第7章决策分析方法.ppt

东南大学机械工程学院工业工程系 1 第七章决策分析方法 系统工程 SystemsEngineering SE 东南大学机械工程学院工业工程系 2 第七章决策分析方法 一 管理决策概述二 风险型决策分析三 冲突分析 东南大学机械工程学院工业工程系 3 一 管理决策概述 1 基本概念 决策是决策者对系统方案所做决定的过程和结果 决策是决策者的行为和职责 决策者的决策活动需要系统分析人员的决策支持 决策分析就是为帮助决策者在多变的环境条件下进行正确决策而提供的一套推理方法 逻辑步骤和具体技术 以及利用这些方法技术规范地选择满意的行为方案的过程 按照H A 西蒙 H A Simon 的观点 管理就是决策 从本课程已有内容来看 决策是系统工程工作的目的 系统分析从某种意义上就是决策分析 东南大学机械工程学院工业工程系 4 一 管理决策概述 决策是由于企业活动非常复杂 因而 管理者的决策也多种多样 不同的分类方法 具有不同的决策类型 按决策的作用分类 1 战略决策 是指有关企业的发展方向的重大全局决策 由高层管理人员作出 2 管理决策 为保证企业总体战略目标的实现而解决局部问题的重要决策 由中层管理人员作出 3 业务决策 是指基层管理人员为解决日常工作和作业任务中的问题所作的决策 2 决策问题的基本模式和常见类型 东南大学机械工程学院工业工程系 5 一 管理决策概述 按决策的性质分类 1 程序化决策 即有关常规的 反复发生的问题的决策 2 非程序化决策 是指偶然发生的或首次出现而又较为重要的非重复性决策 2 决策问题的基本模式和常见类型 东南大学机械工程学院工业工程系 6 一 管理决策概述 其中 Ai 决策者的第i种策略或第i种方案 属于决策变量 是决策者可控因素 决策者和决策对象 决策问题 所处的第j种环境条件或第j种自然状态 属于状态变量 是决策者不可控制的因素 Wij 决策者在第j种状态下选择第i种方案的结果 一般叫益损值 效用值 按决策问题的条件分类 2 决策问题的基本模式和常见类型 东南大学机械工程学院工业工程系 7 其中依照的不同所得到四种类型是最基本和最常见的划分 决策问题的要素决策问题的类型 一 管理决策概述 东南大学机械工程学院工业工程系 8 政治 经济 军事 能源 人口 教育 战略等决策 也可依照方案A和方案结果W的不同进行划分 一 管理决策概述 定性 定量 模糊决策单目标 多目标决策隐式 显式决策 决策者 个人和群体决策 东南大学机械工程学院工业工程系 9 3 几种基本决策问题的分析 确定型决策 条件 1 存在决策者希望到达的目标 2 存在确定的自然状态3 存在可供选择的两个以上的行动方案4 不同行动方案在确定的状态下的益损值可以计算出来 方法 在方案数量较大时 常用运筹学中的规划论等方法来解决 优化问题 不属于决策分析问题 一 管理决策概述 东南大学机械工程学院工业工程系 10 风险型决策 条件 1 存在决策者希望到达的目标 2 存在两个以上不以决策者主观意志为转移的自然状态 但决策者或分析人员根据过去的经验和科学理论等可以预先算出自然状态的概率P i 3 存在两个以上可供决策者选择的行动方案4 不同行动方案在确定的状态下的益损值可以计算出来 方法 期望值法和决策树法这类是主要决策内容 要注意把握信息的价值及其分析和决策者的效用观 3 几种基本决策问题的分析 一 管理决策概述 东南大学机械工程学院工业工程系 11 不确定型决策 条件 1 存在决策者希望到达的目标 2 自然状态不确定 且其出现的概率不可知3 存在两个以上可供决策者选择的行动方案4 不同行动方案在确定的状态下的益损值可以计算出来 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 东南大学机械工程学院工业工程系 12 不确定型决策 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 不确定型决策所处的条件和状态都与风险型决策相似 不同的只是各种方案在未来将出现哪一种结果的概率不能预测 因而结果不确定 一般采用以下方法 1 等可能性法 采用这种方法 是假定自然状态中任何一种发生的可能性是相同的 通过比较每个方案的损益平均值来进行方案的选择 在利润最大化目标下 选择平均利润最大的方案 