Τ.Ε.Ι. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: Δρ. Ιωάννης Σ. Τουρτούρας Μηχανικός Παραγωγής & Διοίκησης Δ.Π.Θ.

2 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στο πλαίσιο υλοποίησης της Πράξης «Απόκτηση Ακαδημαϊκής Διδακτικής Εμπειρίας σε Νέους Επιστήμονες Κατόχους Διδακτορικού» του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανάπτυξη Ανθρώπινου Δυναμικού, Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» που συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Page 2

3 Page 3 ΣΧΕΔΙΟ ΚΩΣΤΟΓΛΟΥ

4 Στάδιο 1: Αναγνώριση και διατύπωση προβλήματος Δυσκολίες αναγνώρισης και διατύπωσης: Διαφορά προβλημάτων του πραγματικού κόσμου και τεχνητών παραδειγμάτων. Ασάφεια στα προβλήματα του πραγματικού κόσμου. Αναγνώριση του προβλήματος: είναι το πιο δύσκολο στάδιο. Η διατύπωση απαιτεί μεγάλη προσοχή και συνεχή επανεξέταση. Page 4

5 Καθορισμός συστατικών προβλήματος Καθορισμός αντικειμενικών στόχων: Συνεργασία με διοίκηση. Πολλαπλοί στόχοι - Εναλλακτικές δυνατότητες. Εξισορρόπηση ανάμεσα σε εξειδίκευση και γενίκευση. Εξειδίκευση Μεμονωμένοι στόχοι. Καθορισμός παραμέτρων προβλήματος: Παράγοντες που επηρεάζουν τη λύση. Καλύτερος προσδιορισμός και ερμηνεία της λύσης. Εξέταση εναλλακτικών λύσεων. Page 5

6 Καθορισμός παραμέτρων: Ανώτερα και κατώτερα όρια διαθέσιμων πόρων. Καθορισμός της ζητούμενης λύσης: Η λύση πρέπει να είναι η βέλτιστη. Βελτιστοποίηση αντικειμενικών στόχων. Καθορισμός ποσοτικών μέτρων απόδοσης: Κέρδος Χρόνος Δυναμικό Παραγωγικότητα Κόστος Ποιότητα Page 6

7 Στάδιο 2: Κατασκευή Μαθηματικού Μοντέλου Παράσταση του προβλήματος με μοντέλο: Μοντέλο: Εξιδανικευμένη απεικόνιση συστήματος. Μαθηματικά μοντέλα: απεικόνιση καταστάσεων και διαδικασιών με μεταβλητές, εξισώσεις και σύμβολα. Πλεονεκτήματα: Ακρίβεια και λιτότητα στην περιγραφή. : Page 7

8 Κατασκευή μοντέλου Καθορισμός αντικειμενικού στόχου. Διατύπωση αντικειμενικής συνάρτησης. Καθορισμός μεταβλητών. Καθορισμός παραμέτρων. Page 8

9 Στάδιο 3: Εύρεση της λύσης του μοντέλου Αναλυτική λύση από επίλυση εξισώσεων. Εφαρμογή αλγορίθμου. Η βέλτιστη λύση του μοντέλου απαιτεί προσέγγιση της πραγματικής. Σημαντική η μελέτη της επίδρασης των παραμέτρων στη λύση. Page 9

10 Στάδιο 4: Έλεγχος του μοντέλου και της λύσης Έλεγχος για σφάλματα και παραλείψεις. Συστηματικές διαδικασίες ελέγχου. Αναδρομικοί έλεγχοι. Χρήση ιστορικών δεδομένων. Επαναληπτικές εφαρμογές μοντέλου. Ανάλυση ευαισθησίας. Page 10

11 Στάδιο 5: Εφαρμογή της λύσης Κρίσιμο στάδιο για την επιχείρηση. Απαραίτητη συνεργασία των επιστημόνων Ε.Ε. και της διοίκησης. Η διαδικασία της εφαρμογής ακολουθεί βήματα από την ενημέρωση της διοίκησης μέχρι την υλοποίηση, την παρακολούθηση της πορείας της εφαρμογής και τη μελέτη πιθανών τροποποιήσεων. Page 11

