Tối Ưu, Tối Ưu Hóa (OPTIMIZE) là thực hiện các giải pháp, thay đổi, cải tiến (đổi mới) đối với sự vật, sự việc, quy trình, nhiệm vụ yêu cầu, tổ chức… để đạt được lợi ích, kết quả tốt hơn trong khi tiết giảm được nguồn lực, chi phí đầu vào. Mục đích của tối ưu, tối ưu hóa là đạt được hiệu quả tốt hơn ở cả đầu ra và/hoặc đầu vào của sự vật, sự việc.
Ở mỗi lĩnh vực khác nhau như Kinh doanh-kinh tế, công nghệ, Văn hóa-xã hội, pháp luật, sản xuất…Tối ưu hay tối ưu hóa có thể được định nghĩa và phân tích theo những thuật ngữ và góc nhìn khác nhau, nhưng về bản chất thì tối ưu hay tối ưu hóa sẽ hướng đến đạt mục đích và đáp ứng nhu cầu theo cách tốt hơn về nguồn lực, tài nguyên, chi phí…bản thân mục đích cũng tốt hơn.
Một cách tổng quát, đối tượng được tối ưu hóa sẽ được chi phối bởi những tiêu chí yếu tố khác, người ta gọi đó là sự ràng buộc để hoạt động tối ưu, tối ưu hóa đạt được mục đích.
Một số trường hợp ví dụ về tối ưu hóa:
1, Tối ưu, tối ưu hóa trong tổ chức, doanh nghiệp
Trong quản lý tổ chức (bao gồm cả doanh nghiệp, cơ quan nhà nước, tổ chức xã hội…), tối ưu hóa có thể đề cập đến việc làm cho tổ chức hoạt động hiệu quả hơn thông qua các biện pháp như cải thiện quy trình, giảm lãng phí và nâng cao hiệu quả.
2, Tối ưu, Tối ưu hóa sản phẩm dịch vụ
Trong quá trình thiết kế hoặc phát triển sản phẩm, tối ưu, tối ưu hóa có thể bao gồm cải tiến chức năng của sản phẩm, nâng cao trải nghiệm của người dùng, giảm chi phí, v.v. để tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường, hay tăng lợi nhuận.
3, Tối ưu, Tối ưu hóa nguồn nhân lực bên trong tổ chức, doanh nghiệp
Trong quản lý nguồn nhân lực, tối ưu hóa có thể bao gồm việc sa thải, tức là sa thải những nhân viên thiếu tiềm năng phát triển, xung đột với văn hóa công ty hoặc có hiệu suất kém để cải thiện hiệu quả chung của nhóm, của công ty, tổ chức.
4, Tối ưu hóa công nghệ, khoa học kỹ thuật
Bất kỳ một công nghệ nào cũng tiêu tốn tài nguyên, nguồn lực, tối ưu hóa công nghệ hay kỹ thuật có thể là cải tiến mã Code, cải tiến quy trình xử lý bên trong phần mềm, cải thiện hiệu suất xử lý của chip, rút ngắn thời gian xử lý, giải pháp để tiêu tốn ít năng lượng-tài nguyên CPU hơn…
Tối ưu trong tiếng Anh là optimize, optimum, Optimality… ; tối ưu hóa trong tiếng Anh là Optimization hoặc OPTIMIZE, optimizing; Trong tiếng Trung Quốc thì Tối ưu hóa là优化 (đọc phát âm thành yōuhuà).
TỐI ƯU, TỐI ƯU HÓA, OPTIMIZE LÀ GÌ? KHÁI NIỆM, ĐỊNH NGHĨA VỀ TỐI ƯU
Tối ưu, Tối ưu hóa (OPTIMIZE) là việc thực hiện những giải pháp nhất định để làm cho sự vật, sự việc (con người, quy trình, doanh nghiệp, quốc gia, AI…) trở nên tốt hơn với các tài nguyên nguồn lực ít hơn (hoặc hạn chế).
Tối ưu hóa là loại bỏ hay cải tiến những yếu tố hoặc các hoạt động không tốt làm ảnh hưởng đến tổng thể, mà chi phí và tài nguyên không tiêu tốn nhiều. Mục đích của tối ưu hóa là giải quyết được vấn đề theo cách tiết kiệm nguồn lực hơn.
Tối ưu hóa là phương pháp hay kỹ thuật để làm cho cá nhân/tổ chức, quy trình, máy móc, AI hay thậm chí là quốc gia, vùng lãnh thổ… tốt đẹp hơn với nguồn lực hữu hạn.
| CÁ TÍNH (PERSONALITY) LÀ GÌ? Đào sâu và tìm hiểu về CÁ TÍNH
Tối ưu hóa là chọn ra giải pháp hiệu quả hơn, tốt hơn trong số nhiều giải pháp nhằm đáp ứng các yêu cầu và giảm chi phí. Định nghĩa này về Tối ưu, tối ưu hóa được phát biểu theo Cơ sở lý luận, Lý thuyết Tối Ưu Hóa Hiện Đại (Modern optimization theory).
Tối ưu hóa (OPTIMIZE) là sự cải tiến hoặc đổi mới quy trình, các yếu tố liên quan đến đối tượng cần cải thiện để đáp ứng nhu cầu tốt hơn, với chi phí, tài nguyên hiệu quả hơn.
Tối ưu, Tối ưu hóa (OPTIMIZE) có nghĩa là thay đổi hoặc lựa chọn giải pháp hiệu quả hơn về nguồn lực để đạt mục mục đích tốt hơn so với giải pháp cũ khi chưa được tối ưu.
Ý nghĩa cốt lõi Tối ưu, tối ưu hóa là đạt được hiệu suất, hiệu quả, tác động hoặc mục tiêu tốt hơn bằng cách điều chỉnh, cải thiện hoặc hoàn thiện một hệ thống, quy trình, phương pháp hoặc thiết kế nhằm giảm chi phí cũng như đạt được những yêu cầu tốt hơn với nguồn lực hữu hạn hơn.
