第10章经营决策.ppt

1 第十章森林经营管理决策 2 第一节引言 一 决策的概念 根据决策人的多少 决策被分为单人决策和多人决策 而多人决策又可分为对策和群 集团 决策对策又称博弈是指决策局中人目标相对立 策略互动 而群决策则是指参与决策的人目标一致 但偏好不同 如何集结个人意见 形成集体的统一决策 依目标的多少 决策又被分为单目标决策和多目标决策 决策是人们为了实现既定目标 根据其偏好或效用 对多个方案进行理性选择的过程 3 在这个典型的决策问题中 有两类因素影响人们决策 可控因素和不可控因素 可控因素顾名思义是指可以被人改变的那些因素 在管理上通常是指人 财 物 时间 技术等 它们可以被人们选择 安排或改变 如例下表中的措施 a1 a2 a3 我们称它们为方案 所有的可行方案构成了决策的方案集 记为A Action 例方案集包含3个方案即A a1 a2 a3 决策就是在2个以上的多个方案中进行比较 最终抉择 4 另外则是人们无法或难于控制的因素 或称客观条件 自然界中的许多因素 如气象等 在例1中 根据常识我们知道皆伐迹地的自然状况可能有3种 s1 s2 s3 称它们为决策的自然状态 所有自然状态构成了所谓的状态集 记为S State 例下表的状态集包括3个可能的状态 s1 s2 s3 人们可以利用各种知识或信息 估计每一个状态发生的可能性 数学上用一个概率值 P 表示 比如用p1 0 2 p2 0 5 p3 0 3分别表示s1 s2 s3可能发生的概率 当人们对状态发生的可能性一无所知的时候 决策被称之为不确定型决策 当人们完全掌握状态发生信息时 决策被称之为确定型决策 当人们对状态发生不完全肯定或只能作出概率估计时 决策被称为风险决策或统计决策 从某种意义上讲 对决策自然状态了解的多与少 决定着决策的成败 5 根据决策人价值观和专业知识对每个方案在不同状态下的效用进行估计 形成所谓的效用矩阵 Rij 例如下表值得指出的是 有时效用值可以用一般的收益或损失数据表示 称为基数效用 而有时评价一个方案 很难用基数效用 比如选拔人才的决策问题 对人才的评价就很难用某种数量指标描述 通常采用排序 打分 的方法 被称为序数效用 不同自然状况下不同措施的效益 元 亩 6 决策人选择适宜其决策风格的决策准则 对不同的方案进行最优性选择 常用的决策准则有 最大最大 maxmax 准则 最大最小 maxmin 准则 折衷准则 也称赫威茨 Hurwicz 准则 期望值准则 这是一种处理风险决策问题的方法 7 几种常见的决策准则计算及其在上例中的应用 从表的计算可见 采用最大最大准则选择的是收益最大的方案a3 其最优值Ra 150 即迹地干净且不用投入 体现出决策人对自然状态的乐观估计和冒险精神 少投入多产出 相反 采用最大最小准则选择了方案a1 即从最坏情况 s1 出发找一个最好的方案 其最优值Rb 20 反映了决策人比较稳妥保守 期望值准则是一个较理性的方法 它在掌握自然状态信息的基础上 进行概率意义上的最优化 最终选择的是方案a2 其最优值为Rd 69 应该指出 期望值准则决策的效果取决于状态概率准确与否 8 二 决策分析过程 决策分析过程是为了选择而做的大量的理性分析活动 主要包括信息收集 确定目标 制定方案和选择分析等四个环节 1 信息收集收集必要的信息是决策分析各个环节的基础 决策人要通过对关键信息的分析 发现问题 从而明确决策分析的起点 2 确定目标目标是决策人一种主观愿望 它表述了在一定环境条件下 决策人所希望达到的结果 它使得人们的经营管理行为有了目的性 反映出需求和价值趋向 3 制定方案人们要确定实现目标可用的资源及其约束 以及决策环境制约 决策方案被表述为满足这些约束的资源分配量或使用量的系统组合 9 4 选择分析 决策分析人员根据价值准则体系 对多方案进行评价和比较 指出各备选方案对目标的贡献 最终提供给决策人拍板选择 10 1 国家要根据其国民经济的整体发展战略 制定行业或产业政策 明确林业行业或产业的地位 作用及发展原则 进而框定全国范围内的林业区划 从而确定了森林资源宏观管理的对象 权限及管理机制 从决策的内容上看 它实际上主要是编制一种土地利用规划 解决不同产业的土地资源分配问题和制定土地开发 利用政策 是整个森林资源管理的前提和基础 这个层次的宏观决策问题主要由中央政府负责解决 属于国家级森林资源宏观管理 第一节引言 三 森林资源经营管理的层次与决策分类 11 2 