第六章 系统决策ppt课件

1、系统决策系统决策重庆大学自动化学院重庆大学自动化学院课程组课程组2019年年4月月讲授内容讲授内容1 系统决策的概念系统决策的概念2 不确定性决策不确定性决策3 风险型决策风险型决策4 信息与决策信息与决策5 成效曲线与决策成效曲线与决策21 1 系统决策的概念系统决策的概念系统决策的例子系统决策的例子某个仓储公司计划建立一个大型仓库，需求从几个某个仓储公司计划建立一个大型仓库，需求从几个方案中进展选择。在选择方案时，需求思索多种要方案中进展选择。在选择方案时，需求思索多种要素，如：投资费用，运转本钱，未来的需求情况，素，如：投资费用，运转本钱，未来的需求情况，潜在的风险评价等。潜在的风险评价

2、等。多个配送中心应如何进展物资调运，才干使运输费多个配送中心应如何进展物资调运，才干使运输费用最低？用最低？一个工厂如何制定消费方案才干获得最大的利润？一个工厂如何制定消费方案才干获得最大的利润？运输公司能否应该开辟新的运输线路？运输公司能否应该开辟新的运输线路？对以上问题作出决断的过程就是决策。对以上问题作出决断的过程就是决策。31 1 系统决策的概念系统决策的概念什么是决策？什么是决策？ 决策是对一项问题在行动之前所作的思索和抉择；决策是对一项问题在行动之前所作的思索和抉择；是对未来的行为确定目的和方向，并从两个以上的是对未来的行为确定目的和方向，并从两个以上的行动方案中，合理地选择一个能

3、实现预期目的最优行动方案中，合理地选择一个能实现预期目的最优行动方案的活动过程。行动方案的活动过程。决策是对某一事件的目的及其实现手段的选择。即决策是对某一事件的目的及其实现手段的选择。即从多个能够采取的方案中，选择一个从多个能够采取的方案中，选择一个“最优的最优的 或或 “最有利的最有利的 或或 “最称心的最称心的 或或 “最合理的最合理的 方案方案的行动。的行动。41 1 系统决策的概念系统决策的概念决策的特点决策的特点针对性针对性 是为了到达一定的预期目的是为了到达一定的预期目的现实性现实性 决策要付诸实际决策要付诸实际择优性择优性 无优选便无决策无优选便无决策风险性风险性 应预测各种可

4、预测和不可预测应预测各种可预测和不可预测的变化的变化1 1 系统决策的概念系统决策的概念决策的类型决策的类型决策与决策者的程度亲密相关，成效实际将决策决策与决策者的程度亲密相关，成效实际将决策分为：分为：保守型保守型 对利益的反映比较愚钝，对损失的反映对利益的反映比较愚钝，对损失的反映比较灵敏比较灵敏乐观型乐观型 对损失的反映比较钝，对利益的反映比对损失的反映比较钝，对利益的反映比较灵敏较灵敏客观型客观型 按期望值来进展决策按期望值来进展决策同一客观事物对不同决策者产生的同一客观事物对不同决策者产生的“成效是不同成效是不同的，如何降低客观影响，实现决策的科学化是我的，如何降低客观影响，实现决策

5、的科学化是我们希望处理的问题们希望处理的问题1 1 系统决策的概念系统决策的概念决策的分类决策的分类( (按目的分按目的分) )日常业务决策日常业务决策 处理经常性业务问题，如消费调度优化、处理经常性业务问题，如消费调度优化、产品分配优化。决策问题是大量的，且大多具有经常产品分配优化。决策问题是大量的，且大多具有经常性与可反复性，故均以构成一定的决策模型并被各种性与可反复性，故均以构成一定的决策模型并被各种管理制度程序化管理制度程序化战术型决策战术型决策 处理日常运营活动中的处理日常运营活动中的“偏向问题，这偏向问题，这类问题多是由于设备、资金、资源等约束呵斥，频率类问题多是由于设备、资金、资

