalen Aufbau eines Radarüberwachungssystems erforschen sollte.

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