医药信息分析与决策第_章 概论及确定型决策分析ppt课件.ppt

1 第1章医学信息分析与决策概论 2 内容 1 1决策与医学信息决策 1 2医学信息决策的信息来源与分类 1 3医学信息决策方法概述 3 1 1决策与医学信息决策 1 决策的涵义 韦伯大辞典的定义 决策就是从两个或者多个备选方案中有意识的选择其中一个方案 根据此定义决策包括两个要素 1 有意识的选择 2 备选方案 在 哈佛管理众书 中 决策的定义为 指考虑策略 或办法 来解决目前或未来 问题 的智力活动 西蒙 H A Simon 将决策视为一个过程 决策就是找出要求制定决策的原则 寻找 拟定和分析可能的行动方案 选择特定方案 H A Simon管理学家决策理论学派创始人诺贝尔奖金获得者 4 2 决策过程 确定决策目标拟定各种被选方案从各种被选方案中进行选择执行方案 信息的收集 加工 传输与利用贯穿着决策各阶段的工作过程 现代管理的核心是决策 决策的基础是信息 5 按决策的结构化程度 决策可分为 1 2医学信息决策的信息来源与分类 6 1 决策支持系统的概念 基本概念最早于20世纪70年代初由美国MIT的高端 G AnthonyGorry 和斯柯特 莫顿 MichaelS ScottMorton 教授在 管理决策系统 一文中首先提出 当时人们称其为人机决策系统或管理决策系统 为了强调这种系统对决策只能起辅助作用 应发挥决策者的主体作用 后来将其名称改为决策支持系统 有时也称为辅助决策支持系统 它是一种以支持决策为目的的人机信息系统 DSS DecisionSupportSystem 是一种以计算机为工具 应用决策科学及有关学科的理论与方法 以人机交互方式辅助决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统 7 2 决策支持系统产生的背景 传统的MIS ManagementInformationSystem 的局限是导致DSS产生的原因之一 FMIS在技术及方法论上存在固有的缺陷 导致系统的自身僵化 F只重视 电算化 而忽视了管理和决策的效能 导致传统MIS不能很好发挥效益 人们对信息处理规律认识的提高是DSS产生和发展的内在动力 F要想进一步提高信息处理的作用 对管理工作做出实质性的贡献 就必须面对不断变化的环境要求 研究更高级的系统 直接支持决策 8 相关技术的发展是DSS发展的外部因素 F运筹学模型已发展到近乎完善的地步 F数理统计方法及其软件的发展 F人工智能方面的知识表达技术 专家系统语言及智能用户界面的发展 F系统小型 高效率 廉价的微机及工作站的出现 F数据库及其管理系统的改善 F图形专用软件等 9 1 2决策支持系统的内容 1 DSS的系统结构 1 2库系统结构 用户 10 人机交互系统是DSS人机接口界面 决策者作为DSS的用户通过该子系统提出信息查询的请求或决策支持的请求 人机交互系统对接受到的请求作检验 形成命令 为信息查询的请求进行数据库操作 提取信息 所得信息传送给用户 对决策支持的请求将识别问题与构建模型 运行模型库中的模型 运行结果通过人机交互系统传送给用户或暂存数据库待用 1 2库系统结构 11 2 DSS任务 分析和识别问题 描述和表达决策问题以及决策知识 形成候选的决策方案 构造决策问题的求解模型 数学模型 运筹学模型 程序模型 建立评价问题的各种准则 价值准则 科学准则 效益准则 多方案 多目标 多准则情况下的比较和优化 综合分析 12 3 DSS的主要特点 面向决策者 即上层管理人员经常面临的结构化程度不高 说明不够充分的问题 把模型或分析技术与传统的数据存取技术及检索技术结合起来 帮助管理人员完成半结构化和非结构化的决策问题 强调支持的概念 用于支持决策者 而不是代替其进行决策 动态的 模型和用户共同驱动 强调交互式的处理方式 13 1 3医学信息决策方法概述 一 决策方法分类硬方法 定量决策方法 运用数学模型及计算机手段软方法 定性决策方法 决策过程中发挥集体专家的智慧 能力和经验 14 定性决策方法 头脑风暴法德尔菲法 专家匿名调查征询法 列名小组法 又称德比克法 方案前提分析法提喻法 15 定量决策方法 16 17 第二章确定型决策分析 17 18 确定型决策分析的相关概念盈亏平衡分析方法库存优化的决策模型分析线性规划的决策分析方法 本章重点 18 19 概念 确定型决策是指待决策问题的未来发展只有一种确定的结果 决策者的任务就是分析各种可行方案所得的结果 从中选择最佳方案 2 1确定型决策概述 19 20 确定型决策应具备的条件 有决策者希望达到的目标 事物未来的状态只有一个自然状态 存在两个或两个以上的备选方案 不同方案在该状态下的收益是清楚的 2 1确定型决策概述 