Operations Research

Unter Operations Research (US-engl.) oder Operational Research (GB-engl.), kurz OR, im Deutschen selten auch Operationsforschung, Unternehmensplanung oder Optimierungsrechnung, wird allgemein die Entwicklung und der Einsatz quantitativer Modelle und Methoden zur Entscheidungsunterstützung verstanden. Operations Research ist geprägt durch die Zusammenarbeit von Angewandter Mathematik (insbes. Mathematische Optimierung), Wirtschaftswissenschaften und Informatik.

Geschichte

Der Begriff Operational Research stammt ursprünglich aus dem Militärwesen. Er wurde 1937 für eine Gruppe von Wissenschaftlern verwendet, die den optimalen Aufbau eines Radarüberwachungssystems für die britischen Streitkräfte erforschen sollte. 1940 verfügte das britische Luftfahrtministerium über eine eigene Gruppe für Operational Research. Die Gruppe, der sog. Blacketts Circus unterstützte das RAF Fighter Command und die Luftabwehrverbände während der Luftschlacht um England. Die britische Armee und die Royal Navy gründeten im gleichen Jahr entsprechende Gruppen. Federführend war dabei der spätere Nobelpreisträger Patrick Blackett. Auch weitere englischsprachige Wissenschaftler wie John Kendrew und Conrad Waddington dienten in den Stellen. Weitere Fragestellungen der im Zweiten Weltkrieg in England, den USA, hier Operations Research genannt, und der Sowjetunion gegründeten Arbeitsgruppen waren unter anderem die optimale Menge von Schiffen und Begleitschutz für Schiffskonvois oder eine optimale Breite von Bombenteppichen in Bezug auf Genauigkeit und Streubreite. Nach dem Krieg wendeten sich die Mitarbeiter ökonomischen Bereichen zu, mit der Aufgabenstellung, ein gewünschtes Ergebnis mit geringsten Kosten zu erreichen, bzw. der dualen Aufgabenstellung, mit gegebenen Mitteln das bestmögliche Ergebnis zu erzielen (ökonomisches Prinzip).

Für Operations Research, in Großbritannien traditionell Operational Research genannt, konnte sich allgemeingültig kein einzelner deutscher Begriff durchsetzen. Verwendet wurden und werden am häufigsten der Begriff Unternehmensforschung sowie dann auch Operationsforschung oder mathematische Planungsrechnung. In den späten 1960ern und frühen 1970ern wurde erfolglos versucht, den Begriff Ablauf- und Planungsforschung in der deutschen Sprache zu etablieren, so erschien von 1959 bis 1971 die wissenschaftliche Zeitschrift Ablauf- und Planungsforschung.

In der DDR wurde Operations Research Operationsforschung oder Unternehmensforschung genannt und später zur Marxistisch-Leninistischen Organisationswissenschaft ausgebaut. Nach dem VIII. Parteitag der SED wurde dieser Ansatz aber ab 1972 nicht weiter verfolgt. Erst in den 1980er Jahren entwickelte sich wieder die sogenannte Produktions-Transport-Optimierung. Im Jahre 1968 wurde Hannelore Fischer zur ersten weiblichen Professorin für das Fachgebiet Operations Research in der DDR ernannt.

Operations Research findet heute sowohl in den Ingenieurwissenschaften, in der Wirtschaftsinformatik als auch in den Wirtschaftswissenschaften Anwendung. Weiterhin gibt es Verbindungen zur Spieltheorie.

Die Fachgesellschaften sind die deutsche Gesellschaft für Operations Research, die Österreichische Gesellschaft für Operations Research (ÖGOR) und die Schweizerische Vereinigung für Operations Research (SVOR). Dachgesellschaften sind die europäischen Dachorganisation für OR, die Association of European Operational Research Societies (EURO), und der internationale Verband The International Federation of Operational Research Societies (IFORS). Für die Institutionalisierung von Operations Research war die Gründung der (IFORS) im Jahre 1960 von entscheidender Bedeutung, die in Österreich, der Schweiz und in Deutschland zur Gründung von nationalen OR Gesellschaften anregte. Die IFORS führte seit 1957 im Drei-Jahres-Rhythmus wichtige internationale Konferenzen durch.

Teilgebiete

Wichtigstes Teilgebiet von Operations Research ist die mathematische Optimierung, insb. die gemischt-ganzzahlige Optimierung bzw. als wichtiger Spezialfall die lineare ganzzahlige Optimierung (Diskrete Mathematik). Die mathematische Entscheidungsvorbereitung erfordert Kenntnisse in den Bereichen Matrizenrechnung, Vektoranalysis, Stochastik und Graphentheorie. Die eigentliche Problematik liegt jedoch in der Modellbildung eines realen Problems in ein mathematisches Modell, welches Optimierungsmodell genannt wird. Viele praktische Probleme von Operations Research werden heute mit entsprechenden Softwareprodukten gelöst. Je nach Sichtweise und Aufgabenstellung wird Operations Research in verschiedenen Teilgebieten betrachtet:

