《市场竞争模拟》讲义20080916

市场竞争模拟市场竞争模拟 讲义讲义 北京科技大学经济管理学院北京科技大学经济管理学院 胡胡 枫枫 二二 八年九月八年九月 目目 录录 一 计算机模拟及其在管理决策中的应用一 计算机模拟及其在管理决策中的应用 1 1 1 模拟与计算机模拟 1 1 2 计算机模拟在经济管理中的应用举例 7 二 用二 用 Excel 进行决策模拟进行决策模拟 10 2 1 掷硬币游戏 10 2 2 随机需求的存储问题 23 三 企业竞争模拟三 企业竞争模拟 29 3 1 企业竞争模拟及软件简介 29 3 2 模拟规则 31 3 3 模拟向导 31 四 用四 用 Excel 进行预测进行预测 32 4 1 时间序列预测 32 4 2 回归分析预测 41 五 用五 用 Excel 进行优化进行优化 58 5 1 Excel 自带的 规划求解 功能 58 5 2 What sBest 的 规划求解 功能 63 习习 题题 67 参考文献参考文献 69 市场竞争模拟 讲义 1 一 计算机模拟及其在管理决策中的应用一 计算机模拟及其在管理决策中的应用 1 1 模拟与计算机模拟模拟与计算机模拟 1 模拟模拟 在给模拟下一个定义以前 先让我们一起看以下有关模拟的例子 比如 要设计一个新 型的飞机 设计师一般不是按图纸制造出飞机 直接由飞行员驾驶飞上兰天 因为那样做很 容易造成人员伤亡和财产损失 风险太大 通常 设计师会先制造一个形状一样但体积很小 的飞机模型 在风洞 可以调节出不同的风速和气流的复杂变化 实验室里观察飞机模型的 状态 发现问题后再进行改进 设计师通过多次类似的实验和改进 感觉没有什么问题了 才比较放心地设计真正的飞机 当然 开始制造的真正的飞机也是要经过有经验的驾驶员试 飞的 但它与在实验室进行试验的 试飞 不同 人们通常将实验室里进行的飞机模型试验叫 做 模拟 试验 模拟的例子很多 比如建造一个水库大坝也要经过模拟试验 大家还可以想 出其它的例子 从上面的例子可以看出 模拟 的几个特点 1 模拟对象的复杂性 在上例中 飞机在高空飞行遇到各种气流变化时 飞机的状态和性能会产什么样的变化 这是设计师说不清楚的 有些情况甚至是想象不到的 假如设计师能通过某一个公式把飞机 的各种状况准确地计算出来 而且计算也不复杂 他也就不会再费力做模拟试验了 2 模拟系统与模拟对象的相象性 在风洞里做试验的飞机模型与实际设计的飞机原型要尽量相象 飞机的机身与机翼的尺 寸比例 飞机的比重等要与飞机原型相同 风洞中的气流变化也要与实际的高空气流变化尽 可能相象 甚至包括飞机模型的表面材料也要尽量一致 但是 飞机模型里面 不一定要有 机舱座位等 因为它们不与外界气流直接接触 因此 模拟系统是模拟对象那个复杂系统的 近似或抽象 它要能反映原系统中重要的本质性的特征 当然 这里所说的 本质 依赖于模拟的目的 比如 同样是一个新型的飞机 要试验旅 客座位的舒适性和安全性 就必须制造出几排座位 用机械产生升空 降落和颠簸的状况 市场竞争模拟 讲义 2 以观测旅客的感觉 如果没有人身安全问题 可能直接由志愿者参加试验 因为 飞机 根本 不升空 甚至可能连翅膀都没有 3 模拟系统的可控性 模拟系统比原系统要简单 这是显而易见的 但是 模拟系统不仅是简单 它应该具有 可控性 比如 风洞实验室应该能按试验人员的意愿产生不同方向和大小的气流 这可以让 设计师观察到各种复杂的情况下飞机的性能 有些情况可能是在实际中很难遇到的 比如 观察飞机在一个机翼失灵时的状况 4 模拟试验的可重复性 模拟试验是科学的 其观察结果是稳定的 虽然可能存在微小的随机误差 基于此性质 人们可以从多次试验结果分析出客观事物存在的规律性 在以上所说的飞机试验模拟中 人 们也可以通过不断调整设计的参数 改进飞机的性能 2 计算机模拟计算机模拟 在了解了什么是 模拟 以后 让我们一起来看什么是计算机模拟 与用风洞实验室进行飞机的试验设计不同 计算机模拟所用的模拟系统是利用计算机程 序实现的 它不是用有形的风洞和飞机模型 也不是用有形的计算机 如果要模拟计算机在 电压不稳时的工作性能 那时模拟系统就是计算机硬件 但现在人们通常说的计算机模拟是 用计算机软件实现的 这里所说的 软件 包括商用软件和自编的计算机程序 商用软件不过 是别人编的有特定功能的比较完善的计算机程序而已 在具体讨论计算机模拟以前 先介绍一个掷硬币的游戏 参见 Frederick S Hillier int num test 100 float v earnings 10 for i 0 i num test i n head 0 n tail 0 do v float rand RAND MAX 市场竞争模拟 讲义 4 if v 0 5 1 0 然后将此单元格复制 粘贴到 是否正面 列的其它 市场竞争模拟 讲义 14 999 个单元格中 该 IF 函数的作用是 如果刚才产生的随机数大于或等于 0 5 那么该单元 格的值就为 1 即本次投掷的硬币为正面 如果随机数小于 0 5 那么该单元格的值就为 0 即本次投掷的硬币为反面 这样 我们就实现了随机投掷硬币 1000 次的正反面结果 接下来 我们需要根据题目所给出的条件 直到累计出现的正面与反面次数之差的绝对值直到累计出现的正面与反面次数之差的绝对值 等于等于 