Yöneylem araştırmasının terim olarak köklerinin 1930’lu yılların sonlarına dayandığını ifade etmiştik. Bu dönemde İngiliz Kraliyet Hava Kuvvetlerinden bir grup subay ve sivil bilim adamlarından düşman uçaklarının kontrollü bir biçimde durdurulması amacıyla radar teknolojisinin nasıl kullanılabileceğinin belirlenmesi istenmiştir. Görev verilen çeşitli disiplinlerden bilim adamları mevcut görevlerini bırakarak saha işlemleri, test ve değerlendirme gibi çalışmaları gerçekleştirmek amacıyla bir çalışma takımına dahil olmuştur. Bu temel fakat gelecekteki oluşumların başlangıcı sayılabilecek uygulamalı araştırma faaliyeti oluşumunu kara, deniz ve hava kuvvetlerinde karşılaşılan askerî problemlerin araştırılmasında yöneylem araştırması takımlarının kurulması izlemiştir. Sonuç olarak ortaya çıkan metodolojik yaklaşım (Yöneylem Araştırması) İngiltere’de Operational Research Amerika’da ise Operations Research olarak isimlendirilmiştir. Bu araştırma etkinliğinin ayırıcı özelliği askerî problemleri çözmek ve bunlarla ilgili taktik ve stratejik önerilerde bulunmak amacıyla Farklı disiplinlerden bilim adamlarını bir araya getirmesidir. 

Ülkemizde yöneylem araştırmasına ilişkin çalışmalar incelendiğinde yöneylem araştırmasıyla ilgili çalışmalarının savunma alanında başladığı görülür. İlk yöneylem araştırması birimi Genel Kurmay Başkanlığında 1960’lı yıllarda kurulmuştur. Savunma alanı dışında ilk yöneylem araştırma takımı ise 1965’te Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumunda (TÜBİTAK) kurulmuştur. Yükseköğretimde yöneylem araştırması konularına, ilk kez İstanbul Teknik Üniversitesinde yer verilmiştir (Kara,1979: 24). Sonraki yıllarda ise yöneylem araştırması pek çok yükseköğretim kurumunda temel ders olarak verilmeye başlanmıştır. Bu gelişmeleri ülkemizde konuya ilişkin yayınların yapılması, 1975 yılında Yöneylem Araştırması Derneği kuruluşu izlemiştir. 

Yöneylem araştırmasına ilişkin bir başka tanım da şu şekildedir: “Yöneylem araştırması kıt kaynakların dağıtımını gerektiren koşullarda insan-makine sistemlerinin (insan, makine, para ve malzemeden oluşan ticari, kamu, askerî vb. sistemler) en iyi tasarım ve işletimini bilimsel olarak araştıran alandır” (Kara, 1979: 20-21). Bu tanıma göre yöneylem araştırmasının konusunu; sistemlerin tasarım, kuruluş ve işletiminde ortaya çıkan problemleri belirlemenin yanı sıra karar problemlerine en iyi çözümü araştırmak oluşturur. Sorun çözme yaklaşımı; sistemi bütünüyle dikkate alarak bir takımla (farklı disiplinlerden uzmanların oluşturduğu ekip) bilimsel yöntemi uygulamaktır. Amacı ise yönetsel karar ve politikaların belirlenmesinde rol alan karar vericilerin politika ve kararlarını bilimsel yolla belirlemelerine yardımcı olmak olarak ifade edilebilir.

Yöneylem araştırmasının üç temel özelliği;
• Bütünleşik Yaklaşım
• Disiplinlerarası Yaklaşım
• Bilimsel Yöntemdir.

