系统的评价与决策8.15.doc

系统的评价与决策系统评价是对系统开发提供的各种可行方案，从社会、政治、经济、技术的观点予以综合考察，全面权衡利弊得失，从而为系统决策选择最优方案提供科学的依据。因此，系统评价是系统工程工作中的一项重要的基础工作。5.1 系统评价5.1.1 系统评价的复杂性在系统的开发过程中，不仅要提出许多开发系统的可行方案，而且还要通过系统评价从众多的可行方案中找出所需要的最优方案。所谓系统评价，就是评定系统可行方案的价值。具体地说，就是根据预定的系统目的，利用系统模型和资料，根据技术、经济、环境等方面的客观要求，从系统整体出发，分析对比各种方案，全面权衡利弊得失，最后选出技术上先进、经济上合理的最优方案的过程。系统的价值是一个综合的概念，指的是系统的效果或目标能达到的程度。一般有如下两方面的特点：一是相对性。这是由于系统总是存在于一定的环境条件下，而评价主体（人或集体）在评价时的立场、观点、环境、目的等均有所不同，对价值的认识和估计也就会持一定的态度和观点，并且会随着时间的推移而发生变化。二是可分性。系统价值包括许多组成要素（或称价值要素），它们共同决定着系统的总价值。因此，在系统评价时，往往需要对系统的价值进行多个方面的衡量与评价，对系统的价值作出合理有效地划分。对于复杂的大系统，其评价往往更加复杂。例如城市交通系统，其评价不但要考虑交通工具的动力、推进等技术方面的问题，还要考虑交通线路的建设费用和日常经营费用等经济方面的问题，除此之外还要有交通工具的方便性、舒适性、安全性、美观性，以及环境保护、地方团体的利益、有关节能、能源政策等方面的考虑。一般情况下，指标和方案越多，评价问题就越复杂。另外，由于对系统的评价以及指标的选择都是由人来完成的，因此人的价值观在系统评价中具有重要的影响。由于评价主体有不同的观点、立场和标准，因此对同一个问题，不同的评价者可得出不同的结论。总的说来，系统评价工作主要存在以下两方面的困难：有的指标难以量化，有时同使用人或评价人的主观感觉和经验有关，例如系统使用的方便性、舒适性就是这样的一类指标；不同的方案可能各有所长，难以取舍，且指标越多，问题就越复杂，方案也就越难定夺。针对这两个困难，可能的解决方法是：将各项指标数量化；将所有指标归一化。将各项指标数量化之后，还必须使其量纲一元化，才能做到所有指标归一化。量纲一元化的重要方法是无量纲化。然后可以将各种方案在同一项指标下加以比较。5.1.2 系统评价与系统决策系统开发指标数量化 量纲 指标一元化 归一化 系统决策其它因素系统评价A*实施A1A2An方案F1F2Fn-1Fn指标图5-1 系统评价与系统开发、系统决策之间的关系系统评价与系统决策至少有两点区别：第一，系统评价是一项技术工作，是由分析者即系统工程人员承担的；而系统决策则是领导工作，是领导者在系统工程人员的辅助下完成的；第二，系统评价是系统决策的主要依据，但是重大问题的决策往往还有其它因素（如政治）在起作用，这些因素往往难以纳入系统工程人员的评价工作之中。系统评价与系统开发、系统决策之间的关系如图5-1所示。5.1.3 系统评价应该遵循的原则一、 系统评价的原则1 保证评价的客观性。评价是决策的前提，评价的质量影响着决策的正确性。因此，必须注意评价资料的全面性和可靠性，同时要防止评价人员的倾向性，注意评价人员的代表性和各类专家的组成。2 保证方案的可比性。替代方案在实现系统的基本功能上要有可比性和一致性，评价指标也应基本相同。3 评价指标要成体系。评价指标应能全面反映被评价问题的主要方面，在基本能满足评价要求和给出决策所需信息的前提下，应尽量减少指标个数，在可能的情况下，尽量定量化，以减少评价过程中的主观性和片面性。此外，评价指标还应与国家的方针、政策及法律的要求相一致。4 评价方法和手段的综合性。系统评价要对系统的各个侧面，运用多种方法和工具进行全面综合评价，充分发挥各种方法和手段的综合优势，为系统的综合评价提供全面分析的手段。二、 系统评价的步骤系统评价的步骤一般应包括以下各项：1 对各个评价方案做出简要说明，使方案的特点清晰明了，便于评价人员掌握；2 确定由所有单项和大类指标组成的评价指标体系；3 确定各大类及单项评价指标的权重，并从整体上调整；4 进行单项评价，查明各项评价指标的实现程度；5 进行综合评价，综合各大类指标的价值和系统整体价值。5.1.4 评价指标体系系统评价的指标体系是由若干个单项评价指标所组成的整体，它反映了系统所要解决问题的各项目标要求。指标体系要实际、完整、合理、科学，并基本上能为有关人员和部门所接受。指标体系通常可考虑如下方面：1 政策性指标。包括政府的方针、政策、法令、法律及发展规划等方面的要求，它对国防或国计民生方面的重大项目或大型系统尤为重要。