09年系统工程(第5、6章).ppt

1 第五章决策概述 一 决策的定义二 决策论与其它学科的关系三 决策的特点四 决策的分类五 科学决策的程序六 随机型决策问题的例子七 随机型决策问题的要素 2 5 1 决策的定义 概述 下面列举一些国内外学术界对决策的解释和看法决策是为了最优地达到目标 对若干个备选的行动方案进行的选择 中国大百科全书 决策是社会科学中用来描述人类进行选择的过程的术语 大英百科全书 决策是指考虑策略或办法来解决目前或未来问题的智力活动 哈佛管理丛书 3 5 决策的定义 续 概述 决策论 根据系统的状态信号和评价准则选择最优策略的数学理论 决策分析 研究不确定性问题的一种系统分析方法 其目的是改进决策过程 从一系列备选方案中找出一个能满足一定目标的合适方案 中国大百科全书 5 所谓作决策 就是在若干个可能的备选方案中进行选择 决策论则是为了对制定决策的过程进行描述并使之合理化而发展起来的范围很广的概念和方法 美国大百科全书 等等 由此 决策定义可概括为 4 5 决策的定义 续 概述 决策 是指为了实现同一目标 从多个互相可以替代的可行方案中 选定一个理想的或满意的方案 从系统工程的观点说 所谓决策就是根据系统的状态选取可能的策略 并对这些策略所产生的后果进行综合研究 以便按照某种衡量准则选择一个最优策略 包含的内容 有一个预期的目标 主观上想进行选择 客观上有各种方案可供选择 并有评价标准 5 5 决策论与其它学科的关系 概述 1 决策论是运筹学的一支 2 决策论也是经济学和管理科学的重要组成部分 3 决策论还是控制论的延伸 4 决策论也是系统科学和系统工程的重要组成部分 5 决策理论是社会科学与自然科学的交叉 是典型的软科学 6 5 3决策的特点 概述 在决策过程中 由于决策的对象以及其它条件的不同 决策通常具有如下特点 1 多目标 在复杂的问题中 决策者关心的目标很多 这些目标往往是互相冲突或矛盾的 2 时间延续性 重要问题的决策 其影响往往要延续若干年 3 模糊性 决策中常常有一些模糊的因素 如某种设计外形是否美观 颜色是否满意等 多采用 很好 一般 较差 等这样一些含糊不清的概念来描述 7 概述 不确定性 自然状态存在不确定性 决策者在某个时刻选择一个方案 每个方案又会出现不同的结果 各种结果的出现具有随机性 信息样本的必要性 需要收集信息样本来帮助选定方案 否则选定的方案是不可靠的 如市场预测的信息是制定生产计划的依据 必要的地质资料是决定在某地区进行矿藏钻探的依据 8 5 决策的分类 概述 按照决策目标的影响程度 分为战略决策 战术决策和作业决策三个等级 按照决策问题的结构化程度 分为结构化决策 半结构化决策和非结构化决策 结构化决策是例行常规 可重复性的决策 有规律可循 可预先做出有序的安排而达到预期的结果 可按程序化步骤和常规的方法处理 非结构化决策是指偶发的 非常规的 或其决策过程过于复杂毫无规律可循 半结构化决策介于二者之间 按照决策问题环境 分为确定型决策 风险型决策和完全不确定型决策 确定型决策是在完全掌握未来的外界状态情况下做出决策 风险型决策是在不完全掌握未来的外界状态 只知道状态的概率分布情况下做出决策 完全不确定型决策是在状态的概率分布也未知的情况下做出决策 9 5 决策的分类 续 概述 按照决策问题的求解步骤 分为单步决策和序贯决策 按照决策问题的目标个数 分为单目标决策和多目标决策 按照决策人数 分为单人决策和群 体 决策 10 5 科学决策的程序 概述 发现问题 所谓问题就是预期与实际的差距 确定目标 所谓目标就是在一定环境和条件下 在预测的基础上 根据问题确定出期望达到的结果 拟定方案 制定多种可供选择的方案 分析评价 建立各种模型 并求得各模型的解 对其结果进行评价 确定价值准则 作为评价和选择方案的依据 价值准则往往把目标分解成若干层次的确定的价值指标 这些指标实现的程度就是衡量达到决策目标的程度 方案优选 权衡利弊 从中选一或综合为一的方案 局部试验验证普遍实施 11 5 随机型决策问题的例子 概述 火灾保险问题 商店 工厂等 进货问题 商店进 易腐农产品 贺年卡 挂历卖报人 报纸影响回头率 