12 Παράδειγμα Το πρόβλημα μπορεί να είναι η ανεπαρκής παροχή ιατρικής περίθαλψης σε μια περιοχή. Ως στόχοι θα μπορούσαν να ορισθούν: H αύξηση του αριθμού των κλινών. O μέσος όρος των ημερών παραμονής των ασθενών στα νοσοκομεία. O λόγος ιατρικού προσωπικού προς ασθενείς κ.λ.π. Page 12

13 Καθορισμός των παραμέτρων του προβλήματος Καθορισμός των παραμέτρων-παραγόντων που επηρεάζουν τη λύση του προβλήματος και τους οποίους παράγοντες μπορούμε να μεταβάλλουμε ώστε να έχουμε διαφορετικές εναλλακτικές λύσεις του προβλήματος. Στο παράδειγμα ανεπαρκούς ιατρικής περίθαλψης, οι παράμεροι του προβλήματος σε επίπεδο διοίκησης του Νοσοκομείου είναι: Ανακατανομή του προσωπικού περίθαλψης έτσι ώστε όλες οι κλινικές να έχουν την ίδια απόκριση εξυπηρέτησης. Απαιτούμενος εξοπλισμός του νοσοκομείου ώστε να συντομευθεί ο χρόνος διάγνωσης και θεραπείας κ.ο.κ. Page 13

14 Παράμετροι του ιδίου προβλήματος σε επίπεδο της Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης ή του Υπουργείου Υγείας: Η αύξηση των θέσεων του ιατρικού προσωπικού. Το κτίσιμο μιας νέας πτέρυγας. Η αύξηση των θέσεων ή η αύξηση των αποδοχών των ιατρών ώστε να προσελκύσει περισσότερους ιατρούς. Page 14

15 Εντοπισμός περιορισμών προβλήματος Οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων πρέπει επίσης να αναγνωρίσουν και τους περιορισμούς μέσα στους οποίους οφείλουν να κινηθούν. Στο παράδειγμα ο συνολικός προϋπολογισμός του Νοσοκομείου είναι ένας περιορισμός στη διαδικασία λήψης αποφάσεων για την αγορά ιατρικού εξοπλισμού. Page 15

16 Συστηματική ανάλυση εναλλακτικών λύσεων 1. Σύγκριση των εναλλακτικών λύσεων και επιλογή της "καλύτερης" ή "Βέλτιστης λύσης" κατά την ορολογία της Επιχειρησιακής Έρευνας. 2. Η "Βέλτιστη λύση" πρέπει να συνδέεται με έναν προκαθορισμένο αντικειμενικό στόχο. 3. Αντικειμενικός στόχος Ποσοτικά κριτήρια Μέτρηση απόδοσης κάθε εναλλακτικής - Σύγκριση των εναλλακτικών λύσεων - Εντοπισμός της βέλτιστης. Page 16

17 Στο προηγούμενο παράδειγμα: Αντικειμενικός στόχος είναι η μείωση του Μέσου Όρου των ημερών παραμονής των ασθενών στο Νοσοκομείο. Για κάθε εναλλακτική λύση που προτείνεται θα πρέπει να υπολογιστεί το αποτέλεσμα που θα προκύψει σε ότι αφορά τον χρόνο παραμονής των ασθενών στο Νοσοκομείο. Page 17

18 Εναλλακτικές λύσεις: Κάποια εναλλακτική λύση μπορεί να είναι "καλύτερη" από μία άλλη διότι: Αποφέρει μεγαλύτερα κέρδη στην επιχείρηση. Αυξάνει το συνολικό μερίδιο της αγοράς του προϊόντος. Η επιχείρηση θα διεισδύσει σε μια νέα αγορά κ.ο.κ. Page 18