2 技术性指标。包括产品的性能、寿命、可靠性、安全性等。工程项目的地质条件、设备、设施、建筑物、运输等技术指标要求。3 经济性指标。包括方案成本、利润和税金、投资额、流动资金占有量、回收期、建设周期等。4 社会性指标。包括社会福利、社会节约、综合发展、就业机会、污染、生态环境等。5 资源性指标。包括人、财、物等资源的保证程度。如工程项目中的物质、人力、能源、水源、土地条件等。6 时间性指标。如工程进度、时间节约、试制周期等。以上6个方面是一般所要考虑的大类指标，每一个指标又可包含许多小类指标，在具体条件下，可以有所选择和增减甚至不予考虑。至于大类下的单项指标，则要根据系统性质、目标要求、有关系统的特殊问题等全面予以考虑。评价指标体系的组成是随具体问题而异的，不同的系统，其组成的指标因素是大不一样的。5.2 评价指标的数量化方法常用的系统评价指标数量化方法主要有：排队打分法、体操计分法、专家评分法、两两比较法、连环比率法等。下面分别简单介绍。5.2.1 排队打分法如果指标（例如汽车的时速、油耗，工厂的产值、利润、能耗等等）已有明确的数量表示，就可以采用排队打分法。设有m种方案，则可采取m级记分制：最优者记m分，最劣者记1分，中间各方案可以等步长记分（步长为1分），也可以不等步长记分，灵活掌握；或者各项指标均采用10分制，最优者满分为10分。5.2.2 体操评分法体育比赛中许多计分方法也可以用到系统评价工作中来。例如，体操计分法是请6位裁判员各自独立地对表演者按10分制评分，然后舍去最高分和最低分，将中间的4个分数取平均，就得到表演者最后的得分数。在系统评价工作中，也可以采用这种体操计分法得到系统的各评价指标的最后得分。5.2.3 专家评分法这是一种利用专家经验的感觉评分法。例如，要对多台设备操作性进行评价，可以请若干专家，即有经验的实际操作者来试车，专家们根据主观感觉和经验，对每台设备按一定的记分制来打分，再将每台设备的得分相加，最后将和数除以操作者的人数，就得到了各台设备的得分数。5.2.4 两两比较法这也是一种感觉（经验）评分法。它是将方案两两比较而打分，然后对每一方案的得分求和，并进行百分化等处理。打分时可以采用01打分法，04打分法或多比例打分法等等。1 01打分法设有n种方案，我们排成一个方阵，其元素 1 ，当方案i比j优时； aij= 0 ，当方案i比j劣时； (5.2-1) 空白，当方案i=j时很明显，有aji=1aij，即当aij=1时，aji=0；当aij=0时，aji=1。aij总是表示第i方案得到的分数。若第i方案与第j方案相当，分不出优劣时，则令aij= aji=0.5。2 04打分法这种打分法比01打分法来得细一些。当两个方案i与j同等优越时，令aij= aji=2；当方案i比j稍微优越时，令aij= 3，aji=1；当方案i比j显著优越时，令aij= 4，aji=0。3 多比例打分法04打分法可以看成是一种比例打分法，两个方案的得分分别是如下比例：4：0，3：1，2：2，两者得分之和为4。在多比例打分法中，两者得分之和为1，其比例可为：1：0，0.9：0.1，0.8：0.2，0.7：0.3，0.6：0.4，0.5：0.5，这样的分档就更细了。5.2.5 连环比率法连环比率法是一种确定得分系数或加权系数的方法，我们用表5-1来说明。此方法可分成以下三个步骤进行。1 填写暂定分数列（由上而下）表5-1 连环比率法方案暂定分数修正分数fi得分系数fjA12.04.50.33A20.52.250.16A33.04.500.33A41.51.500.11A51.01.000.0713.751.00对比A1与A2，设A1的优越性是A2的两倍，则对应于A1填写2.0；对比A2与A3，设A2的优越性仅为A3的一半，则对应于A2填写0.5；类似地，对应于A3与A4填写3.0与1.5；最后A5填写1.0。2 填写修正分数列（由下而上）取A5为基础值，其修正分数为1.00；用1.00乘以A4的暂定分数1.5，得到A4的修正分数为1.50；用1.50乘以A3的暂定分数3.0，得到A3的修正分数为4.50；类似地得到A2与A1的修正分数为2.25与4.50。对所有修正分数求和 (5.2-2)3 计算得分系数fi (5.2-3)例如 (5.2-4) (5.2-5)很显然，fi 满足如下关系式： 0 fi 1 , (5.2-6)这正是统计学中对于权系数的定义（按照习惯，权系数记为wi)，用连环比率法确定权系数时，只需要把“优越性”的比较换为“重要性”的比较即可。