Origens históricas
No século XIX, matemáticos como Christiaan Huygens e Blaise Pascal (abordando o problema do jogo interrompido) tentaram resolver questões relacionadas a decisões complexas usando cálculo de probabilidade. Outros matemáticos dos séculos XVIII e XIX resolveram estes tipos de problemas usando combinatória. A pesquisa de Charles Babbage sobre o custo de transporte e triagem de correspondência levou ao "Penny Post" universal da Inglaterra em 1840, e a estudos sobre o comportamento dinâmico de veículos ferroviários em defesa da bitola do GWR. A partir do século XIX, o estudo da gestão de estoques pode ser considerado a origem da pesquisa operacional moderna com o conceito de quantidade de pedido econômico desenvolvido por Ford W. Harris em 1913. A pesquisa operacional pode ter se originado nos esforços dos planejadores militares durante a Primeira Guerra Mundial (teoria do comboio e Leis de Lanchester). Percy Williams Bridgman trouxe a pesquisa operacional para os problemas da física na década de 1920 e mais tarde tentaria estendê-la às ciências sociais.
A pesquisa operacional moderna teve origem no Estabelecimento de Pesquisa Bawdsey, no Reino Unido, em 1937 e foi o resultado de uma iniciativa do superintendente do estabelecimento, AP Rowe, que concebeu a ideia como um meio de analisar e melhorar a operação do sistema de alerta precoce por radar proposto pelo Reino Unido e sua rede de instalações (Chain Home) (CH). Inicialmente, analisou o funcionamento dos equipamentos de radar e suas redes de comunicação, ampliando posteriormente para incluir o comportamento do pessoal operacional. Isto revelou limitações não apreciadas da rede CH e permitiu que ações corretivas fossem tomadas.[12].
Cientistas no Reino Unido, incluindo Patrick Blackett, Cecil Gordon, Solly Zuckerman, C. H. Waddington, Owen Wansbrough-Jones), Frank Yates, Jacob Bronowski e Freeman Dyson, e nos Estados Unidos com George Dantzig procuraram formas de tomar melhores decisões em áreas como logística e horários de formação.
Segunda Guerra Mundial
O campo moderno da pesquisa operacional surgiu durante a Segunda Guerra Mundial. Neste período, a pesquisa operacional foi definida como "um método científico para fornecer aos departamentos executivos uma base quantitativa para a tomada de decisões sobre as operações sob seu controle."[13] A atividade também era conhecida como análise operacional (Ministério da Defesa do Reino Unido desde 1962)[14] e gestão quantitativa.[15]
Durante a Segunda Guerra Mundial, cerca de 1.000 homens e mulheres participaram em investigação operacional na Grã-Bretanha, e cerca de 200 cientistas trabalharam neste campo para o Exército Britânico.[16].
Patrick Maynard Stuart Blackett trabalhou para diversas organizações durante a guerra. No início do conflito, enquanto trabalhava para o Royal Aircraft establishment (RAE), ele criou uma equipe conhecida como "Circus", que ajudou a reduzir o número de tiros de defesa aérea necessários para abater uma aeronave inimiga de uma média de mais de 20.000 no início da Batalha da Grã-Bretanha para 4.000 em 1941.
Em 1941, Blackett mudou-se da RAE para a Marinha, tendo trabalhado primeiro com o Comando Costeiro da RAF em 1941 e depois no início de 1942 com o Almirantado Britânico. A equipe de Blackett na Seção de Pesquisa Operacional do Comando Costeiro (CC-ORS) incluía dois futuros ganhadores do Prêmio Nobel e muitos outros que se tornaram figuras importantes em suas áreas. Eles levaram à realização de uma série de análises cruciais que contribuíram para o esforço de guerra. A Grã-Bretanha introduziu o sistema de comboios para reduzir as perdas de navios de carga, mas embora o princípio da utilização de navios de guerra para acompanhar navios mercantes tenha sido aceite, não estava claro se era melhor que os comboios fossem pequenos ou grandes. Os comboios viajam na velocidade do membro mais lento, de modo que pequenos comboios podem viajar mais rápido. Também foi argumentado que os submarinos alemães seriam mais difíceis de serem detectados por pequenos comboios. Por outro lado, grandes comboios poderiam mobilizar mais navios de guerra contra um atacante. A equipe de Blackett mostrou que as perdas sofridas pelos comboios dependiam em grande parte do número de navios de escolta presentes, e não do tamanho do comboio. A conclusão deles foi que alguns comboios grandes são mais defensáveis do que muitos comboios pequenos.[20].
Ao realizar uma análise dos métodos utilizados pelo Comando Costeiro da RAF para caçar e destruir submarinos, um dos analistas perguntou de que cor eram os aviões. Como a maioria deles eram do Comando de Bombardeiros, eram pintados de preto para operações noturnas. Por sugestão do CC-ORS, foi realizado um teste para verificar se aquela era a melhor cor para camuflar a aeronave para operações diurnas nos céus cinzentos do Atlântico Norte. Os testes mostraram que, em média, os aviões pintados de branco não eram vistos até estarem 20% mais próximos do que os pintados de preto. Esta mudança indicou que 30% mais submarinos seriam atacados e afundados com o mesmo número de avistamentos.[21] Como resultado dessas descobertas, o Comando Costeiro mudou suas aeronaves para usar a parte inferior branca.