3 为止为止 来判断 是否结束 因此 我们需要计算出累计正面的次数和累计反面的次数 并计算它们的差值 从而判 断 是否结束 类似地 我们也是利用 IF 函数和求和函数 SUM 来实现上述过程 我们分别在单元格 D4 和 E4 内输入公式 SUM C 4 C4 和 A4 D4 然后分别将此两 单元格复制 粘贴到 累积正面 列和 累积反面 列的其它 999 个单元格中 接下来 我们利用 IF 函数来判断 是否结束 以 1 表示 结束 0 表示 不结束 因 为第 1 次不可能结束 所以我们可以直接在单元格 F4 中填入 0 我们从第 2 次投掷硬币起 开始判断 于是我们在单元格 F5 中输入公式 IF D5 E5 B 2 1 0 并将此单元格复制 粘 贴到 是否结束 列的其它 998 个单元格中 市场竞争模拟 讲义 15 不过 这样做存在一定的问题 即可能会出现游戏已经结束但对游戏是否结束的判断仍不过 这样做存在一定的问题 即可能会出现游戏已经结束但对游戏是否结束的判断仍 然继续的情况 然继续的情况 如上图中本来第 5 次投掷硬币后游戏已经结束 但程序仍然对第 6 次及以后 游戏是否结束做出判断 因此 我们需要加入一个约束条件来消除上述情形的发生 也就是 说 采用两层嵌套 IF 函数的方法 具体的做法是 我们在单元格 F5 中输入公式 IF F4 1 1 IF D5 E5 B 2 1 0 即 如果 上次已经结束 则本次结束 否则对 本次是否 结束 进行判断 我们将此单元格复制 粘贴到 是否结束 列的其它 998 个单元格中 Excel 中的相对引用 绝对引用和混合引用 随着公式的位置变化 所引用单元格位置也是在变化的是相对引用相对引用 而随着公式 位置的变化所引用单元格位置不变化的就是绝对引用绝对引用 混合引用混合引用具有绝对列和相对行 或是绝对行和相对列 当选中公式中的单元格地址时 使用 F4 键键能简单地对单元格 的相对引用 绝对引用和混合引用进行切换 上面单元格 F5 中所输入公式中的 B 2 即为混合引用混合引用 具有绝对行和相对列 市场竞争模拟 讲义 16 最后 我们需要计算玩此游戏的最终收益 也就是最后所得报酬减去每次投币所花的钱 因为第 1 次不可能结束 所以我们可以直接在单元格 G4 中填入 1 因为每次投币需要 花 1 元钱 类似 是否结束 列的做法 我们从第 2 次投掷硬币起开始判断 在单元格 G5 中 输入公式 IF F4 1 G4 IF F5 1 D 2 A5 A5 即 如果 上次已经结束 则本次赢得等于上 次赢得 否则根据 本次是否结束 来计算赢得 如果结束 则得到 最终报酬 减去 已经投 币的花费 否则即为 已经投币的花费 我们将此单元格复制 粘贴到 赢得 列的其它 998 个单元格中 然后 在单元格 F2 和 H2 内填入公式 MATCH 1 F4 F1003 0 和 G1003 即得到本 轮游戏的 实际投掷次数 和 最终赢得 市场竞争模拟 讲义 17 至此 我们对参与一轮投硬币游戏的模拟已经完成 至此 我们对参与一轮投硬币游戏的模拟已经完成 6 运行并调试模型 运行并调试模型 我们按一下键 F9 就会看到上述过程会重新计算一遍 不断地按 F9 就会得到不同的 结果 但到底哪个结果是可信的呢 因此 我们需要进行全面的模拟分析 不要急于下结论 7 进行全面的模拟分析 进行全面的模拟分析 如果我们的模拟次数足够多 当然要考虑模拟的成本 使模拟系统进入平稳状态 那 么这样我们就能获得比较稳定的结果 也就是说 如果我们能够得到多次的模拟结果 那么 我们就可以对这些结果进行分析 比如求其最大值 最小值 平均值以及代表风险的方差等 等 进而在此基础上做出自己的判断 实际上 我们可以通过 模拟运算表模拟运算表 来实现上述要求 模拟运算表是一种假设分析的方 法 即当某一个或几个变量变动时 最终结果值会产生怎么样的变动 比如 我们可以给变 量赋不同的值 那么结果也会相应地发生变化 我们当然可以把变量的值一次又一次的代入 进行计算 但是更方便的方法就是用模拟运算表 在此我先给大家举一个简单的例子对 模拟模拟 运算表运算表 的应用加以说明 然后再继续对投硬币游戏例子进行模拟分析 Match 函数 该函数返回目标值的位置 而不是数值本身 比如 F2 单元格中的 MATCH 1 F4 F1003 0 第一个参数 1 为我们要找的目标值 第二个参数 F4 F1003 为我们的搜索范围 第三个参数 0 表示查找等于目标值 1 的第一个数值 其实 Excel 函数的功能非常强大 而我们不可能在课堂上学到所有的 Excel 函数 因此 需要同学们自己查阅 Excel 自带的帮助文件或利用 google 搜索来找到 Excel 函 数的相关说明 市场竞争模拟 讲义 18 模拟运算表 假设某位同学的月生活费为 1000 元 月固定开销 包括吃饭 买零食 买衣服 通讯费用 等 为 800 元 请问该同学月结余多少钱 大家看到上面这个例子可能会觉得太简单了 小学一年级的小孩都会做 说得没错 不过 我给大家举这个例子的用意在于说明 模拟运算表 的作用 更复杂的工作我们会 在投掷硬币游戏的模拟过程中进行说明 好 我们先在 Excel 中实现上述计算过程 非常简单 我们只需输入相应数据 并在单元格 B5 中输入公式 B2 B3 即可 但 