19 Εναλλακτικές λύσεις: Στόχος της Επιχειρησιακής Έρευνας είναι η ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων τα οποία επιτρέπουν την εφαρμογή συστηματικών μεθόδων αναζήτησης της βέλτιστης κάθε φορά λύσης. Page 19

20 Υλοποίηση της επιλεγείσας λύσης Το δυσκολότερο στάδιο. Για την εφαρμογή της λύσης απαιτείται να πεισθούν οι υπεύθυνοι. Λάθος χειρισμοί στη φάση της υλοποίησης σωστών προτάσεων και επιλογών έχουν οδηγήσει την όλη προσπάθεια σε αποτυχία. Ακόμα και μετά την υλοποίηση της προτεινόμενης λύσης απαιτείται συνεχής παρακολούθηση και έλεγχος. Page 20

21 Επιχειρησιακά Συστήματα Σύνολο οργανωμένων οντοτήτων (ανθρώπινο δυναμικό, μηχανές, εξοπλισμός,πρώτες ύλες, πληροφορίες, κ.ά) οι οποίες αλληλεπιδρούν και συνεργάζονται σε διαδικασίες (διεργασίες) που αποσκοπούν στην επίτευξη κάποιων στόχων, ανάλογα με την είσοδο (inputs) που δέχονται. Page 21

22 Επιχειρησιακές Δραστηριότητες Διεργασία Δραστηριότητες Προστιθέμενης Αξίας (μεγιστοποίηση αξίας με τον πλέον αποδοτικό τρόπο). Μετάβασης / Μεταφοράς οντοτήτων (ελαχιστοποίηση πόρων που απαιτούν). Ελέγχου (κανένα σύστημα δεν είναι τέλειο, κόστος/όφελος για την εισαγωγή και ενσωμάτωση). Page 22

23 Επιχειρησιακά Μοντέλα Αναπαράσταση (απομίμηση) συστήματος με κάποιο στόχο. Φυσικά - εικονικά (κατασκευές) μετάδοση εικόνας, πειραματισμός, εκπαίδευση. Αναλογικά χάρτες, διαγράμματα, όργανα μετρήσεων. Συμβολικά προφορικά/γνώμης/εννοιολογικά Μαθηματικά μοντέλα Page 23

24 Διάκριση Μοντέλων Σκοπός περιγραφή, βελτιστοποίηση, πρόβλεψη Μέθοδος ανάλυσης αναλυτικό, μη αναλυτικό Διαχείριση Μεταβλητότητας στοχαστικό, προσδιοριστικό Γενικότητα εφαρμογής Page 24

25 Μαθηματικά μοντέλα Τρόπος προσέγγισης στην επίλυση επιχειρηματικών προβλημάτων είναι η χρήση μαθηματικών προτύπων ή μοντέλων. Ο όρος μοντέλο χρησιμοποιείται γενικώς για να δηλώσει την αναπαράσταση (συνήθως με μαθηματική μορφή) μιας πραγματικής κατάστασης. Η χρήση μοντέλων είναι διαδεδομένη σε πολλούς επιστημονικούς κλάδους. Page 25

26 Μαθηματικά μοντέλα Για παράδειγμα οι αρχιτέκτονες χρησιμοποιούν φυσικά μοντέλα των κτιρίων ή έργων που πρόκειται να κατασκευασθούν. Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν μοντέλα σε κλίμακα που παριστάνουν μηχανικές διεργασίες. Μαθηματικά μοντέλα χρησιμοποιούνται σε ένα πλήθος οικονομικών προβλημάτων έστω και αν πολλές φορές δεν χρησιμοποιούμε τη συγκεκριμένη ορολογία. Page 26