在国家的法规 政策和规划的基础上 地方政府中的林业主管部门将根据其自身的资源 经济情况 制定相应的林业规划 确定林业发展战略 规模 布局及相关政策 协调各级林业部门的资源分配和利益冲突 以实现区域经济的宏观目标 地方政府的宏观管理行为主要体现为协调 控制 服务 管理上追求经济行为的有序性 资源配置与利益分配的公平性和资源发展的均衡与可持续性而资源利用的效率性原则 将由市场机制和市场竞争主体企业来主要承担 这便形成了森林资源宏观管理的另一个层次 三 森林资源经营管理的层次与决策分类 12 3 林业企业要根据效率优先的原则和自身各方面的条件 制定企业的发展规划或经营方案 主要包括森林资源利用规划 即分析资源承载力 予测资源消长趋势和市场与非市场需求情况 制定相应的资源经济发展目标 寻求实现这些目标的途径 即分析资源及企业环境约束 确定经营活动时序和相应的投入 由于森林资源本身的时空特性 这些规划通常是中 长期的 带有明显的宏观管理的性质 与地方行政上的森林资源管理成互补关系 其次 分解 落实企业经营方案 制定 实施具体的作业计划等等 三 森林资源经营管理的层次与决策分类 13 第2节木材生产决策 传统的森林经理学 ForestManagement 是以木材永续利用为主要内容的 相对于近期发展而来的森林多资源永续利用 Multiple use 和现代森林资源经营管理 森林可持续经营或森林生态系统经营 传统森林经理学实际是用材林经理学 TimberManagement 尽管人们现在比较强调森林多资源利用和可持续经营 然而木材生产仍然是林业主业之一 二次世界大战以后现代管理科学 运筹学 和计算机技术在各行各业中广泛应用 人们开始用现代数学方法更科学地揭示和描述了森林资源动态 并根据需要建立了大量决策模型 以解决日益复杂的木材生产决策问题 其中 以数学规划方法 含线性规划 目标规划等 应用得最为广泛和成熟 14 一 同龄林结构调整模型 1 森林调整同龄林是人们组织经营森林的一种模式 它的集中作业 整地 选苗 造林 抚育和皆伐等 方式既经济 方便又便于机械化和管理 同龄林结构比较简单而易于控制 其核心就是 寻求理想稳定的龄级 面积或蓄积等 结构 并籍此持续经营 采伐 更新 生长 最终获得均衡的木材收获 图10 1和图10 2示意出2种不同的同龄林经营单位及其经营过程 15 伐成 植幼 生长 图10 1理想森林结构及其永续利用 一个轮伐期 示意图 16 图10 2非理想森林结构及其经营过程 一个轮伐期 示意图 伐成 植幼 生长 17 2 森林结构与森林经营的数学描述 图10 1是一种直观图示模型 却无法用它做准确的定量化分析 同龄林结构的数学描述很简单 1 首先 设同龄林经营单位应该包含n个龄级 如图10 1所示同龄林经营单位有3个龄级 即n 3 同时 经营活动被分在m个分期进行 通常1个分期等于1个龄级 如图10 1所示1个轮伐期 m 3个分期 2 其次 记ai t 表示t分期第i龄级森林因子 如面积 数 其中 i 1 2 n 则向量a t a1 t a2 t an t T表示t分期的森林结构 如下面例10 2中a 0 13300 5900 4500 T就表示同龄林经营单位期初的面积龄级结构 不均衡 3 最后 用Pt表示t分期内的森林经营活动 含采伐 更新 抚育等 则第t分期的森林结构变化可表示为如下形式 a t 1 Pt a t 即森林结构a t 经过t分期经营活动Pt变成了新的森林结构a t 1 18 由于Pt比较抽象难于理解 我们还可以用另外的形式表示经营活动 如设xij 第i分期采伐第j龄级森林的面积 ui表示第i分期更新面积 例10 2同龄林结构调整问题已知 一个同龄林经营单位的面积结构和收获表如表10 5 经营规程要求 在一个分期内应采伐光最老龄 成熟 林分 III龄级 且及时更新 试寻找一个收获调整方案 使得在3个分期内把森林调整到理想森林结构 即第3分期末经营单位各龄级面积均衡 并且3个分期木材总收获量最大 19 表10 5经营单位期初面积龄级结构和单位面积收获表 设xij 第i分期采伐第j龄级森林的面积 其中i 1 2 3 j 1 2 3ui 第i分期更新面积 其中i 1 2 3 20 根据经营规程要求 表10 6列出了该经营单位森林结构 保留面积表 含更新面积 变化表和经营活动 采伐面积表 其中 第i分期的更新面积ui xi1 xi2 xi3 i 1 2 3 表10 6保留面积与采伐面积表 