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Conozca la historia de la investigación de operaciones

La investigación operativa, o investigación operativa en el uso británico, es una disciplina que se ocupa de la aplicación de métodos analíticos avanzados para ayudar a tomar mejores decisiones. Esta es la historia de la investigación de operaciones.

investigación de operaciones

Análisis Operacional

Además, el término “análisis operacional” se utiliza en las fuerzas armadas británicas (y en algunas de la Commonwealth británica) como parte intrínseca del desarrollo, la gestión y la garantía de la capacidad. En particular, el análisis operacional forma parte de las Evaluaciones Combinadas de Efectividad Operacional e Inversiones (COEIA), que apoyan la toma de decisiones sobre la adquisición de capacidad de defensa británica.

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A menudo se considera que es un subcampo de las matemáticas aplicadas. Los términos ciencia de la gestión y ciencia de la decisión se utilizan a veces como sinónimos.

Empleando técnicas de otras ciencias matemáticas, como el modelado matemático, el análisis estadístico y la optimización matemática, la investigación de operaciones llega a soluciones óptimas o casi óptimas para problemas complejos de toma de decisiones. Debido a su énfasis en la interacción hombre-tecnología y a su enfoque en las aplicaciones prácticas, la investigación operativa se ha solapado con otras disciplinas, en particular la ingeniería industrial y la gestión de operaciones, y se basa en la psicología y la ciencia de las organizaciones. La investigación de operaciones a menudo se ocupa de determinar el máximo (de ganancias, rendimiento o rendimiento) o el mínimo (de pérdidas, riesgos o costos) de algún objetivo del mundo real. Se originó en los esfuerzos militares antes de la Segunda Guerra Mundial, y sus técnicas se han desarrollado para tratar problemas en una variedad de industrias. (Ver articulo de: Historia del teatro mexicano)

La investigación operativa (OR) abarca una amplia gama de técnicas y métodos de resolución de problemas aplicados en la búsqueda de una mejor toma de decisiones y eficiencia, tales como la simulación, la optimización matemática, la teoría de colas y otros modelos de procesos estocásticos, los procesos de decisión de Markov, los métodos econométricos, el análisis de envolvimiento de datos, las redes neuronales, los sistemas expertos, el análisis de decisiones y el proceso de jerarquía analítica. Casi todas estas técnicas implican la construcción de modelos matemáticos que intentan describir el sistema. Debido a la naturaleza computacional y estadística de la mayoría de estos campos, OR también tiene fuertes lazos con la informática y la analítica. Los investigadores operativos que se enfrentan a un nuevo problema deben determinar cuáles de estas técnicas son las más apropiadas dada la naturaleza del sistema, los objetivos de mejora y las limitaciones de tiempo y potencia de cálculo.

Historia de la Investigación de Operaciones

Como disciplina, la investigación operativa se originó en los esfuerzos de los planificadores militares durante la Primera Guerra Mundial (teoría de convoyes y leyes de Lanchester). En las décadas posteriores a las dos guerras mundiales, las técnicas se aplicaron más ampliamente a los problemas de las empresas, la industria y la sociedad. Desde entonces, la investigación operativa se ha expandido a un campo ampliamente utilizado en industrias que van desde la petroquímica hasta las aerolíneas, las finanzas, la logística y el gobierno, pasando a centrarse en el desarrollo de modelos matemáticos que puedan utilizarse para analizar y optimizar sistemas complejos, y se ha convertido en un área de investigación académica e industrial activa.

Los primeros trabajos de investigación operativa fueron llevados a cabo por individuos como Charles Babbage. Sus investigaciones sobre el coste del transporte y la clasificación del correo condujeron al “Penny Post” universal de Inglaterra en 1840, y estudios sobre el comportamiento dinámico de los vehículos ferroviarios en defensa del ancho de vía del GWR. Percy Bridgman llevó la investigación operativa a los problemas de la física en la década de 1920 y más tarde trataría de extenderla a las ciencias sociales.

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Origen.

Percy Bridgman

La investigación operativa moderna se originó en la Estación de Investigación de Bawdsey en el Reino Unido en 1937 y fue el resultado de una iniciativa del superintendente de la estación, A. P. Rowe. Rowe concibió la idea como un medio para analizar y mejorar el funcionamiento del sistema de radar de alerta temprana del Reino Unido, Chain Home (CH). Inicialmente, analizó el funcionamiento del equipo de radar y sus redes de comunicación, ampliándolo más tarde para incluir el comportamiento del personal de operación. Esto reveló las limitaciones no apreciadas de la red CH y permitió que se tomaran medidas correctivas.

