06环境系统分析cha6(上)

1、1环境系统分析环境系统分析Department of Water Resources and EnvironmentDepartment of Water Resources and Environment预测预测决策决策管理管理系系统统化化模模型型化化最最优优化化决策决策 ？Department of Water Resources and Environment第六章第六章 环境系统决策环境系统决策 第一节第一节 决策基本概念决策基本概念 第二节第二节 确定型决策确定型决策 第三节第三节 风险型决策风险型决策 第四节第四节 不确定型决策不确定型决策 第五节第五节 对抗型决策对抗型决策 第六

2、节第六节 多目标决策多目标决策 第七节第七节 决策支持系统决策支持系统第一节第一节 决策基本概念决策基本概念Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodThe Big DecisionFor an article about how to deal with your kids when they are having trouble making decisions.In this case the daughter is having trouble choosing which hair accessor

3、y to purchase.Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and Environment第一节第一节 决策基本概念决策基本概念 一、决策分类一、决策分类 二、决策程序二、决策程序 三、环境系统决策的层次三、环境系统决策的层次一、决策分类一、决策分类Department of Water Resources and Environmentv根据决策者的地位不同根据决策者的地位不同 高层决策、中层决策和基层决策高层决策、中层决策和基层决策v根

4、据所需作出决策的先后次数根据所需作出决策的先后次数 一次决策、多阶段决策一次决策、多阶段决策 v根据决策目标的个数根据决策目标的个数 单目标决策、多目标决策单目标决策、多目标决策 v根据对未来状态掌握的可靠程度根据对未来状态掌握的可靠程度 确定型决策、不确定型决策、风险型决策、确定型决策、不确定型决策、风险型决策、对抗型决策对抗型决策 Department of Water Resources and Environmentv根据决策者的地位不同根据决策者的地位不同 高层决策、中层决策和基层决策高层决策、中层决策和基层决策v根据所需作出决策的先后次数根据所需作出决策的先后次数 一次决策、多阶段

5、决策一次决策、多阶段决策 v根据决策目标的个数根据决策目标的个数 单目标决策、多目标决策单目标决策、多目标决策 v根据对未来状态掌握的可靠程度根据对未来状态掌握的可靠程度 确定型决策、风险型决策、不确定型决策、确定型决策、风险型决策、不确定型决策、 对抗型决策对抗型决策确定型决策确定型决策风险型决策风险型决策不确定型决策不确定型决策对抗型决策对抗型决策Department of Water Resources and Environment第一节第一节 决策基本概念决策基本概念 一、决策分类一、决策分类 二、决策程序二、决策程序 三、环境系统决策的层次三、环境系统决策的层次二、决策程序二、决策

6、程序Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and Environment第一节第一节 决策基本概念决策基本概念 一、决策分类一、决策分类 二、决策程序二、决策程序 三、环境系统决策的层次三、环境系统决策的层次三、环境系统决策的层次三、环境系统决策的层次Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood经济发展经济发展-环境保护环境保护水环境保护水环境保护空气环境保护空气

7、环境保护生态保护生态保护污污水水管管网网处处理理工工艺艺监监测测燃燃料料处处理理保保护护改改善善第一层次决策第一层次决策第二层次决策第二层次决策第三层次决策第三层次决策战略层次战略层次 战术层次战术层次 技术层次技术层次 Department of Water Resources and Environment第六章第六章 环境系统决策环境系统决策 第一节第一节 决策基本概念决策基本概念 第二节第二节 确定型决策确定型决策 第三节第三节 风险型决策风险型决策 第四节第四节 不确定型决策不确定型决策 第五节第五节 对抗型决策对抗型决策 第六节第六节 多目标决策多目标决策 第七节第七节 决策支持系

8、统决策支持系统第二节第二节 确定型决策确定型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood小小 结结 Department of Water Resources and Environment第六章第六章 环境系统决策环境系统决策 第一节第一节 决策基本概念

9、决策基本概念 第二节第二节 确定型决策确定型决策 第三节第三节 风险型决策风险型决策 第四节第四节 不确定型决策不确定型决策 第五节第五节 对抗型决策对抗型决策 第六节第六节 多目标决策多目标决策 第七节第七节 决策支持系统决策支持系统第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and Env

10、ironmentPrediction of floodv 有一个明确的决策目标；有一个明确的决策目标；v 存在着可供决策者选择的两个或两个以上的存在着可供决策者选择的两个或两个以上的可行性方案；可行性方案；v 存在着不为决策者主观意念为转移的两种或存在着不为决策者主观意念为转移的两种或两种以上的自然状态；两种以上的自然状态；v 不同的可行性方案在不同自然状态下的损益不同的可行性方案在不同自然状态下的损益值可以计算出来；值可以计算出来；v 未来将出现哪种自然状态不能准确确定，但未来将出现哪种自然状态不能准确确定，但其出现概率可以预估出来。其出现概率可以预估出来。五五个个条条件件Departmen

11、t of Water Resources and Environment 一、最大期望收益标准一、最大期望收益标准 二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准 三、最大可能决策标准三、最大可能决策标准 四、矩阵法四、矩阵法 五、灵敏度分析五、灵敏度分析 六、决策树六、决策树一、最大期望收益标准一、最大期望收益标准第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大期期望望收收益益标标准准v该法以决策矩阵为基础，分别计算各个方案在该法以决策矩阵为基础，分别计算各个方案在不同自然状态

