operativa, ricerca

Disciplina che studia, su base quantitativa, i modelli concettuali dei processi decisionali connessi al funzionamento dei sistemi organizzati, i metodi per prevedere il comportamento di questi sistemi (in particolar modo relativamente al crescere della loro complessità) e individuare le decisioni che ne ottimizzino le prestazioni, nonché gli strumenti per valutare a priori le conseguenze di determinate decisioni.

Applicazioni

Tipicamente, per affrontare un problema di analisi e decisione, si cerca un modello semplificato che lo rappresenti con la giusta approssimazione (in altri termini cercando il giusto compromesso tra semplicità e accuratezza della modellazione) per poi mettere a punto strumenti metodologici e applicativi per la loro risoluzione pratica basati sul modello ideato. Gran parte di questi problemi sono formulati come problemi di ottimizzazione in cui, sulla base delle informazioni disponibili e compatibilmente con i vincoli, si vogliono individuare le decisioni da prendere al fine di perseguire al meglio un determinato obiettivo.

Applicazioni tipiche sono: gestione magazzini, in cui deve essere determinata la quantità ottimale di un insieme di risorse, accantonate per un impiego futuro, in relazione ai costi di produzione e a quelli di approvvigionamento; pianificazione e gestione delle attività per la progettazione di un sistema complesso, in cui i tempi di inizio delle attività devono essere scelti in funzione delle loro durate, dei vincoli di precedenza fra attività e delle risorse utilizzate, in modo da minimizzare i tempi di completamento del progetto e i costi di realizzazione; scelte di portafoglio, in cui, data una assegnata disponibilità di risorse finanziarie e un insieme di opportunità di investimento con modalità e ritorni noti, bisogna decidere quanto e quando investire per le diverse alternative, in modo da massimizzare il guadagno complessivo; localizzazione di centri di servizio, in cui, data la disponibilità di risorse finanziarie, i costi di installazione, le richieste e le modalità di servizio, bisogna determinare quanti centri attivare, di quali dimensioni e dove collocarli, in modo da ottimizzare le prestazioni del sistema di servizio; pianificazione della produzione e logistica industriale, che comprende distribuzione e gestione dei materiali, manutenzione di macchine e apparati, gestione delle risorse umane, scelta dell’architettura di produzione, instradamento e sequenziamento delle lavorazioni; progettazione e valutazione delle prestazioni di sistemi complessi, in cui diversi elementi interagiscono e concorrono a determinare le prestazioni complessive, come avviene nello sviluppo di molti prodotti industriali, sistemi di servizio, circuiti integrati, reti di telecomunicazione, sistemi di elaborazione ecc.; miglioramento della qualità di prodotti, sistemi e servizi, pianificazione di interventi pubblici, gestione del territorio. In generale, la ricerca o. è (o dovrebbe essere, in linea teorica) parte integrante di tutte le fasi del processo di direzione e gestione delle risorse aziendali, e solo attraverso l’uso di strumenti di supporto alle decisioni e alla gestione sempre più sofisticati è possibile controllare in modo efficace la complessa rete di interazioni presente nei moderni sistemi di produzione e di servizio.

Sviluppi storici

L’espressione ricerca o. (operations research) risale al periodo della Seconda guerra mondiale, durante la quale alcuni paesi decisero di affrontare con metodi scientifici problemi connessi a operazioni militari. Il governo britannico, per primo, riunì scienziati di diversi settori disciplinari con l’obiettivo di combinare ricerca tecnologica, organizzativa e relativa alle modalità di svolgimento delle operazioni, in modo da migliorare le prestazioni complessive dell’apparato bellico, non tanto sviluppando nuovi armamenti, quanto migliorando l’impiego di quelli esistenti. Il gruppo preposto a tali attività fu denominato, su proposta di due suoi membri, R. Watson Watt e A.P. Rowe, operational research section.

Anche negli Stati Uniti, a partire dal 1943, fu creata un’organizzazione simile per occuparsi della guerra sottomarina e, successivamente, del sistema dei rifornimenti e del supporto logistico. L’ingresso degli scienziati americani in questa area di ricerca portò anche al cambiamento del nome in operations research. Queste origini spiegano perché le radici culturali della ricerca o. affondino nella storia di differenti discipline e come essa si trovi all’incrocio fra diversi settori metodologici e applicativi (come per es. l’ottimizzazione, la scienza economica, lo studio sistematico dei processi produttivi della grande industria manifatturiera ecc.).