Tối ưu, tối ưu hóa được triển khai ở gần như tất cả các lĩnh vực ngành nghề, quy trình, chủ thể…nhằm đạt được nhiều lợi ích tốt hơn so với khi chưa tối ưu. Tối ưu, tối ưu hóa thường đi kèm với điều kiện chi phí, nguồn lực được tiết giảm.
TỐI ƯU HÓA PHÂN BỔ NGUỒN LỰC (Kinh tế)
Phân bổ nguồn lực tối ưu là phân bổ nguồn lực trong điều kiện kinh tế thị trường, đạt được thông qua việc điều chỉnh tự động các cơ chế thị trường dựa trên các quy luật chung về bình đẳng, cạnh tranh, pháp quyền và công khai, chứ không phải ý chí chủ quan của con người. Tức là thị trường tự động điều chỉnh sự phân bổ nguồn lực giữa cung và cầu thông qua cạnh tranh tự do và sự lựa chọn tự do của “người kinh tế có lí trí” và quy luật giá trị; vận dụng “bàn tay vô hình” để thúc đẩy sự phát triển, qua đó đạt được tối ưu hóa trong phân bổ nguồn lực cho toàn xã hội, nền kinh tế.
Lý Do Căn Nguyên Và Khởi Nguồn Dẫn Tới Việc Phải Tối Ưu, Tối Ưu Hóa Phân Bổ Nguồn Lực, Tài Nguyên
Trong kinh tế, tài nguyên có thể được chia thành định nghĩa hẹp và định nghĩa rộng. Tài nguyên theo nghĩa hẹp là tài nguyên thiên nhiên; tài nguyên theo nghĩa rộng là tài nguyên kinh tế hoặc các yếu tố sản xuất, bao gồm tài nguyên thiên nhiên, lao động và vốn. Có thể nói, nguồn lực là tổng hợp các nguồn lực về con người, vật chất, tài chính trong hoạt động kinh tế – xã hội, là điều kiện vật chất cơ bản cho sự phát triển kinh tế – xã hội. Trong bất kỳ xã hội nào, nhu cầu của con người như một mong muốn là vô tận, nhưng các nguồn lực được sử dụng để đáp ứng nhu cầu của con người thực sự là có hạn. Do đó, tài nguyên là khan hiếm, đặt ra yêu cầu phải tối ưu, tối ưu hóa (OPTIMIZE).
Phân bổ nguồn lực có nghĩa là, sự khan hiếm nguồn lực quyết định rằng bất kỳ xã hội nào cũng phải phân bổ hợp lý các nguồn lực hạn chế cho các lĩnh vực khác nhau của xã hội theo một cách nhất định, để từ đó đạt được mục đích sử dụng tốt nhất các nguồn lực, tức là sản xuất ra hàng hóa và dịch vụ phù hợp nhất với mức tiêu thụ tài nguyên ít nhất và thu được lợi ích tốt nhất.
Nhìn chung, nếu có thể phân bổ nguồn lực hợp lý thì hiệu quả kinh tế hay hoạt động kinh doanh sẽ được cải thiện đáng kể, nền kinh tế và nhà sáng lập (doanh nghiệp) sẽ tràn đầy sức sống; ngược lại, hiệu quả kinh tế sẽ thấp, cản trở sự phát triển kinh tế và hoạt động kinh doanh.
Nói một cách đơn giản, tối ưu hay tối ưu hóa (OPTIMIZE) việc phân bổ tài nguyên có nghĩa là thực hiện việc phân bổ, sắp xếp, bố trí hợp lý để sử dụng tài nguyên tốt hơn.
Phương Thức Phân Bổ Để Tối Ưu Hóa Nguồn Lực
1, Phương pháp tối ưu hóa phân bổ nguồn lực theo kế hoạch
Phòng kế hoạch sẽ quản lý và phân bổ nguồn lực dựa trên khả năng và nhu cầu xã hội thông qua hạn ngạch kế hoạch (chỉ tiêu kế hoạch) và các chỉ dẫn hành chính được xác định trước đó.
| CƠ HỘI (OPPORTUNITY) LÀ GÌ? Tìm hiểu sâu về Cơ Hội
Đối với phương pháp phân bổ nguồn lực theo kế hoạch, trong những điều kiện nhất định, phương pháp này có ý nghĩa trong điều chỉnh để phát triển kinh tế từ góc nhìn lợi ích chung, và tập trung được sức mạnh cho việc hoàn thành các dự án quan trọng.
Tuy nhiên, các phương pháp lập kế hoạch khó phản ánh được nhu cầu xã hội phức tạp và luôn thay đổi, việc truyền tải thông tin dễ bị lệch, khiến những người tham gia thị trường thiếu động lực.
2, Phương pháp tối ưu hóa phân bổ nguồn lực theo thị trường
Phương pháp tối ưu hóa phân bổ nguồn lực này dựa trên cơ chế vận hành thị trường. Phương pháp này có thể giúp doanh nghiệp thiết lập mối liên hệ trực tiếp với thị trường.
Doanh nghiệp sẽ đạt được sự phân bổ hợp lý các yếu tố sản xuất trong cạnh tranh dựa trên sự thay đổi cung cầu của thị trường và thông tin về giá cả sản phẩm trên thị trường đó.
Tuy nhiên, cách tối ưu này cũng có một số nhược điểm. Ví dụ, thị trường có những rủi ro tiềm ẩn (khó nhận biết), điều đó có thể dẫn đến mất cân bằng giữa tổng cung và tổng cầu xã hội. Khi thị trường không rõ ràng, điều đó có thể khiến doanh nghiệp, nhà sáng lập gặp khó khăn trong định hướng, sau đó ảnh hướng đến hoạt động tối ưu hóa nguồn lực, chi phí.
