Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

CW – 05 TEORIE ROZHODOVACÍCH PROCESŮ Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulta stavební VUT v Brně © Ing. Václav Rada, CSc. Leden 2012 5.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "CW – 05 TEORIE ROZHODOVACÍCH PROCESŮ Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulta stavební VUT v Brně © Ing. Václav Rada, CSc. Leden 2012 5."— Transkript prezentace:

1 CW – 05 TEORIE ROZHODOVACÍCH PROCESŮ Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulta stavební VUT v Brně © Ing. Václav Rada, CSc. Leden PŘEDNÁŠKA Oper. výzkum - prostředky

2 Leden 2012 ….. a budeme pokračovat „Úvodem do operačního výzkumu“ ☺ POKRAČOVÁNÍ

3 Leden 2011 Operační výzkum je svou podstatou velmi teoretická vědecká disciplina zabý- vající se operacemi spjatými s managemen- tem organizačních jednotek, kterými mohou být socio-technické složité systémy organic- kého sepjetí lidí a strojů s existujícími tech- nickými, ekonomickými, sociálními i psycho- logickými vztahy a vazbami. Rozhodování a operační výzkum

4 Leden 2009 Velice zjednodušeně řečeno, do socio-tech- nických systémů patří firmy, dílny, podniky – a tedy i ze stavební oblasti. Charakteristickým rysem je, že za použití matematických metod poskytuje podklady (důvody, důkazy, propočty, …) pro rozho- dovací procesy, tedy pro řízení ve smyslu management. Rozhodování a operační výzkum

5 Leden 2009 Operační výzkum Operační výzkum je charakterizován jako interdisciplinární odvětví matematiky, mode- lování, statistiky a algoritmizace. Není ale disciplínou aplikované matematiky, jak bývá někdy chybně uváděno. Rozhodování a operační výzkum

6 Leden 2009 Přichází s optimálním nebo alespoň s dobrým (a tedy prakticky vzato skoro optimálním) rozhodnutím v komplexních problémech. Operační výzkum má uzavřený vztah k prů- myslovému inženýrství, jehož je jedním z hlavních nástrojů. Rozhodování a operační výzkum

7 Leden 2009 Základní nástroje operačního výzkumu: - statistika - optimalizace - stochastické procesy - teorie front - teorie her - teorie grafů - rozhodovací analýza - simulace. Rozhodování a operační výzkum

8 Leden 2009 V angličtině se používají dva termíny Operations Research (USA) a Operational Research (GB) se zkratkou OR. V němčině se používá termín Unternehmensfor- schung nebo Operationsforschung. V ruštině Issledovanije operácij. V češtině se používají termíny Operační výzkum (OV) nebo Operační analýza (OA), případně Systémová analýza (SA). Rozhodování a operační výzkum

9 Leden 2010 Operační výzkum jako vědecká disciplína Operační výzkum jako vědecká disciplína vznikl pro potřeby řízení operací (řízení chodu) v období před druhou světovou válkou. Do civilního života přišel až po válce. Podstatnými rysy jsou: - týmová spolupráce - standardizace postupů - systémový přístup - matematické postupy a modely - nasazení počítačů a rozvoj příslušného SW. Rozhodování a operační výzkum

10 Leden 2010 FÁZE OPERAČNÍHO VÝZKUMU FÁZE OPERAČNÍHO VÝZKUMU Formulace problému Konstrukce modelu Odvozování řešení z modelů Implementace a kontrola řešení Rozhodování a operační výzkum

11 Leden 2010 Rozhodování a operační výzkum POČÍTAČE A OPERAČNÍ VÝZKUM POČÍTAČE A OPERAČNÍ VÝZKUM Simulace Analýza a podpora rozhodování Nové programové nástroje pro podporu rozhodování

12 Leden 2009 Operační výzkum je významný svou schop- ností komplexního pohledu na celý systém, spíš než soustředění se na specifické prvky. Operační výzkum pro každý z přicházejících nových problémů je schopen nalézt přísluš- nou metodu (princip) řešení. Rozhodování a operační výzkum

13 Leden 2009 Aplikace operačního výzkumu Aplikace operačního výzkumu mají spo- lečné charakteristické rysy: - problémová situace je považována za uzavřený systém, který má přesně defino- vány vazby na okolí Rozhodování a operační výzkum