Tra i primi risultati di ricerca o. figurano: i lavori di J.L. von Neumann, che propose una serie di modelli concettuali per lo studio, fra l’altro, dei processi di crescita economica in condizioni di equilibrio competitivo, dei processi decisionali in ambiente multidecisore, delle modalità di esecuzione di programmi di calcolo; la nascita di modelli per applicazioni logistiche (sviluppati da premi Nobel quali P.M.S. Blackett e T.C. Koopmans); lo sviluppo della programmazione lineare con metodi di soluzione operativamente efficienti (tra cui il metodo del simplesso proposto da G.B. Dantzig).

Nel secondo dopoguerra la ricerca operativa diventò gradualmente anche un settore di ricerca accademico. A partire dagli anni 1950 si sviluppò, stimolato dalla diffusione delle reti di telecomunicazioni, il settore degli algoritmi di ottimizzazione su reti (L.R. Ford, D.R. Fulkerson, R. Gomory ecc.), nacque la programmazione dinamica (R.E. Bellman) e si misero a punto i primi metodi di soluzione di problemi discreti. Alla fine degli anni 1960 venne affrontato il problema della valutazione dell’efficienza degli algoritmi di soluzione dei problemi di decisione (S.A. Cook, J. Edmonds e R.M. Karp).

A partire dagli anni 1970 l’esigenza di risolvere problemi sempre più complessi ha messo in luce i limiti degli strumenti di risoluzione di tipo generale e l’evoluzione del settore si è caratterizzata sempre più per una articolazione basata su classi di problemi e di metodi specifici per risolverli. Negli ultimi anni del 20° sec. le frontiere della ricerca o. si sono allargate fino a comprendere l’uso di metodi scientifici, in generale, per prendere le decisioni migliori nella gestione di sistemi organizzati e, in particolare, per migliorare le prestazioni nell’esecuzione di operazioni in sistemi di produzione. Questo risultato viene in pratica perseguito, nella maggioranza dei casi, attraverso metodi intelligenti di analisi dei dati, la creazione e l’uso di modelli matematici, la proposta di soluzioni innovative basate sulla capacità di individuare le relazioni profonde causa-effetto nei processi aziendali (spesso attraverso un confronto con processi simili già studiati con successo, quale quello proposto, per es., dal case-based reasoning o CBR, sviluppatosi negli ultimi anni del Novecento in vari centri di ricerca europei in collaborazione con aziende). In molti casi, il successo della ricerca o. è anche legato allo sviluppo, avvenuto in modo particolarmente intenso alla fine del 20° sec., oltre che delle tecniche modellistiche e algoritmiche, anche delle tecnologie informatiche e di rete, nonché di servizi e prodotti adeguati di supporto alle decisioni e alla gestione.

Le ultime frontiere della ricerca o. vanno dalle nuove applicazioni nella medicina (gestione della sperimentazione di nuovi farmaci, analisi di grandi quantità di dati con strumenti di simulazione e ottimizzazione, ottimizzazione dei protocolli terapeutici), a quelle legate alla gestione integrata dei sistemi di produzione manifatturiera (logistica integrata, gestione di sistemi di comando e controllo, scheduling delle operazioni), alla finanza (modelli di investimento ottimo, pianificazione finanziaria, gestione ottimizzata dei flussi di cassa), alle reti di servizio (gestione dell’informazione nelle reti informatiche, visita di reti di grandi dimensioni, sistemi di supporto alle decisioni e alla gestione su reti), al marketing (benchmarking, analisi dei mercati, studio delle alleanze migliori), ai sistemi in tempo reale (simulazione e ottimizzazione on-line, controllo del traffico, gestione e controllo di sistemi automatizzati). Una delle caratteristiche di molte applicazioni della ricerca o. è quella di usare i diversi strumenti disponibili contemporaneamente e in modo integrato, sfruttando anche conoscenze di settori disciplinari tradizionalmente ai margini della ricerca o., quali quelle relative ai processi cognitivi, alle tecniche di negoziazione, alla gestione delle risorse umane.