Científicos del Reino Unido, entre ellos Patrick Blackett (posteriormente Lord Blackett OM PRS), Cecil Gordon, Solly Zuckerman, (posteriormente Baron Zuckerman OM, KCB, FRS), C. H. Waddington, Owen Wansbrough-Jones, Frank Yates, Jacob Bronowski y Freeman Dyson, y de los Estados Unidos, con George Dantzig, buscaron la manera de tomar decisiones más acertadas en ámbitos como la logística y los calendarios de formación. (Ver articulo de: Historia del teatro en Honduras)

El campo moderno de la investigación operativa surgió durante la Segunda Guerra Mundial. En la época de la Segunda Guerra Mundial, la investigación operativa se definió como “un método científico que proporciona a los departamentos ejecutivos una base cuantitativa para la toma de decisiones sobre las operaciones bajo su control”. Otros nombres incluyen análisis operativo (Ministerio de Defensa del Reino Unido desde 1962) y gestión cuantitativa.

Durante la Segunda Guerra Mundial, cerca de 1.000 hombres y mujeres en Gran Bretaña se dedicaron a la investigación operativa. Alrededor de 200 científicos de investigación operativa trabajaron para el ejército británico.

Patrick Blackett trabajó para varias organizaciones diferentes durante la guerra. A principios de la guerra, mientras trabajaba para el Royal Aircraft Establishment (RAE), creó un equipo conocido como el “Circus”, que ayudó a reducir el número de disparos de artillería antiaérea necesarios para derribar un avión enemigo, de una media de más de 20.000 al comienzo de la batalla de Gran Bretaña a 4.000 en 1941.

En 1941, Blackett se trasladó de la RAE a la Marina, después de trabajar primero con el Comando Costero de la RAF, en 1941 y luego a principios de 1942 con el Almirantazgo. El equipo de Blackett en la Sección de Investigación Operativa del Comando Costero (CC-ORS) incluyó a dos futuros ganadores del Premio Nobel y a muchas otras personas que fueron preeminentes en sus campos. Realizaron una serie de análisis cruciales que ayudaron al esfuerzo bélico. Gran Bretaña introdujo el sistema de convoyes para reducir las pérdidas en el transporte marítimo, pero si bien el principio de utilizar buques de guerra para acompañar a los buques mercantes era generalmente aceptado, no estaba claro si era mejor que los convoyes fueran pequeños o grandes. Los convoyes viajan a la velocidad del miembro más lento, por lo que los convoyes pequeños pueden viajar más rápido. También se argumentó que a los submarinos alemanes les resultaría más difícil detectar convoyes pequeños. Por otra parte, los convoyes grandes podrían desplegar más naves de guerra contra un atacante. El personal de Blackett demostró que las pérdidas sufridas por los convoyes dependían en gran medida del número de buques de escolta presentes, más que del tamaño del convoy. Su conclusión fue que unos pocos convoyes grandes son más defendibles que muchos pequeños. (Ver articulo de: Historia del Teatro en Roma)

Mejoras obtenidas.

Mientras realizaba un análisis de los métodos utilizados por el Comando Costero de la RAF para cazar y destruir submarinos, uno de los analistas preguntó de qué color eran los aviones. Como la mayoría de ellos eran del Comando de Bombarderos, estaban pintados de negro para operaciones nocturnas. Por sugerencia del CC-ORS se realizó una prueba para ver si ese era el mejor color para camuflar la aeronave para operaciones diurnas en los cielos grises del Atlántico Norte. Las pruebas mostraron que los aviones pintados de blanco en promedio no se veían hasta que estaban un 20% más cerca que los pintados de negro. Este cambio indicaba que un 30% más de submarinos serían atacados y hundidos por el mismo número de avistamientos. Como resultado de estos hallazgos, el Comando Costero cambió su aeronave a utilizar subsuelos blancos.