5.3 评价指标综合的主要方法将各评价指标数量化，得到各个可行方案的所有评价指标的无量纲的统一得分以后，采用下述各种方法进行指标的综合，就可以得到每一方案的综合评价值，再根据综合评价值的高低就能排出方案的优劣顺序。5.3.1 加权平均法加权平均法是指标综合的基本方法。它具有两种形式，分别称为加法规则与乘法规则。表5-2 评价矩阵指标因素F1 F2 Fn 综合评价值i权重 wjw1 w2 wn方A1a11 a12 a1n案Aja21 a22 a2nAi: : : :Amam1 am2 amn设方案Ai的指标因素Fj的得分（或得分系数fi ）为aij，将aij排列成评价矩阵，如表5-2所示。一、 加法规则图5-2 加法平均法示意图性能ai1成本ai2w1w2可靠性ai3w3维修性ai4w4寿命ai5w5重量ai6w6能耗ainwn与其它方案去比较指标得分权重某 一 方 案资料(来自系统开发)图5-2给出了加权平均法（加法规则）的一般思路，方案i的综合评价i按如下公式计算 ，i=1,2, , m （5.3-1）其中wj为权系数，满足如下关系式 0wj1 , (5.3-2)在应用加权平均法时，有两点值得注意：l 列写指标因素应考虑周全，避免遗漏；l 列写各项指标因素分配的权重要适当。二、 乘法规则乘法规则采用下列公式计算各个方案的综合评价值i： i=1, 2, , m (5.3-3)其中aij为方案i的第j项指标的得分，wj为第j项指标的权重。对式(5.3-3)的两边取对数，得 ，i=1, 2, , m (5.3-4)对照式（5.3-1），可知这是对数形式的加法规则。乘法规则使用的场合要求各项指标尽可能取得较好的水平，才能使总的评价值相同。它不允许哪一项指标处于最低水平上。只要有一项指标的得分为零，不论其余的指标得分为多高，总的评价值都将是零，因而该方案将被淘汰。例如一个系统的各项技术指标尽管很好，但由于有碍于政治的因素，最后还是要被否决的。相反，在加法规则式（5.3-1）中，各项指标的得分可以线性地互相补偿。一项指标的得分比较低，其它指标的得分都比较高，总的评价值仍然比较高，任何一项指标的改善，都可以使得总的评价值提高。5.3.2 功率系数法设系统具有n项评价指标f1(x)，f2(x)，fn(x)，其中k1项越大越好，k2项越小越好，其余（n- k1-k2）项要求适中。现在分别为这些指标赋以一定的功效系数di，0dj1，其中di=0表示最不满意，di=1表示最满意；一般地，di=i（x），对于不同的要求，函数i（x）有着不同的形式，如图5-3所示，当fi越大越好时选用（a）；越小越好时选用（b）；适中时选用（c）；把fi（x）转化为di后，用一个总的功效系数 （5.3-5）作为单一评价指标，希望D越大越好（0D1）。df(a)df(b)df(c) 图5-3 不同形式的i（x）示意图D的综合性很强，例如当某项指标dk很不满意时，dk=0，则D=0。如果各项指标都令人满意，di1，则D1。其实，式（5.3-5）是加权平均法中乘法法则式（5.3-3）的特例：w1= w2= wn=1/n。5.3.3 主次兼顾法设系统具有n项指标f1(x)，f2(x)，fn(x)，xR，如果其中某一项最为重要，设为fi(x)，希望它取最小值，则可以让其它指标在一定约束范围内变化，来求fi(x)的极小值，也就是说，将问题化为单指标的数学规划： min fi(x)，xR R=xfifi(x)fi ，i=2，3，n，xR （5.3-6）例如一个化工厂，要求产品成本低，质量好，同时还要求污染少。如果降低成本是当务之急，则可以让质量指标和污染指标满足一定的约束条件而求成本的极小值；如果控制污染、保护环境是当务之急，则可以让成本指标和质量指标满足一定的约束条件而求污染的极小值等等。5.3.4 效益成本法在系统评价中，所有的评价指标总可以划分为两类：一类是效益，一类是成本。前者是我们实现方案后能够获得的结果，后者是为了实现方案必须支付的投资。将每个方案的效益与成本分别计算后，再比较其他效益/成本，就可以评价方案的优劣，显然，效益/成本愈大，方案愈好。例1 某厂为了扩大生产,准备新建厂房。为此提出三个方案,如表5-3所示，请用效益成本法对三个方案进行评价。表5-4 各方案投资利润率比较指 标单位第一方案第二方案第三方案总利润率万元312294275全部投资额万元145.8119.3113.5利润高于投资的余额万元166.2174.7161.5投资利润率%214246242对三个方案进行比较后发现他们各有优缺点。为了便于进一步判断，应把目标适当集中。由于在系统评价中最关心的是成本和效益两大类，因此应该首先集中注意此两类指标。已知建成后发挥效益的时间是10年，则可计算出三个方案的10年总利润及全部投资额。比较结果如表5-4所示。