Optymalizacja
Optymalizacja, czy też innymi słowy – czynnościowo – optymalizowanie, w sensie ogólnym jest to wyznaczanie, zgodne z określonym tokiem postępowania, rozwiązań najlepszych z punktu widzenia przyjętego kryterium, właściwego w danych warunkach i spełniających zadane ograniczenia, a więc pochodzących ze zbioru rozwiązań dopuszczalnych.

W ogólnym sensie matematycznym, optymalizacja jest to postępowanie prowadzące do określenia rozwiązania ekstremalnego, zgodnego z kryterium wyrażonym w formie minimum lub maksimum na zbiorze wartości X (rys. 4).

Praktycznym celem optymalizacji jest doprowadzenie decydenta do podjęcia optymalnej decyzji tzn. najlepszej z punktu widzenia przyjętego w danych warunkach kryterium decyzyjnego, które matematycy nazywają funkcją celu lub funkcją kryterium. Najczęściej stosowanymi, syntetycznymi kryteriami optymalizacji, w obszarze menadżerskiej działalności budowlanej będzie:

  • 1 – kryterium minimum kosztów realizacji projektu (produktu), przy zadanym ograniczeniu czasu jego wykonania, albo
  • 2 – kryterium minimum czasu realizacji projektu (zadania), w danych warunkach, w tym ograniczeniu kosztowym.

    Bliższe przedstawienie optymalizacji czasowo-kosztowej przedstawiono w rozdziale 2.6.

    Dziedziną wiedzy, która zainicjowała (w latach 40 obecnego stulecia) i w dalszym ciągu rozwija metody optymalizacji decyzji są tzw. badania operacyjne (BO) oraz inżynieria Systemów (IS).

    Metody te posługują się modelami matematycznymi, graficzno-matematycznymi lub graficznymi, Służą one na wstępie do odwzorowania analizowanego systemu (sytuacji), przeprowadzenia na nim eksperymentów liczbowych i/lub graficznych, a na koniec przedstawienia, po decyzję rozwiązania optymalnego, z punku widzenia przyjętego kryterium.

    Metody, w tym odnośne procedury optymalizacyjne mogą mieć zróżnicowany charakter.

    Jeśli wszystkie parametry wywierające wpływ na decyzję są wielkościami stałymi i znanymi, to takie metody i decyzje z nich wynikające nazywamy deterministycznymi lub zdeterminowanymi.

    Jeśli natomiast chociaż jeden parametr ma charakter losowy, o znanym rozkładzie, mówimy wówczas o modelu probabilistycznym.

    Najbardziej “niewiadome” modele to takie, w których uwzględnia się elementy zjawiska o nie znanym rozkładzie (który może być co najwyżej dookreślany za pomocą np. metod sumulacyjnych). Zazwyczaj określa się jako – dla odróżnienia od probabilistycznych – jako stochastyczne.

    W literaturze poświęconej optymalizacji decyzji w sensie BO, można znaleźć różne ich klasyfikacje. Można je podzielić przykładowo na następujące metody:

  • programowania liniowego (w tym algorytmy tzw. transportowe),
  • programowania dynamicznego,
  • masowej obsługi (tzw. teoria kolejek),
  • analizy przypływów w modelach sieciowych (w tym metody PERT, CPM, GERT itp.),
  • gry i symulacje itd.

    Z punktu widzenia liczby zastosowanych kryteriów procedury optymalizacyjne decyzji dzieli się na jedno- lub wielo- kryteryjne.

    Co z tego powinien wiedzieć menadżer? Nie koniecznie musi on znać w pełni matematyczne oraz informatyczne tajniki odnośnych, szczegółowych procedur. Ale powinien wiedzieć jaka metoda matematycznego dochodzenia do decyzji może być i/lub powinna być zastosowana przez podległy mu personel, aby ostatecznie podjęta przez niego decyzja nie miała charakteru intuicyjnego, a była optymalną.

    Rozwiązywanie zadań Optymalizacyjnych
    Ogólna, ramowa procedura rozwiązywania zadań optymalizacyjnych obejmuję przykładowo następujący tok postępowania:
    1. identyfikacja ilościowa i/lub jakościowa problemu decyzyjnego, w tym celów do osiągnięcia, warunków i ograniczeń,
    2. analiza możliwych do zastosowania przez oceniających, w tym decydentów, systemów (układów) wartościowania – oceniania.
    3. określenie (wybór) dla danych warunków możliwych do zastosowania kryteriów optymalizacji oraz dokonanie heurystycznego wyboru kryterium uznanego za najwłaściwsze w danej sytuacji,
    4. dokonanie oceny stanu rozpoznania wartości zmiennych, które mają być przedmiotem analiz (eksperymentów) na adekwatnym do problemu modelu (zdeterminowane, czy losowe, a jeśli losowe to jak opisane),
    5. dobór metody matematycznej i/lub graficzno-matematycznej, lub graficznej, uznanej za najwłaściwszą do zastosowania w danej sytuacji.
    6. acisłe (matematyczne) określenie funkcji celu oraz zbioru rozwiązań wstępnie dopuszczalnych.
    7. wykluczenie ze zbioru rozwiązań wstępnie dopuszczalnych, rozwiązań uznanych za celowe do pominięcia,
    8. określenie rozwiązania optymalnego (w sensie matematycznym ekstremalnego) oraz jemu bliskiego – jako alternatywnego.
    9. ocena ww. rozwiązań i ich rzeczowa identyfikacja, opisująca decydentowi co “fizycznie” (jakie konkretne rozwiązanie techniczno-technologiczno-organizacyjne i/lub ekonomiczne) stoi za danym rozwiązaniem. Ocenie tej powinien również towarzyszyć krótki opis oczekiwanych skutków podejmowanej decyzji, zarówno pozytywnych jak i negatywnych, np. z obszaru ujemnych oddziaływań ekologicznych,
    10. projekt decyzji do podjęcia przez właściwego w sprawie menadżera i/lub instytucję.

    Ramowy algorytm dochodzenia do optymalnej decyzji, w sensie BO oraz IS przedstawiono na rys. 5, a na rys. 6 ilustracje graficzne przykładowych zadań optymalizacyjnych, stanowiących podstawę optymalnych decyzji mendżerów i/lub inżynierów w budownictwie.