Otros trabajos realizados por el CC-ORS indicaron que, en promedio, si la profundidad de activación de las cargas de profundidad entregadas desde el aire se cambiara de 100 pies a 25 pies, la relación de muerte aumentaría. La razón era que si un submarino veía un avión poco antes de que llegara sobre el objetivo, entonces a 100 pies las cargas no harían daño (porque el submarino no habría tenido tiempo de descender hasta 100 pies), y si veía el avión muy lejos del objetivo, tenía tiempo de alterar el rumbo bajo el agua, por lo que las posibilidades de que se encontrara dentro de la zona de muerte de 20 pies de las cargas eran pequeñas. Era más eficiente atacar a los submarinos cercanos a la superficie cuando se conocía mejor la ubicación de los objetivos que intentar destruirlos a mayor profundidad cuando sus posiciones sólo podían ser adivinadas. Antes del cambio de configuración de 100 pies a 25 pies, el 1% de los submarinos sumergidos se hundieron y el 14% sufrieron daños. Después del cambio, el 7% se hundió y el 11% sufrió daños. (Si se capturaban submarinos en la superficie, incluso si eran atacados poco después de sumergirse, el número aumentaba hasta el 11% hundidos y el 15% dañados). Blackett observó que “puede haber pocos casos en los que se haya obtenido una ganancia operativa tan grande con un cambio de táctica tan pequeño y sencillo”. (Ver articulo de: Historia del Teatro de Sombras)

La Sección de Investigación Operativa del Mando de Bombarderos (BC-ORS) analizó un informe de un estudio realizado por el Mando de Bombarderos de la RAF. Para el estudio, el Comando de Bombarderos inspeccionó todos los bombarderos que regresaban de los bombardeos sobre Alemania durante un período determinado. Se tomó nota de todos los daños causados por las defensas aéreas alemanas y se recomendó que se añadiera armadura en las zonas más dañadas. Esta recomendación no se adoptó porque el hecho de que la aeronave regresara con esas zonas dañadas indicaba que esas zonas no eran vitales, y añadir armaduras a las zonas no vitales en las que los daños eran aceptables afectaba negativamente al rendimiento de la aeronave. Su sugerencia de retirar a parte de la tripulación para que la pérdida de la aeronave se tradujera en menos pérdidas de personal, también fue rechazada por el mando de la RAF. El equipo de Blackett hizo la recomendación lógica de que la armadura se colocara en las áreas que estaban completamente intactas por los daños en los bombarderos que regresaron. Razonaron que el estudio era sesgado, ya que sólo incluía aviones que regresaban a Gran Bretaña. Las zonas intactas de los aviones que regresaban eran probablemente zonas vitales que, en caso de choque, provocarían la pérdida de los aviones. Esta historia ha sido discutida, con un estudio similar de evaluación de daños realizado en los Estados Unidos por el Grupo de Investigación Estadística de la Universidad de Columbia y fue el resultado del trabajo realizado por Abraham Wald.

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Abraham Wald.

Cuando Alemania organizó sus defensas aéreas en la Línea Kammhuber, los británicos se dieron cuenta de que si los bombarderos de la RAF volaban en una corriente de bombarderos, podían abrumar a los combatientes nocturnos que volaban en celdas individuales dirigidas a sus objetivos por controladores terrestres. Se trataba entonces de calcular la pérdida estadística de las colisiones contra la pérdida estadística de los cazas nocturnos para calcular cuán cerca deberían volar los bombarderos para minimizar las pérdidas de la RAF.

La relación “tipo de cambio” entre la producción y los insumos fue un rasgo característico de la investigación operativa. Al comparar el número de horas de vuelo de las aeronaves Aliadas con el número de avistamientos de submarinos en una zona determinada, fue posible redistribuir las aeronaves a zonas de patrullaje más productivas. La comparación de los tipos de cambio estableció “coeficientes de eficacia” útiles en la planificación. La proporción de 60 minas colocadas por buque hundido fue común a varias campañas: Minas alemanas en puertos británicos, minas británicas en rutas alemanas y minas estadounidenses en rutas japonesas. (ver artículo: historia de la imprenta)

La investigación operativa duplicó la tasa de bombardeo sobre el objetivo de las bombas B-29 que bombardeaban Japón desde las Islas Marianas al aumentar la proporción de entrenamiento del 4 al 10 por ciento de las horas de vuelo; reveló que las manadas de lobos de tres submarinos de los Estados Unidos eran el número más efectivo para permitir que todos los miembros de la manada atacaran a los objetivos descubiertos en sus estaciones de patrulla individuales; reveló que la pintura de esmalte brillante era un camuflaje más efectivo para los combatientes nocturnos que el acabado de pintura de camuflaje opaco tradicional y el acabado de pintura lisa incrementaba el efecto de los aires al reducir el rozamiento con la piel.