表5-3 建厂方案指标比较序号指 标单位第一方案第二方案第三方案1造价万元10086752建成年限年5433建成后需流动资金万元45.833.338.54建成后发挥效益时间年1010105年产值万元2601962206产值利润率%121512.57环境污染程度 稍重最轻轻从表5-4可以看出，第二方案最为理想。方案一的总利润虽高于方案二、三，但投资额也高于它们，结果使投资利润率低于方案二、三，况且环境保护方面效果差，因此应放弃此方案。同理，进一步分析方案二、三以后可以看出，方案三的放弃也是理所当然的。5.3.5 分层系列法又称指标分层法。其基本思想是把多指标评价问题化为一串单指标评价问题来处理。其主要作法是，把指标按其重要程度排好顺序，重要的排在前面，然后依顺序求其最优。例如设指标已排成f1(x)，f2(x)，fm(x)，然后对第一个指标求最优，找出所有最优解的集合，用R1表示；再在R1内求第二个指标的最优解，把这时最优解集合用R2表示，如此继续一直这样做下去，直到求出第m个指标的最优解为止。显然，最后得到的结果对所有指标都是最优的。5.4 模糊综合评价方法现实世界中有很多事物之间的关系是模糊的，如胖和瘦、高和矮、年老和年青、大和小等，它们都没有绝对明确的界限，具有模糊性。对客观事物的评价，也往往不能以一种指标决定，而要进行多指标综合评价。评价涉及多指标的事物，从某一种指标出发可以对它作出一种评价，而从另一种指标出发又可对它作出另一种评判。这样，就有一个综合各方面指标作出一个更接近实际的评价问题，以避免仅从一个指标就作出评判而带来的片面性。对于一些只能用模糊语言进行描述的评价，如“大、中、小”；“高、中、低”；“优、良、可、劣”；“好、较好、一般、较差”等，可以利用模糊集理论对这些考核系统的各指标进行运算与综合，从而得出定量的综合评价结果，为正确决策提供依据。5.4.1 模糊综合评价的数学模型对某一事物进行评价，若评价的指标因素（着眼点）为n个，分别记为u1, u2, u3, un, 则这n个评价因素便构成一个评价因素的有限集合U = u1, u2, u3, un, 若根据实际需要将评语划分为m个等级，分别记为v1, v2, v3, vm,，则又构成一个评语的有限集合V = v1, v2, v3, vm, 例如，对某本教材进行评价，假如可从科学性（u1）、实践性（u2）、适应性（u3）、先进性（u4）、专业性（u5）等方面着眼，则其评价因素集合便为U = u1, u2, u3, u4, u5, 若评价结果划分为“很好”（v1）、“好”（v2）、“一般”（v3）、“差”（v4,）4个等级，则其评语集合便为V = v1, v2, v3, v4, 若我们只着眼于科学性（u1）一个因素来评定该教材，采用“民意测验”的办法，结果是16%的人说它“很好”，42%的人说它“好”，39%的人说它“一般”，3%的人说它“差”，则这个结果可用模糊集B1来描述。B1 = 0.16/很好 + 0.42/好 + 0.39/一般 + 0.03差B1也可简记为向量的形式B1 = 0.16 0.42 0.39 0.03评价结果B1是评语集合V这一论域上的模糊子集。B1就是对被评对象所做的单因素评价。然而，一般往往需要从几个不同方面来综合地评价某一事物，从而得到一个综合的评价结果，该结果仍是评语集合V这一论域上的一个模糊子集B，这便是综合评价问题。通常，V为一有限集合，则B也为相应的有限模糊集合B = b1 / v1 + b2 / v2 + + bm / vm 简记为一m维模糊向量形式B = b1 b2 bm 其论域为V，bj 为B中相应元素的隶属程度（也称隶属度），且bj 0,1，j=1,2, ,m 在实际评价工作中，各个评价因素的重要程度往往是不相同的，考虑到这个客观存在的事实，评价因素集合实际上是因素集合U这一论域上的一个模糊集合A，亦为一有限集，即因素集合也为一相应的有限模糊集合A = a1 / u1 + a2 / u2 + + an / un同样也可用一个n维模糊向量来表示A = a1 a2 an 其论域为U，ai是A中相应元素的隶属程度，且ai0,1，并应满足。一个模糊综合评价问题，就是将评价因素集合U这一论域上的一个模糊集合A经过模糊关系R变换为评语集合V这一论域上的模糊集合B，即B = A R （5.4-1）此式即为模糊综合评价的数学模型。其中B为模糊综合评价的结果，为m维的模糊行向量；A为模糊评价因素权重集合，为n维模糊行向量；R为从U到V的一个模糊关系，它是一个（nm）的矩阵。其元素rij (i=1,2, ,n; j=1,2, ,m)表示从第i个因素着眼，作出第j种评语的可能程度。