La investigación de operaciones o investigación operativa es una rama de las matemáticas que consiste en el uso de modelos matemáticos, estadística y algoritmos
con objeto de realizar un proceso de toma de decisiones. Frecuentemente
trata del estudio de complejos sistemas reales, con la finalidad de
mejorar (u optimizar) su funcionamiento. La investigación de operaciones
permite el análisis de la toma de decisiones teniendo en cuenta la
escasez de recursos, para determinar cómo se puede optimizar un objetivo
definido, como la maximización de los beneficios o la minimización de
costos.
Cuando comenzó la Segunda Guerra Mundial, había un pequeño grupo de investigadores militares, encabezados por A. P. Rowe, interesados en el uso militar de una técnica conocida como radioubicación (o radiolocalización),
que desarrollaron científicos civiles. Algunos historiadores consideran
que esta investigación es el punto inicial de la investigación de
operaciones. Otros creen que los estudios que tienen las características
del trabajo de investigación de operaciones aparecen posteriormente.
Algunos consideran que su comienzo está en el análisis y solución del
bloqueo naval de Siracusa que Arquímedes presentara al tirano de esa
ciudad, en el siglo III A.C. F. W. Lanchester, en Inglaterra, justo
antes de la primera guerra mundial, desarrolló relaciones matemáticas
sobre la potencia balística de las fuerzas opositoras, que si se
resolvían tomando en cuenta el tiempo, podían determinar el resultado de
un encuentro militar. Tomás Edison también realizó estudios de guerra
antisubmarina. Ni los estudios de Lanchester ni los de Edison tuvieron
un impacto inmediato; junto con los de Arquímedes, constituyen viejos
ejemplos del empleo de científicos para determinar la decisión óptima en
las guerras, optimizando los ataques.
No mucho después de que estallara la Segunda Guerra Mundial, la
Badswey Research Station, bajo la dirección de Rowe, participó en el
diseño de utilización óptima de un nuevo sistema de detección y
advertencia prematura, denominado radar (Radio Detection And Ranging –
Detección y medición de distancias mediante radio). Poco después este
avance sirvió para el análisis de todas las fases de las operaciones
nocturnas, y el estudio se constituyó en un modelo de los estudios de
investigación de operaciones que siguieron.
En agosto de 1940 se organizó un grupo de 20 investigadores, bajo la
dirección de P. M. S. Blackett, de la Universidad de Manchester, para
estudiar el uso de un nuevo sistema antiaéreo controlado por radar. Se
conoció al grupo de investigación como el “Circo de Blackett”, nombre
que no parece desatinado a la luz de sus antecedentes y orígenes
diversos. El grupo estaba formado por tres fisiólogos, dos
fisicomatemáticos, un astrofísico, un oficial del ejército, un
topógrafo, un físico general y dos matemáticos. Parece aceptarse
comúnmente que la formación de este grupo constituye el inicio de la
investigación de operaciones.
Blackett y parte de su grupo, participaron en 1941 en problemas de
detección de barcos y submarinos mediante un radar autotransportado.
Este estudio condujo a que Blackett fuera nombrado director de
Investigación de Operación Naval del Almirantazgo Británico.
Posteriormente, la parte restante de su equipo pasó a ser el grupo de
Investigación de Operaciones de la Plana de Investigación y Desarrollo
de la Defensa Aérea, y luego se dividió de nuevo para formar el Grupo de
Investigación de Operaciones del Ejército. Después de la guerra, los
tres servicios tenían grupos de investigación de operaciones.
Como ejemplo de esos primeros estudios está el que planteó la
Comandancia Costera que no lograba hundir submarinos enemigos con una
nueva bomba antisubmarina. Las bombas se preparaban para explotar a
profundidades de no menos de 30 m. Después de estudios detallados, un
profesor apellidado Williams llegó a la conclusión de que la máxima
probabilidad de muerte ocurriría con ajustes para profundidades entre 6 y
7 m. Entonces se prepararon las bombas para mínima profundidad posible
de 10 m, y los aumentos en las tasas de muertes, según distintas
estimaciones, se incrementaron entre un 400 y un 700%. De inmediato se
inició el desarrollo de un mecanismo de disparo que se pudiera ajustar a
la profundidad óptima de 6 a 7m. Otro problema que consideró el
Almirantazgo fueron las ventajas de los convoyes grandes frente a los
pequeños. Los resultados fueron a favor de los convoyes grandes.
A pocos meses de que Estados Unidos entrara en la guerra, en la
fuerza aérea del ejército y en la marina se iniciaron actividades de
investigación de operaciones. Para el Día D (invasión aliada de
Normandía), en la fuerza aérea se habían formado veintiséis grupos de
investigación de operaciones, cada uno con aproximadamente diez
científicos. En la marina se dio un proceso semejante. En 1942, Philip
M. Morris, del Instituto Tecnológico de Massachussets, encabezó un grupo
para analizar los datos de ataque marino y aéreo en contra de los
submarinos alemanes. Luego se emprendió otro estudio para determinar la
mejor política de maniobrabilidad de los barcos en convoyes a fin de
evadir aeroplanos enemigos, e incluso los efectos de la exactitud
antiaérea. Los resultados del estudio demostraron que los barcos
pequeños deberían cambiar su dirección gradualmente.