Nội Hàm, Ý Nghĩa Bên Trong Của Việc Tối Ưu Hóa Nguồn Lực
Phân bổ nguồn lực tối ưu là việc sử dụng hiệu quả các nguồn lực, tập trung vào “tối ưu hóa”. Nó bao gồm cả việc tối ưu hóa việc sử dụng và sắp xếp các nguồn lực con người, tài chính, vật chất, công nghệ, thông tin và các nguồn lực khác trong doanh nghiệp, cũng như việc tối ưu hóa việc phân bổ các nguồn lực con người, tài chính, vật chất và các nguồn lực khác trong xã hội. “Tối ưu hóa tổ chức lao động”, “Tối ưu quản lý doanh nghiệp”, “sa thải và chuyển đổi-đổi mới, giảm nhân lực và tăng hiệu quả” là những vấn đề phổ biến thường được nhắc tới đều nằm trong phạm trù phân bổ nguồn lực tối ưu.
Bản thân cơ chế tự điều tiết thị trường tự do có những hạn chế như tính tự do, rủi ro, chậm. Do đó, việc cân bằng tổng thể cung cầu cần thiết cho sản xuất và tái sản xuất xã hội, sự phát triển bền vững của nền kinh tế và xã hội, và môi trường công cộng xã hội phải đạt được thông qua sự kiểm soát vĩ mô của nhà nước. Trong một doanh nghiệp, việc sử dụng hợp lý các nguồn lực của phòng ban hoặc khu vực chủ yếu đạt được thông qua nhìn nhận thị trường, nhưng thị trường như đề cập ở trên lại có những rủi ro và hạn chế. Vì thế cơ chế cạnh tranh sinh tồn này thúc đẩy các doanh nghiệp cải tiến công nghệ, nâng cao quản lý kinh doanh, tăng năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế và phân bổ nguồn lực một cách tối ưu.
Tiêu Chí Tối Ưu Hóa Phân Bổ Nguồn Lực
Đầu tiên, việc tối ưu hóa phân bổ nguồn lực sẽ cần xét đến các tiêu chuẩn đáp ứng nhu cầu vật chất, và tinh thần ngày càng tăng của người con người (đối với xã hội) hay người tiêu dùng (trong nền kinh tế).
Thứ 2, việc tối ưu hóa phân bổ nguồn lực không thể bỏ qua tiêu chí phát triển bền vững.
Thứ 3, việc tối ưu hóa phân bổ nguồn lực không thể bỏ qua các tiêu chí tránh hoặc giảm thiểu lãng phí.
Tác Dụng Tích Cực Của Hoạt Động Tối Ưu Hóa
1. Tối ưu hóa sẽ thúc đẩy tiến bộ khoa học công nghệ và quản lý doanh nghiệp, nâng cao hiệu quả lao động
Là một thực thể thị trường, doanh nghiệp tham gia vào các hoạt động sản xuất và vận hành với mục tiêu tối đa hóa lợi nhuận. Nếu một doanh nghiệp muốn giá sản phẩm của mình có tính cạnh tranh và tối đa hóa lợi nhuận, thì phải đảm bảo rằng thời gian lao động cá nhân mà họ bỏ ra để sản xuất ra hàng hóa, tức là giá trị cá nhân, phải thấp hơn thời gian lao động xã hội cần thiết, tức là giá trị xã hội.
Dưới tác động của cạnh tranh, các doanh nghiệp có năng suất lao động cao hơn và giá trị lao động cá thể thấp hơn sẽ ở vị thế chủ động trong cạnh tranh, giúp bán sản phẩm với giá cao hơn giá trị lao động của doanh nghiệp, do đó thu được thu nhập cao hơn.
Ngược lại, các doanh nghiệp có năng suất lao động thấp và giá trị lao động cá nhân cao hơn giá trị lao động xã hội sẽ ở thế bị động trong cạnh tranh, dẫn đến việc sản phẩm sẽ phải bán ra thị trường với giá thấp hơn giá trị lao động cá nhân, do đó thu được ít lợi nhuận hơn, thậm chí thua lỗ. Theo cách này, doanh nghiệp với tư cách là chủ thể thị trường sẽ chủ động tối ưu hóa bằng cách ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến, cải tiến hoạt động quản lý theo lợi ích của mình dưới sự điều tiết của cơ chế thị trường để tăng năng suất lao động, qua đó thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng đối với doanh nghiệp cũng như xã hội.
2, Tối ưu hóa tạo điều kiện để doanh nghiệp kết hợp hiệu quả các yếu tố sản xuất theo nhu cầu thị trường, đạt được sự kết nối giữa sản xuất và nhu cầu
Với tư cách là đơn vị/chủ thể tiếp nhận tín hiệu điều tiết của thị trường, doanh nghiệp sẽ thông qua biến động giá cả thị trường, xu hướng để nắm bắt tình hình cung cầu thị trường, từ đó sắp xếp, điều chỉnh phương hướng, chủng loại, số lượng, quy mô sản xuất, kết hợp các yếu tố sản xuất.
Khi giá của một mặt hàng nào đó tăng lên, điều đó có nghĩa là mặt hàng đó đang khan hiếm trên thị trường và công ty sẽ tự động mở rộng quy mô sản xuất cũng như hoạt động. Ngược lại, nếu giá của một mặt hàng nào đó giảm thì có nghĩa là thị trường đang dư thừa mặt hàng này, doanh nghiệp sẽ thu hẹp quy mô sản xuất hoặc điều chỉnh hướng kinh doanh, chuyển sang sản xuất mặt hàng khác.
Thị trường là “cuộc sống” của doanh nghiệp, liên quan đến hiệu quả kinh doanh và sự phát triển của doanh nghiệp. Vì vậy, sản xuất và vận hành theo xu hướng thị trường là yêu cầu tất yếu của sự phát triển đối với doanh nghiệp.