式（5.4-1）为模糊矩阵的乘积，其中B = bj , , j=1,2, ,m多因素评价比较困难，因为要综合考虑的因素较多，而各因素的重要程度又不相同，这些都使问题变得很复杂，如用经典数学方法来解决综合评价问题，就显得很困难，而模糊数学则为解决模糊综合评价问题提供了理论依据，从而找到一种有效而简单的方法。由式（5.4-1）可知，当评价因素增加时，并不影响问题的复杂性，只是增加计算量而已。在评价问题时，通常是让模糊向量A中各元素满足 （5.4-2）其中，ai是ui 重要程度的度量，也即因素ui 的权重，故A也就表征了评价因素的权重分配。5.4.2 模糊综合评价的应用教师讲课是一种复杂的智力活动，它不仅涉及所授课程的知识，而且旁及教育学、心理学、语言学等，讲课的优劣对教学质量的提高有决定性的影响。对教师讲课进行定量化的综合评价，有助于教师讲课质量的提高，也有助于优秀教师总结教学经验。下面具体说明教学评价模糊模型的建立和求解过程。设U是因素集，即评价讲课质量的因素的集合；V是评价集，即评语等级的集合。U = 清楚易懂，教材熟练，生动有趣，板书整洁 V = 很好，较好，一般，不好设R是从U到V的模糊关系（也可看作是模糊变换），rij (i, j=1,2, 3，4)表示从第i个因素着眼，对被评教师所作出第j种评语的可能程度。固定 i（ri1, ri2, ri3, ri4）就是V上的一个模糊子集，表示从第i个因素着眼，对被评教师所作出单因素评价，构成模糊评价矩阵为U中的各元素u，即各个因素对讲好课程的影响程度是不一样的。也就是说，对U中的诸因素应有不同的权衡，人们对这个问题的认识可以表现为U上的一个模糊子集A，U中元素A的隶属度为A（u），叫做因素u被着眼的权重，A（ui）,（i,=1,2, 3，4)叫做权重分配，一般都让如果已给出模糊评价矩阵R，又给出了模糊权重分配A，则综合评价模糊模型为B = A R例2 对某校某班主任课的陈老师进行综合评价，就“清楚易懂”这个因素考虑，全班有40%的人说“很好”，50%的人说“较好”，10%的人说“一般”，便认为该教师讲课若从“清楚易懂”这个因素考虑，应得的评价向量为（0.4，0.5，0.1，0）用上述办法，同样可得“教材熟练”、“生动有趣”、“板书整洁”这三个因素的评价向量分别为（0.6，0.3，0.1，0）（0.1，0.2，0.6，0.1）（0.1，0.2，0.5，0.2）于是，可以写出对陈老师的模糊评价矩阵模糊权重分配是否合适是模糊综合评价模型中的一个关键，所以应当尽量符合实际。可以用德乐菲法或统计试验的方法确定，允许有一定弹性。假设确定的权重分配为A = （0.5, 0.2, 0.2, 0.1）则可得该班同学对陈老师讲课的综合评价模糊模型为 B陈 = AR 陈 = （0.50.4）(0.20.6) (0.20.1) (0.10.1), （0.50.5）(0.20.3) (0.20.2) (0.10.2),（0.50.1）(0.20.1) (0.20.6) (0.10.5),（0.50.1）(0.20) (0.20.1) (0.10.2) = (0.4, 0.5, 0.2, 0.1)归一化后： 0.4 + 0.5 + 0.2 + 0.1 =1.2 B陈= = (0.33, 0.42, 0.17, 0.08)这里隶属函数与评价函数是一致的。上式说明，按隶属原则来识别陈老师讲课效果是“较好”（取其最大值所对应的评语等级）。5.5 系统决策在政治、经济和日常生活中，决策是一种普遍存在的选择方案的行为。决策正确与否会给企业或国家带来收益或损失。在市场竞争中，一个错误决策可能造成巨额损失，甚至会导致企业破产。所以，在一切失误中，决策的失误是最大的失误。研究决策的学问，并将现代科学技术的成果应用于决策，称之为决策科学。决策科学包含广泛的内容：决策的定量分析方法、决策的评价、决策支持系统、决策自动化、决策心理学等。本节概述系统决策科学的基本知识与方法。5.5.1 决策的定义目前，对系统决策尚无统一的定义，但其基本概念都是大同小异的。一般来说，决策至少应包括下列几个方面的含义。l 决策总是要达到一定的目的或目标，没有目的，就无决策；l 决策总是要付诸实施的，不准备付诸实施的决策将是多余的；l 决策总是在一定条件下寻找优化目标和达到目标的最优手段，不追求优化，决策是没有意义的；l 决策总是在若干个有价值的方案中选择，如果只有一个方案，就无从选择，也就谈不上决策。情报活动设计活动抉择活动实施与评价MISMS/OR/SEDSS图 5-4 系统决策阶段与过程示意图在系统工程的工作过程中，由系统开发得到的若干解决问题的方案，经过系统建模、系统分析以及系统评价等步骤之后，最终必须从备选方案中为决策者选出最佳的开发方案，这就是系统的决策。