14 Leden problémová situace je analyzována a je zobrazena jako matematický model zahrnu- jící i chování lidí, kteří do chování systému zcela normálně vstupují - k řešení je nezbytné využívat výpočetní techniku, která navíc umožňuje experimenty. Rozhodování a operační výzkum

15 Leden 2010 Stavební výroba má – a zřejmě bude i v bu- doucnu mít – převážně zakázkový charakter s jistým (rozhodně nezanedbatelným) podí- lem opakovatelnosti (sériovosti), což má zpětně vliv i na funkci firmy, která se musí umět operativně přizpůsobovat změnám vnášeným zakázkovým charakterem výroby. Rozhodování a operační výzkum

16 Leden 2010 Do toho je nutno zahrnout i vyšší neopako- vatelnost určitých typů zakázek a příležitostí je získat, místní a časově daný výskyt zaká- zek, omezené (časově i hodnotově) finanční možnosti investorů, nezávislost a značně autonomní rozhodování investorů, disponi- bilní zdroje v oblasti stavebnictví. Rozhodování a operační výzkum

17 Leden 2010 Takže míra podnikatelské nejistoty je v ob- lasti stavebnictví vysoká. Úspěšná řešení problémů hmotných, hod- notových a informačních začínají být prio- ritou v řízení denního chodu stavební firmy (projekční i realizační). Rozhodování a operační výzkum

18 Leden 2010 I stavebnictví musí zprůmyslnit svou činnost (např. ve smyslu vyšší sériovosti charakteru své výroby, opuštění neustálého začínání jednotlivých projektů – staveb od počátku, tj. musí maximálně opustit dosavadní trend jakoby kusové „prvovýroby“). Rozhodování a operační výzkum

19 Leden 2010 Úlohy řešené v operačním výzkumu v oblasti socio-technické lze rozdělit do skupin: distribuční úlohy: - rozdělování materiálových a jiných zdrojů - optimální výrobní program - přiřazovací problém - dopravní problém Rozhodování a operační výzkum

20 Leden 2009 úlohy řešení složitých procesů a projektů, včetně úloh síťové analýzy = pro složité kom- plexní problémy, projekty či procesy (např. realizace staveb, manažerské informační systémy, …) úlohy řízení zásob = platné pro jakékoliv druhy zásob (skladů) – optimalizační úlohy pro nalezení vhodných skladových množství Rozhodování a operační výzkum

21 Leden 2009 úlohy systémů hromadné obsluhy (SHO) = řešení úloh a problémů spojených s SHO, náklady na SHO a náklady spojené s frontou čekajících – úlohy optimalizace dílčích pro- blémů a částí SHO úlohy volby, opravy a obnovy = pro řešení problémů spojených s nalezením optimál- ních časových intervalů Rozhodování a operační výzkum

22 Leden 2009 sekvenční úlohy – úlohy kalendářního plá- nování – úlohy sestavení rozvrhu = pro řeše- ní provádění množiny souvisejících operací na souboru výrobků (zařízení i procesů) úlohy výběru trasy (o cestách) = úloha ob- chodního cestujícího – úlohy o tocích v síti – úlohy o párování – úlohy o řízení dopravy v managementu staveb Rozhodování a operační výzkum

23 Leden 2009 rozmisťovací (lokalizační) úlohy = pro roz- misťování objektů, řešení využití plochy pro zařízení staveniště apod. úlohy optimalizace spolehlivosti systému – úloha nalezení vektoru rezervních prvků (náhradních dílů) = pro hledání kritických míst a součástek + určení optimálního času (okamžiku) jejich výměny a zabránění hrozí- cí havárie Rozhodování a operační výzkum

24 Leden 2009 úlohy řízení a kontroly kvality = zejména pro hromadnou (sériovou) výrobu, zjišťování z početně omezeného souboru výrobků hod- noty spolehlivosti skutečné kvality komplet- ního souboru výrobků úlohy normování = pro optimalizaci norma- lizace procesů, vzniku norem a normativů, pro optimalizaci spotřeby (materiálů, energií, pracovníků), atd. Rozhodování a operační výzkum

25 Leden 2009 kombinované úlohy = složené z předcho- zích, které je nutno řešit jako nedělitelný komplex a tedy jsou pro řešení obtížné a složité – hledání globalizačních optim, hledá- ní isolovaných řešení a jejich vzájemných vlivů a provázaností. Rozhodování a operační výzkum