3, Tối ưu hóa sẽ phát huy tối đa tính cạnh tranh và khả năng thích nghi của chủ thể để nâng cao năng lực sản xuất cũng như quản lý hàng hóa.
Các doanh nghiệp tham gia sản xuất, kinh doanh hàng hóa tất yếu sẽ phải cạnh tranh quyết liệt để giành thị phần. Sức ép cạnh tranh đến từ đối thủ, sản phẩm thay thế, khách hàng …buộc doanh nghiệp phải tối ưu hóa bằng cách tăng cường quản lý, giảm chi phí, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh; thúc đẩy doanh nghiệp hoạt động vững vàng, tự chịu trách nhiệm về lãi lỗ, tích lũy và phát triển trên thị trường; đặt ra yêu cầu doanh nghiệp cần nâng cao ý thức đổi mới, tinh thần khởi nghiệp.
VẬN TRÙ HỌC (operations research)– CÔNG CỤ VÀ LĨNH VỰC ĐỂ THỰC HIỆN TỐI ƯU HÓA
Vận trù học (operations research) còn được gọi là Nghiên cứu tác nghiệp. Đây là lĩnh vực quan trọng hơn là một công cụ, phục vụ cho mục đích tối ưu hóa, nhằm mang đến những lợi ích tốt hơn cho chủ thể, tổ chức.
Vận trù học là một nhánh của toán học ứng dụng hiện đại. Nó chủ yếu nghiên cứu cách tinh chỉnh các vấn đề cũng như hoạt động phát sinh trong sản xuất , quản lý và các sự kiện khác, sau đó giải quyết chúng bằng các phương pháp toán học . Nghiên cứu Vận trù học là nghiên cứu liên ngành về toán học ứng dụng và khoa học chính thức , sử dụng các phương pháp như thống kê , mô hình toán học và thuật toán để tìm ra giải pháp tối ưu hoặc gần tối ưu cho các vấn đề phức tạp. Nghiên cứu Vận trù học thường được sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp trong thực tế, đặc biệt là để cải thiện hoặc tối ưu hóa hiệu quả của các hệ thống hiện có. Vận trù học rất hiệu quả trong lĩnh vực Kinh tế, kinh doanh, công nghệ, quản lý…
Ý tưởng về nghiên cứu Vận trù học có nguồn gốc từ thời cổ đại. Tuy nhiên, với tư cách là một phần trong ngành toán học, việc sử dụng những công cụ của toán học để giải quyết việc lựa chọn và sắp xếp các phương pháp tối ưu là một nhánh chỉ mới bắt đầu xuất hiện vào những năm 1940.
Vận trù học tập trung vào nghiên cứu các vấn đề về lập kế hoạch và quản lý trong các hoạt động kinh tế, kinh doanh và quân sự có thể được thể hiện bằng số lượng. Tất nhiên, cùng với sự phát triển của thời đại hiện nay (có ứng dụng công nghệ), nhiều nội dung nghiên cứu ứng dụng Vận trù học đã thâm nhập vào đời sống hàng ngày, nhằm tối ưu hóa các hoạt động.
Bản thân Vận trù học cũng không ngừng phát triển và hiện đã trở thành một nhánh của toán học bao gồm nhiều nhánh khác nhau.
Vận trù học được gọi là Operational Research tại Anh Quốc, còn tại Mỹ thì gọi là Operations Research. Viết tắt tiếng Anh là OR. Các nhà khoa học ở Việt Nam hoặc Trung Quốc sử dụng từ “Vận trù” theo nghĩa đen của từ OR, bao gồm ý nghĩa của việc sử dụng kế hoạch và giành chiến thắng bằng chiến lược. (Note: từ “Vận Trù” có nghĩa là trù tính các hoạt động, lập kế hoạch, tính toán, mưu lược, hoạch định…). Mục đích của những hoạt động này trong Vận Trù Học hướng đến là tối ưu hóa hiệu quả cho cá nhân, doanh nghiệp, tổ chức, quốc gia.
SỰ HÌNH THÀNH CỦA VẬN TRÙ HỌC ĐỂ HƯỚNG TỚI MỤC ĐÍCH: TỐI ƯU HÓA
Thuật ngữ VẬN TRÙ HỌC (Operations Research) xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1938. Vào thời điểm đó, AP Rowe, người đứng đầu trạm radar Baldeye của Anh, đã đề xuất một nghiên cứu vận hành của toàn bộ hệ thống tác chiến phòng không, nhằm giải quyết vấn đề phân bổ hợp lý các trạm radar và phối hợp toàn bộ hệ thống tác chiến không quân để phòng thủ hiệu quả trước cuộc xâm lược của Đức.
Vào tháng 9 năm 1940, nhóm nghiên cứu VẬN TRÙ HỌC đầu tiên được thành lập tại Anh, do nhà vật lý PMS Blackett đứng đầu. Sau đó, tất cả các bộ chỉ huy quân sự Anh đều có một nhóm nghiên cứu Vận trù học.
Năm 1942, các nhóm nghiên cứu Vận trù học được thành lập ở cả Hoa Kỳ và Canada. Các nhóm nghiên cứu vận hành này đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng trong việc xác định quy mô của các hạm đội hộ tống, tiến hành trinh sát tác chiến chống tàu ngầm của đối thủ, đồng thời đóng góp vào việc thành lập các nhánh nghiên cứu Vận trù học có liên quan.
Sau Thế chiến II, các nhà khoa học từng làm việc trong các nhóm nghiên cứu Vận trù học quân sự này chuyển sang nghiên cứu khả năng áp dụng các phương pháp nghiên cứu Vận trù học trong lĩnh vực dân sự , qua đó thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng nghiên cứu Vận trù học trong lĩnh vực dân sự.
Năm 1947, GB Danzig đã đề xuất phương pháp quy hoạch tuyến tính và giải pháp chung của nó, phương pháp simplex khi nghiên cứu vấn đề: phân bổ nguồn lực của Không quân Hoa Kỳ .