由此可见，所谓决策就是在若干个准备实施的方案中进行选择，以期优化地达到目标的过程。5.5.2 决策过程决策过程一般可以分为以下4个阶段（如图5-4所示）：l 调查环境，寻求决策的条件和依据，即“情报阶段”；l 创造、制定和分析可能采取的行动方案，即“设计阶段”；l 从可资利用的备选方案中选出一个特别行动方案，即“抉择活动”； l 决策与评审，即“审查活动”，也就是对过去的抉择进行评价。现代管理科学、计算机技术、自动化技术的发展，给决策制定的过程赋予了新的内容和涵义。在情报和设计阶段，主要是依赖于可靠、准确、及时的基本信息，因此管理信息系统就成为当代决策的重要技术基础；而在抉择和评价阶段的主要技术措施就是模型方法，主要是指管理科学、运筹学、系统工程中模型方法（MS/OR/SE）。将上述两部分技术集成在一起，利用先进的计算机软硬件技术，实现上述决策过程，开发成界面友好的人机系统，也即决策支持系统（DSS）。故，系统决策实际上已经与现代的管理科学、计算机技术和自动化技术是紧密结合起来的。5.5.3 决策的分类由于事物发展变化的复杂性，要分析、解决的问题也有多种类型，从不同的的角度分析决策问题，可以得出不同的决策分类。（1） 按决策的重要性可将其分为战略决策、策略决策和执行决策，或称为战略规划、管理控制和运行控制三个层次。战略决策是涉及到组织的发展和生存的有关全局性、长远方向问题的决策，如企业厂址的选择、新产品开发、新市场开发，国家和地区的产业布局、结构调整、战略方针等。策略决策是为完成战略决策所规定的目标而进行的决策，如企业的产品规格、工艺方案等。执行决策是根据策略决策的要求制定执行方案的选择，如生产标准选择、生产调度、人员、财力配备等决策。（2） 按决策的性质可将其分为程序化决策和非程序化决策。程序化决策是一种有章可循的决策，具体体现为可以重复出现，制定固定程序，如订单标价、核定工资、生产调度等。而非程序化决策问题新颖、无结构，处理这类问题无固定答案，需要灵活处理，如开辟新的市场、作战指挥决策等。这类决策问题还可分为结构化决策、半结构化决策以及非结构化决策。所谓结构化是指问题的影响变量之间的相互关系可用数学形式表达，问题的结构可用数学模型表示；非结构化问题比较复杂，一般也不能建立数学模型；介于二者之间的称为半结构化决策。（3） 根据人们对自然状态规律的认识和掌握程度，决策问题通常可分为确定型决策、风险型决策（统计决策）以及非确定型（完全不确定型）决策三种。如果决策者能完全确切地知道将发生怎样的自然状态，那么就可在既定的自然状态下选择最佳行动方案，这就是确定型决策问题，如资源的分配优化、配置等。总之，用数学规划解决的问题都属于确定型决策问题。如果一个决策问题对未来出现哪种自然状态决策者不能准确给定，但却对其出现的概率可以估计出来，这种决策问题就称为风险型决策。如果决策者不但不能确定未来将出现哪一种自然状态，甚至对于各种自然状态出现的概率也一无所知，也没有任何统计数据可循，全凭决策者的经验、态度和打算，这类决策问题就是非确定型决策问题。（4） 按决策的目标数量可将其分为单目标决策和多目标决策。仅有一个目标的决策问题是单目标决策，有两个或更多的目标称为多目标决策问题。（5） 按决策的阶段可将其分为单阶段决策和多阶段决策，也可称为单项决策和序贯决策。单阶段决策是指整个决策过程只作一次决策就能得到结果，多阶段决策是指整个决策过程由一系列决策组成，而其中若干关键决策环节又可分别看成是单阶段决策。5.5.4 决策的准则及基本步骤一、系统决策的内容系统决策一般包括以下方面的内容：l 严格实行科学的决策程序；l 依靠专家和运用科学的系统决策分析技术；l 决策者运用科学的思维方法进行决断；l 领导、专家、群众共同参予（民主决策）。二、系统决策应遵循的基本原则决策是在各种准备实施的方案中选择，以期优化地达到目标的过程。一旦作出决策，就对未来的行动确定了目标、方向，并选择了一个能实现预期目标的最佳行动方案。所以，要做出科学的决策，就必须在充分了解研究对象及其所处的环境因素的基础上，制定各种可行的方案；分析这些方案在实施后可能产生的后果；通过系统分析、比较优化等环节得出一个最佳的行动方案。科学决策一般应遵循下面几条基本原则。l 信息准全原则。信息是决策的基础，信息的准、全是科学决策的必要条件。l 预测原则。决策总是根据一定的目的，制定、规划未来的行动方案，进而影响未来的活动。l 可行原则。决策应当建立在可以实现的基础上，不能脱离人力、物力、财力等现实条件，要使决策符合科学技术发展规律及经济规律。l 系统原则。在决策时，要从整体出发，统筹考虑，全面安排，既要考虑整体系统，又要考虑相关系统，使系统与环境相适应，处于最佳状态。