接下来的问题是 如果该同学的月生活费在 500 至 2000 之间变动时 他 她的月结余又是 多少呢 当然我们可以直接利用公式一个个进行计算 但我们下面将利用 模拟运算表 来更方便地解决上述问题 首先 我们在 B8 单元格中输入公式 B5 即将单元格 B5 中 B2 B3 月生活费 月固定开销 这样一个关系引入到 B8 中来 接下来选中包含数据的两列 即区域 A8 B24 然后点击菜单 数据 模拟运算表 市场竞争模拟 讲义 19 现在回到我们的 投掷硬币游戏 问题 类似地 我们可以将更复杂的投掷硬币游戏的 模拟过程重复进行 100 次 也就是说 进行 100 轮投掷硬币 请注意 我们这里只是将投硬 币过程重复 100 遍 并没有涉及到任何参数的变化 我们先采用 编辑 填充 序列 的 模拟运算表 续 接下来在弹出的对话框中的 输入引用列的单元格 因为数据 500 至 2000 是列的形 式 而不是行的形式 中选择变量的位置 即 B2 也就是说 数据列 500 至 2000 中每一 个数值都被放到 B2 那个位置计算一遍 最后点击确定后 即得到我们想要的结果 该结果与我们手动计算的结果完全一致 市场竞争模拟 讲义 20 方法在单元格 J5 至 J104 内填入 1 至 100 然后在单元格 K4 内填入公式 H2 接下来 我们将单元格 J4 至 K104 的区域选中 点击菜单 数据 模拟运算表 在弹出的对话选择框中 在 输入引用列的单元格 C 一栏 我们选择单元格 M5 然 后点击 确定 注意 因为刚才我们所输入的 1 至 100 为一列数据 而不是一行数据 所以 我们在 输入引用列的单元格 C 中输入 而不是在 输入引用行的单元格 R 中输入 另 外 因为刚才我们所输入的 1 至 100 没有任何实际意义 不是模型参数不是模型参数 所以我们在 输入引 用列的单元格 C 一栏中选择任意的空白单元格即可 大家也可以试着选择其它空白单元 格 如果为模型参数的话 则需要像上述那个简单例子一样选择相应参数所在的单元格 市场竞争模拟 讲义 21 于是 我们就得到 100 轮投掷硬币的结果 我们需要对这些结果进行一些必要的简单统计分析 如它们的平均值和波动程度 来获 得对结果的整体概念以及发现重要趋势 从而辅助我们做出是否参与此游戏的决策 上述统 计分析我们可以通过 Excel 自带的 数据分析 功能来实现 当然也可以分别利用 Excel 函 数来实现 简单的描述性统计分析 所谓 描述性统计分析 就是通过所分析数据的均值 最大值 最小值 中位数 众数 全距 方差 标准差等 从而获得对数据的一个整体印象 其中 均值 中位数 众数反映的是一组数据的集中趋势 而全距 方差 标准差反映的则是离差程度 这里 我们先简单介绍一下概念 均值 最大值 最小值 不用说了 中位数中位数 一组排好序的数据中 处于中间位置的数 如果是该组有偶数个数据 则 取二个中间数的平均值为中位数 众数众数 一组数据中出现频率最高的数 一组数据可以有多个众数也可以没有众数 全距全距 就是一组数据中的最大值减去最小值 反映了数据波动的范围 方差方差 是一组数据中各数据与该组平均数之差的平方的平均数 也就是描述各数据 与中心 平均值 偏离的程度 标准差标准差 方差的平方根 这些指标均可以通过以下 Excel 函数来得到 具体用法大家可以查帮助文件 指标指标均值最大值最小值中位数众数方差 Excel 函数函数AVERAGEMAXMINMEDIANMODEVAR 市场竞争模拟 讲义 22 简单的描述性统计分析 续 不过 下面我们要演示的是 Excel 自带的 数据分析 功能 点击菜单 工具工具 数据分析数据分析 如果发现 工具工具 菜单中没有 数据分析数据分析 则需要加载 该功能 具体做法是 点击菜单 工具工具 加载宏加载宏 在弹出的对话框中选中 分析工具库分析工具库 然后点 确定确定 即可 此时弹出 数据分析数据分析 对话框 在 分析工具分析工具 列表框中选择 描述统计描述统计 然后点 确定确定 即可 市场竞争模拟 讲义 23 上述求得的均值 中位数 众数反映了玩此游戏的平均收益 而全距 方差 标准差则 反映了玩此游戏的风险程度 均值或中位数越大 则玩此游戏的平均期望收益越高 而全距 方差 标准差越大 则玩此游戏的风险越大 另外 我们还可以利用函数 countif 来求得 100 轮投掷硬币的结果中赚钱的次数 即获得参与此游戏的赢率 该指标也可以在一定程度 上反映出玩此游戏的风险程度 8 写出模拟报告 写出模拟报告 我们可以根据上面的模拟分析结果做出决策 并写出模拟报告 如果需要的话 类似地 我们也可以用模拟的方法解决随机需求的存储问题 下面再给大家举一个更为 复杂的例子 2 2 随机需求的存储问题随机需求的存储问题 某商店每天的啤酒销售量服从如下离散型随机分布 某商店每天的啤酒销售量服从如下离散型随机分布 需求量100120150200250 概率0 20 250 350 150 05 商店每次定货的定货费为商店每次定货的定货费为 100 元 每瓶啤酒每天的存储费为元 每瓶啤酒每天的存储费为 0 1 元 若顾客来买啤酒而商店元 若顾客来买啤酒而商店 缺货 每瓶的缺货费为缺货 每瓶的缺货费为 0 5 元 这是机会损失 元 这是机会损失 假设定货期为 假设定货期为 12 小时 即今天晚上定货 