Trong giai đoạn đầu những năm 1950, việc sử dụng máy tính điện tử để giải các bài toán quy hoạch tuyến tính đã thành công.
Năm 1951, cuốn sách “Phương pháp nghiên cứu Vận trù học” do Thủ tướng Morse và GE Kimble đồng sáng tác được xuất bản chính thức, đánh dấu sự hình thành cơ bản của ngành nghiên cứu Vận trù học. Đến cuối những năm 1950, các công ty lớn của Mỹ đã áp dụng rộng rãi nghiên cứu Vận Trù Học vào hoạt động quản lý của mình để tối ưu tốt hơn.
Ban đầu, Vận Trù Học chủ yếu được sử dụng để lập kế hoạch sản xuất . Sau đó, nhiều phương pháp và mô hình mới đã được áp dụng, phát triển trong dự trữ vật tư , phân bổ nguồn lực , Update các thiết bị , phân công nhiệm vụ được tối ưu hóa , v.v.
Vào giữa những năm 1960, nghiên cứu Vận Trù Học bắt đầu được sử dụng trong các ngành dịch vụ và tiện ích. Một số doanh nghiệp, chính phủ, quân đội và các bộ phận khác ở các nước phát triển có các viện nghiên cứu Vận Trù Học chuyên nghiên cứu các phương pháp và mô hình liên quan để cung cấp cơ sở khoa học tốt-tối ưu cho việc ra quyết định.
Câu lạc bộ Nghiên cứu Vận Trù Học được thành lập tại Vương quốc Anh vào năm 1948, sau đó đổi tên thành Hiệp hội Nghiên cứu Hoạt động Anh vào năm 1954 và xuất bản Tạp chí Nghiên cứu Hoạt động hàng quý. Hiệp hội Nghiên cứu Vận Trù Học Hoa Kỳ được thành lập tại Hoa Kỳ vào năm 1952 và xuất bản tạp chí Nghiên cứu Vận Trù Học. Hội nghị Nghiên cứu Vận Trù Học Quốc tế đầu tiên được tổ chức tại Đại học Oxford ở Anh vào năm 1957 và kể từ đó được tổ chức 3 năm một lần. Liên đoàn quốc tế các Hiệp hội nghiên cứu Vận Trù Học ( IFORS ) được thành lập vào năm 1959 .
NỘI DUNG VỀ KHOA HỌC VẬN TRÙ HỌC NHẰM GIẢI QUYẾT VÀ TỐI ƯU HÓA CÁC VẤN ĐỀ
Nội dung của nghiên cứu Vận Trù Học rất rộng, các nhánh chính của nó bao gồm:
- Quy hoạch tuyến tính ,
- Quy hoạch phi tuyến tính ,
- Quy hoạch số nguyên ,
- Quy hoạch hình học ,
- Quy hoạch quy mô lớn ,
- Quy hoạch động thái ,
- lý thuyết đồ thị (Graph Theory),
- lý thuyết mạng ,
- lý thuyết trò chơi ,
- lý thuyết quyết định ,
- lý thuyết xếp hàng,
- lý thuyết tồn kho (để ứng dụng trong tối ưu hóa các hoạt động tồn kho, dự trữ đối với kinh doanh, kinh tế..) ,
- lý thuyết tìm kiếm ,
- Các nhánh khác
Có 5 giai đoạn trong việc áp dụng nghiên cứu Vận Trù Học để giải quyết vấn đề và tối ưu hóa.
1, Xác định mục tiêu và làm rõ vấn đề muốn giải quyết hoặc cần tối ưu: bao gồm chia nhỏ toàn bộ vấn đề thành nhiều vấn đề nhỏ, xác định quy mô của vấn đề, đo lường hiệu quả, các biến có thể kiểm soát và không thể kiểm soát, các hằng số và tham số dùng để biểu diễn ranh giới của các biến và mối quan hệ giữa các biến.
2, Thu thập dữ liệu và xây dựng mô hình: bao gồm quan hệ định nghĩa, mối quan hệ kinh nghiệm, và mối quan hệ theo quy phạm chuẩn mực.
3, Mô hình giải quyết và phương án tối ưu hóa: bao gồm xác định phương pháp toán học để giải quyết mô hình, thiết kế chương trình và gỡ lỗi, thao tác mô phỏng và lựa chọn phương án.
4, Kiểm tra mô hình và đánh giá giải pháp: bao gồm kiểm tra tính nhất quán, độ nhạy, khả năng xảy ra và khả năng hoạt động của mô hình; sử dụng dữ liệu thực nghiệm để đánh giá giải pháp của mô hình.
Tính nhất quán đề cập đến việc liệu các kết quả thu được từ mô hình có hợp lý hay không khi các tham số chính thay đổi (đặc biệt là khi chúng thay đổi thành các giá trị cực đại);
độ nhạy đề cập đến việc liệu quy mô tương đối của sự thay đổi đầu ra có hợp lý hay không khi đầu vào thay đổi một chút;
khả năng xảy ra đề cập đến việc liệu mô hình có thể thích ứng với các trường hợp mang dữ liệu thực hay không;
khả năng hoạt động của mô hình đề cập đến việc liệu mô hình có dễ giải quyết hay không, tức là tính toán các kết quả cần thiết trong thời gian quy định.
5, Thực hiện kế hoạch và tối ưu hóa liên tục: Bao gồm việc áp dụng các giải pháp thu được để giải quyết các vấn đề thực tế, phát hiện ra các vấn đề mới và liên tục tối ưu hóa kế hoạch trong quá trình thực hiện.
Năm giai đoạn trên thông thường cần phải được thực hiện đan xen và lặp đi lặp lại.