Otras investigaciones

En tierra, las secciones de investigación operativa del Grupo de Investigación Operativa del Ejército (AORG) del Ministerio de Suministros (MoS) fueron desembarcadas en Normandía en 1944, y siguieron a las fuerzas británicas en el avance a través de Europa. Analizaron, entre otros temas, la eficacia de la artillería, los bombardeos aéreos y el tiro antitanque.
Con la ampliación de las técnicas y la creciente concienciación sobre el terreno al final de la guerra, la investigación operacional ya no se limitó a las operaciones, sino que se amplió para abarcar la adquisición de equipo, la capacitación, la logística y la infraestructura. La investigación operativa también creció en muchas otras áreas aparte de la militar una vez que los científicos aprendieron a aplicar sus principios al sector civil. Con el desarrollo del algoritmo simplex para la programación lineal en 1947 y el desarrollo de ordenadores en las próximas tres décadas, la Investigación Operativa puede ahora “resolver problemas con cientos de miles de variables y restricciones”. Además, los grandes volúmenes de datos requeridos para tales problemas pueden ser almacenados y manipulados muy eficientemente”.

Stafford Beer

En 1967, Stafford Beer caracterizó el campo de la ciencia de la gestión como “el uso empresarial de la investigación operativa”. Sin embargo, en los tiempos modernos el término ciencia de la gerencia también se puede utilizar para referirse a los campos separados de los estudios de organización o de la estrategia corporativa. Al igual que la propia investigación operativa, las ciencias de la gestión (MS) son una rama interdisciplinaria de las matemáticas aplicadas dedicada a la planificación óptima de decisiones, con fuertes vínculos con la economía, la empresa, la ingeniería y otras ciencias. Utiliza varios principios, estrategias y métodos analíticos basados en la investigación científica, incluyendo modelos matemáticos, estadísticas y algoritmos numéricos para mejorar la capacidad de una organización de adoptar decisiones de gestión racionales y significativas al llegar a soluciones óptimas o casi óptimas para problemas complejos de decisión. Los científicos de gestión ayudan a las empresas a alcanzar sus objetivos utilizando los métodos científicos de la investigación operativa.

El mandato del científico de gestión es utilizar técnicas racionales, sistemáticas y basadas en la ciencia para informar y mejorar las decisiones de todo tipo. Por supuesto, las técnicas de la ciencia de la gestión no se limitan a las aplicaciones empresariales, sino que pueden aplicarse a las fuerzas armadas, la medicina, la administración pública, los grupos de beneficencia, los grupos políticos o los grupos comunitarios.

Ciencia de la gestión

La ciencia de la gestión se ocupa de desarrollar y aplicar modelos y conceptos que puedan resultar útiles para ayudar a iluminar los problemas de gestión y resolver los problemas de gestión, así como para diseñar y desarrollar nuevos y mejores modelos de excelencia organizativa.

La aplicación de estos modelos dentro del sector empresarial se conoció como ciencia de la gestión.

La investigación operativa intenta proporcionar a quienes gestionan los sistemas organizados una base objetiva y cuantitativa para la toma de decisiones; normalmente la llevan a cabo equipos de científicos e ingenieros procedentes de una variedad de disciplinas. Así pues, la investigación operativa no es una ciencia en sí misma, sino la aplicación de la ciencia a la solución de problemas administrativos y de gestión, y se centra en el rendimiento de los sistemas organizados considerados en su conjunto y no en sus partes consideradas por separado. La investigación operativa, que suele referirse a sistemas en los que el comportamiento humano desempeña un papel importante, difiere a este respecto de la ingeniería de sistemas, que, utilizando un enfoque similar, tiende a concentrarse en sistemas en los que el comportamiento humano no es importante. En un principio, la investigación operativa se centraba en mejorar las operaciones de los sistemas existentes en lugar de desarrollar otros nuevos; lo contrario ocurría en el caso de la ingeniería de sistemas. Esta diferencia, sin embargo, ha ido desapareciendo a medida que ambos campos han ido madurando.

El tema de la investigación operativa consiste en decisiones que controlan las operaciones de los sistemas. Por lo tanto, se ocupa de cómo se toman y deben tomarse las decisiones administrativas, cómo adquirir y procesar los datos y la información necesarios para tomar decisiones de manera efectiva, cómo monitorear las decisiones una vez implementadas y cómo organizar el proceso de toma de decisiones y de implementación de las mismas. Se hace un uso extensivo de disciplinas más antiguas como la lógica, las matemáticas y la estadística, así como de desarrollos científicos más recientes como la teoría de la comunicación, la teoría de la decisión, la cibernética, la teoría de la organización, las ciencias del comportamiento y la teoría general de sistemas.

