تحقیق در عملیات (Operations Research)دانشی است به منظور بکار بستن روش‌های تحلیلی توسعه یافته برای کمک به تصمیم‌گیری بهتر. تحقیق در عملیات با استفاده از روش‌هایی نظیر، مدلسازی ریاضی به منظور تحلیل شرایط پیچیده، به مدیران اجرایی توانایی اتخاذ تصمیم‌های مناسب‌تر و ایجاد سیستم کارا و ثمر بخش را می‌دهد. به تعریف دیگر تحقیق در عملیات یعنی تجزیه و تحلیل ریاضی و عملی یک فرآیند یا عملیات به منظور تصمیم گیری بهینه تعریف شده است(انجمن تحقیق در عملیات آمریکا).
تکنیک های ریاضی که بیشترین استفاده را در تحیقیق در عملیات دارند به شرح زیر هستند:
مدلسازی ریاضی
بهینه سازی ریاضی
تجزیه و تحلیل آماری
شبیه سازی
برنامه ریزی تولید به عنوان زیرشاخه ای از مباحث OR یکی از مهمترین وظایف مدیریت تولید و عملیات است و درباره تعیین مقدار بهینه تولید، نیروی کار و سطح موجودی برای هر دوره افق برنامه‌ریزی با در نظر گرفتن مجموعه منابع تولیدی و محدودیت‌ها، تصمیم‌گیری می‌کند.
اهدافی که معمولا در بهینه سازی برنامه ریزی تولید در نظر گرفته می شوند عبارتند از:
هزینه های حمل و نقل یکی از مراکز هزینه مهم درفعالیتهای خدماتی و تولیدی می باشد و بخش مهمی از کل هزینه ها را شامل می شود. بطوریکه گاهی کاهش تنها 2% از هزینه های حمل و نقل بواسطه برنامه ریزی بهتر می تواند صرفه جویی قابل توجهی را موجب شود.
در ادامه به تشریح خلاصه یک نمونه واقعی در زمینه بهینه حمل و نقل می پردازیم که در نوع خود بزرگترین پروژه علمی اجرا شده در کشور می باشد.
تصميم گيري بهينه در مورد بهره برداري، فروش و يا خريد نفت خام و گاز، واردات و يا صادرات فرآورده هاي نفتي، انتقال آنها و عمليات مختلف پالايشي از اهداف عمده وزارت نفت مي باشند. بررسي و نظارت دقيق بر اين عمليات در زمره وظايف مديران وزارت نفت قرار دارد. در اين تصميم گيري ها همواره سعي بر آن است كه توزيع فرآورده هاي نفتي با مناسبترين نوع وسيله حمل براي تأمين فرآورده هاي مورد نياز انرژي زا در سطح كشور و با حداكثر بهره وري از امكانات و حداقل هزينه ها صورت پذيرد.
شرکت پخش فرآورده های نفتی ایران مسئولیت توزیع فرآورده های اصلی نفتی (بنزین، گازوییل، نفت سفید و نفت کوره) در کشور را به عهده دارد و مسیرهای انتقال نیز به چهار دسته مسیرهای جاده ای، مسیرهای ریلی، خطوط لوله بین شهری و بین استانی و در مواردی خطوط کشتیرانی تقسیم می شود. لذا یک ابر شبکه توزیع شامل هزاران قطعه مسیر در انواع مختلف وجود
خلاصه صورت مسئله: چطور برنامه ریزی انتقال همه فرآورده ها از مبادی به مقاصد انجام دهیم که متحمل کمترین هزینه ممکن در حمل و نقل باشیم.
مبادی شبکه شامل پالایشگاهها و بنادر واردات فرآورده و مقاصد نهایی جایگاههای عرضه سوخت در کل کشور، بنادر صادرات سوخت و مصرف کنندگان عمده سوخت مانند نیروگاهها و صنایع تولیدی عمده می باشد و در این بین نقاط میانی هم شامل انبارهای ذخیره سوخت در پهنه کشور می باشند که وظیفه ذخیره فرآورده ها و تنظیم عرضه و تقاضا را به عهده دارند.