Outro trabalho conduzido pelo CC-ORS indicou que, em média, se a profundidade de disparo das cargas de profundidade fosse alterada de 100 pés para 25 pés, as taxas de eficácia aumentariam. A razão foi que se um submarino avistasse uma aeronave pouco antes de atingir o alvo, as cargas não causariam danos ao explodir a 100 pés (porque o submarino não teria tido tempo de descer até essa profundidade) e se avistasse a aeronave muito longe do alvo, teria tempo de alterar seu curso debaixo d'água, de modo que as chances de estar dentro da zona de impacto de 20 pés das cargas eram pequenas. Era mais eficiente atacar submarinos perto da superfície quando as localizações dos alvos eram mais conhecidas do que tentar destruí-los em maiores profundidades quando as suas posições só podiam ser adivinhadas. Antes da mudança de configuração de 100 pés para 25 pés, 1% dos submarinos submersos foram afundados e 14% foram danificados. Após a mudança, 7% foram afundados e 11% danificados (se contarmos os submarinos capturados na superfície, mesmo que tenham sido atacados logo após a submersão, os números aumentaram para 11% afundados e 15% danificados). Blackett observou que “pode haver poucos casos em que um ganho operacional tão grande tenha sido obtido por uma mudança de tática tão pequena e simples”.[22]
A Seção de Pesquisa Operacional do Comando de Bombardeiros (BC-ORS) analisou um relatório de uma pesquisa realizada pelo Comando de Bombardeiros da RAF. Para a pesquisa, inspecionaram todos os bombardeiros que regressavam de missões na Alemanha durante um determinado período. Todos os danos causados pela defesa aérea alemã foram anotados e foi recomendado que armaduras fossem adicionadas às áreas mais danificadas. Esta recomendação não foi adotada devido ao fato da aeronave retornar com estas áreas danificadas. Indicou que essas áreas não eram vitais e que adicionar blindagem a áreas não vitais onde os danos são aceitáveis afeta negativamente o desempenho da aeronave. A sugestão deles de remover alguns tripulantes para que a perda de uma aeronave resultasse em menores perdas de pessoal também foi rejeitada. A equipe de Blackett fez a recomendação lógica de colocar blindados em áreas que estivessem completamente intactas devido aos danos causados pelo retorno dos bombardeiros. Eles argumentaram que a coleta de dados era tendenciosa, pois incluía apenas aeronaves que retornavam para Gran. Bretanha. As áreas intactas da aeronave devolvida eram provavelmente os pontos vitais que, se danificados, resultariam na perda da aeronave.[23]
[24] Uma história semelhante é citada sobre um estudo semelhante de avaliação de danos concluído nos Estados Unidos pelo Grupo de Pesquisa Estatística da Universidade de Columbia.[25] e foi o resultado do trabalho realizado por Abraham Wald.[26].
Quando a Alemanha organizou as suas defesas aéreas na Linha Kammhuber, os britânicos perceberam que se os bombardeiros da RAF voassem numa formação linear estreita poderiam sobrecarregar os caças nocturnos alemães que voassem sozinhos, dirigidos aos seus alvos pelos controladores terrestres. Foi então uma questão de calcular estatisticamente as perdas causadas pelas colisões entre os bombardeiros versus as perdas causadas pelos caças nocturnos para determinar a separação em que os bombardeiros deveriam voar para minimizar as perdas da RAF.[27]
A relação entre a taxa de mudança entre a produção e os insumos era uma característica da pesquisa operacional. Ao comparar o número de horas de voo das aeronaves aliadas com o número de avistamentos de submarinos numa determinada área, foi possível redistribuir as aeronaves para áreas de patrulha mais produtivas. A comparação destas taxas permitiu estabelecer “rácios de eficácia” úteis no planeamento. A proporção de 60 minas marítimas colocadas por navio afundado era comum a várias campanhas: minas alemãs em portos britânicos, minas britânicas em rotas alemãs e minas dos Estados Unidos em rotas japonesas.[28]
A pesquisa operacional dobrou a taxa de acertos de bombardeio dos Boeing B-29 Superfortresses que atacam o Japão a partir das Ilhas Marianas, aumentando a proporção de treinamento de 4 para 10 por cento das horas de voo; revelou que as matilhas de três submarinos dos EUA eram o número mais eficaz; mostraram que a tinta esmalte brilhante era uma camuflagem mais eficaz para caças noturnos do que o tradicional acabamento de pintura de camuflagem fosca, e que o acabamento liso da tinta aumentava a velocidade da aeronave, reduzindo o atrito das fuselagens com o ar.
No terreno, as secções de investigação operacional do Grupo de Investigação Operacional do Exército (AORG) do Ministério do Abastecimento (MoS) foram destacadas para a Batalha da Normandia em 1944 e seguiram as forças britânicas à medida que avançavam para a Europa Central. Analisaram, entre outros temas, a eficácia da artilharia, do bombardeio aéreo e do fogo antitanque.