小时 即今天晚上定货 明天一早就到货 商店经理每天晚上检查存货情况 在存货少于一定数量 即 定货点 时明天一早就到货 商店经理每天晚上检查存货情况 在存货少于一定数量 即 定货点 时 就打电话定货 并且要说明定多少 定货量 就打电话定货 并且要说明定多少 定货量 经理的目标是在一段较长的时间里平均成本 经理的目标是在一段较长的时间里平均成本 最小 请你帮经理解决这一存储问题 最小 请你帮经理解决这一存储问题 下面我们在 Excel 环境下用模拟的方法解决这一问题 1 输入基本参数 我们先把存储问题的基本参数输入到电子表格 在 E 行计算出随机需求的累计分布 从 公式显示条可以看到 E5 单元格的计算公式 注意 E7 的值不是 1 而是 0 95 意思是当随 机数大于 0 95 时需求量为 250 市场竞争模拟 讲义 24 2 设定初始值和决策变量的取值 假设该商店在模拟开始有 200 瓶啤酒 并给决策变量 定货点和定货量 赋值 为 决策变量赋的值不一定是最优的 我们可以变化这些值观察目标函数的变化 3 模拟一天的需求 供货和定货 为了产生第一天的需求 要调用 rand 函数产生一个介于 0 1 的均匀分布的随机数 根据该随机数的大小查看需求的累计分布 然后决定需求量 请注意下图中需求 存量 定 货量以及各种费用是如何决定的 相应单元格的计算公式是用插入批注的办法在图中表示出 来的 市场竞争模拟 讲义 25 在确定需求量时我们用了函数 VLOOKUP 它的功能是在一个数据列表中寻找相应的 值 它的第一个参数是 C10 即产生的随机数的数值 第二个参数是 E3 F7 区域的数组 即 累计分布与相应的需求量 第三个参数是 2 表示寻找的数值在该数组的第二列 4 模拟多天的情形 在模拟了第一天以后 我们可以用同样的方法模拟第二 第三 一直到你选择的模 拟天数 我们假设模拟 10 天 如下图所示 我们得出 10 天的总费用是 603 5 元 在实际模拟中 你会发现一个很奇怪的现象 当你 做某种操作时 C 列的随机数会变化 因为 Excel 在做某些操作时 要对每个单元格进行计 算 当碰到 rand 函数时 它会产生一个新的随机数 所以表中的 C 列会刷新 为了对结 市场竞争模拟 讲义 26 果进行分析 我们可以将该列用选择性粘贴将它的值拷贝到同一列 以下 我们产生 100 天 的存储情况 并把随机数的值用上面的办法固定下来 为了节省版面 我们只把开头和结尾 列出来 于是 我们可以知道 100 天的总费用是 5986 元 请注意 该值是依赖于随机数的 所 以你们在模拟时得出的值可能不是这个数 甚至可以说很难得到与本书完全同样的数 如果 模拟的天数充分多 结果的误差是比较小的 5 利用 模拟运算表 进行分析 为了求出最优的定货点和定货量 我们可以先 冻结 C 列的随机数 再改变决策变量的 值 因为我们有两个决策变量 为了把解法叙述清楚 我们先固定一个决策变量 定货点 仅变化定货量 为了更方便地观看决策变量和结果 我们让单元格的值等于单元格 J110 总 费用 的值 市场竞争模拟 讲义 27 如果我们要让定货量在更大范围变化 一个个地实验未免太麻烦了 下面 我们可以像 上例一样 使用 Excel 中 数据 栏里 模拟运算表 的功能 以达到模拟多种定货量的目的 首先 我们设定定货量取值的范围 假设为 300 到 800 每个间隔为 50 我们在 Excel 表中选择合适的空位 用 编辑 里的 填充 功能输入 300 350 800 这 11 个数值 大家一 定注意到 在 K2 到 U2 是预设的模拟参数定货量 但在 J3 设定为等于 B8 即总费用 的值 此后 要为进行模拟运算选择好数组 注意 这里必须包括 J2 和 J3 两个单元格 市场竞争模拟 讲义 28 接着 我们可以选择 数据 中的 模拟运算表 得到一个对话选择框 在 输入引用行的 单元格 R 一栏 我们选择了 B7 这是定货量所在的单元格 其作用是告诉程序 上面的 K2 到 U2 一行的数值要逐个替换 B7 中的定货量 至于下面一行的数值是什么 要由 J3 单元 格来确定 因为我们已经令 J3 格等于 B8 格 即总费用 所以 从 K3 到 U3 的单元格将是 与上面的定货量相应的总费用 我们不需要选 输入引用列的单元格 C 因为所设定的数 组是以横行的方式排列的 如果你想用竖列的方式排列数组 你就应选择下面的而不是上面 的选择框 在选择完后 按 确定 按钮 可以得到下面的结果 大家可以猜想 最优定货量大约在 600 左右 市场竞争模拟 讲义 29 市场竞争模拟 讲义 30 三 企业竞争模拟三 企业竞争模拟 3 1 企业竞争模拟及软件简介企业竞争模拟及软件简介 企业竞争模拟是运用计算机技术模拟企业的竞争环境 供模拟参加者进行经营决策的练 习 适合学校进行管理教学和企业进行人员培训之用 利用计算机进行企业竞争模拟是从五十年代以来很受欢迎的教学方式 八十年代初期 在我国管理教学中开始采用 1996 年的国际企业管理挑战赛 GMC 在中国大陆赛区的比 赛由中国日报社主持 吸引了 96 个队参加 此后 每年都举行这样的比赛 参赛队越来越 多 其中包含了大多数提供 MBA 学位教育的国内著名的管理学院 也有些著名企业派队参 加 该比赛是由葡萄牙主办的 使用的是英文界面的软件 