این شبکه عظیم شامل حدود 800 نود و حدود 5000 قطعه مسیر از انواع مختلف است
هدف اصلی طرح تهیه یک سیستم نرم افزاری می باشد که شرکت پخش با کمک آن بتواند برنامه ریزی حمل و نقل را بصورت دوره ای از سیستم دریافت کند و برنامه نهایی بهینه ترین برنامه حالت ممکن از نظر هزینه باشد.
گام های کلی اجرای این پروژه به شرح زیر می باشد:
چگونگي توزيع فرآورده هاي نفتي توليدي و وارداتي تا نقاط عرضه و صادرات در كشور از ابعاد وسيعي برخوردار است. ظرفيتهاي توليد فرآورده ها، تأسيسات و وسائل سوخت رساني مقادير و نقاط تقاضا در سطح كشور، با نحوه توزيع فرآورده ها ارتباطي بسيار نزديك دارد. در حال حاضر توليد فرآورده هاي نفتي انرژي زا در كشور، توسط ده پالايشگاه و مجتمع توليدي صورت مي پذيرد. جهت ايجاد تعادل در مورد كمبود و يا مازاد فرآورده هاي نفتي كشور حدود هفت مبدأ صادراتي و وارداتي در شبكه انتقال مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انتظار مي رود كه در آينده نزديك براساس نياز روزافزون به توليد و مبادلات فرآورده هاي نفتي، تعداد اين نقاط در كشور سريعاً افزايش يابد.
اگرچه تعداد فرآورده هاي توليدي منشعب از نفت خام به بيش از يكصد مورد مي‌رسد ولي تعداد فرآورده هاي عمده نفتي كمتر از ده مورد است. از اين تعداد نيز فقط چهار مورد آن نقش اساسي را در اقتصاد انرژي ايفا مي كنند. اين چهار فرآورده اصلي يعني بنزين موتور، نفت سفيد، نفت گاز و نفت‌كوره تأمين كنندگان اصلي انرژي كشور مي باشند.
نحوه انتقال اين فرآورده هاي اصلي، به صورتهاي مختلف انجام مي گيرد. چهار نوع وسيله حمل وظيفه عمده انتقال اين چهار فرآورده را در كشور برعهده دارند. خطوط لوله، راه آهن، نفتكشهاي جاده‌اي و وسايل حمل دريايي در مسيرهاي متفاوت با هزينه هاي مختلف جهت پاسخگويي به نياز نقاط مختلف كشور، در اين زمينه فعاليت مؤثري را بر عهده دارند.
بدليل جابجايي الگوي توليد و مصرف انرژي در كشور وضعيت توزيع فرآورده هاي نفتي بصورتي مستمر تحت تأثير قرار مي گيرد. در حال حاضر هزينه سالانه انتقال فرآورده هاي نفتي، فقط در بخش برون شهري، بسیار بیش از هزار ميليارد تومان مي باشد (رقم دقیق قابل ذکر نیست). نرخ حمل نيز در سالهاي اخيراز رشد بسيار فزاينده اي برخوردار بوده است. ظرفيتهاي مورد نياز براي تأسيسات تأمين و انتقال فرآورده و همچنين انتخاب مناسبترين وسيله و مسير حمل براي انتقال، مي تواند تأثيرات مهمي در اين هزينه هاي هنگفت داشته باشد. تقاضاي در حال تغيير در نقاط مختلف جغرافيايي به فراورده هاي انرژي زا، نه تنها نحوه انتقال بهينه را مي طلبد بلكه نحوه عرضه بهينه را نيز ايجاب مي كند. هدف از اين پروژه تدوين مدلي انعطاف پذير مي باشد كه بتواند توسط مديريت به اجرا درآمده و در تصميم گيريهاي وي در سطح كلان ابزاري نيرومند باشد.
محدوده تحقيق در اين پروژه بخش حمل و نقل فرآورده هاي نفتي از مبادي تأمين تا نقاط تقاضا مي باشد. در اين پروژه به شناسايي عوامل مؤثر در عملكرد اين بخش مي پردازيم. ساختار رياضي مدل براساس اين عوامل و همچنين چگونگي تعامل آنها تعيين مي‌گردد. نتايج اجراي چنين مدلهايي مي تواند سياستهاي كلي تصميم گيري مديران را در سطح كلان جهت توليد و توزيع بهينه فرآورده هاي نفتي مشخص نمايد.