Sistem, belirli bir amacı gerçekleştirmek üzere birbirine bağlı parçalar topluluğu olarak ifade edilebilir. Sistemi oluşturan parçalar (ögeler) birden fazladır ve birbirleri ile ilişkilidir. Yöneylem araştırmasının çalışma alanı olan insan-makine sistemleri başka bir deyişle örgütler, toplumsal örgütlerin oluşturduğu sistemin bir alt sistemidir ve çevresiyle bilgi ve malzeme akışı olan açık sistemlerdir. Yine örgütleri oluşturan üretim, pazarlama, insan kaynakları gibi bölümler örgütün alt unsuru olarak görülür. Yöneylem araştırmasında sorunlara çözüm aranırken o sorunun ait olduğu örgütün bütün unsurları, çevresi ve diğer unsurlarla olan etkileşimi göz önünde tutulur. Başka bir deyişle ele alınan olay, sorun bağlantılı olduğu sistemin tamamı içinde düşünülür. Sorunlar geniş bir bakış açısı ile ele alınır. Bunun nedeni ise örgütün herhangi bir bileşeninde meydana gelecek değişikliğin diğer bileşenleri de etkilemesidir. Yöneylem araştırmasının sorunu bütünleşik yaklaşımla, başka bir deyişle geniş bir bakış açısı ile ele almasıyla örgütün bileşenleri arasındaki amaçların çatışmalarının önüne geçerek örgütün tümü için en iyi aranır. Bütünleşik yaklaşım problem çözümünde birimlerin bireysel amaçlardan çok takım çalışması ile örgütün ortak
amaca yönelmesini sağlar.

Yöneylem araştırmasının bilimsel yaklaşımında problemin belirlenmesi, sistemin gözlenmesi, modelin genellemesi gibi bir dizi işlem gerçekleştirilir. Karmaşık problemlerin çözümünde yöneylem araştırması kullanıldığı zaman aşağıda sıralanan yedi aşama takip edilir (Winston, 1994: 1-5);
• Problemin tanımlanması
• Sistemin gözlenmesi
• Sorunun matematiksel modelinin kurulması
• Modelin doğrulanması
• Modelin çözümü ve uygun bir seçeneğin seçilmesi
• Sonuçların karar vericiye sunumu
• Önerinin uygulanması ve izlenmesi
Bu aşamalar aynı zamanda yöneylem araştırmasının bilimsel yaklaşımını ifade etmektedir.

Yöneylem araştırması ile sorun çözümünde genel olarak izlenen yaklaşım şu şekildedir;

1.Problemin Tanımlanması

2.Sistemin Gözlenmesi

3.Matematiksel Modelin Kurulması

4.Karar Değişkenleri

5.Kısıtlayıcılar

6.Amaç Fonksiyonu

7.Modelin Sınanması

8.Modelin Çözümü ve Uygun Bir Seçeneğin Seçilmesi

9.Sonuçların Karar Vericiye Sunumu

10.Önerinin Uygulanması ve İzlenmesi

11.Matematiksel Modelin Çözümü

12.Sonuçların Karar Vericiye Sunumudur.

Problem tanımlandıktan sonra problemin yapısına uygun bu sorunu ideal bir şekilde temsil edecek bir matematiksel model geliştirilir. Model gerçek bir nesnenin ya da durumun gösterimidir ve sistemin özellikleri temel alınarak oluşturulur. Modellerin farklı şekillerde sınıflandırılması söz konusudur. Bu bölümde modellerin yapılarına göre sınıflandırılmasına yer verilecektir. Modeller yapılarına göre; fiziki, analog ve matematiksel modeller olmak üzere üç grupta toplanırlar (Öztürk, 2011: 20).
Fiziki modeller; gerçek durumun belirli bir ölçeğe göre küçültülmüş durumudur. Bina, uçak ve gemi maketleri fiziksel modellere örnek oluşturur. Fiziki modeller araştırılacak sistemin gerçek görünümünü taşımakla birlikte nicel karar almada kullanılmamaktadır.
Analog modeller; gerçek sistem görünümünü taşımayan ancak çalışılan sistemi temsil eden onun gibi hareket eden ve sistemi algılatan modellerdir. Örneğin organizasyon şeması kutular ve oklarla organizasyon yapı, yetki ve sorumluluk ilişkilerini temsil etmektedir.
Matematiksel model ise bir sürecin ya da sistemin durumunu açıklayan denklemleri içerir. Başka bir deyişle sorunun matematik modeli sorunun özünü matematik ifadeler ile gösteren denklem sistemidir

Matematiksel modelin oluşturulması ;
• Karar değişkenlerinin tanımlanması
• Kısıtlayıcıların sayısal miktarının belirtilmesi
• Amaç fonksiyonunun ifade edilmesi adımlarından oluşur. 