在成本最小化目标下选择平均成本最小的方案 东南大学机械工程学院工业工程系 13 不确定型决策 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 不确定型决策所处的条件和状态都与风险型决策相似 不同的只是各种方案在未来将出现哪一种结果的概率不能预测 因而结果不确定 一般采用以下方法 2 保守法 小中取大的准则 决策者不知道各种自然状态中任一种发生的概率 决策目标是避免最坏的结果 力求风险最小 运用保守法进行决策时 首先要确定每一可选方案的最小收益值 然后从这些方案最小收益值中 选出一个最大值 与该最大值相对应的方案就是决策所选择的方案 东南大学机械工程学院工业工程系 14 不确定型决策 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 不确定型决策所处的条件和状态都与风险型决策相似 不同的只是各种方案在未来将出现哪一种结果的概率不能预测 因而结果不确定 一般采用以下方法 3 冒险法 大中取大的准则 决策者不知道各种自然状态中任一种可能发生的概率 决策的目标是选最好的自然状态下确保获得最大可能的利润 东南大学机械工程学院工业工程系 15 不确定型决策 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 不确定型决策所处的条件和状态都与风险型决策相似 不同的只是各种方案在未来将出现哪一种结果的概率不能预测 因而结果不确定 一般采用以下方法 4 乐观法 也称折中决策法 决策者确定一个乐观系数 0 5 1 运用乐观系数计算出各方案的乐观期望值 并选择期望值最大的方案 东南大学机械工程学院工业工程系 16 不确定型决策 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 不确定型决策所处的条件和状态都与风险型决策相似 不同的只是各种方案在未来将出现哪一种结果的概率不能预测 因而结果不确定 一般采用以下方法 5 最小最大后悔值法 指管理者在选择了某方案后 如果将来发生的自然状态表明其他方案的收益更大 那么他 或她 会为自已的选择而后悔 最小最大后悔值法就是使后悔值最小的方法 东南大学机械工程学院工业工程系 17 对抗型决策 其中 A 决策者的策略集B 竞争对手的集可采用对策论及其冲突分析等方法来分析解决 一 管理决策概述 3 几种基本决策问题的分析 东南大学机械工程学院工业工程系 18 多目标决策 大规模复杂系统一般有多属性和目标多样化 决策时必须考虑多目标 且有时各单目标之间相互矛盾 方法 化多目标为单目标 重排次序法 目标规划法 层次分析法 AHP 等 3 几种基本决策问题的分析 一 管理决策概述 东南大学机械工程学院工业工程系 19 二 风险型决策分析 1 风险型决策分析的基本方法 1 期望值法期望值法就是利用概率论中随机变量的数学期望公式算出每个行动方案的益损期望值并加以比较 若采用决策目标 准则 是期望收益最大 则选择收益期望值最大的行动方案为最优方案 反之 若决策目标是期望费用最小 则采用费用期望值最小的方案为最优方案 东南大学机械工程学院工业工程系 20 二 风险型决策分析 1 期望值法 例 某冷饮店销售冷饮食品 平均每箱冷饮进价40元 销售价60元 若当天进货的冷饮卖不完 由于要冷藏及折价处理 平均每箱亏损10元 已知该店以往夏季每天冷饮销售如下表 请决策该店每天应进货冷饮多少箱最佳 每箱 20元或 10元 1 风险型决策分析的基本方法 东南大学机械工程学院工业工程系 21 二 风险型决策分析 1 期望值法 A 用最大收益期望值计算方法如下 根据去年同期冷饮销售资料 估算各种市场销售量的概率 1 风险型决策分析的基本方法 东南大学机械工程学院工业工程系 22 二 风险型决策分析 从上表中 可知 去年夏季每天销售冷饮120箱的概率为0 2 销售140箱的概率为0 3 销售160箱概率为0 4 销售180箱概率为0 1 东南大学机械工程学院工业工程系 23 二 风险型决策分析 拟定各种进货的备选方案 根据以往销售资料 拟定今年夏季每天冷饮进货方案为 方案A1为120箱 方案A2为140箱 方案A3为160箱 方案A4为180箱 东南大学机械工程学院工业工程系 