• Lineare Optimierung
• Quadratische Optimierung
• Gemischt-ganzzahlige Optimierung
• Ganzzahlige lineare Optimierung und Kombinatorische Optimierung
• Nichtlineare Optimierung
• Kontrolltheorie
• Heuristisches Verfahren
• Entscheidungstheorie
• Spieltheorie
• Graphentheorie
• Netzplantechnik
• Dynamische Programmierung
• Simulation
• Warteschlangentheorie

Bekannte Probleme

Einige bekannte Probleme aus dem Bereich Operations Research sind:

• Briefträgerproblem (Chinese postman problem)
• Problem des Handlungsreisenden
• Rucksackproblem
• Vier-Farben-Satz
• Pack- und Zuschnittsprobleme
• Reihenfolgeproblem, etwa bei der Maschinenbelegung

Diese können oftmals als Wegeprobleme mit Hilfe von Verfahren aus der Graphentheorie modelliert werden. Auch wenn einige dieser Probleme praktische Anwendungen besitzen, sind beispielsweise Transportprobleme und Umladeprobleme in der Praxis von höherer Bedeutung. Seit den 1990er Jahren wurde Operations Research kritisch gesehen und die Lehrstühle für Operations Research zunehmend in Wirtschaftsinformatik und Logistik umgewandelt. An Kritik wurde vorgebracht, dass Operations Research zu einseitig mathematisch orientiert sei und zu wenig Computeranwendungen erforscht habe. Auch wurden die Modelle als unterkomplex kritisiert.

Siehe auch

• Arbeitsplanung

Literatur

• C. West Churchman, Russell Ackoff und Leonard Arnoff: Introduction to Operations Research. Wiley, 1957 (deutsch Operations Research: Eine Einführung in die Unternehmensforschung. Oldenbourg, 1961).
• Olaf Bunke: Operationsforschung und mathematische Statistik. (=Schriftenreihe) Akademie Verlag, Berlin 1968 bis 1970.
• Werner Dück und Manfred Bliefernich (Hrsg.): Operationsforschung: Mathematische Grundlagen, Methoden und Modelle. (3 Bände), VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1972/1973.
• Michael Sauer: Operations Research kompakt 1. Auflage, Oldenbourg, München 2009, ISBN 978-3-486-59082-1.
• Wolfgang Domschke, Andreas Drexl, Robert Klein und Armin Scholl: Einführung in Operations Research. 9. Auflage. Springer, Berlin 2015, ISBN 978-3-662-48215-5
• Frederick S. Hillier, Gerald J. Lieberman: Introduction to Operations Research. 8. Auflage. McGraw Hill Higher Education, ISBN 0-07-123828-X
• Ulrich Kathöfer, Ulrich Müller-Funk: Operations Research. 3. Auflage. UVK 2017, ISBN 978-3-86764-813-4
• Maurice W. Kirby: Operational Research in War and Peace: The British Experience from the 1930s to 1970. Imperial College Press, 2003. ISBN 1-86094-366-7
• Heiner Müller-Merbach: Operations Research. 3. Auflage. Verlag Vahlen, München 1973, ISBN 3-8006-0388-8
• Hans-Jürgen Zimmermann: Operations Research. Methoden und Modelle. Für Wirtschaftsingenieure, Betriebswirte, Informatiker, Mathematiker. 2. Auflage, Vieweg, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-0455-6
• Gerd Heinrich, Jürgen Grass (2006): Operations Research in der Praxis 1. Auflage. Oldenbourg Verlag, München ISBN 978-3-486-58032-7
• Klaus Neumann, Martin Morlock: Operations Research. 2. Auflage. Carl Hanser Verlag, München Wien 2004, ISBN 3-446-22140-9
• „Operations Research als wissenschaftliche Disziplin“ Aktuelle Literaturliste, zusammengestellt von der ZBW - deutsche Zentralbibliothek für Wirtschaftswissenschaften

Software

Frei verfügbare OR software

• COIN-OR
• GNU Linear Programming Kit
• MatCont
• Google OR Tools

Freie OR software services (SaaS)

• NEOS Server for Optimization
• Optimizationservices

Weblinks

Commons: Operations research – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Alexander Stirn: Stehlen nach Zahlen-Mathematik gegen kriminelle Energie: Kalifornische Wissenschaftler versuchen, Einbruchsserien im Voraus zu berechnen in Süddeutsche Zeitung vom 24. Februar 2010. Eingesehen am 17. März 2011.
• WISU-Lexikon - Operations Research (PDF; 295 kB)
• Gesellschaft für Operations Research (GOR) e. V
• The International Federation of Operational Research Societies (IFORS) (englisch)
• Association of European Operational Research Societies (EURO) (englisch)
• INFORMS (englisch)
• Österreichische Gesellschaft für Operations Research (ÖGOR)
• TU-Wien, Operations Research and Control Systems