27 Χρήση μαθηματικών μοντέλων στην επιχειρησιακή έρευνα Page 27

28 Παράδειγμα Μοντέλου: Ας θεωρήσουμε την παραγωγή ενός προϊόντος με σταθερό κόστος παραγωγής (F) και μεταβλητό κόστος παραγωγής (c) Το συνολικό κόστος παραγωγής (Κ) που αντιστοιχεί σε ποσότητα παραγωγής (Q) δίνεται από τη σχέση: Κ=F+Q C Αν στη συνέχεια υποθέσουμε ότι η τιμή πώλησης του προϊόντος (ρ) είναι το συνολικό κέρδος ή ζημιά από την παραγωγή Q μονάδων του προϊόντος είναι: A=Q ρ (F+Q C)=Q (p c) Page 28

29 Παραδοχές και απλουστεύσεις Οι πραγματικές καταστάσεις που αντιμετωπίζουμε στον κόσμο των επιχειρήσεων είναι κατά κανόνα πιο πολύπλοκες από το μοντέλο το οποίο τις εκφράζει. Είναι απαραίτητο να κάνουμε ορισμένες απλουστεύσεις καταστάσεων και να δεχθούμε ορισμένες παραδοχές, έτσι ώστε να καταλήξουμε σε ένα μαθηματικό μοντέλο, το οποίο να είναι αρκετά απλό για να μπορεί να επιλυθεί και να αναλυθεί. Οι παραδοχές και οι απλουστεύσεις είναι δεκτές στο βαθμό που δεν επηρεάζουν την ακρίβεια της απεικόνισης της πραγματικής κατάστασης που προσπαθούμε να περιγράψουμε. Page 29

30 Παραδοχές και απλουστεύσεις Tο μεταβλητό κόστος παραμένει σταθερό ανεξάρτητα από την ποσότητα Q που παράγεται. Tο σταθερό κόστος F είναι αμετάβλητο. H ανάλυση που κάνουμε μπορεί να αφορά μόνο ποσότητες που κυμαίνονται μεταξύ ορίων για τα οποία οι παραπάνω παραδοχές ισχύουν, και σε καμιά περίπτωση το μοντέλο δεν απεικονίζει την πραγματικότητα με αρκετή πιστότητα. Η αναφορά των παραδοχών στην ανάλυση ενός προβλήματος είναι ιδιαίτερα σημαντική διότι πολλές φορές καθορίζουν τα πλαίσια μέσα στα οποία οι λύσεις ενός μαθηματικού μοντέλου είναι παραδεκτές ή όχι. Page 30

31 Μεταβλητές Οι μεταβλητές συμβολίζουν εκείνους τους παράγοντες του προβλήματος που είναι υπό τον έλεγχο της διοίκησης και για τους οποίους καλείται να αποφασίσει. Στο προηγούμενο μοντέλο για παράδειγμα η μεταβλητή του προβλήματος είναι η ποσότητα παραγωγής. Η ποσότητα παραγωγής είναι η παράμετρος εκείνη που μπορεί να αυξομειωθεί και να επηρεάσει αντίστοιχα τα κέρδη της επιχείρησης. Page 31

32 Αντικειμενικός στόχος Η λύση του επιχειρησιακού προβλήματος αποσκοπεί σε κάποιο συγκεκριμένο στόχο. Για παράδειγμα στόχος σε ένα πρόβλημα παραγωγής είναι η επίτευξη όσον το δυνατόν μεγαλύτερου κέρδους χρησιμοποιώντας το δεδομένο παραγωγικό δυναμικό. Για μια υπηρεσία κοινής ωφέλειας στόχος θα μπορούσε να ήταν η μείωση του κόστους παραγωγής ή του κόστους διανομής των προϊόντων ή υπηρεσιών. Page 32

33 Αντικειμενικός στόχος Σε ένα αεροδρόμιο στόχος μπορεί να είναι η μεγιστοποίηση του αριθμού των επιβατών που εξυπηρετούνται ή αντίστοιχα των αεροπλάνων που προσγειώνονται ή απογειώνονται, κ.ο.κ. Σε πολλές περιπτώσεις ο στόχος δεν είναι μοναδικός αλλά υπάρχουν πολλαπλοί στόχοι οι οποίοι πρέπει να επιτευχθούν, γεγονός που καθιστά το πρόβλημα πολυπλοκότερο. Page 33