6、源等约束呵斥，频率较第一类少得多，虽有较第一类少得多，虽有“前车之鉴可参考，但没有前车之鉴可参考，但没有普遍的程序可套用，有相当的灵敏性与弹性普遍的程序可套用，有相当的灵敏性与弹性战略型决策战略型决策 处理带长久性与战略性的为题，政策性、处理带长久性与战略性的为题，政策性、战略性强，难于建立模型，是企业运营决策的关键战略性强，难于建立模型，是企业运营决策的关键1 1 系统决策的概念系统决策的概念决策分析决策分析为协助决策者在多变的环境条件下进展正确决策而为协助决策者在多变的环境条件下进展正确决策而提供的一套推理方法、逻辑步骤和详细技术，以及提供的一套推理方法、逻辑步骤和详细技术，以及利用这些方

7、法和技术规范选择称心的行动方案的过利用这些方法和技术规范选择称心的行动方案的过程。程。决策分析过程决策分析过程问题分析、诊断及信息活动问题分析、诊断及信息活动对目的、准那么及方案的设计活动对目的、准那么及方案的设计活动对非劣备选方案进展综合分析、比较、评价的选择对非劣备选方案进展综合分析、比较、评价的选择活动活动对决策结果付诸实施并进展有效评价、反响、跟踪、对决策结果付诸实施并进展有效评价、反响、跟踪、学习的执行和实施活动学习的执行和实施活动81 1 系统决策的概念系统决策的概念决策问题模型决策问题模型AiAi决策者的第决策者的第i i种战略或方案，属于决策变量种战略或方案，属于决策变量，是决

8、策者的可控要素，是决策者的可控要素i i 决策者和决策对象所处的第决策者和决策对象所处的第j j种环境条件或种环境条件或自然形状，属于形状变量，是决策者不可控要素。自然形状，属于形状变量，是决策者不可控要素。Wij Wij 决策者在第决策者在第j j种形状下选择第种形状下选择第i i种方案的结种方案的结果，是决策问题的价值函数，普通加益损值、成效果，是决策问题的价值函数，普通加益损值、成效值。值。9njmiAfWjiij, 2 , 1;, 2 , 1,1 1 系统决策的概念系统决策的概念决策问题分类决策问题分类101 1 系统决策的概念系统决策的概念典型决策问题分析典型决策问题分析确定型决策确

9、定型决策条件条件存在决策者希望到达的明确目的收益大或损失存在决策者希望到达的明确目的收益大或损失小等；小等；存在确定的自然形状；存在确定的自然形状；存在可供选择的两个以上的行动方案；存在可供选择的两个以上的行动方案；不同行动方案在确定形状下的益损值可以计算出不同行动方案在确定形状下的益损值可以计算出来。来。方法方法在方案数量较大时，常用运筹学中的规划论等方法在方案数量较大时，常用运筹学中的规划论等方法来分析处理，如线性规划、目的规划。来分析处理，如线性规划、目的规划。严厉地来讲，确定型问题只是优化计算问题，而不严厉地来讲，确定型问题只是优化计算问题，而不属于真正的管理决策分析问题。属于真正的管

10、理决策分析问题。111 1 系统决策的概念系统决策的概念典型决策问题分析典型决策问题分析风险型决策风险型决策条件条件存在决策者希望到达的明确目的收益大或损失存在决策者希望到达的明确目的收益大或损失小；小；存在两个以上不以决策者客观意志为转移的自然存在两个以上不以决策者客观意志为转移的自然形状，但决策者或分析人员根据过去的阅历和科学形状，但决策者或分析人员根据过去的阅历和科学实际等可预先估算出自然形状的概率值实际等可预先估算出自然形状的概率值P(j) P(j) 存在两个以上可供决策者选择的行动方案；存在两个以上可供决策者选择的行动方案；不同行动方案在确定形状下的益损值可以计算出不同行动方案在确定

11、形状下的益损值可以计算出来。来。方法：期望值、决策树法。方法：期望值、决策树法。风险型决策问题是普通决策分析的主要内容。在根风险型决策问题是普通决策分析的主要内容。在根本方法的根底上，应留意把握信息的价值及其分析本方法的根底上，应留意把握信息的价值及其分析和决策者的成效观等重要问题。和决策者的成效观等重要问题。121 1 系统决策的概念系统决策的概念典型决策问题分析典型决策问题分析不确定型决策不确定型决策条件：存在决策者希望到达的明确目的收益大条件：存在决策者希望到达的明确目的收益大或损失小或损失小自然形状不确定，且其出现的概率不可知；自然形状不确定，且其出现的概率不可知；存在两个以上可供决策