20 21 盈亏平衡分析来自于管理会计中企业的生产决策问题 在短期内 企业经理们要经常面临决策生产多少产量合适 即产量水平定多高合适 这就离不开总收益与总成本的对比分析 从长期来看 经理们要设法确定企业生产的临界产量 从而充分发挥企业的资源优势 提高生产要素的使用效率 最终确定最优的生产规模 2 2盈亏平衡分析法 21 22 简言之 它是一种研究收益量 投入量与效益三者之间关系的一种决策分析方法 盈亏分析是对企业生产中的总成本与总收益的变化作线性分析的一种方法 其目的是掌握企业经营的盈亏界限 确定企业的最优生产规模 使企业获得最大的经济效益 22 盈亏平衡分析法相关概念 固定成本不受业务量影响固定不变的成本变动成本受业务量影响的成本 直线变化 阶梯变化 成本函数 Cost 固定成本 变动成本 23 成本函数 CT x ax bCT x 为成本函数a为常数 单个产品的变动成本b为常数 固定成本x为产量 或销量 ax为变动成本 24 收益与利润函数收益函数R Revenue R x PxP 商品价格 x 销量利润函数L Lucre L x R x CT x 盈亏平衡点销售达到某一数量时 销售收益等于总投入 企业利润为零 25 26 盈亏分析模型 1 假定条件 企业的总收益TR totalrevenue 和总成本TC totalcost 均为产量x的线性函数 2 决策变量 确定既不亏损又不盈利时的临界产量水平X0 3 求解方法 1 解析法 代数方法求解 2 图形法 借助几何图形求解 26 找出盈亏平衡点 L x R x CT x Px ax b P a x b当L x 0时 即 P a x b 0得出x0 b P a 即表示当生产并销售x0产品时 厂家即不盈利也不亏损 x0就是盈亏平衡点 27 盈亏平衡点的意义 当x x0时 企业能盈利当x x0时 企业要亏损当x x0时 企业保本经营 28 29 2 图解法 根据盈亏平衡图来确定x0 盈利区域和数额 亏损区域及数额 当x x0时 盈利 当x x0时 亏损 当x x0时 利润为零 此时盈亏达到平衡 29 盈亏平衡分析法虽然主要应用在企业经营领域 但在医疗领域中也可以使用 例如在医疗设备的采购更新问题上 虽然先进设备可以提高医疗服务的水平 但也可能由于新设备使用不足造医疗资源的浪费 决策者可以通过盈亏平衡分析法辅助医疗设备采购的决策 30 30 例2 1 例 某医院准备引进一种新治疗仪器 提出三种备选方案 1 采用最新先进仪器 固定成本为80万元 每治疗一例的单位可变成本10元 2 采用中端仪器 因定成本为60万 每治疗一例的单位可变成本20元 3 采用普通仪器 固定成本为40万 每治疗一例的单位可变成本40元 请问 该医院针对不同病患规模该如何决策 31 31 解 1 建立盈亏决策模型设治疗病患人次为x 单位 万人次 则各方案的总成本函数为CTi i 1 2 3 32 32 设每次治疗的单价为P 则各方案的盈亏平衡点为 33 33 2 确定决策方案 将三种方案的成本曲线绘制在同一坐标系中 如图所示 34 1 如果只从成本结构分析 应做出如下决策 当病患量x 1时 应选择方案3 当病患量x 1时 可选择方案3或方案2 当病患量1 x 2时 应选择方案2 当病患量x 2时 可选择方案2或方案1 当病患量x 2时 应选择方案1 34 2 如果考虑是否赢利 就需要加入治疗单价P进行分析 当 应选择方案3 且可赢利 当 虽然方案3是最优的选择 但选择方案3也无法赢利 同样的道理另外两种方案也会出现类似的情况 35 35 2 3库存优化决策模型 问题描述 通常工厂要定购各种原材料 存在仓库里供生产用 商店要成批的购进各种商品供零售用 那么每隔多长时间订货一次 每次订货量为多少最核算 36 36 2 3 1库存费用分析 库存的总费用包括有两种类型 一种随库存量的增加而递增 另一种随库存量的增加而递减 1 随库存量增加而递增的费用资金的成本 仓库的成本 存品变质或陈旧 税收和保险 37 37 2 3 1库存费用分析 2 随库存量增加而递减的费用订货费 调整准备费 购买费和加工费 生产管理费 缺货损失费 38 38 2 3 1库存费用分析 3 库存总费用订货费CT 库存维持年费 用CH表示 所谓为库存维持年费 就是一年里因为维持库存所花销的费用 补充订货年费 用CR表示 CR与一年内订货的次数有关 而与每一次订货多少无关 生产管理费 购买 加工 年费 以CP表示 CP与价格和订货数量有关 为价格与订货数量的乘积 缺货损失年费 以CS表示 39 39 2 3 2经济订货批量模型 EOQ EconomicOrderQuantity 经济订货批量 最佳订购批量 是指企业在计划期商品供求条件下 