26 Leden 2011 Nutno zároveň poznamenat, že operač- ní výzkum je vědní obor, který se neus- tále rozvíjí a přináší nové metody, pos- tupy, způsoby řešení a modely. Rozhodování a operační výzkum

27 Leden 2009 Jedno ze současných třídění používaných modelů: distribuční modely – řešení problémů spo- jených s rozdělováním a šířením (většinou výrobků nebo služeb) Rozhodování a operační výzkum

28 Leden 2009 optimalizační modely – skupina obecných modelů, slouží k nalezení nejlepšího řešení problémů a modelovaných reálií – přináší ře- šení, která jsou prvky nějaké konečné či ne- konečné množiny – patří sem lineární, neli- neární, dynamické a stochastické programo- vání, více-kriteriální rozhodování, atd. Rozhodování a operační výzkum

29 Leden 2009 dopravní modely – problémy spojené s do- pravou, dopravní fronty, řešení uzlů v dopra- vě atd. – využívají zejména metodik a pros- tředků teorie grafů – cílem bývá optimalizace průběhu řešení Rozhodování a operační výzkum

30 Leden 2009 plánovací modely a modely řízení pro- jektů – pro řešení časových, nákladových a zdrojových analýz projektů a to zejména těch, v nichž probíhá souběžně více operací Rozhodování a operační výzkum

31 Leden 2009 modely rozhodovací – teorie těchto modelů vede k nalezení nejvhodnějšího časového a prostorového uspořádání, zejména průmys- lových operací a to ve vztahu k širokému spektru hledisek a vlivů Rozhodování a operační výzkum

32 Leden 2009 modely strukturální analýzy – charakteri- zují reprodukční proces určitých reálií z hle- diska kvantitativních vztahů jednotlivých od- větví a především bilancují vztahy mezi jed- notlivými hospodářskými odvětvími a umí vy- hledat rovnovážný stav – v literatuře je lze nalézt např. pod názvy Leontijevovy modely, bilanční modely, input/output modely Rozhodování a operační výzkum

33 Leden 2009 simulační modely – speciální typ modelů, které napodobují strukturu a chování zkou- maných problémů a reálií – patří sem mo- dely hromadné obsluhy, modely zásob a pohybu zásob, modely obnovy a modely marketingových problémů a marketingového chování Rozhodování a operační výzkum

34 Leden 2009 stochastické modely – analytické modely se stochastickými prvky pro reálie řídící se náhodným chováním a principy statistiky modely podle teorie her – modely konfliktů a konfliktních situací a jejich řešení, zejména pro případy, kdy je výsledek (výsledné roz- hodnutí) závislé i na dalších faktorech a vli- vech či subjektech a jejich chování. Rozhodování a operační výzkum

35 Leden 2009 ZÁKLADNÍ PŘÍKLADY APLIKACÍ OPERAČNÍHO VÝZKUMU ZÁKLADNÍ PŘÍKLADY APLIKACÍ OPERAČNÍHO VÝZKUMU Přidělení zdrojů Lineární programování Řízení zásob Japonské přístupy Náhrada a údržba Hromadná obsluha Rozhodování a operační výzkum

36 Leden 2009 ZÁKLADNÍ PŘÍKLADY APLIKACÍ OPERAČNÍHO VÝZKUMU ZÁKLADNÍ PŘÍKLADY APLIKACÍ OPERAČNÍHO VÝZKUMU Řazení výrobních operací Funkce růstu výroby Směrování v sítích Soutěživé úlohy Vyhledávací úlohy Rozhodování a operační výzkum

37 Leden 2009 oblasti stavebnictví V oblasti stavebnictví lze říci, že se ope- rační výzkum dotýká zejména oblastí: - tvorby výrobního programu firmy - citlivosti nabídkové ceny - parametrizace aktivit firmy a jejích kapacit - optimalizace průběhu stavby - parametrizace času průběhu stavby Rozhodování a operační výzkum

38 Leden analýzy a sledování vnějších vlivů - časových a sekvenčních problémů reali- zace staveb - nasazení strojů, mechanizmů a specialistů na jednotlivých realizovaných stavbách - parametrizace zdrojů - přípravy stavby Rozhodování a operační výzkum

39 Leden zásobování a dodávky materiálů, včetně množstevní problematiky, - skladových problémů, - dopravních problémů (kapacita, účelnost, časové dispozice). Rozhodování a operační výzkum