12、者选择的行动方案；存在两个以上可供决策者选择的行动方案；不同行动方案在确定形状下的益损值可以计算出不同行动方案在确定形状下的益损值可以计算出来。来。方法：乐观法最大最大原那么、悲观法最小方法：乐观法最大最大原那么、悲观法最小最大原那么、等概率法最大原那么、等概率法( Laplace( Laplace准那么，也是准那么，也是一种特殊的风险型决策一种特殊的风险型决策) )、懊悔值法、懊悔值法SavageSavage准那准那么或懊悔值最大最小原那么。么或懊悔值最大最小原那么。对于不确定型决策分析问题，假设采用不同的求解对于不确定型决策分析问题，假设采用不同的求解方法，那么所得的结果也会有所不同，由于

13、这些决方法，那么所得的结果也会有所不同，由于这些决策方法是各自从不同的决策准那么出发来选择最优策方法是各自从不同的决策准那么出发来选择最优方案的。而详细采用何种方法，又视决策者的态度方案的。而详细采用何种方法，又视决策者的态度或成效观而定，在实际上还不能证明哪种方法是最或成效观而定，在实际上还不能证明哪种方法是最为适宜的。为适宜的。131 1 系统决策的概念系统决策的概念142 不确定性决策不确定性决策u当人们对系统各种形状出现的概率一无所知时其实是不能够，决策的原那么取决于决策者的心态，带有很大的客观随意性。通常有如下的决策法那么：悲观法那么、乐观法那么、等概率法那么、最小懊悔法那么等。u例

14、：某工厂预备消费一种新型产品，由于该产品在国内市场上未曾投放过，故该厂对该产品的市场需求量只能大致估计为较高(50万件/年)、普通(30万件/年)、较低(15万件/年)、很低(8万件/年)四种情况，且对每种情况出现的概率无法预测。为此，厂里制定了三种方案，在10年的益损值如下：状况状况较高较高一般一般较低较低很低很低新建自动线新建自动线A1850420-150-400改建生产线改建生产线A2600400-100-350原有生产原有生产A340025090-502 不确定性决策不确定性决策乐观决策决策者以为事物朝着理想的方向开展，出路一片光明，决策时可采用“好中求好算法max(A1)=850，m

15、ax(A2)=600，max(A3)=400A1的收益最大，因此采用A1方案状况状况较高较高一般一般较低较低很低很低新建自动线新建自动线A1850420-150-400改建生产线改建生产线A2600400-100-350原有生产原有生产A340025090-502 不确定性决策不确定性决策悲观决策决策者以为事物不能够朝理想的方向开展，只能采用“坏中求好的决策法那么。min(A1)=-400，min(A2)=-350，min(A3)=-50A3的损失最小，因此采用A3方案状况状况较高较高一般一般较低较低很低很低新建自动线新建自动线A1850420-150-400改建生产线改建生产线A260040

16、0-100-350原有生产原有生产A340025090-502 不确定性决策不确定性决策最小懊悔决策决策者以为很难把握事物开展的方向，各种系统形状的发生概率难以预测，决策时以“最少懊悔作为根据进展。(1) 找出各种形状下的最大收益值(表中带*的)(2) 依次计算在该形状下不采用最大收益方案时的懊悔值(表中红色)(3) 在各种方案的最大懊悔值中选出一个最小的懊悔值，其对应的方案就作为最优方案(A2)状况状况较高较高一般一般较低较低很低很低新建自动线新建自动线A1850*(0)420*(0)-150(240)-400(350)改建生产线改建生产线A2600(250)400(20)-100(190)

17、-350(300)原有生产原有生产A3400(450)250(170)90*(0)-50*(0)2 不确定性决策不确定性决策等概念决策决策者以为事物的开展不能够只朝着理想或不理想方向开展，不同系统形状出现的能够性是等同的。决策时应采用“等概率的算法。此时的决策相当于风险决策状况状况较高较高一般一般较低较低很低很低新建自动线新建自动线A1850420-150-400改建生产线改建生产线A2600400-100-350原有生产原有生产A340025090-50 3 风险型决策风险型决策风险型决策指自然形状出现的概率是知的决策问题。风险型决策指自然形状出现的概率是知的决策问题。不同方案在不同自然形状

