اتاق های عمل بخش بزرگی از هزینه های یک بیمارستان و از سوی دیگر بخش عظیمی از درآمد آن را تشکیل می دهند. برنامه ریزی و زمان بندی اتاق های عمل، نقش بسزایی در افزایش کارایی اتاق های عمل در بیمارستان ها و در نتیجه افزایش نرخ خدمت رسانی به بیماران دارد. به علت وجود عدم قطعیت های مختلف در فعالیت های این بخش، این مسئله می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. در این تحقیق، مسئله زمان بندی روزانه عمل های جراحی در حالت داشتن منابع چندگانه و با در نظر گرفتن احتمالی بودن مدت زمان عمل های جراحی مورد بررسی قرار گرفته است. دو مدل برنامه ریزی احتمالی عدد صحیح دو مرحله ای با مفروضات مختلف، به نام های sors-i و sors-ii با هدف کمینه کردن کل هزینه مورد انتظار شامل هزینه زمان های بیکاری اتاق عمل و زمان های اضافه کاری ارائه شده است. با استفاده از این مدل ها، تخصیص روزانه منابعی شامل اتاق های عمل، جراحان و کمک جراحان به عمل های جراحی و همچنین توالی عمل های جراحی در هر اتاق عمل و هر جراح انجام می شود. در نظر گرفتن محدودیت های منابعی مانند موجودی تجهیزات و تعداد تکنسین ها و سایر محدودیت های دنیای واقعی، مهمترین ویژگی های مدل پیشنهادی است. این محدودیت ها زمان شروع عمل ها در چندین اتاق عمل را به هم مرتبط کرده و اندازه و پیچیدگی مدل مرحله دوم را افزایش می دهند. این مدل ها، همچنین با در نظر گرفتن برنامه آموزشی دانشجویان پزشکی و محدودیت های واقعی مشاهده شده در بیمارستان های آموزشی- درمانی برای استفاده در این بیمارستان ها نیز تحت نام مدل sors-th توسعه داده شده اند. در این رساله، روش نوینی برای حل مدل های احتمالی پیشنهادی ارائه شده است. این روش بر اساس الگوریتم l-shaped توسعه داده شده و از نامعادلات معتبر برای حل مدل های احتمالی دو مرحله ای برای افزایش کارایی الگوریتم پیشنهادی استفاده شده است. داده های واقعی جمع آوری شده از بیمارستان آموزشی-درمانی شهید هاشمی نژاد، برای ارزیابی مدل و الگوریتم پیشنهادی و تأثیر بکارگیری آن در عمل بکار رفته اند. جواب های مدل های احتمالی sors-i و sors-ii با جواب های مسئله مقدار میانگین در نمونه های بسیاری مقایسه شده اند. نتایج این آزمایش ها نشان می دهند که در بیش از 50% از نمونه مسایل حل شده، مقدار ارزش جواب احتمالی، vss، بیش از 80% است که نشان دهنده کارایی بالای روش پیشنهادی است. همچنین زمان بندی بدست آمده از مدل sors-th با زمان بندی واقعی بیمارستان پس از یکسان کردن شرایط در تعدادی مسئله واقعی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج این آزمایش ها نشان دهنده کاهش چشمگیر زمان بیکاری و اضافه کاری اتاق های عمل در زمان بندی بدست آمده از مدل sors-th است که نشان دهنده ارزش بکارگیری مدل احتمالی در عمل است. آنالیز حساسیت مدل روی پارامترهای ضرایب هزینه نشان می دهد که به ازای همه ترکیبات مختلف ضرایب هزینه، جواب مدل احتمالی نسبت به مسئله مقدار میانگین به میزان قابل توجهی بهتر است.