中国赛区的优胜者获得参加国际 比赛的资格 从 1997 年以来 北方交通大学 南开大学 对外经贸大学 四川大学 中山 大学等学校的代表队 在国际比赛中获得了非常优秀的成绩 多次获得第一名 我国的一些 学校也陆续从美国 加拿大 德国 日本等国家引进了一些模拟软件 有些学校 如大连理 工大学 北京科技大学 还对软件进行了汉化 从 1995 年以来 国内一些学校开始独立开发中文界面的企业竞争模拟软件 根据作者 所知 北京理工大学 北京大学 中国纺织大学在同期推出了此类软件 这三个软件都于 1997 年分别获得了国家教委颁发的教学软件或教学成果奖 以下我们的介绍以北京大学开发 的软件为例 北京大学曾于 1984 年开发过英文界面的企业竞争模拟软件 随着计算机技术的进步 到九十年代难以使用 1995 年秋 北京大学光华管理学院的王其文 张国有 葛锐 吴安等 着手开发中文界面的企业竞争模拟软件 软件于 1996 年秋基本成型 在 MBA 学生开设的 经营决策分析 课中使用 效果很好 学生在应用的过程中 对软件提出了许多宝贵意见 经过不断加工改进 在 1997 年 5 月通过技术鉴定 1998 年 5 月 5 日 我们利用因特网成功 地进行了远程竞争模拟 参赛的十个队中有清华大学 中国人民大学 中央财经大学 北京 大学 在北京以外还有浙江大学 南开大学 哈尔滨工业大学和中山大学 京外的代表队都 市场竞争模拟 讲义 31 在各自学校的计算机实验室 通过电子邮件传递每期的决策信息 与同在一个实验室无多大 差异 据我们所知 远程实时的竞争模拟在国内还是首次 这次比赛 仅用一天就进行了 6 期模拟 得出结果 而国际企业管理挑战赛进行 6 期模拟一般需要一个多月的时间 到 1998 年 8 月 该软件由北京大学出版社电子出版部正式出版发行 2000 年全国大学生电脑节 企 业经营决策竞争模拟比赛 使用了北京大学的软件 该软件的开发及应用软件进行的决策模拟 的教学实践 获得 2001 年北京大学优秀教学成果一等奖 北京市教育教学成果一等奖 和 2001 年全国优秀教学成果二等奖 在 2003 年全国 MBA 培养院校企业竞争模拟比赛中使用 了此软件 有来自 23 个高校的 112 个队报名参赛 2004 年春除了继续举办了全国 MBA 培 养院校的比赛 北京的一些学校还举办了爱国者杯企业竞争模拟比赛 有近 900 个队参加 在比赛中 根据参赛队的建议 软件不断改进 现在 该软件已经推出了基于 Internet 的版 本 网址为 并已投入比赛使用 比如使用该软件的 2006 年 宏图三胞 中国管理竞争大赛 其预赛就有近千支来自全国各地的队伍参加 在进行竞争模拟时要把学员分成多个小组 每组代表一个企业 模拟按期进行 各公司 在期初要制订本期的生产 运输 市场营销 财务管理 人力资源管理等决策计划 并在规 定时间内按要求输入计算机 软件根据各公司的决策 依据模拟的市场需求决定各公司的销 售量 各公司可以及时看到模拟结果 然后 各公司再根据所处的状况 作出下一期的决策 直到模拟结束 一般做一期决策需要一个多小时 一个比较完整的模拟过程一般需要 6 至 8 期 在每期模拟结束时 软件会按照多种经营指标对各公司进行排序 在整个模拟结束后 要按照多项指标加权平均评出竞争模拟的优胜者 企业竞争模拟能训练学员在变化多端的经营环境里 面对多个竞争对手 正确制定企业 的决策 达到企业的战略目标 它要求参加者能全面 灵活地运用管理学的知识 如生产管 理 市场营销 财务会计等知识和预测 优化 对策 决策等科学方法 考察学员的分析 判断和应变能力 并能培养团队合作的精神 竞争模拟所具有的竞争性 趣味性 实用性是 其它课堂教学形式难以比拟的 需要指出的是 在企业竞争模拟中虽然也有随机因素的作用 但其复杂性主要体现在竞 争对手的策略变化莫测 每个模拟参与者都想在竞争中取胜 在产品选择 定价 广告和营 销策略上都想出奇制胜 而且 一个策略在某种情形下会得胜 在另外的情形下却不一定 因为一个策略的效果如何还要依赖竞争对手的策略 这种 模拟 教学方式在股市投资教学中 市场竞争模拟 讲义 32 也得到应用 3 2 模拟规则模拟规则 略去 此部分内容详见 操作手册 相应部分 3 3 模拟向导模拟向导 略去 此部分内容详见 操作手册 相应部分 市场竞争模拟 讲义 33 四 用四 用 Excel 进行预测进行预测 在参加企业竞争模拟时 需要多种管理学知识 其中对市场需求的预测和决策方案的优 化是参赛队最关心的 在此 以 Excel 作为工具 结合解决具体问题 简要介绍这方面的知 识 本章介绍预测方面的知识 下章将介绍优化方面的内容 预测就是对未来的事件进行估计 比如 明天是否下雨 下个月的股市行情如何 明年 的进出口贸易会增长几个百分点 等等 有的预测是在 是否 中选择 如 是否下雨 有的 预测是在几种情况中选择 比如股市是 涨 是 跌 还是 持平 有些预测需要给出具体 的数量估计 如 几个百分点 是 6 8 还是 7 2 有时给出区间估计 下面我们讨论的是 要给出比较精确的估计值的数值预测 预测的方法有许多 相应的软件也是五花八门 比如 预测有线性方法和非线性方法 其中各种方法又有许多种类 就说统计分析 预测方法 有 SAS SPSS TSP 等功能强大的 通用软件 但其价格比较贵 有些单位不一定配备 