40 Leden 2011 Několik dalších příkladů aplikací využívajících operační výzkum: * navrhování úrovní efektivních materiálových toků ve výrobě * řízení toku materiálu ve výrobě * řízení toku produktů zdrojových řetězců s nejistý- mi požadavky výrobního provozu * redukce času pro realizaci jednoho výrobku * řízení taktiky a strategie vztahů se zákazníky * řízení silničního (uličního) dopravního provozu * rozvrhování jednosměrek v tocích h. i nh. … – tj. umisťovací problém – např. jednosměrných ulic Rozhodování a operační výzkum

41 Leden 2011 klasifikace algoritmů Na základě klasifikace algoritmů je možno provádět i klasifikaci úloh – lze to zjedno- dušeně nazvat roztříděním. Základní třídou jsou úlohy, které mají znám polynomiální algoritmus řešící tuto úlohu. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

42 Leden 2009 Třídu P Třídu P tvoří rozhodovací úlohy, pro které existuje polynomiální algoritmus řešící pří- slušnou úlohu. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

43 Leden 2009 Třídu NP Třídu NP - třída nedeterministických polyno- miálních algoritmů - tvoří rozhodovací úlohy (mají za odpověď „ano“- „ne“), pro které existuje polynomiální algoritmus umějící dát odpověď „ano“ (i na základě dodatečných informací) – a umí (pokud má nedostatek informací) odpovědět, že k od- povědi „ano“ ho informace neopravňují. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

44 Leden 2009 Třída NP má dělení na: NP - těžké a NP - obtížné. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

45 Leden 2009 Třída NP neboli třída nedeterministických polynomiálních algoritmů řeší rozhodovací úlohu ve dvou fázích: první fází je jakýsi náhodný krok, který „u- hádne nebo náhodně vygeneruje“ řešení na nějž je v zadání učiněn příslušný dotaz druhou fází (musí být polynomiální) je ově- řovací krok, zda řešení z první fáze je hleda- né řešení úlohy. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

46 Leden 2009 Součástí klasifikace je pochopitelně i výpo- četní složitost algoritmu a určení, zda se jed- ná o polynomiální či nepolynomiální algorit- mus. Většinou složitější jsou úlohy s ekono- mickým charakterem a úlohy optimalizační. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

47 Leden 2009 Matematické modely poskytují srozumitelný a přitom koncentrovaný popis všech podstat- ných faktorů a vlivů. Při sestavování se musí autor velmi dobře) seznámit s problémem v jeho plné šíři, se všemi přímými reáliemi (prvky, objekty, definované – a mnohdy i nedobře definované – problémy), se vztahy uvnitř i navenek – pak je schopen sestavit odpovídající funkční a pravdivý model. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

48 Leden 2009 Umožňují relativně nejsnazší odhalení všech podstatných vztahů mezi jednotlivými prvky – a to i vztahů vůči tzv. okolí. V neposlední řadě je to pak možnost i čísel- ného (hodnotového, kvantitativního) propočtu výsledků nebo takové vyjádření výsledků přijatých rozhodnutí. Zpět k algoritmům a algoritmizaci

49 Leden 2009 Konkrétní problém úlohy OV má řešení: - rozpoznání problému v rámci reálu - definice problému a jeho parametrů - kvalitativní analýza – empirický intuitivní přístup na základě zkušeností řešitele, většinou bez přímých propočtů – někdy vede k obtížnému porozumění závěrů i špatná kontrolovatelnost jak postupu, tak výsledku …. Postup řešení modelu

50 Leden kvantitativní analýza – algoritmický přístup – rozbor problému pomocí přesných čísel- ných údajů a konstrukce číselného modelu – hlavním znakem je formalizace úlohy, mode- lové řešení strukturních a procesních aspek- tů problému, kvantitativní vyjádření – všechny reálné úlohy není možno touto metodou řešit, neboť je nelze přesně numericky popsat Postup řešení modelu

51 Leden sestavení ekonomického modelu – lze jej chápat jako zjednodušení problému i mode- lovaného systému – model vystihuje max. vlastností reálného systému = odpovídající složitost – model obsahuje hodnocení cíle (max. zisk, min. náklady, rychlost řešení,…), popis procesů uvnitř (reálných aktivit, vlivů apod.), popis ovlivňujících procesů a vlivů (spotřeba omezených zdrojů, vliv změn oko- lí, včetně zdrojů), popis vzájemných vztahů Postup řešení modelu