18、下的损益值可以计算出来，但在不同方案在不同自然形状下的损益值可以计算出来，但在未来的时间内，终究会出现哪种形状是不能确定的，只知未来的时间内，终究会出现哪种形状是不能确定的，只知道各种自然形状出现的概率。因此，无论采取哪种方案，道各种自然形状出现的概率。因此，无论采取哪种方案，都具有一定的风险。都具有一定的风险。风险型决策是决策分析中研讨得最多的一种决策。风险型决策是决策分析中研讨得最多的一种决策。风险型决策分析根本方法包括：期望值法和决策树法风险型决策分析根本方法包括：期望值法和决策树法20 3 风险型决策风险型决策期望值法期望值法把每个行动方案看成是离散的随机变量把每个行动方案看成是离散的

19、随机变量，其期望值就是每个行动方案对应的益，其期望值就是每个行动方案对应的益损值。损值。假设决策准那么是期望益损值最大，那假设决策准那么是期望益损值最大，那么选择期望益损值最大的行动方案为最么选择期望益损值最大的行动方案为最优方案；反之，最选择费用期望益损值优方案；反之，最选择费用期望益损值最大的行动方案为最优方案最大的行动方案为最优方案 3 风险型决策风险型决策期望值法例：某工厂预备批量消费一种新型产品。批量的大小取决于市场销路的好坏，预测市场销路好、普通、差的概率分别为0.3、0.5、0.2，各种批量下的益损值如下，试确定最正确的消费批量：E(A1)=200.3+140.5-20.2=12

20、.6E(A2)=120.3+170.5+120.2=14.5E(A3)=80.3+100.5+100.2=9.4批量批量销路好销路好(0.3)销路一般销路一般(0.5)销路差销路差(0.2)大批量大批量A12014-2中批量中批量A2121712小批量小批量A381010 3 风险型决策风险型决策决策树法用决策树表示决策问题有笼统化、直观的特点。矩形表示决策点从矩形引出的线段表示方案用圆圈表示时机点从圆圈引出的直线和折线表示概率分支菱形表示方案费用把概率和相应的结果或成效值放在概率分支上和概率分支的右端上。 3 风险型决策风险型决策决策树法有一钻探队做石油钻探，可以先做地震实验，费用为0.3万

21、元/次，然后决议钻井与否，钻井费用为1万元，出油收入为4万元。根据历史资料，实验结果好的概率为0.6，不好的概率为0.4；结果好钻井出油的概率为0.85，不出油的概率为0.15；结果不好钻井出油的概率为0.1，不出油的概率为0.9。也可不做实验而直接凭阅历决议能否钻井，这时出油的概率为0.55，不出油的概率为0.45，试用决策树进展决策。有几个决策点？有几个时机点？ 3 风险型决策风险型决策决策树法决策树法 3 风险型决策风险型决策决策树法决策树法3.40.42.22.401.2|1.44|1.2 3 风险型决策风险型决策决策树法某企业对产品消费工艺进展改良，提出两个方案：一是从国外引进消费线

22、，另一是自行设计消费线。引进投资较大，但产质量量好本钱低，胜利率为80%；自行设计投资相对较小，产质量量也有一定保证本钱也较低，只是胜利率低些为60%。进一步思索到无论引进还是自行设计，消费才干都能得到提高。因此企业又制定了两个消费方案：一是产量与过去坚持一样，一是产量增大。为此又需求决策，最后假设引进与自行设计不胜利，那么企业只能采用原工艺消费，产量坚持不变。企业计划该产品消费五年，根据市场预测，五年内产品价钱下跌的概率为0.1，不变的概率为0.5，上涨的概率为0.4，经过估算各种方案在不同价钱形状下的益损值如表所示，试用决策树进展决策。状状 态态价跌价跌价平价平价涨价涨概概 率率0.10.