使库存费用和采购费用最小的商品订购批量 经济订购批量决策法就是通过计算经济订购批量 来决定库存费用和采购费用最小的商品进货的方案 40 40 2 3 2经济订货批量模型 1 经济订货批量模型的假设条件 1 外部对库存系统的需求率已知 需求率均匀且为常量 用D Demand 表年需要量 d表示单位时间需求率 2 一次订货量不存在最大最小限制 3 采购 运输不存在价格折扣 4 订货提前期已知且为常量 5 订货会费与订货批量无关 6 库存维持费是库存量的线性函数 7 不存在缺货情况 8 补充率为无限大 全部订货一次交付 9 采用固定量控制系统 41 41 42 图2 3EOQ模型的库存变化图 Q 订货量 ROP Re OrerPoint LT LeadTime 42 由图2 3可知 系统的最大库存量为Q 最小库存量为0 不存在缺货 库存按值为d的固定需求率减少 当库存量降低到订货点QROP时 则以固定量Q发出订货 经过一个固定的订货提前期LT 新的一批订货Q到达 且在此时原先的库存刚好清空 从而使得库存量的又恢复为Q 于是 平均库存量为Q 2 43 43 CT CH CR CP CSCT 年库存总费用CH 库存维持CR 补充订货CP 加工CS 缺货损失在EOQ模型的假设条件下 上式中的缺货损失费CS 0 购买费CP与订货量大小无关 为常量 于是得到 CT CH CR CP 44 44 CT CH CR CP其中CH H Q 2 H 单位库存维持年费 Q 订货量CR S D Q S 一次订货费 D 全年需求量CP P DP 产品价格 45 为求CT的最小值 根据微积分学中的极值原理 必须使CT对Q的一阶导数值为0 为什么 由上式即得 2 9 满足式 2 9 的订货量Q 即为最佳订货量 即 2 10 由上式可知 Q 随一次订货费的增加而增加 随单位库存维持费H的增加而减少 46 46 从而可求得最佳订化批量下的总成本 即得 订货点可按下式计算 其中表示平均需求量 47 47 购买费CP P D是与订货批量无关的常量 在几何图形中只涉及曲线的上下移动 而对最佳订货批量的没有影响 所以可以将其略去 于是 只需要分析库存维持年费与订货年费的几何曲线叠加后的曲线 48 48 库存维持年费CH H Q 2 是订货批量Q的线性函数 其几何图形是一条以单位库存维持费用的一半 H 2 为斜率的直线 其单调性是递增的 而订货费CR S D Q 是订货批量Q的反比例函数 其几何图形是双曲线 期间单调性是递减的 正因为两条几何图形的单调性相反 所以存在一个订货批量Q 使得两条曲线叠加后有最小值 49 49 50 图2 4EOQ模型的总成本曲线 根据订货批量Q的现实意义 直线和双曲线都只能取Q 0的部分 总成本CT的最小值是直线与双曲线的交点所对应的订货批量Q 下所对应成本值 如图2 4所示 50 例2 2 某医院每年以单价200元购入某药品100000件 每次订货的费用为800元 资金年利息率为12 单位库存维持费按所存货物价值的8 计算 假设每次订货的提前期为2星期 请安排最佳订货批量 并求最低总成本 订购次数和订货点 51 51 解 根据题意这是一道典型的经济订货批量模型的题目 其中药品单价为200元 件 总需求量D为100000件 订货费用S为800元 次 订货提前期LT为2星期 分析可知单位库存维持费H由资金利息和仓库费用两部分组成 根据EOQ模型的相关公式 可借助Excel求解 利用Excel建立电子表格模型求解如图2 5所示 其中A8的值为 A4 E4 A4 F4 B8的值为 SQRT 2 B4 C4 A8 C8的值为 SQRT 2 B4 C4 A8 A4 B4 D8的值为 B4 B8 E8的值为 B4 52 D4 52 52 53 53 54 一 线性规划 LinearProgramming 概念1 含义 是指这样一类优化问题 求决策变量Xi为多少时 能够在满足一定的线性约束 等式或不等式 条件下 使得决策变量Xi的线性目标函数值达到最优 最大或最小 的经济优化问题 2 特征 三要素 一组决策变量 一个目标函数 一组约束条件 2 4线性规划决策法 54 55 例2 3 某制药厂在计划期内要安排生产甲 乙两种药品 都需要使用A B两种不同的设备加工 如下表中显示甲乙药品在各设备上所需台时数及得到的利润 已知设备A B在计划期内有效台时数分别是120和80 现在制药厂想知道如何安排生产计划可以使制药厂的利润最大 55 56 表2 2药品资源需求 56 57 第一步 假设X1 X2分别表示计划期内药品甲和药品乙的产量 因为生产药品受设备 有效台时数限制 所以要满足下列的约束条件 台时数约束 2X1 2X2 120 2X1 X2 80非负约束 X1 0 X2 0目标函数 Z 3