Các phương pháp nghiên cứu Vận Trù Học hiện đại nhấn mạnh vào các phương pháp hộp đen , mô hình toán học và chạy mô phỏng . Tập trung vào mối quan hệ đầu vào-đầu ra của hệ thống, tức là các điều kiện môi trường mà vấn đề nằm ở đó, và mối quan hệ giữa các yếu tố chính trong vấn đề cũng như môi trường, thay vì theo đuổi cơ chế bên trong của hệ thống. Do đó, dễ dàng đạt được mục đích nghiên cứu vấn đề từ góc độ của toàn bộ hệ thống.
Các mô hình toán học thường dùng bao gồm:
- Mô hình phân bổ ,
- mô hình vận chuyển ,
- mô hình lựa chọn địa điểm ,
- mô hình mạng ,
- mô hình lập kế hoạch và sắp xếp ,
- mô hình Tồn kho,
- mô hình xếp hàng ,
- mô hình quyết định xác suất ,
- mô hình Markov , v.v.
Mô hình cần giải thường liên quan đến việc chạy mô phỏng bằng các chương trình máy tính. Hiện nay có nhiều gói phần mềm nghiên cứu Vận Trù Học khác nhau, cho phép nghiên cứu hoạt động xử lý các vấn đề quy mô lớn có độ phức tạp cao.
Với việc áp dụng nghiên cứu Vận Trù Học vào các hệ thống xã hội lớn, việc tìm ra các giải pháp tối ưu hóa hợp lý chỉ dựa vào phân tích định lượng đã trở nên khó khăn. Mọi người thường áp dụng phương pháp kết hợp phân tích định lượng và định tính, tiến hành phân tích định tính dựa trên phân tích định lượng . Do đó, trong nhiều trường hợp, rất khó để phân biệt giữa nghiên cứu Vận Trù Học, phân tích hệ thống và phân tích chính sách.
TRIỂN VỌNG CỦA VẬN TRÙ HỌC TRONG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ TỐI ƯU HÓA
Nghiên cứu Vận Trù Học đang phát triển theo ba lĩnh vực: ứng dụng nghiên cứu Vận Trù Học, khoa học nghiên cứu Vận Trù Học và toán học nghiên cứu Vận Trù Học.
Đối tượng mới mà nghiên cứu Vận Trù Học hiện đại phải đối diện là các hệ thống phức tạp, nơi các yếu tố kinh tế, công nghệ , xã hội, sinh thái và chính trị giao thoa. Do đó, chúng ta phải chú ý đến các hệ thống lớn, chú ý kết hợp chúng với phân tích hệ thống và tương lai học, giới thiệu một số phương pháp và lý thuyết phi toán học, áp dụng các phương pháp tư duy hệ thống mềm. Tóm lại, nghiên cứu Vận Trù Học vẫn đang phát triển và những ý tưởng, quan điểm, phương pháp mới tiếp tục xuất hiện để phục vụ giải quyết vấn đề, tối ưu hóa.
CÁC NHÁNH NGHIÊN CỨU VẬN TRÙ HỌC (đầy đủ hơn)
Quy hoạch toán học
Quy hoạch tuyến tính
Quy hoạch phi tuyến tính
Quy hoạch số nguyên
Quy hoạch mục tiêu
Quy hoạch động thái
Quy hoạch tham số
Quy hoạch ngẫu nhiên
Tối ưu hóa tổ hợp
Lý thuyết đồ thị
Lý thuyết xếp hàng
Lý thuyết Tồn kho
Lý thuyết trò chơi
Lý thuyết quyết định
Lý thuyết tìm kiếm
Lý thuyết Tính chung ()
Tối ưu hóa
Thuật toán Heuristic
Mô phỏng máy tính
Khai thác dữ liệu
Dự đoán
Phương pháp tiếp cận hệ thống mềm
Ánh xạ nhận thức.
VÍ DỤ VỀ ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU VẬN TRÙ HỌC TRONG TỐI ƯU HÓA VÀ QUẢN LÝ KINH TẾ
Là một ngành khoa học mới nổi, nghiên cứu Vận Trù Học có phạm vi ứng dụng rất rộng. Nghiên cứu Vận Trù Học chứa nhiều giải pháp khác nhau cho nhiều loại vấn đề khác nhau, cũng như tối ưu hóa, do đó hình thành nên nhiều phân ngành.
Mặc dù mỗi phương pháp đều có những đặc điểm riêng nhưng tất cả đều có hai điểm chung: sử dụng khái niệm hệ thống để phân tích vấn đề và xây dựng mô hình để giải quyết vấn đề nhằm tối ưu hóa.
Các phân ngành này bao gồm Quy hoạch tuyến tính, Quy hoạch phi tuyến tính, Quy hoạch động thái, phân tích quyết định, v.v. Dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu một trường hợp ví dụ về ứng dụng Quy hoạch tuyến tính trong tối ưu và quản lý kinh tế.
Trường hợp về: Quy hoạch tuyến tính
Quy hoạch tuyến tính hiện là phương pháp tối ưu hóa được sử dụng rộng rãi nhất trong quản lý kinh tế, kinh doanh. Lý thuyết của nó rất hoàn thiện và có thể áp dụng cho các vấn đề như lập kế hoạch sản xuất, phân bổ vật tư, phân bổ nguồn lực tối ưu.
Quy hoạch tuyến tính chủ yếu nghiên cứu 2 loại vấn đề thường gặp trong hoạt động quản lý kinh tế:
- Một là: nghiên cứu cách sắp xếp hợp lý, tối ưu trong điều kiện lao động, thiết bị, vốn và các nguồn lực khác có hạn để đạt được hiệu quả kinh doanh lớn nhất (như lợi nhuận sản xuất và hiệu quả vận hành);
- Hai là: nghiên cứu cách tổ chức tối ưu hoạt động sản xuất, hoặc sắp xếp hợp lý luồng quy trình, hoặc điều chỉnh thành phần của sản phẩm, v.v. để đạt được mục tiêu nhất định (chỉ tiêu sản xuất hoặc các chỉ tiêu khác) , từ đó giảm thiểu mức tiêu thụ vật tư (nhân lực, số lượng thiết bị, vốn, nguyên liệu thô, v.v.) nhằm đạt các mục tiêu.