21 方案1 xij 0其中i 1 2 3 j 1 2 3无人工干预 任其自然生长 可能但不符合经营规程要求 方案2 x11 13300 x12 5900 x13 4500 其它xij 0符合经营规程要求 但不符合调整要求 3 线性规划模型 LinearProgramming简作LP 比如大家都知道的定周问题 用有限长度的席子 围一个面积最大的矩形院子 它可以被叙述成为数学规划 MP 问题 首先 设矩形院子的长和宽分别为x和y 则x和y是可为人控制的因素 被称作决策变量 由于席子长度有限 所以x和y取值也受到限制 不妨设席子总长为L 则x和y满足x y L 2 这些含决策变量的数学方程式被称为约束 显然 x和y取值不同 院子的面积xy的大小就不一样 我们的目标是寻找使面积 xy 最大的设计方案 数学记为maxz xy 称z xy 为目标函数 决策变量的函数 22 目标 3个分期总收获量最大 x11 x12 x13 x21 x22 x23 x31 x32 x33 10 5 约束 a a 第3分期末各龄级面积均衡 1 I龄级面积x31 x32 x33 7900 2 II龄级面积x21 x22 x23 x31 7900 3 III龄级面积x11 x12 x13 x21 x32 7900 a b 每个分期采伐光III龄级林分 23 4 第3分期x13 45005 第2分期x12 x23 59006 第1分期x11 x22 x33 13300c 采伐面积非负7 xij 0i 1 2 3 j 1 2 3数学上称满足约束1 7 的向量X x11 x12 x33 T为线性规划 LP1 的可行解 例如 X 0 5900 4500 0 7900 0 0 2500 5400 T就是一个可行解 代入1 7 可使等式成立 即它是一个符合要求的收获调整方案 告诉我们何时伐 伐多少等 其目标值 代入 10 5 式 为8524000 m3 而X 13300 0 4500 4900 0 5900 7900 0 0 T也是一个可行解 但它的目标值为7270000 m3 虽然X X 都是符合要求的收获调整方案 但采用X 比X 要好 因为它的总收获量要大 数学上称X 比X 要优 a b 每个分期采伐光III龄级林分 24 在数学上求解线性规划通常要利用所谓的单纯形法 比求解多元一次方程组复杂得多 并且一般需依赖计算机 例如Lindo就是一个流行的数学规划软件包 MicrosoftOFFICE中的Excel也提供了规划求解办法 下面以 LP1 为例说明用Excel如何求解线性规划问题 1 启动Excel 新建一个工作簿 打开一个空工作表sheet1 并在sheet1上建立 LP1 模型 数据和公式 如图10 4 2 打开Excel的 工具 T 栏的 规划求解 V 菜单 如图10 5 3 按模型要求输入目标函数 决策变量 可变单元格 约束等单元地址 如图10 6 后 选择 求解 S 按钮即可 4 计算结果如图10 7所示 25 其中 第4行 b4 j4 显示最优解X 目标值为K6单元所示的8524000 同时 如果需要 求解 运行时可选择各种技术报告 运行结果 灵敏度分析 极值报告等 把图10 7中X 的数学最优解翻译成采伐计划语言 表10 7 森林经营管理人员便可作出 何时采伐 采伐多少 等安排 即第1分期采伐2龄级森林5900hm2和3龄级森林4500hm2 第2分期采伐2龄级森林7900hm2 第3分期采伐2龄级森林2500hm2和3龄级森林5400hm2等 该采伐计划不仅保证计划期末各龄级面积均衡 同时实现计划期内收获最大 26 表10 7例10 2森林资源结构调整方案 至此 例10 2所提出的同龄林结构调整问题解决了 利用数学方法和相应计算机软件既科学准确又方便快捷 当然这里的例子很简单 读者可以归纳出n个龄级和m个分期一般调整模型 并利用它作更符合实际需要的决策分析 比如 确定最短调整期的收获调整方案等 27 参考文献 1 Davis L S K N Johnson 1987 ForestManagement 3rded McGraw HillBookCompany 2 达耶等著 黄中立等译 1992 森林资源管理 决策原理和实例 中国林业出版社 3 于政中等 1995 数量森林经理学 中国林业出版社 4 沙琢 于政中等译 1988 森林经营规划 林业译丛8 中国林业出版社 5 鲁斯切纳著 蒋敏元译 1987 森