为此 我们在此仅介绍如何用 Excel 进 行预测 所介绍的优化方法也是用 Excel 实现的 这里我们只讨论应用最为广泛的时间序列预测法和回归分析预测法 4 1 时间序列预测时间序列预测 所谓 时间序列数据 是指一个个体随着时间的推移有多个观测 例如 对于一个国家 的 GDP 我们有一个国家 即一个个体 随着时间的推移 我们有该国每年的 GDP 取值 即多个观测 时间序列预测法是将预测目标的历史数据按时间的顺序排列成为时间序列 然后分析它 随时间的变化趋势 外推预测目标的未来值 也就是说 时间序列预测法将预测目标的变动将预测目标的变动 都归于都归于 时间时间 所造成的所造成的 因此 时间序列预测法主要用于分析影响事物的主要因素比较困难 或相关变量资料难以得到的情况 其中 应用较为广泛的时间序列预测法包括移动平均法和 指数平滑法 1 移动平均法移动平均法 市场竞争模拟 讲义 34 移动平均法是一种简单平滑预测技术 它的基本思想是 根据时间序列资料 逐项推移 依次计算包含一定项数的序时平均值 以反映长期趋势的方法 因此 当时间序列的数值由 于受周期变动和随机波动的影响 起伏较大 不易显示出事件的发展趋势时 使用移动平均 法可以消除这些因素的影响 显示出事件的发展方向与趋势 即趋势线趋势线 然后依趋势线分 析预测序列的长期趋势 对于简单移动平均法而言 实际上就是利用前几期数据的算术平均对于简单移动平均法而言 实际上就是利用前几期数据的算术平均 值来预测下一期的值 值来预测下一期的值 下面我们用 Excel 的 移动平均移动平均 工具来实现这一方法 在企业竞争模拟比赛过程中 我们通常需要对本期的市场需求量进行预测 以制定相应 的生产计划和进行相应资源的调整 各公司都知道本公司的历史市场需求状况 也就是在本 期之前的各期市场需求数据 如下图所示 例例 4 1 我们打算通过产品我们打算通过产品 A 在市场在市场 1 前前 12 期的市场需求数据预测第期的市场需求数据预测第 13 期的市场需求 应该期的市场需求 应该 如何得到呢 如何得到呢 实际上 我们需要做的工作就是将上图中的这些数据粘贴到 Excel 中 然后利用其 移动 平均 功能进行预测 不过 如果我们直接将上述数据粘贴到 Excel 中 会发现所有这些数据 都在同一列中 无法进行分析 市场竞争模拟 讲义 35 因此 我们需要利用 Excel 的 分列 功能对上述数据先进行分列 具体做法是 先选中需要进行 分列 操作的第 C 列 注意 在其它列中没有数据 我们只需将注意 在其它列中没有数据 我们只需将 C 列往列往 右拉开就可以知道右拉开就可以知道 也就是单元格 C4 至 C16 然后点击菜单 数据 分列 在弹出的对话框中选中 分隔符号 点击 下一步 市场竞争模拟 讲义 36 在弹出的对话框中选中 空格 点击 下一步 注意 因为我们所有的数据都是以空格 隔开的 所以我们选中 空格 点击 完成 即得到分好列的市场需求数据 市场竞争模拟 讲义 37 我们将第 H 列产品产品 A 在市场在市场 1 前前 12 期的市场需求数据期的市场需求数据复制 粘贴到另外一个空白的 Excel 表格中 接下来我们将利用 Excel 的 移动平均 功能预测第 13 期的市场需求 点击菜单 工具工具 数据分析数据分析 如果发现 工具工具 菜单中没有 数据分析数据分析 则需要加载该 功能 具体做法是 点击菜单 工具工具 加载宏加载宏 在弹出的对话框中选中 分析工具库分析工具库 然 后点 确定确定 即可 市场竞争模拟 讲义 38 此时弹出 数据分析数据分析 对话框 在 分析工具分析工具 列表框中选择 移动平均移动平均 然后点 确定确定 即 可 在弹出的 移动平均移动平均 对话框中 在 输入区域输入区域 框中指定统计数据所在区域 C4 C16 因指 定的输入区域包含标志行 所以选中 标志位于第一行标志位于第一行 复选框 在 间隔间隔 框内键入移动平均 的项数 5 根据数据的变化规律 本例选取移动平均项数 N 5 即利用前 5 期数据预测下一 期 我们继续在 输出区域输出区域 中键入输出区域左上角单元格地址 D6 并选中 图表输出图表输出 复选框 然后点 确定确定 注 若需要输出实际值与一次移动平均值之差 还可以选中 标准误差标准误差 复选 市场竞争模拟 讲义 39 框 于是 我们可以得到前 12 期的移动平均值 在第 D 列 如下图所示 注意 因为我们 是利用前 5 期数据预测下一期 所以 D6 至 D9 为空白 D10 为第 1 至第 5 期市场需求的移动 平均值 即为第 6 期的预测值 类似地 D17 中的 251 8 为第 8 至第 12 期市场需求的移动平 均值 即为对第 13 期的预测值 其实 如果我们选中某个移动平均值的话 就会发现它是 利用 Excel 函数 AVERAGE 对前面 5 期求平均值 如单元格 D17 从上述结果我们可以看出 利用简单移动平均方法对市场需求进行预测的效果并不理想 尤其是第 9 至 12 期的实际值与预测值相差较大 我们再回到前面看包括价格等在内的原始 市场数据 就会发现 前前 8 期价格变化较小 而第期价格变化较小 而第 9 至至 12 期的价格变化非常大 期的价格变化非常大 这是因为 市场竞争模拟 讲义 40 移动平均预测法只是考虑了时间对市场需求的影响 