En el siglo XIX, la Revolución Industrial supuso la mecanización o sustitución del hombre por la máquina como fuente de trabajo físico. El estudio y la mejora de estos trabajos constituyó la base del campo de la ingeniería industrial. Muchos problemas contemporáneos se refieren a la automatización o mecanización del trabajo mental. Las principales tecnologías implicadas son la mecanización de la generación de símbolos (observación por máquinas como el radar y el sonar), la mecanización de la transmisión de símbolos (comunicación por teléfono, radio y televisión) y la mecanización de la manipulación lógica de símbolos (procesamiento de datos y toma de decisiones por ordenador). La investigación operativa aplica el método científico al estudio del trabajo mental y proporciona el conocimiento y la comprensión necesarios para hacer un uso eficaz del personal y las máquinas para llevarlo a cabo.

En cierto sentido, todo esfuerzo por aplicar la ciencia a la gestión de los sistemas organizados, y a su comprensión, fue un antecedente de la investigación operativa. Comenzó como una disciplina separada, sin embargo, en 1937 en Gran Bretaña como resultado de la iniciativa de A.P. Rowe, superintendente de la Estación de Investigación de Bawdsey, quien llevó a los científicos británicos a enseñar a los líderes militares cómo usar el entonces recién desarrollado radar para localizar aviones enemigos. En 1939, la Real Fuerza Aérea inició formalmente los esfuerzos para ampliar el alcance de los equipos de radar a fin de aumentar el tiempo transcurrido entre el primer aviso proporcionado por el radar y el ataque de los aviones enemigos. Al principio analizaron los equipos físicos y las redes de comunicación, pero más tarde examinaron el comportamiento del personal de operación y de los ejecutivos relevantes. Los resultados de los estudios revelaron formas de mejorar las técnicas de los operadores y también revelaron limitaciones no apreciadas en la red.

En el Ejército Británico y la Marina Real se produjeron acontecimientos similares, y en ambos casos el radar volvió a ser el instigador. En el ejército, el uso de la investigación operativa había surgido de la incapacidad inicial de utilizar el radar de manera eficaz para controlar el fuego de las armas antiaéreas. Dado que la forma tradicional de probar el equipo no parecía aplicarse a los visores de radar, los científicos encontraron necesario realizar pruebas en el campo bajo condiciones de operación, y el distinguido físico británico y futuro Premio Nobel P.M.S. Blackett organizó un equipo para resolver el problema antiaéreo. El Grupo de Investigación del Comando Antiaéreo de Blackett incluía dos fisiólogos, dos físicos matemáticos, un astrofísico, un oficial del ejército, un ex agrimensor y, posteriormente, un tercer fisiólogo, un físico general y dos matemáticos.

Desarrollo de la investigación operativa paralela a la que en Gran Bretaña tuvo lugar en Australia, Canadá, Francia y, lo que es más importante para desarrollos futuros, en los Estados Unidos, que fue el beneficiario de una serie de contactos con investigadores británicos. Sir Robert Watson-Watt, quien con A.P. Rowe lanzó los dos primeros estudios operativos de radar en 1937 y quien afirma haber dado a la disciplina su nombre, visitó los Estados Unidos en 1942 e instó a que se introdujeran investigaciones operativas en los departamentos de Guerra y Marina. Los observadores estadounidenses ya habían enviado desde Londres informes sobre la labor británica, y James B. Conant, entonces presidente del National Defense Research Committee, había tenido conocimiento de la investigación operativa durante una visita a Inglaterra en la segunda mitad de 1940. Otro estimulante fue el memorando de Blackett, “Scientists at the Operational Level”, de diciembre de 1941, que fue ampliamente difundido en los departamentos de servicio de Estados Unidos.

La primera actividad de investigación de operaciones organizada en los Estados Unidos comenzó en 1942 en el Laboratorio Naval de Artillería. Este grupo, que se ocupaba de los problemas de la guerra contra las minas, fue posteriormente transferido al Departamento de Marina, desde donde diseñó el bloqueo minero de las aeronaves del Mar Interior del Japón.

Al igual que en Gran Bretaña, el radar estimuló el desarrollo de la Fuerza Aérea de Estados Unidos. En octubre de 1942, se instó a todos los mandos de la Fuerza Aérea a que incluyeran en su personal a grupos de investigación de operaciones. Al final de la Segunda Guerra Mundial había 26 de estos grupos en la Fuerza Aérea. En 1943 el General George Marshall sugirió a todos los comandantes de teatro que formaran equipos para estudiar las operaciones anfibias y terrestres.

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