l 选优原则。决策是从比较到决断的过程，它要经过系统的分析和综合，提出各种不同的备选方案之后，从中选取最佳的方案。l 集团决策原则。决策要依靠和利用专家团作为决策者的助手，系统地调查研究问题的历史及现状，积累数据，掌握资料，提出各种备选方案，并进行科学预测，通过分析、论证、对比、择优等多个环节，提出切实可行的备选方案，供决策者参考。l 反馈原则。决策并非都是一次成功，要利用反馈机制把实践中检验出来的不足之处和变化了的信息及时提供给决策者，以作出相应的调整。三、系统决策的基本步骤针对某一具体的决策问题，一项完整的决策过程应包括以下几个基本步骤。（1） 明确目标确定目标是决策的前提。目标要制定得具体、明确，最好是可度量的指标，如效益、损失等。此外，目标还要全面考虑，结合整体与局部、长远与近期、实际与可能的利益。（2） 拟定多个行动方案根据确定的目标，拟定多个可行的行动方案，这是科学决策的关键。对于比较重大的决策，还应进行可行性论证。（3） 探讨并预测未来可能的自然状态所谓自然状态，是指那些对实施行动方案有影响、而决策者又无法控制和改变的因素所处的状况。这些因素包括的范围很广泛，如气象、物价、市场需求、竞争对手的行动、成本、原材料等。尽管影响决策问题的客观因素可能很多，但通常只选对行动结果有重大影响的因素，以这个因素或这些因素的状况或组合状况作为该决策问题的自然状态。例如，某企业的决策者面临是“生产A产品”，还是“不生产A产品”的决策问题。若影响这两种行动方案的不可控因素为“市场需求量”，而它的可能出现的状况有“市场需求大”和“市场需求小”两种，则行动方案实施后将遇到的自然状态就是二者之一。如果“竞争厂家是否生产类似产品”是本决策问题的另一个不容忽略的影响因素，它的可能状况有“有竞争”和“无竞争”两种。于是两种影响因素的可能组合状况有4种：“需求小，但无竞争”、“需求小，且有竞争”、“需求大，且无竞争”和“需求大，但有竞争”，这就是本决策问题的4种可能自然状态。要注意的是，影响因素的状态需要事前作出明确的定义。（4） 估计各自然状态出现的概率这是统计决策（风险型决策）问题必须进行的工作，是构成该类决策问题的条件之一。因为确切真实的自然状态出现情况只能在决策之后才能确定，为了进行统计决策，我们必须对各自然状态出现的概率作出估计。一般采用主观概率估计或者根据历史统计资料直接估算。（5） 估算各个运行方案在不同自然状态下的益损值这也是构成决策问题的条件之一。（6） 决策分析，选择出满意的行动方案这一步是系统决策全过程的主体，应用各种决策技术进行决策分析，根据一定的决策准则，最终为决策者选择出满意方案。5.6 风险型决策风险型决策是指决策者在作决策时对客观情况不甚了解，但可能通过调查，根据过去的统计资料，凭借经验或主观估计获得各种自然状态发生的概率。对风险型决策，一般采用期望值作为决策准则最大期望收益和最小机会损失准则，决策时常采用决策树法。5.6.1 期望值准则离散型随机变量的数学期望为 （Pi为x=xi时的概率）如果将每个行动方案看成是离散型随机变量，随机变量的取值是每个行动方案在不同自然状态下的益损值，其概率等于自然状态的概率，则每个方案的期望值都可以计算出来 式中：Ei第i个方案的益损期望值；xij第i个方案在自然状态Si下的益损值；Pj自然状态Si出现的概率。期望值准则是指计算出每个方案的收益和损失的期望值，并且以该期望值为标准，选择收益最大或损失最小的行动方案为最优方案。123自然状态点自然状态点方案分枝方案分枝修枝概率枝概率枝概率枝概率枝决策点结果点结果点结果点结果点图 5-5 决策树示意图5.6.2 决策树法决策树法是一种形象的说法，如图5-5所示。它所伸出的线条像大树的枝干，整个图形像棵树。图上的方块叫做决策点，由决策点画出若干线条，每条线代表一个方案，叫做方案分枝。方案枝的末端画个圆圈，叫做自然状态点。从它引出的线条代表不同的自然状态，叫概率枝。在概率枝的末端画个三角，叫做结果点。在结果点旁，一般列出不同自然状态下的收益或损失值。应用决策树来作决策的过程，是从右向左逐步后退进行分析。根据右端的收益值和概率枝的概率，计算出期望值的大小，确定方案的期望结果。然后根据不同方案的期望结果作出选择。方案的舍弃叫做修枝，被舍弃的方案在方案枝上做“”的记号表示（即修剪的意思）。最后在决策点留下一条树枝，即为最优方案。决策树不仅能表示出不同的决策方案在不同自然状态下的结果，而且能显示出决策的过程，内容形象，思路清晰，是辅助决策者进行决策的有用工具。一、决策树的单阶段决策例3 为了适应市场的需求，某地提出了扩大电视机生产的两个方案。