Al principio, la investigación de operaciones se refería a sistemas
existentes de armas y a través del análisis, típicamente matemático, se
buscaban las políticas óptimas para la utilización de esos sistemas. Hoy
día, la investigación de operaciones todavía realiza esta función
dentro de la esfera militar; sin embargo, lo que es mucho más
importante, ahora se analizan las necesidades del sistema de operación
con modelos matemáticos, y se diseña un sistema (o sistemas) de
operación que ofrezca la capacidad óptima.
El éxito de la investigación de operaciones en la esfera de lo
militar quedó bastante bien documentado hacia finales de la Segunda
Guerra Mundial. El general Arnold encargó a Donald Douglas, de la
Douglas Aircraft Corporation, en 1946, la dirección de un proyecto
Research And Development (RAND – Investigación y Desarrollo) para la
Fuerza Aérea. La corporación RAND desempeña hoy día un papel importante
en la investigación que se lleva a cabo en la Fuerza Aérea.
A partir del inicio de la investigación de operaciones como disciplina, sus características más comunes son:
Estas características prevalecieron a ambos lados del Atlántico, a
partir del desarrollo de la investigación de operaciones durante la
Segunda Guerra Mundial.
Para maximizar la capacidad militar de entonces, fue necesario un
enfoque de sistemas. Ya no era tiempo de tomar decisiones de alto nivel
sobre la dirección de una guerra que exigía sistemas complicados frente a
la estrategia de guerras anteriores o como si se tratara de un juego de
ajedrez.
La computadora digital y el enfoque de sistemas fueron preludios
necesarios del procedimiento matemático de los sistemas militares de
operaciones. Las matemáticas aplicadas habían demostrado su utilidad en
el análisis de sistemas económicos, y el uso de la investigación de
operaciones en el análisis de sistemas demostró igualmente su utilidad.
Para que un análisis de un sistema militar de operaciones fuera
tecnológicamente factible, era necesario tener una comprensión técnica
adecuada, que tomara en cuenta todas las subcomponentes del sistema. En
consecuencia, el trabajo de equipo resultó ser tan necesario como
efectivo.
Áreas de aplicación
Algunas personas se verían tentadas a aplicar métodos matemáticos a cuanto problema se presentase, pero es que ¿acaso siempre es necesario llegar al óptimo? Podría ser más caro el modelar y el llegar al óptimo que a la larga no nos dé un margen de ganancias muy superior al que ya tenemos.Tómese el siguiente ejemplo:
La empresa EMX aplica I.O. y gasta por el estudio y el desarrollo de la aplicación $100 pero luego de aplicar el modelo observa que la mejora no es muy diferente a la que actualmente tenía.
Podríamos pues indicar que la investigación de operaciones sólo se aplicará a los problemas de mayor complejidad, sin olvidar que el simple uso de la I.O. trae un costo, que de superar el beneficio, no resultará económicamente práctico, algunos ejemplos prácticos donde usar I.O. resulta útil son:
- En el dominio combinatorio, muchas veces la enumeración es imposible. Por ejemplo, si tenemos 200 trabajos por realizar, que toman tiempos distintos y solo cuatro personas que pueden hacerlos, enumerar cada una de las combinaciones podría ser ineficiente (aparte de desanimante). Luego los métodos de secuenciación serán los más apropiados para este tipo de problemas.
- De igual manera, la I.O. es útil cuando en los fenómenos estudiados interviene el azar. La noción de esperanza matemática y la teoría de procesos estocásticos suministran la herramienta necesaria para construir el cuadro en el cual se optimizará la función económica. Dentro de este tipo de fenómenos se encuentran las líneas de espera y los inventarios con demanda probabilística.
- Con mayor motivo, la investigación de operaciones se muestra como un conjunto de instrumentos precioso cuando se presentan situaciones de concurrencia. La teoría de juegos no permite siempre resolverlos formalmente, pero aporta un marco de reflexión que ayude a la toma de decisiones.
- Cuando observamos que los métodos científicos resultan engorrosos para nuestro conjunto de datos, tenemos otra opción, simular tanto el comportamiento actual así como las propuestas y ver si hay mejoras sustanciales. Las simulaciones son experiencias artificiales.
Métodos
La investigación operacional consiste en la aplicación del método científico, por parte de grupos interdisciplinarios, a problemas de control de sistemas organizativos con la finalidad de encontrar soluciones que atiendan de la mejor manera posible a los objetivos de la organización en su conjunto.No se sustituye a los responsables de la toma de decisiones, pero dándoles soluciones al problema obtenidas con métodos científicos, les permite tomar decisiones racionales.
Puede ser utilizada en la programación lineal(planificación del problema); en la programación dinámica (planificación de las ventas); en la teoría de las colas(para controlar problemas de tránsito).
Entre los métodos utilizados por la investigación de operaciones (o ciencia de la administración), los administradores utilizan las matemáticas y las computadoras para tomar decisiones racionales en la resolución de problemas. Aunque estos administradores pueden resolver algunos problemas con su experiencia, ocurre que en el complejo mundo en que vivimos muchos problemas no pueden ser resueltos basándose en la experiencia.
Para resolver estos problemas, la investigación de operaciones los agrupa en dos categorías básicas:
- problemas deterministicos: son aquellos en que la información necesaria se conoce para obtener una solución con certeza;
- problemas estocásticos: son aquellos en los que parte de la información necesaria no se conoce con certeza, como es el caso de los deterministicos, sino que más bien se comporta de una manera probabilística.
UN VIDEO INTRODUCTORIO A LA INVESTIGACION DE OPERACIONES