52 Leden transformace na matematický model – obsahuje shodné prvky jako ekonomický mo- del, ale liší se ve způsobu vyjádření – vyjád- ření modelu formou soustavy rovnic a nerov- nic – obsahuje proměnné řiditelné (vstupy, které lze měnit, řídit tak, aby byl dosažitelný potřebný výsledek) a neřiditelné (neovlivni- telné vstupy reprezentující zejména vily okolí a náhodné faktory úlohy – vystupují formou konstant) – forma modelů: Postup řešení modelu

53 Leden deterministický model – v něm jsou všech- na vystupující data známa, a jeví jako kon- stanty – obvykle existují v úlohách lineárního nebo dynamického programování, modelech zásob, apod. - stochastický model – patří sem všechny modely, jejichž alespoň jeden prvek je neur- čitý (náhodný) – používají se v teorii front, v některých simulačních modelech a v teorii zásob Postup řešení modelu

54 Leden řešení matematického modelu – cílem je určit takové hodnoty řiditelných proměnných, pro které je dáno optimalizační kriterium, ře- šení vede na extrém – u složitějších a velmi složitých úloh je nutno využít výpočetní tech- niky, aby bylo dosaženo výsledků – matema- tický model obsahuje dvě části: Postup řešení modelu

55 Leden účelovou funkci – vyjadřuje cíl analýzy – je to skutečná matematická funkce závislá na řiditelných proměnných i na konstantách – jedním z cílů postupu řešení je nalézt tako- vou kombinaci, aby hodnota této účelové funkce dosáhla minima nebo maxima Postup řešení modelu

56 Leden omezující podmínky – vyjadřují vlivy okolí, omezení a závazky reálného systému – vy- mezují definiční obor jednotlivých proměn- ných – jsou reprezentovány soustavou rovnic a nerovností – patří sem i tzv. obligátní pod- mínky, které platí a jsou známy, aniž by byly někde „sepsány“ Postup řešení modelu

57 Leden provádění experimentů s modelem – změny parametrů modelu odpovídající mož- ným změnám v reálu – slouží ke zpřesnění výsledků a k poznání kritických stavů – sni- žují negativní vliv omezení a zjednodušení přijatých při sestavování definice modelu Postup řešení modelu

58 Leden interpretace výsledků a jejich verifikace vůči reálnému systému (řešenému problému) – slouží k prověření, zda model zobrazuje reálný systém a vztahy v něm panující a to včetně vztahů s okolím – dále jak věrné je toto zobrazení – výsledek může mít tři typy nedostatků, kterých je nutno se vyvarovat: Postup řešení modelu

59 Leden model obsahuje nepodstatné proměnné, jejichž vliv je velice slabý a které „pouze“zvyšují složitost modelu a zhoršují řešitelnost - hodnoty vstupů nebyly stanoveny v soula- du s reálem a s dostatečnou přesností a spo- lehlivostí – příčinou jsou jednak identifikační chyby, jednak chyby vzniklé při měření – patří sem i chyby použitého odhadu Postup řešení modelu

60 Leden struktura modelu je nevyhovující – cílové kriterium nebo omezující podmínky jsou ne- dostatečné, pochybné, případně neodpo- vídají reálu Postup řešení modelu

61 Leden realizace řešení – aplikace výsledků zpět na reálný systém – modelové výsledky musí být správně interpretovány, aby přinesly po- třebný reálný výsledek – přitom je nezbytné vzít do úvah omezení a zjednodušení přijatá při konstrukci a provozu modelu. Postup řešení modelu

62 Leden 2012 Součástí operačního výzkumu jsou tyto hlavní disciplíny: - matematické programování (včetně metod lineárního, nelineárního a dynamického pro- gramování, metod CLP a PLP) - matematicko – statistické metody a metody pravděpodobnostní (včetně metod stochas- tického matematického programování) - síťová analýza Postup řešení modelu

63 Leden teorie her - teorie grafů - teorie zásob - teorie front – teorie hromadné obsluhy - teorie obnovy - teorie rozhodování v konfliktních situacích - vícekriteriální hodnocení variant - simulační modelování a metody simulací. Postup řešení modelu

64 Leden 2012 ……… cw05 – p. 5.


Stáhnout ppt "CW – 05 TEORIE ROZHODOVACÍCH PROCESŮ Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulta stavební VUT v Brně © Ing. Václav Rada, CSc. Leden 2012 5."

Podobné prezentace


Reklamy Google