加工方法问题 机械零件制造商承接了加工新产品的订单 用现成的通用设备 加工能力低 成本高 购置专用设备 加工能力强 成本低 若今后新产品需求量大 购置专用设备比用现成的通用设备好 若今后新产品需求量小 购置专用设备不如用现成的通用设备好 出门带伞问题 带伞是个累赘 项目申报问题 是否投标 12 概述 行动集 方案集 可能采用的所有行动的集合 5 7 随机型决策问题的要素 自然状态集 状态空间 所有可能的自然状态 后果集 决策问题的各种可能的后果 信息集 样本空间 观测空间 在决策时为了获取与自然状态有关的信息以减少其不确定性 往往需要进行调查研究 调查所得的结果的集合即信息集 13 第六章随机性决策问题的决策准则 三序列决策问题 14 1 悲观准则 6 1严格不确定型决策问题 随机性决策问题 亦称极小化极大准则 考察采取行动ai时可能出现的最坏后果 即最大的损失si 决策者应选择行动ai使最大的损失si最小 当决策表中的元素是价值函数时 是使各行动的最小价值最大化 即极大化极小价值 采用此准则者极端保守 是悲观主义者 只知道有哪些自然状态可能出现 但不知道出现的概率 15 2 乐观准则 6 1严格不确定型决策问题 续 随机性决策问题 亦称 使损失 极小化极小准则 考察采取行动ai时可能出现的最好后果 即最小的损失si 决策者应选择行动ai使最小的损失si最小 当决策表中的元素是价值函数时 是使各行动的最大价值最大化 即极大化极大价值 采用此准则者非常乐观 是乐观主义者 16 3 等可能性准则 6 1严格不确定型决策问题 续 随机性决策问题 认为各状态出现的概率是相等的 计算各方案的收益期望值 选择期望值中最大者 以它对应的方案为决策策略 最优方案 17 4 最小机会损失准则 最小遗憾值准则 6 1严格不确定型决策问题 续 随机性决策问题 计算各 策略 事件 对的机会损失值 遗憾值 后悔值 即当某一事件发生后 因未采用收益最大的策略而形成的损失值 选择机会损失值中最小者 以它对应的方案为决策策略 最优方案 18 5 折衷主义准则 6 1严格不确定型决策问题 续 随机性决策问题 认为悲观准则和乐观准则太极端了 把两种准则综合 令 为乐观系数 且0 1令 第i个策略可能得到的最大收益值和最小收益值选择最大的Hi 以它对应的方案为决策策略 最优方案 19 例 6 1严格不确定型决策问题 续 随机性决策问题 设某工厂是按批生产某产品并按批销售 每件产品的成本为300元 批发价格为每件350元 若每月生产的产品当月销售不完 则每件损失10元 工厂每投产一批是10件 最大月生产能力是40件 可选择的生产方案是 0 10 20 30 40五种 假设决策者对该产品的需求情况一无所知 决策者应如何决策 20 各事件的发生概率是已知的 6 2风险型决策问题 随机性决策问题 计算各策略的期望收益值从这些期望收益值中选择最大者 它对应的策略为决策策略 若将此准则用于一次决策多次重复进行生产的情况 它是平均意义下的最大收益 1 最大期望收益决策准则 21 6 2风险型决策问题 续 随机性决策问题 计算各策略的机会损失值从这些机会损失值中选择最小者 它对应的策略为决策策略 在决策时用这两个决策准则所得结果是相同的 2 最小机会损失决策准则 例 同上例 22 随机性决策问题 随机性决策问题 6 3序列决策问题 有些决策问题 当进行决策后又产生一些新情况 并需要进行新的决策 接着又有一些新情况 又需要进行新的决策 这就是序列决策 描述序列决策的有效工具是决策树 决策树由决策点 事件点及结果构成的树形图 23 随机性决策问题 随机性决策问题 6 3序列决策问题 续 例1 设有某石油钻探队 在一片估计出油的荒地钻探 可以先做地震实验 然后决定钻井与否 或不做实验 只凭经验决定钻井与否 做地震实验的费用每次3000元 钻井费用为10000元 若钻井后出油 井队可收入40000元 若不出油就没有任何收入 各种情况下估计出油的概率已给出 问如何决策使收入的期望值最大 24 随机性决策问题 随机性决策问题 6 3序列决策问题 续 例2 某工厂管理人员在编制计划时欲将某工艺加以革新 采用新工艺代替旧工艺 获取新