Probleme mit Mathematik lösen

Mit Operations Research zu besseren Entscheidungen

von Thomas Hafen - 21.11.2018

Foto: Sashkin / Shutterstock.com

Dank der Kombination von Big Data, Machine Learning und dem IoT eröffnet OR neue Einsatzmöglichkeiten für die Lösung komplexer unternehmerische Probleme.

Saving Lives. Saving Money. Solving Problems.“ Mit diesem Slogan wirbt das amerikanische Institute for Operations Research and the Management Sciences (INFORMS) für ein Fachgebiet, in dem es im Wesentlichen um die Lösung von Planungsproblemen mit Hilfe mathematischer Methoden geht.

Quelle: Optima Inc.

Die Anfänge von Operations Research (OR) gehen auf Entwicklungen im Zweiten Weltkrieg zurück, als sich das Militär mit der optimalen Planung von Radarstationen oder der besten Zusammensetzung von Schiffskonvois auseinandersetzen musste. „Das Besondere war damals die ausgeprägte Interdisziplinarität bei der Zusammensetzung von Teams zur Entwicklung und Anwendung von mathematischen Methoden auf konkrete Anwendungsfragen“, berichtet Professor Alf Kimms, Inhaber des Lehrstuhls für Logistik und Operations Research an der Mercator School of Management und Vorstandsvorsitzender der Gesellschaft für Operations Research (GOR), die sich die Förderung von OR in Wissenschaft und Praxis zur Aufgabe gemacht hat.

Die Einsatzgebiete für Operations Research sind vielfältig. Sie reichen von der Routenplanung für Vertriebsmitarbeiter oder Paketzusteller über die Rohstoffzusammensetzung in der Produktion und den Fahrzeugeinsatz in Logistik und Transport bis hin zu Investitionsentscheidungen oder Marktanalysen. Die Grenzen zu anderen Gebieten der Analytik oder Statistik sind fließend. Gemeinsam ist den in OR betrachteten Fragestellungen in der Regel, dass sie einer mathematischen Beschreibung zugänglich sind. „Wir versuchen zu beweisen, dass es besser nicht geht, oder wir versuchen zumindest zu belegen, dass eine beste Lösung für ein konkretes Beispiel nur höchstens x Prozent entfernt sein kann“, erklärt Kimms das Prinzip. „So hat man zusätzlich zur eigentlichen Lösung eine Aussage zur Qualität der vorgeschlagenen Lösung zur Hand.“ Ein typisches Beispiel für den OR-Ansatz ist das Problem des Handlungsreisenden (Traveling Salesman Problem), der mehrere Städte besuchen soll. Für diese Aufgabe gibt es (mindestens) eine Route, bei der die gesamte Wegstrecke am kürzesten ist.

Anwendungsbeispiele für Operations Research
Unternehmensbereiche, die sich durch Operations Research optimieren lassen, sind unter anderem:
Logistik und Transport	Die mathematischen Methoden von OR helfen dabei, die Beladung von Lkws oder Schiffen zu planen, deren Routen zu optimieren und die besten Standorte für Container-Häfen, Güterbahnhöfe oder Paketverteilzentren zu finden.
Verkehr	Die Planung von Verkehrswegen, die Verkehrsleitung und die optimale Reaktion auf Störungen wie Zugausfälle, Staus oder Verspätungen sind Aufgabengebiete für Operations Research.
Produktion	Welche Menge soll von einem bestimmten Produkt pro Tag, pro Woche oder pro Monat hergestellt werden, um den Rohstoffverbrauch und die Maschinenauslastung zu optimieren? Welche Rohstoffe sollen in welcher Menge wann bestellt werden, um so reibungslos und kostengünstig wie möglich zu produzieren? Wie kann bei der Produktion von Kleidung oder Formblechen der Verschnitt minimiert werden? Diese und andere Fragen aus der Fertigung lassen sich mit Hilfe von Operations-Research-Methoden beantworten.
Preisfindung und Ertragsmanagement	Operations Research hilft bei der Entscheidungsfindung, wenn es darum geht, den richtigen Preis für ein Produkt festzulegen, das Sortiment zu optimieren und Werbe- oder Rabattmaßnahmen zu planen.
Personalplanung	Quantitative Ansätze können auch bei Fragestellungen zur Personalentwicklung helfen. So lässt sich beispielsweise mit Hilfe von OR besser prognostizieren, welche Folgen das altersbedingte Ausscheiden von Mitarbeitern auf die Belegschaft hat, wann welche Nachwuchskräfte eingestellt werden sollten und welche Fortbildungsmaßnahmen notwendig sind.
Anlagenplanung	Von der Standortfindung über die Dimensionierung bis hin zur optimalen Aufstellung von Maschinen und Leitständen können mathematische Verfahren Entscheidungshilfe bei der Planung von Fabriken, Kraftwerken oder anderen Anlagen bieten.
Produktentwicklung	Technische Details wie die Wandstärke eines Druckbehälters oder die Leuchtweite eines Scheinwerfers lassen sich ebenso mit mathematischen Modellen optimieren wie ein Produktdesign.
Finanzwesen	Anlage- und Investitionsstrategien, Risikomanagement und Liquiditätsplanung sind einige der Bereiche, die mit OR-Methoden bearbeitet werden können.
IT-Sicherheit	OR findet und optimiert Maßnahmen, mit denen Identitätsdiebstahl im Cloud-Computing erkannt und abgewehrt werden kann.

Seite

Mit Operations Research zu besseren Entscheidungen

Mehr zum Thema