34 Παραδείγματα Προβλημάτων (1) Μοντέλα Αποφάσεων Επιλογή μιας εναλλακτικής απόφασης (της βέλτιστης) από ένα σύνολο εναλλακτικών αποφάσεων. Συστηματικοποιείται η σύγκριση των εναλλακτικών αποφάσεων και υποστηρίζεται η επιλογή της βέλτιστης. Παράδειγμα: Η επιλογή θέσης για την εγκατάσταση ενός εργοστασίου ή ενός ΧΥΤΑ (Location Problem). Page 34

35 Παραδείγματα Προβλημάτων (2) Γραμμικός Προγραμματισμός: Επιτρέπει την κατανομή των περιορισμών των πόρων με τον αποτελεσματικότερο τρόπο. Έχει ευρύ πεδίο εφαρμογών. Παράδειγμα: Ποιο είναι το επίπεδο παραγωγής σε μια βιομηχανία που παράγει συγκεκριμένα προϊόντα ώστε να ελαχιστοποιήσει το κόστος η να μεγιστοποιήσει το κέρδος. Page 35

36 Παραδείγματα Προβλημάτων (3) Προβλήματα Μεταφοράς Επιτρέπει το σχεδιασμό της οργάνωσης της μεταφοράς προϊόντων από την παραγωγή στη κατανάλωση έτσι ώστε να μεγιστοποιείται η κάλυψη της ζήτησης σε σχέση με την προσφορά Παράδειγμα: Τα εργοστάσια μιας βιομηχανίας έχουν συγκεκριμένη δυνατότητα παραγωγής όπως και η ζήτηση στις περιοχές πώλησης. Ποιο πρέπει να είναι το πρόγραμμα μεταφοράς (εργαστάσια σημεία πώλησης) ώστε να ελαχιστοποιείται το κόστος μεταφοράς. Page 36

37 Παραδείγματα Προβλημάτων (4) Διαχείριση Αποθεμάτων: Αφορά στην Διαχείριση και τον εφοδιασμό με πόρους, έτσι ώστε να καλύπτεται η ζήτηση και να ελαχιστοποιείται το κόστος αποθήκευσης και παραγγελίας. Παράδειγμα: Ποια είναι η ελάχιστη ποσότητα σε ένα προϊόν που πρέπει να έχει μια εμπορική επιχείρηση και ποια είναι η ποσότητα που πρέπει να παραγγέλνει έτσι ώστε να καλύπτεται η ζήτηση και να ελαχιστοποιείται το κόστος (παραγγελίας, αποθήκευσης, κεφαλαίου, μη εξυπρέτησης). Page 37

38 Παραδείγματα Προβλημάτων (5) Πρόβλημα Ανάθεσης: Προσδιορίζεται ο τρόπος κατανομής των πόρων σε διακριτές θέσεις έτσι ώστε να μεγιστοποιείται η απόδοση ή να ελαχιστοποιείται το κόστος. Παράδειγμα: Πώς θα αναθέσουμε εργασίες σε υπαλλήλους έτσι ώστε να μεγιστοποιείται η συνολική απόδοση, όταν γνωρίζουμε την απόδοση του υπαλλήλου σε κάθε θέσης. Page 38

39 Βιβλιογραφία Εισαγωγή στην Επιχειρησιακή Έρευνα, Κολέτσος Ιωάννης, Στογιάννης Δημήτρης, 2η έκδοση, ΑΘΗΝΑ Επιχειρησιακή έρευνα, Κώστογλου Βασίλειος Ι., Εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., Διοικητική επιστήμη, Anderson David R., Sweeney Dennis J., Williams Thomas A., Martin Kipp, Εκδόσεις ΚΡΙΤΙΚΗ ΑΕ, Page 39

40 Ευχαριστώ Για Την Προσοχή Σας! Δρ. Ιωάννης Σ. Τουρτούρας Page 40