23、50.4按原工艺生产的益按原工艺生产的益损值损值-1000125引进引进（成功（成功0.8）产量不产量不变变-25080200产量增产量增加加-400100300自行设自行设计计（成功（成功0.6）产量不产量不变变-2500250产量增产量增加加-350-250650 3 风险型决策风险型决策决策树法决策树法4 信息与决策信息与决策获得正确的决策，需求足够和可靠的信息获得正确的决策，需求足够和可靠的信息搜集信息需求进展搜集信息需求进展“调查研讨，经过搜集样本调查研讨，经过搜集样本、统计分析获得更可靠的信息。、统计分析获得更可靠的信息。“调查研讨需求费用，不论咨询结果能否有用调查研讨需求费用，不

24、论咨询结果能否有用，都得付费，因此在调研前要思索所得到的信息，都得付费，因此在调研前要思索所得到的信息用途多大，即信息的价值分析。用途多大，即信息的价值分析。294 信息与决策信息与决策信息普通可分为两类：信息普通可分为两类：完全信息：据此可得到完全肯性的自然形状信息。获得完全信息：据此可得到完全肯性的自然形状信息。获得的代价宏大。在现实中获得完全信息很困难或不能够。的代价宏大。在现实中获得完全信息很困难或不能够。抽样信息：经过抽样获得的信息，用统计方法推断自然抽样信息：经过抽样获得的信息，用统计方法推断自然形状出现的概率。获得的代价较小。多数情况下，只能形状出现的概率。获得的代价较小。多数情

25、况下，只能够获得此类信息。够获得此类信息。304 信息与决策信息与决策完全信息的价值完全信息的价值某厂产品的次品率及发生的概率如下：某厂产品的次品率及发生的概率如下：次品率与原料的纯度有关。假设对原料提纯每批的次品率与原料的纯度有关。假设对原料提纯每批的费用为费用为34003400元。不同纯度下的益损值如下：元。不同纯度下的益损值如下：提早检验可预知原资料的纯度提早检验可预知原资料的纯度( (破费破费5050元元) )，请决策，请决策提早检验能否必要？提早检验能否必要？314 信息与决策信息与决策完完全全信信息息的的价价值值32添加检验工序是可取的！添加检验工序是可取的！4 信息与决策信息与决

26、策抽样信息的价值抽样信息的价值某厂决议对产品进展改造，改造后的效益与销路有某厂决议对产品进展改造，改造后的效益与销路有关，销路及效益估计如下：关，销路及效益估计如下：今后的销量能否好需求组织专家预测，预测要破费今后的销量能否好需求组织专家预测，预测要破费0.50.5万元。根据阅历，预测出万元。根据阅历，预测出“销路好信息的可靠销路好信息的可靠性为性为80%80%、预测出、预测出“销路差信息的可靠性为销路差信息的可靠性为70%70%。企业能否需求组织专家预测？应该采用哪种改造方企业能否需求组织专家预测？应该采用哪种改造方案？案？请画出决策树请画出决策树334 信息与决策信息与决策决策树决策树P(

27、G)P(G)销路好的概率销路好的概率P(B)P(B)销路差的概率销路差的概率P(fg)P(fg)预测好的概率预测好的概率P(fb)P(fb)预测差的概率预测差的概率P(G/fg) P(G/fg) 预测好出现预测好出现好的概率好的概率P(B/fg) P(B/fg) 预测好出现预测好出现差的概率差的概率P(G/fb) P(G/fb) 预测差出现预测差出现好的概率好的概率P(B/fb) P(B/fb) 预测差出现预测差出现差的概率差的概率34如何得到如何得到P(fg) 、P(fb)、P(G/fg)、P(B/fg)、P(G/fb)、P(B/fb)？4 信息与决策信息与决策决策树决策树根据前面的描画可得

28、：根据前面的描画可得：销量好、预测结果好的概率销量好、预测结果好的概率P(fg/G) =0.8P(fg/G) =0.8销量好、预测结果差的概率销量好、预测结果差的概率P(fb/G) = 1-P(fb/G) = 1-P(fg/G) =0.2P(fg/G) =0.2销量差、预测结果差的概率销量差、预测结果差的概率P(fb/B) = 0.7P(fb/B) = 0.7销量差、预测结果好的概率销量差、预测结果好的概率P(fg/B) =1- P(fg/B) =1- P(fb/B) = 0.3P(fb/B) = 0.3根据全概率公式可得：根据全概率公式可得：预测好的概率预测好的概率P(fg)P(fg)为一切