24 二 风险型决策分析 各方案的收益值计算方法如下 每箱 20元或 10元 如 若当天进货为A1方案120箱 遇到市场销售状态为120箱 收益值为120X20 2400 遇到市场销售状态为140箱 160箱 180箱 其收益值均为120X20 2400 东南大学机械工程学院工业工程系 25 二 风险型决策分析 各方案的收益值计算方法如下 若当天进货为A3方案为160箱 遇到市场销售状态为120箱 则收益值为 120X20 40X10 2000 遇到市场销售状态为140箱 则收益值为 140X20 20X10 2600元 遇到市场销售状态为160箱 180箱 收益值均为3200元 其余方案计算 依此类推 东南大学机械工程学院工业工程系 26 二 风险型决策分析 计算各方案的期望收益值期望收益值 选择期望收益值最大的方案为决策的行动方案 A3方案期望收益值最大 故决策选择方案 东南大学机械工程学院工业工程系 27 二 风险型决策分析 B 以最小损失期望值标准来决策这是以追求销售损失最小为决策目标 即以销售损失期望值最小的原则选择方案 这里的销售损失 即包括进货量高于市场需求量而折价处理的损失 也包括进货量低于市场需求量而造成缺货而失去销售机会的利润损失 其步骤与最大收益期望值标准法相同 但计算方法有所不同 具体见下表 东南大学机械工程学院工业工程系 28 二 风险型决策分析 比较每个方案的损失期望值 A3方案的损失期望最小 所以 选择A3方案为决策的行动方案 这一决策结果与最大收益值标准法决策结果是一致的 东南大学机械工程学院工业工程系 29 二 风险型决策分析 p152 例7 1例7 1的益损值表 单位 万元 图7 2 东南大学机械工程学院工业工程系 30 二 风险型决策分析 1 风险型决策分析的基本方法 所谓决策树法就是利用树形图模型来描述决策分析问题 并直接在决策树图上进行决策分析 其决策目标 准则 可以是益损期望值或经过变换的其它指标值 2 决策树法 东南大学机械工程学院工业工程系 31 二 风险型决策分析 1 风险型决策分析的基本方法 决策树一般由方块结点 圆形结点 方案枝 概率枝等组成 方块结点称为决策结点 由方块结点引出若干条细支 每条细支代表一个方案 称为方案枝 圆形结点称为状态结点 由状态结点引出若干条细支 表示不同的自然状态 称为概率枝 每条概率枝代表一种自然状态 在每条细枝上标明客观状态的内容和其出现概率 在概率枝的最末稍标明该方案在该自然状态下所达到的结果 收益值或损失值 这样树形图由左向右 由简到繁展开 组成一个树状网络图 如下图所示 三角形节点为结果节点 2 决策树法 东南大学机械工程学院工业工程系 32 二 风险型决策分析 1 风险型决策分析的基本方法 2 决策树法 东南大学机械工程学院工业工程系 33 二 风险型决策分析 应用决策树的具体步骤如下 画出决策树 决策树图是人们对某个决策问题未来可能发生的情况与方案可能结果在图纸上的表示 因此 画决策树图的过程就是拟定各种方案的过程 也是进行状态分析和估算方案条件结果的过程 所以 我们要对决策问题的发展动向步步深入地进行分析 并按决策树图的结构规范由左向右来推画出决策树图 东南大学机械工程学院工业工程系 34 二 风险型决策分析 应用决策树的具体步骤如下 画出决策树 计算期望值 将各自然状态的收益值或损失值分别乘以概率枝上的概率 并将这些值相加 求出状态结点和决策结点的收益期望值或损失期望值 期望值的计算方法 从图的右边向左边逐步进行 一般把计算结果标示在相应的状态节点的上方 东南大学机械工程学院工业工程系 35 二 风险型决策分析 应用决策树的具体步骤如下 画出决策树 计算期望值 修枝选定方案 根据不同方案期望值的大小 从右向左 逆推法 进行修枝优选 舍去期望收益值小的方案 留下期望收益值最大的方案 在较复杂的决策问题中 此步骤常与上述计算期望收益值步骤交叉进行 修枝时要把修枝符号画在图上 最后便可得出最优方案 并写出结论 东南大学机械工程学院工业工程系 36 二 风险型决策分析 决策树分析法的主要特点是使用了决策树图 因而整个决策分析过程具有直观 简要 清晰等优点 决策树分析既可用于单阶段的决策 也可用于多阶段的复杂决策 单级 阶段 决策 在整个决策中只决策一次 就能选择出决策的行动方案的过程 