Loại bài toán lập kế hoạch tổng thể này được thể hiện bằng ngôn ngữ toán học (tức là mô hình toán học). Đầu tiên, các biến thích hợp được lựa chọn theo mục tiêu cần đạt được. Mục tiêu của bài toán được thể hiện dưới dạng hàm của các biến (gọi là hàm mục tiêu), và các hạn chế đối với bài toán được thể hiện bằng các phương trình hoặc bất phương trình liên quan đến các biến (gọi là điều kiện ràng buộc).
Khi các biến có giá trị liên tục và hàm mục tiêu cùng các điều kiện ràng buộc là tuyến tính thì loại mô hình này được gọi là mô hình toán học quy hoạch tuyến tính.
Ví dụ sau đây minh họa ứng dụng của quy hoạch trình tuyến tính trong tối ưu và quản lý hoạt động kinh doanh, kinh tế”
VÍ DỤ:
Vấn đề lập kế hoạch sản xuất (phân bổ nguồn lực tối ưu hóa).
Một nhà máy dược phẩm sản xuất hai loại thuốc A và B. Việc sản xuất hai loại thuốc này tiêu tốn một loại vitamin nhất định. Lượng vitamin cần thiết để sản xuất mỗi tấn thuốc và thời gian sử dụng thiết bị được thể hiện trong Bảng 1.
Nhà máy có thể sản xuất được 160kg vitamin mỗi tuần và thiết bị có thể hoạt động tối đa 15 ca mỗi tuần. Theo nhu cầu thị trường , sản lượng hàng tuần của sản phẩm loại A không được vượt quá 4 tấn. Biết rằng nhà máy thu được lợi nhuận lần lượt là 50.000 đơn vị tiền và 20.000 đơn vị tiền cho mỗi tấn sản phẩm A và B. Nhà máy nên sắp xếp và tối ưu sản xuất 2 sản phẩm này như thế nào để tối đa hóa lợi nhuận hàng tuần?
Giải pháp: Giả sử nhà máy sắp xếp sản xuất x1 ( t ) thuốc loại A và x2 ( t ) thuốc loại B mỗi tuần, khi đó tổng lợi nhuận có thể thu được mỗi tuần là Z = 5×1 + 2×2. Mô hình toán học là :
Max Z = 5×1 + 2×2 (hàm mục tiêu)
Giải pháp tối ưu của bài toán này là X * = (2,5) sử dụng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp đơn hình (Simplex algorithm). Giá trị tối ưu Z^*=5(2+2 \times 5= 20. Tức là là nhà máy bố trí sản xuất 2t loại A và 5t loại B mỗi tuần, lợi nhuận tối đa mỗi tuần là 200.000 đơn vị tiền.
Như vậy chúng ta vừa nghiên cứu một ví dụ về ứng dụng Vận Trù Học trong tối ưu các hoạt động, quy trình, nguồn lực…
Vận Trù Học là một lĩnh vực nghiên cứu lớn có thể ứng dụng trong tối ưu hóa cho nhiều khía cạnh của cá nhân, doanh nghiệp, quốc gia. Việc tìm hiểu và nghiên cứu về Vận Trù Học sẽ giúp chúng hiểu sâu đối với Tối ưu hóa.
TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH – program optimization (LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ)
Trong phần này của chuyên đề TỐI ƯU, TỐI ƯU HÓA, chúng ta cùng nhau tìm hiểu về hoạt động tối ưu hóa trong lĩnh vực công nghệ (cụ thể là tối ưu hóa chương trình).
1, Khái niệm về tối ưu hóa chương trình
Tối ưu hóa chương trình là việc so sánh, sửa đổi, điều chỉnh hoặc viết lại một số chương trình khác nhau để giải quyết cùng một vấn đề và biến đổi chương trình chung thành chương trình tối ưu với ít câu lệnh nhất, sử dụng ít bộ nhớ nhất, tốc độ xử lý nhanh nhất và hiệu quả cao nhất trong việc sử dụng đồng thời các thiết bị bên ngoài .
Trước khi tối ưu hóa , bạn cần tự hỏi mình một số câu hỏi: Tại sao bạn muốn tối ưu hóa, mục tiêu của tối ưu hóa là gì, những phần nào cần được tối ưu hóa và bạn có thể chấp nhận mức tiêu thụ tài nguyên bao nhiêu (nhân lực, bảo trì, không gian , v.v.)?
Có ba cấp độ tối ưu hóa chương trình. Ở mỗi cấp độ sẽ tạo ra những kết quả tối ưu khác nhau. Khi xem xét các giải pháp tối ưu hóa, bạn có thể đánh giá về các giải pháp tối ưu hóa từ các cấp độ khác nhau này:
Dưới đây chúng ta là sẽ tìm hiểu về những cấp độ tối ưu hóa chương trình.
2, Tối ưu hóa ở cấp độ: Điều chỉnh mã
Điều chỉnh mã là một phương thức triển khai cục bộ; về cơ bản, nó không tác động đến cấp độ thuật toán; nó hướng đến mã chứ không phải vấn đề;
Do đó: điều chỉnh câu lệnh, viết lại bằng hợp ngữ, điều chỉnh lệnh, thay đổi ngôn ngữ triển khai, thay đổi trình biên dịch , mở rộng vòng lặp, tối ưu hóa việc truyền tham số , v.v. đều thuộc về cấp độ này;
Cấp độ tối ưu hóa này đòi hỏi một số lượng lớn các kỹ thuật tối ưu hóa nhỏ và kiến thức, cần phải được tích lũy liên tục;
Nhiều trình biên dịch hiện tại cũng có thể thực hiện các điều chỉnh câu lệnh đơn giản, trích xuất biểu thức chung và xóa mã lỗi thời , nhưng bạn cũng cần hiểu một số khả năng tối ưu hóa của trình biên dịch để mã của bạn có thể được tối ưu hóa bằng trình biên dịch. Ngoài ra bạn cũng có thể dùng trí tuệ nhân tạo (AI) để hỗ trợ mình ở cấp độ tối ưu hóa này.