29、销路好的概率之和为一切销路好的概率之和：P(fg)= P(fg/G) P(G)+ P(fg/B) P(fg)= P(fg/G) P(G)+ P(fg/B) P(B)=0.8P(B)=0.80.35+0.30.35+0.30.65=0.4750.65=0.475预测差的概率预测差的概率P(fg)P(fg)为一切销路差的概率之和为一切销路差的概率之和：P(fb)= P(fb/G) P(G)+ P(fb/B) P(fb)= P(fb/G) P(G)+ P(fb/B) P(B)=0.2P(B)=0.20.35+0.70.35+0.70.65=0.5250.65=0.52535如何得到如何得到P(G/f

30、g)、P(B/fg)、P(G/fb)、P(B/fb)？4 信息与决策信息与决策决策树决策树根据贝叶斯公式：根据贝叶斯公式：36 867. 0525. 065. 07 . 0/133. 0525. 035. 02 . 0/411. 0475. 065. 03 . 0/598. 0475. 035. 08 . 0/bbbbbbggggggfPBPBfPfBPfPGPGfPfGPfPBPBfPfBPfPGPGfPfGP1.1259.25517.2612.56-13.56.30|9.25517.266.3011.50511.005|5 成效曲线与决策成效曲线与决策风险型决策以益损期望值的大小作为选择最

31、优方案的准那风险型决策以益损期望值的大小作为选择最优方案的准那么。么。“期望值期望值 要经过大量实验所得。实践任务中不一定要经过大量实验所得。实践任务中不一定能多次实验的满足要求。能多次实验的满足要求。在决策分析中决策者的客观意图和倾向用货币方式表现的在决策分析中决策者的客观意图和倾向用货币方式表现的期望值是无法完全反映出来的。期望值是无法完全反映出来的。成效函数及其成效曲线所确定的成效值是一种有效的准那成效函数及其成效曲线所确定的成效值是一种有效的准那么或尺度。成效本质上反映了决策者对风险所抱的态度。么或尺度。成效本质上反映了决策者对风险所抱的态度。375 成效曲线与决策成效曲线与决策某药厂

32、欲投产某药厂欲投产A、B两种新药，但遭到资金及销路限制，只能投产其两种新药，但遭到资金及销路限制，只能投产其中之一。假设知投产新药中之一。假设知投产新药A需求资金需求资金30万元，投产新药曰只需资金万元，投产新药曰只需资金16万元，两种新药消费期均定为万元，两种新药消费期均定为5年。估计在此期间，两种新药销路好年。估计在此期间，两种新药销路好的概率为的概率为0.7，销路差的概率为，销路差的概率为0. 30，它们的益损值下所示。问终究，它们的益损值下所示。问终究投产哪种新药为宜？投产哪种新药为宜？385 成效曲线与决策成效曲线与决策某药厂欲投产某药厂欲投产A、B两种新药，但遭到资金及销路限制，只

33、能投产其两种新药，但遭到资金及销路限制，只能投产其中之一。假设知投产新药中之一。假设知投产新药A需求资金需求资金30万元，投产新药曰只需资金万元，投产新药曰只需资金16万元，两种新药消费期均定为万元，两种新药消费期均定为5年。估计在此期间，两种新药销路好年。估计在此期间，两种新药销路好的概率为的概率为0.7，销路差的概率为，销路差的概率为0. 30，它们的益损值下所示。问终究，它们的益损值下所示。问终究投产哪种新药为宜？投产哪种新药为宜？39用决策树分析的结果用决策树分析的结果5 成效曲线与决策成效曲线与决策采用成效曲线分析采用成效曲线分析(1) 设设70万元的成效值为万元的成效值为1.0，-

34、 50万元的成效为万元的成效为0，决，决策人经过多次分析得到与策人经过多次分析得到与益损值相对应的成效值，益损值相对应的成效值，绘成的成效曲线如下图。绘成的成效曲线如下图。 (2)根据成效曲线可以找出根据成效曲线可以找出方案方案B的与益损值相对应的的与益损值相对应的成效值，分别为成效值，分别为0. 82和和0.58。根据成效曲线：根据成效曲线：A的期望值：的期望值：0.71.0-0.30=0.70B的期望值：的期望值： 0.70.82+0.358=0.7540决策者是一个保守的人。成效期望值决策者是一个保守的人。成效期望值0.7/0.75约相当与益损值约相当与益损值8/13万，万，小于原来的益损期望值小于原来的益损期望值8/13万。万。教学要求教学要求掌握、了解掌握、了解系统决策的