Yöneylem araştırmasında kullanılan bazı sayısal teknikler aşağıda sıralanmıştır (Fuller ve
Mansour, 2003: 423):

• Karar analiz modelleri
• Doğrusal programlama modelleri
• Oyun teorisi modelleri
• Benzetim modelleri
• Şebeke optimizasyon modelleri
• Proje yönetim modelleri
• Envanter modelleri
• Dinamik programlama
• Tamsayılı programlama
• Doğrusal olmayan programlama
• Öngörü modelleri
• Markov karar modelleri

Yöneylem araştırmasında kullanılan Karar analiz modelleri; Amaca uygun olarak en iyi seçeneğin belirlenmesinde doğal durum ve olasılıkları, çıktılar ve seçeneklerin kullanıldığı modellerdir.

Doğrusal programlama modelleri: Kısıtlı kaynakların yarışan seçenekler arasında en iyi şekilde dağıtımı amacıyla tasarlanmış bir doğrusal denklemler kümesidir. Çalışanların işlere dağıtımında (personel programlamasında), diyet problemlerinde, ulaştırma problemlerinde, karışım problemlerinde, finansal planlama, reklam seçimi vb. problemlerin çözümünde kullanılmaktadır. Çok geniş bir uygulama alanına sahiptir.

Oyun teorisi modelleri: Oyun kuramı karmaşık yararların (çıkarların) mücadelesini açıklayan matematiksel bir yaklaşımdır (Öztürk, 2009: 655). Oyun teorisi, iki ya da daha çok oyuncunun (rakibin) kendi yararlarına ilişkin vereceği kararı en iyi yapmak amacıyla uygulayacağı politikaları belirlemesine ilişkin karar verme sürecini ortaya koyar.

Şebeke optimizasyon modelleri: Bir problemin grafiksel gösterimidir. Şebeke kelimesi ok şeklinde çizilen birbirine bağlı işlemlerin bir diyagram olarak gösterilmesidir. Program amacına ulaşabilmek için gerekli faaliyetler ve olaylardan oluşan, faaliyet ve olayların birbirleri ile olan planlama gereği bağlantı ve ilişkilerini gösteren şemaya şebeke denir. Şebeke modellerinde ulaştırma sistem tasarımı, bilgi sistem tasarımı ve proje çizelgeleme gibi alanlarda özgün çözüm yöntemleri kullanılmaktadır.

Proje yönetim modelleri: Projelerin zaman, maliyet cinsinden gerçekleştirilmesinin izlenmesi amacıyla tasarlanmış grafik modellerdir. Ana düşünce projeyi zamanında yetiştirmek amacıyla fazladan maliyete katlanmadan bitirmektir. PERT (Proje Değerlendirme ve Gözden Geçirme Tekniği) ve CPM (Kritik Yol Yöntemi) tipik proje yönetim modelleridir.

Envanter modelleri: Satın alma, sipariş ve elde bulundurma maliyetlerini izleme amacıyla tasarlanmış modellerdir.

Kuyruk modelleri: Hizmet noktalarının etkinliğini arttırmak veya geliştirmek amacıyla bekleme hatlarının tasarlanması ile ilgili çalışmalardan oluşur.