而没有考虑其它因素的作用 因此 当 其它重要的影响因素 如 价格 变化很大时 就会造成移动平均法的预测产生偏离 实际上 该公司产品实际上 该公司产品 A 在市场在市场 1 第第 13 期的需求为期的需求为 127 与 与 251 8 相差很大 相差很大 2 指数平滑法指数平滑法 移动平均法的预测值实质上是以前观测值的加权和 且对不同时期的数据给予相同的加相同的加 权权 这往往不符合实际情况 指数平滑法则对移动平均法进行了改进和发展 其应用较为广 泛 它的基本思想是 预测值是以前观测值的加权和 且对不同的数据给予不同的权不同的权 新数 据给较大的权 旧数据给较小的权 如果设阻尼系数为 1 则以前各期 以最近一期往前推 观测值的权重分别为 是按几何级数衰减的 愈近的数据 权数愈大 愈远的数据 权数愈小 且权数之和等于 1 即 接下来 我们将利用我们将利用 Excel 的的 指数平滑指数平滑 功能和产品功能和产品 A 在市场在市场 1 前前 12 期的市场需求数期的市场需求数 市场竞争模拟 讲义 41 据来预测第据来预测第 13 期的市场需求 期的市场需求 我们以一次指数平滑法为例进行说明 点击菜单 工具工具 数据分析数据分析 在 分析工具分析工具 列表框中选择 指数平滑指数平滑 然后点 确定确定 即可 类似地 我们在弹出的 指数平滑指数平滑 对话框中 在 输入区域输入区域 框中指定统计数据所在区域 C4 C17 在 阻尼系数阻尼系数 框中填入 0 4 因指定的输入区域包含标志行 所以选中 标志标志 复选框 在 输出区域输出区域 中键入输出区域左上角单元格地址 E5 并选中 图表输出图表输出 复选框 然后点 确确 定定 市场竞争模拟 讲义 42 于是 我们可以得到前 12 期的指数平滑值 在第 E 列 其实 如果我们选中某个指数 平滑值的话 就会发现它是前面各期的加权平均值 如单元格 E17 注意 我们也可给阻尼 系数赋予不同的值 大家可以试试看 从上述结果我们可以看出 虽然利用一次指数平滑方法对市场需求进行预测的效果仍然 不是十分理想 尤其是第 9 10 和 12 期的实际值与预测值相差较大 不过 与简单移动平 均法的预测效果相比已经得到了不小的改善改善 该公司产品该公司产品 A 在市场在市场 1 第第 13 期的需求为期的需求为 127 与预测值与预测值 203 4 相差已经不是那么大了相差已经不是那么大了 指数平滑方法与移动平均法均为时间序列预测法时间序列预测法 因此存在类似的缺点 即只是考虑了 时间对市场需求的影响 而没有考虑其它因素的作用 因此 当其它重要的影响因素 如 价 市场竞争模拟 讲义 43 格 变化很大时 就会造成此类方法的预测产生偏离 那么 如何克服上述时间序列预测法的缺点呢 我们可以利用下面要讲到的回归分析法 来进行预测 回归分析方法可以考虑到多种因素的影响多种因素的影响 而不仅仅是时间的作用 因此可以 克服上述时间序列预测法的缺点 4 2 回归分析预测回归分析预测 在实际经济问题中 某一经济行为常受多因素多因素的影响和制约 例如 某商品的月销售量 与商品的价格 商品的质量以及促销力度等因素有关 这里的 商品销售量 之所以可以预 测 是因为它的大小在一定程度上是由商品的价格 质量以及促销力度这几个因素所决定的 因此 我们把 商品销售量 称之为 因变量 y 也就是说 下个月的销售量会因为商品 的价格 质量以及促销力度这几个因素的改变而改变 所以 这几个因素被称之为 自变量 x 而回归分析的根本目的就是要探索因变量与自变量之间的数量关系 为了达到此目的 我们不可避免地需要假设 y 和 x 之间的数量关系满足某种形式 其中最简单也是最常用的就 是线性形式 设所研究的对象 y 受多个因素 的影响 假定各个影响因素与 y 的关系是 线性的 则可建立多元线性回归模型 其中 y 就是所研究的对象 即预测目标 称为被解释变量或因变量 代表影响因素 通常是可以控制或预先给定的 故称为解释变量或自变 量 代表各种随机因素对 的影响的总和 是不能够被模型解释的部分 称为随机误差项 根据中心极限定理 可以认为它服从正态分布 即 下面我们将利用将利用 Excel 的的 回归回归 功能和产品功能和产品 A 在市场在市场 1 前前 12 期的市场需求数据来预测期的市场需求数据来预测 第第 13 期的市场需求 期的市场需求 在本例中 相应的因变量 y 为 需求 自变量 x 为 期数 价格 促销 广告 和 等级 我们进行回归分析就是要找出因变量 需求 与自变量 期数 价格 促销 广告 和 等级 之间的关系 市场竞争模拟 讲义 44 点击菜单 工具工具 数据分析数据分析 在 分析工具分析工具 列表框中选择 回归回归 然后点 确定确定 即可 我们在弹出的 回归回归 对话框中 在 Y 值输入区域值输入区域 框中指定统计数据所在区域 H4 H16 在 X 值输入区域值输入区域 框中指定统计数据所在区域 C4 G16 因指定的输入区域包含标志行 所以 选中 标志标志 复选框 在 输出区域输出区域 中键入输出区域左上角单元格地址 C19 并选中 残差残差 复 选框 然后点 确定确定 我们会看到回归结果分成三部分 回归统计回归统计 方差分析方差分析和回归系数回归系数 下面我们将对这三 部分结果分别加以说明 市场竞争模拟 讲义 45 回归统计回归统计 