Viết lại bằng Hợp ngữ không chỉ đơn giản là viết lại ngôn ngữ cấp cao thành ngôn ngữ hợp ngữ. Ngôn ngữ hợp ngữ được viết theo cách đó có thể không tốt bằng mã do trình biên dịch ngày nay tạo ra . Vì vậy, nếu bạn quyết định triển khai nó bằng hợp ngữ, bạn nên lập kế hoạch triển khai của riêng mình theo các tiêu chuẩn của ngôn ngữ hợp ngữ. Bạn cũng nên tham khảo mã hợp ngữ do trình biên dịch tạo ra một cách thích hợp (đặc biệt là đối với người mới bắt đầu). Trong một số lĩnh vực, việc sử dụng các tính năng CPU mới và bộ lệnh mới sẽ mang lại lợi ích hiệu suất rất lớn, Hợp ngữ thường được sử dụng để triển khai các lĩnh vực này.
3, Cấp độ tối ưu hóa: Góc nhìn mới
Tối ưu hóa ở cấp độ Góc nhìn mới nhấn mạnh vào thuật toán cho vấn đề; nghĩa là, lựa chọn và xây dựng một thuật toán phù hợp với vấn đề; ( việc lựa chọn sắp xếp nổi bọt (Bubble Sort) hay sắp xếp nhanh đáng lẽ phải được triển khai từ lâu ở cấp độ này)
Nhiều thuật toán cổ điển đưa ra một số giả định về vấn đề (bao gồm cả việc triển khai thuật toán mà chúng ta hiện đã hoàn thành) và khi đối mặt với các vấn đề thực tế, “góc nhìn mới” nhắc nhở chúng ta rằng: nên xem xét lại các giả định này, thử các góc độ khác nhau để suy nghĩ về vấn đề và tìm kiếm các thuật toán mới phù hợp với vấn đề;
Khám phá – phân tích ý nghĩa ban đầu của vấn đề, suy nghĩ về vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau và sử dụng các thuật toán phù hợp với vấn đề; cố gắng phá vỡ một số quy tắc, khám phá và đặt ra một số giả định của riêng bạn, cũng như khôi phục lại diện mạo ban đầu của vấn đề;
4, Cấp độ tối ưu hóa: Máy trạng thái điều khiển bảng
Tóm tắt vấn đề thành một mô hình toán học tương đương khác hoặc mô hình máy tưởng tượng, chẳng hạn như xây dựng một máy trạng thái điều khiển bằng bảng; cấp độ này thực chất là phần mở rộng của cấp độ thứ hai, nhưng hiệu ứng thì rõ ràng hơn, tuy vậy, cấp độ tối ưu này có những đặc điểm riêng (bất kỳ thuật toán và hoạt động tối ưu hóa nào cũng có thể được coi là phép chiếu của nó); cấp độ này thường có thể tạo ra các chương trình tốc độ cao.
Phải thực hành rất nhiều để đạt đến cấp độ này; và khi tư duy đánh giá, bạn phải từ bỏ nhiều khái niệm hiện có hoặc những khái niệm này không còn quan trọng nữa, chẳng hạn như: biến , con trỏ , không gian , hàm , đối tượng , v.v. và thứ duy nhất còn lại phải là máy trạng thái điều khiển bằng bảng ;
Tôi muốn mô tả trạng thái này như sau: trong void, một số đầu vào điều khiển một máy có trạng thái chạy dọc theo tập hợp tuyến đường ngắn nhất; không có gì khác; nghĩa là: coi thuật toán giải quyết vấn đề như một máy, nó có một số trạng thái biến, một số bộ nhớ, một số quy tắc để chạy theo trạng thái, sau đó một số đầu vào điều khiển máy chạy; đây là điểm vào để đánh giá về các vấn đề tối ưu hóa theo yêu cầu của cấp độ thứ ba, nghĩa là tìm một máy có đường chạy ngắn nhất (có thể là tốc độ hoặc không gian, v.v.)
5, Kết luận về tối ưu hóa chương trình
Để làm chủ được tối ưu hóa cấp độ một là một cấp độ mà nhiều người có thể đạt được khi làm việc chăm chỉ. Tất cả những gì bạn cần làm là tích lũy kỹ năng ở nhiều khía cạnh khác nhau (mặc dù khá tẻ nhạt), và mã bạn viết có thể được gọi là “mã tốt”;
Để thành thạo tối ưu hóa cấp độ hai, bạn cần hiểu vấn đề và có một chút sáng tạo, cũng như có khả năng đưa ra những hiểu biết mới về vấn đề; đoạn mã bạn viết có thể được gọi là “đoạn mã tuyệt vời”;
Để thành thạo tối ưu hóa cấp độ ba, người ta phải có trí tưởng tượng và sự sáng tạo phong phú, thực hành nhiều và tư duy sâu sắc về bản chất của vấn đề; đoạn mã được viết có thể được gọi là “code phi thường”;
Những người có thể sử dụng thành thạo 3 cấp độ tối ưu hóa (tôi muốn gọi trạng thái này là “tối ưu hóa toàn diện”) phải nắm vững nhiều kiến thức hơn những người khác, hiểu nhiều lĩnh vực kiến thức hơn, hiểu được trình độ công nghệ nền tảng và công nghệ với trình độ trừu tượng cao nhất; đồng thời cũng đòi hỏi kinh nghiệm thực tế phong phú, trí tưởng tượng và sự sáng tạo; những điều này là không thể thiếu để đạt được hiệu quả cao trong tối ưu hóa.
Để lại một bình luận