Dinamik programlama: Problemin çözümünü problemi ayrıştırarak ve her aşamada alt problemi çözerek belirler (Taha: 2000, s.403). Dinamik programlamada hesaplamalar yinelenerek yapılır, bir alt problemin çözümü bir sonraki aşamada girdi olarak kullanılır. Son alt problem çözüldüğünde problemin tamamı için optimal çözüme ulaşılmış olur

Tamsayılı programlama: Doğrusal programlama olarak yapılandırılabilen problemlerden karar değişkenlerinin tamamı ya da bir bölümünün tam sayı olması gereken problemlerde kullanılmaktadır.

Doğrusal olmayan programlama: Problemin modellenmesinde kullanılan fonksiyonların doğrusal olmadığı (problemin amaç fonksiyonu ve kısıtlayıcıların karar değişkenlerinin doğrusal olmayan fonksiyon şeklinde ifade edildiği durumdur) modellerdir.

Öngörü modelleri: Öngörü geleceğin tahmin edilmesidir. Organizasyonların geleceği önceden tahmin etme, öngörebilme amacıyla kullandıkları modellerdir. Örneğin üretim işletmeleri üretim için gerekli ham madde, iş gücüne sahip olabilmek için ürettikleri ürünlere ilişkin geleceğe ilişkin talebi bilmek isterler. Bu nedenle talep öngörüsünde bulunurlar.

Markov karar modelleri: Tekrarlı denemelerle sistemlerin zaman içerisinde nasıl gelişeceğine yönelik çalışmalarda kullanılmaktadır.

Avantajlar;
• Karar vericinin problemin gerçek amaçlarına yoğunlaşmasına yardımcı olur.
• Karar vericinin kararı etkileyen değişkenler konusunda çok dikkatli olmasını sağlar.
• Problemin bütünlüğü içinde ele alınmasına yardımcı olur.
• Problemle ilgili verilerin düzenlenmesine yardımcı olur.
• Problemi kısa matematiksel ilişkilerle tanımlar.
• Problemdeki neden sonuç ilişkilerinin açığa çıkarılmasına yardımcı olur.
• Karmaşık büyük verilere sahip problemlerin çözümünde kullanılabilir.
• Probleme en iyi veya iyi çözüm elde edilmesine olanak sağlar.

Sınırlılıklar;
• Problemin çözümünde kullanılan modeller aşırı basitleştirilmiş olabilir. Bu şekilde elde edilmiş çözümler sınırlara sahip olacaktır.
• Maliyet etkinliği özelliği taşımayabilir.
• Eğitimsiz personel tarafından yanlış kullanımı söz konusu olabilir.
• Tüm model girdilerinin sayısallaştırılmasını gerekli kılar.
• Kullanıcılara açıklaması güç modeller ortaya konabilir.
• Değişen çevre koşullarında (özellikle toplumsal sistemlerin dinamik olma özellikleri göz önünde bulundurulduğunda) tatmin edici olmayan veya şüphe uyandıran sonuçlar verebilir.

Yöneylem araştırmasından pek çok alanda yararlanılmaktadır. Yöneylem araştırmasının uygulama alanları endüstri, askerî ve diğer (kamu, çevre vb.) alanlar olmak üzere üç genel alanda toplanabilir.

Endüstri: Yöneylem araştırması üretim, karışım, envanter kontrolü, talep tahmini, satış ve satın alma, ulaştırma, tamir ve bakım, çizelgeleme, proje planlama ve kontrol, e-ticaret, tedarik zinciri yönetimi gibi alanlarda yöneylem araştırması başarıyla uygulanmaktadır.
Askerî: Yöneylem araştırması askerî alanda geniş bir uygulama alanına sahiptir. Askerî yöneylem araştırması savaş, savaşa hazırlık, askerî malzeme seçimi ile hava, deniz ve kara kuvvetlerinin savunma operasyonları ile ilgili alanlarda hedeflere ulaşmak için kullanılmaktadır.
Diğer: Yöneylem araştırması sosyal ve siyasal problemlerin çözümünde katkı sağlayabilmektedir. Kamu sektörüne ait problemler kendi içinde operasyonel, planlama ve politika olarak üç farklı tipte olabilmektedir.