这部分我们主要关注统计量 Adjusted R Square 调整的拟合优度 该统计量表示回 归方程对样本观测值的拟合程度 即因变量能够在多大程度上被自变量所解释 其取值范 围为 0 至 1 之间 该统计量越大 则表示回归方程的解释能力越强 如果该统计量为 1 则 表示完全拟合 没有误差 即所有的样本点都在这条拟合直线 上 残差 为 0 在实际应用中 Adjusted R Square 到底多大时回归模型才算通过了拟合优度检验呢 这 并无绝对标准 要根据具体情况而定 一般我们并不过于强调该统计量大小的作用 只需相 对较大就行 比如大于 0 5 在本例中 Adjusted R Square 为 0 980224 接近于 1 说明回归方程的拟合程度很好 其解释能力达到 98 方差分析 方差分析 这部分我们主要关注 Significance F F 统计量的显著性水平 F 统计量用来检验回归 方程的整体显著性 即因变量是不是至少和自变量中的一个存在显著的线性关系 因此 如 果 Significance F 小于 0 05 那么我们就可以认为 该回归方程整体显著 市场竞争模拟 讲义 46 在本例中 Significance F 为 8 14 10 6 接近于 0 远远小于 0 05 说明回归方程整体显 著 回归系数 回归系数 这部分我们主要关注 Coefficients 回归系数 列和 P value T 统计量的显著性水平 列 我们注意到 这部分第一列为自变量 x 其中 Intercept 表示截距项 即 0 Coefficients 回归系数 列指的是回归方程中各自变量前的 值 P value T 统计量 的显著性水平 列用来检验相应自变量对因变量的影响是否显著 如果 P value 小于 0 05 那么我们就可以认为该自变量对因变量的影响显著 在本例中 Coefficients 所表示的回归系数 0 1 2 3 4和和 5分别为 1362 113664 3 152668102 0 583553482 0 000257645 0 000203111 和 38 37066284 P value 所对应的显著性水平分别为 1 10093E 06 0 397872265 7 8131E 07 0 879677148 0 88857559 和 0 019725894 其中价格和等级所对应的 P value 小于 0 05 说明这两个自变量对因变量的影响显著 而期数 促销和广告对市场需求的影响不显著 2 对于多元线性回归模型 方程的显著性并不意味每个自变量对因变量的影响都是重要的 如果某个自变量并不重要 即对应的 P value 小于 0 05 一个较为粗略的办法就是将其从方 程中剔除 重新建立方程 因此 我们需要剔除掉自变量期数 促销和广告 重新建立价格 和等级对市场需求的影响的回归方程 于是 我们将价格 等级和市场需求这三列数据复制 粘贴到另外一个空白的 Excel 表 中 采用与上面类似的步骤来建立回归模型 2 注意 我们不需要关注截距项是否显著 市场竞争模拟 讲义 47 市场竞争模拟 讲义 48 上述结果表明 Adjusted R Square 为 0 98279 接近于 1 说明回归方程的拟合程度很好 Significance F 为 4 66 10 9 接近于 0 远远小于 0 05 说明回归方程整体显著 价格和等级所对应的 Coefficients 分别为 0 584131827 和 45 83546864 所对应的 P value 分别为 3 08256E 09 和 4 1248E 07 均远远小于 0 05 说明这两个自变量对因变量的影响显 著 于是 我们得到拟合的回归方程 市场需求市场需求 1370 6 0 584 价格价格 45 835 等级等级 下面是回归方程的残差表 其中第二列为利用上述回归方程进行预测所得到的市场需求 第三列为预测结果与原始数据之间的差 我们可以看出 预测结果与原始数据之间差别并不 大 市场竞争模拟 讲义 49 不过 如果我们要预测第 13 期市场需求的话 应该怎样做呢 其实很简单 就是将第 13 期你所制定的价格 2500 和预计的等级 5 代入上述回归方程 就可以得到 市场需求市场需求 1370 6 0 584 2500 45 835 5 139 4503 最后 我们将上述三类预测方法的结果放到一起进行比较后发现 回归预测法的效果比 移动平均和指数平滑预测法的效果要好得多 市场竞争模拟 讲义 50 那么 我们在对市场需求进行预测时到底应该采用哪种方法呢 那么 我们在对市场需求进行预测时到底应该采用哪种方法呢 一般来说 我 们可遵循以下原则 3 1 如果相关影响因素 价格等 变化不大 或没有这些影响因素的资料 如价格数据 则可利用移动平均或指数平滑预测法 2 如果相关影响因素 价格等 变化较大 且拥有这些影响因素的资料 如价格数据 则可利用回归预测法 3 总的来说 移动平均或指数平滑预测法相对来说比较简单 直观 而回归预测法则 更为准确 而且把握了变量之间的内在关系 下面我们再举一个例子 我们将按预测的一般步骤进行分析 建立模型 并用 Excel 进 行预测 请大家学习完该例子后 能自己总结出预测的基本步骤和各步应注意的问题 也要 学会运用 Excel 中有关的预测工具 例例 4 2 我们