از دیگر وظایف این برنامه ریزی ، برنامه ریزی استراتژیک بوده که به جهت بهبودهای بلند مدت در شبکه توزیع در نظر گرفته می شود این بهبودها از طریق موارد زیر مورد بررسی قرار گرفته خواهد گرفت:
در نودهای نوع انبار ،تلمبه خانه و نقاط مرزی (مانند اسکله ها) که نقاط میانی انتقال محسوب می شوند تعادل ورود و خروج فرآورده به نود با احتساب موجودی ابتدایی و انتهایی نود در دوره برنامه ریزی برابر است.
در نودهای از نوع شهر ، پالایشگاه و نقاط مصرف در صورتی که برای آنها مصرف (تقاضا) تعیین شده باشد میزان ورود فرآورده با میزان تقاضای آن برابر خواهد بود
در نودهای از نوع پالایشگاه و نقاظ واردات در صورتی که برای آنها تولید(عرضه) تعیین شده باشد میزان ورود فرآورده با میزان تقاضای آن برابر خواهد بود
در نوهای نوع انبار و نقاط مرزی (مانند اسکله ها) که عملیات بارگیری در آنها قابل انجام است مقدار بارگیری از هر فرآورده نباید از قدرت بارگیری نود تجاوز کند.
در نوهای نوع انبار و نقاط مرزی (مانند اسکله ها) که عملیات تخلیه در آنها قابل انجام است مقدار بارگیری از هر فرآورده نباید از قدرت بارگیری نود تجاوز کند.
در هر قطعه از خط لوله مقدار کل فرآورده های منتقل شده نباید از ظرفیت انتقال قطعه خط تجاوز کند . در قطعه هایی از خط امکان انتقال در دو جهت مخالف بطور غیر همزمان وجود دارد که برای اینگونه قطعات دو ظرفیت رفت و برگشت مجزا تعیین شده است بنابراین مجموع انتقال در دو جهت قطعه خط لوله نباید از بیشترین ظرفیت انتقال قطعه در دو جهت تجاوز کند.
در هر قطعه از خط لوله مقدار کل فرآورده های منتقل شده در یک جهت نباید از ظرفیت انتقال قطعه در همان جهت خط تجاوز کند
در صورتیکه بنا به هر دلیل امکان اجرای برنامه خروجی مدل وجود نداشته باشد می توان از طریق کران بالا یا کران پایین متغیر انتقال اعمال نظر نمود. برای مثال در خطوط لوله نمی توان دو نوع فرآورده دور از هم را بلافاصله از یکدیگر انتقال داد که این امر به موجب مخلوط شدن دو فرآورده دور از هم مانند بنزین و نفت گاز در قسمتی از خط امکان پذیر نیست. بنابراین برای اجتناب از این موضوع یک بسته نفت سفید در بین ای دو فرآورده مورد نیاز است و این بوسیله اعمال یک کران پایین انتقال برای متغیر قابل اعمال است.
بهینه سازی انتقال در جهت استفاده بهتر از امکانات انتقال می تواند بطور قابل ملاحظه ای مصرف منابع کمیاب ( مالی و غیر مالی ) را کاهش دهد.
از جنبه مالی پس از برآورد های صورت گرفته، نتایج اجرای مدل با برنامه عملیاتی اجرا شده در یک دوره زمانی گذشته مورد مقایسه قرار گرفت و مشخص گردید که اجرای برنامه عملیاتی ارایه شده توسط این مدل می تواند کاهشی در حدود 16 درصد از هزینه های گزاف حمل و نقل فراورده های نفتی را در هر دوره زمانی سبب شود.
علاوه بر آن از نظر عملکردی نیز استقرار یک سیستم کامپیوتری و تحت شبکه می تواند علاوه بر ایجاد سهولت در امر برنامه ریزی، سایر فرایند های شرکت نفت از قبیل ارسال گزارش های عملیاتی را به تمامی نقاط دخیل در شبکه را تسریع بخشد.