称为单级 阶段 决策 东南大学机械工程学院工业工程系 37 二 风险型决策分析 例 某企业为增加销售 拟定开发一个新产品 有两个方案可供选择 方案一 投资400万 建大车间 建成后 如果销路好 每年获利75万 如果销路差 每年将亏损10万 使用年限10年 方案二 投资150万 建小车间 建成后 如果销路好 每年获利30万 如果销路差 每年将亏损5万 使用年限10年 据市场调查预测 新产品在10年内 销路好概率是0 7 销路差概率是0 3 请决策哪个方案好 东南大学机械工程学院工业工程系 38 二 风险型决策分析 对这一决策问题 可应用决策树法 第一步 依据题意 画出决策树图 图 第二步 从右到左 计算各结点期望值结点 期望值 0 7X75X10 0 3X 10 X10 400 95结点 期望值 0 7X30X10 0 3X 5 X10 150 45 东南大学机械工程学院工业工程系 39 二 风险型决策分析 第三步 比较结点 舍去点 决策结果 选择建大车间的方案 单阶段决策计算简单 方法简便易行 大车间 小车间 东南大学机械工程学院工业工程系 40 p153 例7 1决策树 30 6 价格上涨 0 3 价格不变 0 6 价格下跌 0 1 40 32 6 价格上涨 0 3 价格不变 0 6 价格下跌 0 1 36 34 24 价格上涨 0 3 价格不变 0 6 价格下跌 0 1 20 16 14 大批生产A1 中批生产A2 小批生产A3 33 6 17 0 33 6 东南大学机械工程学院工业工程系 41 二 风险型决策分析 1 风险型决策分析的基本方法 3 多级决策树如果只需作一次决策 其分析求解即告完成 则这种决策分析问题就叫做单级决策 反之 有些决策问题需要经过多次决策才告完成 则这种决策问题就叫做多级决策问题 应用决策树法进行多级决策分析叫做多级决策树 东南大学机械工程学院工业工程系 42 二 风险型决策分析 3 多级决策树P154例7 2的益损值表 单位 万元 东南大学机械工程学院工业工程系 43 二 风险型决策分析 图7 5例7 2的多级决策树及分析计算 东南大学机械工程学院工业工程系 44 二 风险型决策分析 2 信息的价值 信息和决策的关系十分密切 要获得正确的决策 在很大程度上必须依赖足够和可靠的信息 但是为取得这些信息所花费的代价也相当可观 即是否值得花费一定数量的代价去获得必须的信息以供决策之需呢 为此就出现了如何评价信息价值的问题 另外 信息不对称情况下的决策是对抗型决策中的重要问题 东南大学机械工程学院工业工程系 45 二 风险型决策分析 2 信息的价值 决策所需的信息一般可以分为两类 一类是完全信息 即据此可以得到完全肯定的自然状态信息 这样就有助于正确的决策 从而使决策结果能获得较大的收益 但为获得完全信息的代价也相当可观 而且在现实中和在多数情况下 要获得这种完全信息也较为困难或根本不可能做到 另一类是抽样信息 这是一类不完全可靠的信息 通过抽样所获得的信息 用统计方法来推断自然状态出现的概率 据此来选择行动方案 抽样信息虽不十分可靠 但为获得此类信息的代价也较小 且在实际中和在多数情况下 也只可能获得这类信息以供决策之需 东南大学机械工程学院工业工程系 46 二 风险型决策分析 2 信息的价值 完全信息 例7 3某化工厂生产一种化工产品 据对统计资料的分析表明 该产品的次品率可以分成五个等级 即五种状态 每种等级 状态 的概率如表7 3所示 表7 3五种状态概率表 东南大学机械工程学院工业工程系 47 二 风险型决策分析 2 信息的价值 完全信息 P156例7 3图7 6结论 通过检验 当某批原料纯度处于S1 S2或S3状态时 采用A2 不提纯 方案 其益损值大于A1方案 反之若处于S4或S5状态时 则采用A1 提纯 方案 这时其益损值大于A2方案 据此可计算益损期望值为2220元 与没有经过检验工序相比 由于通过检验完全知道原料纯度的状态信息 因此可得完全信息的价值为2220 1760 460元 注意 为获得完全信息所要付出的代价 50元 不应大于完全信息所能得到的收益期望 460元 东南大学机械工程学院工业工程系 48 二 风险型决策分析 2 信息的价值 抽样信息价值 例7 4某家电公司由于原产品结构已陈旧落后 产品质量差而销路不广 为满足广大消费者日益增