一个方案是建设大工厂，另一个方案是建设小工厂，两者的使用期都是十年。建设大工厂需要投资600万元，建设小工厂需要投资280万元，两个方案的每年损益值及自然状态的概率见表5-5，试应用决策树评选出合理的决策方案。表5-5 每年损益值及自然状态的概率（万元）概 率自然状态建大工厂年收益建小工厂年收益0.7销路好200800.3销路差-4060解：画出本问题的决策树，如图5-6 。计算各点的期望值：点 0.720010+0.3(40)10600(投资)=680万元123460万元建大工厂建小工厂销路好(0.7)销路差(0.3)销路好(0.7)销路差(0.3)200万元图 5-6 例1决策树示意图600万元40万元80万元60万元点 0.78010+0.36010280(投资)=460万元 由此可见，合理的决策方案是建设大工厂。二、决策树的多阶段决策下面用一个两阶段决策问题的例子来说明决策树在多阶段决策中的运用。例4 在例3中，如果增加一个考虑方案，即先建设小工厂，如销路好，三年以后扩建。根据计算，扩建需要投资400万元，可使用七年，每年盈利190万元。那么这个方案与前两个方案比较，优劣如何？123建大工厂建小工厂销路好(0.7)销路差(0.3)销路好(0.7)销路差(0.3)200万元图 5-7 例2两阶段决策示意图680万元40万元190万元60万元719万元45680万元销路好(1.0)销路好(1.0)930万元560万元930万元扩建不扩建前三年第一次决策后七年第二次决策解 这个问题可分前三年和后七年两期来考虑，画出决策树的图形，见图5-7。各点的期望利润值如下：点 0.720010+0.3(40)10600(投资)=680万元点 1.01907400=930万元点 1.0807=560万元比较决策点 4的情况可以看到，由于点（930万元）与点（560万元）相比，点的期望利润值较大，因此应采用扩建的方案，而舍弃不扩建的方案。把点的930万元移到点 4来，可计算出点的期望利润值：点 0.7803+0.7930+0.360(3+7)280(投资)=719万元最后比较决策点 1的情况。由于点（719万元）与点（680万元）相比，点的期望利润值较大，因此取点而舍点。这样，相比之下，建设大工厂的方案不是最优方案，合理的策略应采用前三年建小工厂，如销路好，后七年进行扩建的方案。除了这里简单介绍的系统决策方法以外，常见的系统决策方法还有“完全不确定型决策”（即决策时自然状态发生的概率不能确定，也没有统计数据可以利用，决策时完全凭决策者的态度与打算）、“贝叶斯决策”（运用概率论中的贝叶斯定理作决策）、“多目标决策”，等等，有兴趣的读者可以查阅有关系统工程的书籍。5.7 决策支持系统简介计算机科学在管理中的应用始于50年代。开始主要用于记帐性的数据处理，建立分离式单独处理某一具体事务（如财会、销售、库存等）的事务处理系统TPS。60年代初，J.D.Gallamber提出管理信息系统MIS的设想，主要针对一个单位各种事务的全面集成管理，完成一个单位日常的例行工作，着重从中、基层管理人员提高工作效率出发来管理和控制。MIS一出现就显示出强大的效能，在短短时间内，其理论和应用都取得了丰硕成果，于是人们对它产生了不科学的幻想期望用它实现管理决策全盘自动化。但遭到了挫折与失败后，人们终于认识到，在复杂变化环境下做出合理决策是人类特有的本领，计算机技术只能作为决策者的助手，帮助决策人形成有效的决策。70年代末，美国教授S.Morton提出了决策支持系统DSS。DSS中一般有模型系统，模型可以是定量的，也可以是定性的，还能进行动态建模，对原始数据经过模型分析可形成帮助领导者决策的建议。其重点又在辅助高层领导解决那些半结构化和非结构化的决策问题。5.7.1 决策支持系统DSS的定义语 言 系 统 LS知 识 系 统 KS问题处理系统PPS用 户l 信息收集l 问题识别l 建模l 分析图 5-8 DSS概念结构示意图尽管DSS从70年代末期就已经开始形成，在应用上得到很大发展。但对于它的定义迄今为止仍是众说纷纭，各种学派都从自己的角度给DSS下定义。我们可以综合这些定义作如下描述：DSS是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，支持决策者研究解决半结构化和非结构化决策问题的人机交互信息系统。DSS能为决策者提供决策所需的数据、信息；帮助识别决策问题；构造求解决策问题模型；生成备选决策方案；并建立评价决策问题的准则对各种方案进行评价和优选；通过人机交互反复调用系统中的数据、知识和模型等进行分析、比较和判断，形成辅助领导者决策的建议。5.7.2 DSS的总体结构DSS的结构是由DSS的