12、下的损益期望值，并从中选择收益不同自然状态下的损益期望值，并从中选择收益期望值最大或损失期望值最小的方案作为最优方期望值最大或损失期望值最小的方案作为最优方案，模型如下：案，模型如下： Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大期期望望收收益益标标准准v【例】：某工厂可生产【例】：某工厂可生产A A1 1，A A2 2两种产品，不同两种产品，不同季节产品销售量不同，依据以往对市场需求统季节产品销售量不同，依据以往对市场需求统计，在旺季、平季、淡季销售产品的概率分别计，在旺季、平季、淡季销售产品的概率分

13、别为为0.20.2、0.50.5、0.30.3，如果生产，如果生产A A1 1，产品在三个季，产品在三个季节中分别获节中分别获4 4、3 3、2 2万元，万元，A A2 2产品在三个季节分产品在三个季节分别获利别获利7 7、2 2、0 0万元，问该工厂应生产哪种产品万元，问该工厂应生产哪种产品方能获得最大利润方能获得最大利润? ? Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大期期望望收收益益标标准准生产生产A1产品获利产品获利 EA10.24十十0.53十十0.322.9万元万元生产生产A2产品获利产品

14、获利 EA20.27十十0.52十十0.302.4万元万元 Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益标准一、最大期望收益标准 二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准 三、最大可能决策标准三、最大可能决策标准 四、矩阵法四、矩阵法 五、灵敏度分析五、灵敏度分析 六、决策树六、决策树二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最小小期期望望损损失失标标准准v该标准与最大期

15、望收益标准相反，是以选择该标准与最大期望收益标准相反，是以选择期望损失值最小的方案为最优方案，其模型为：期望损失值最小的方案为最优方案，其模型为： Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最小小期期望望损损失失标标准准生产生产A1产品的损失产品的损失EA10.23十十0.50十十0.300.6万元万元生产生产A2产品的损失产品的损失EA20.20十十0.510.3 21.1万元万元Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益标准一、最大期望收

16、益标准 二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准 三、最大可能决策标准三、最大可能决策标准 四、矩阵法四、矩阵法 五、灵敏度分析五、灵敏度分析 六、决策树六、决策树三、最大可能决策标准三、最大可能决策标准第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大可可能能决决策策标标准准v风险情况下的决策，每种状态的发生均有概风险情况下的决策，每种状态的发生均有概率值，根据概率值的知识可知，一个事件的概率值，根据概率值的知识可知，一个事件的概率值越大，发生的可能性越大，最大可能决策率值

17、越大，发生的可能性越大，最大可能决策标准是选择概率值最大的一种自然状态，然后标准是选择概率值最大的一种自然状态，然后从该自然状态中挑选一个收益最大从该自然状态中挑选一个收益最大( (或损失最小或损失最小) )的方案为最优方案，故称之为最大可能决策标的方案为最优方案，故称之为最大可能决策标准，其他状态则予以忽略。准，其他状态则予以忽略。 Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大可可能能决决策策标标准准Department of Water Resources and Environment 一、最大期

18、望收益标准一、最大期望收益标准 二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准 三、最大可能决策标准三、最大可能决策标准 四、矩阵法四、矩阵法 五、灵敏度分析五、灵敏度分析 六、决策树六、决策树四、矩阵法四、矩阵法第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood矩矩阵阵法法v所谓矩阵法就是通过矩阵运算来求方案的效所谓矩阵法就是通过矩阵运算来求方案的效益期望值。益期望值。 方案向量方案向量 设设A AAA1 1,A,A2 2,A,An n 为决策者所有可为决策者所有可能行动方案的集合。能行

19、动方案的集合。A Ai i(i(i1 1，2n)2n)是它的分量，是它的分量，记记 状态向量状态向量 状态概率向量状态概率向量 损益矩阵损益矩阵 Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv【例】：某单位要对一个问题进行决策，其【例】：某单位要对一个问题进行决策，其收益矩阵见下表：收益矩阵见下表： 矩矩阵阵法法Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益标准一、最大期望收益标准 二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准 三、最大可能决策标准三、最

20、大可能决策标准 四、矩阵法四、矩阵法 五、灵敏度分析五、灵敏度分析 六、决策树六、决策树五、灵敏度分析五、灵敏度分析第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv在决策分析中，自然状态的概率和损益在决策分析中，自然状态的概率和损益值往往由预测或估计得到，不可能十分精值往往由预测或估计得到，不可能十分精确，加上实际情况也在不断变化这就需确，加上实际情况也在不断变化这就需要分析为决策所用的数据在多大范围内变要分析为决策所用的数据在多大范围内变动时，原决策的最优方案继续有效。如果动时

21、，原决策的最优方案继续有效。如果最优方案允许概率值和损益值的变动范围最优方案允许概率值和损益值的变动范围大，则方案就比较稳定，反之为不稳定。大，则方案就比较稳定，反之为不稳定。进行这种分析称为灵敏度分析。进行这种分析称为灵敏度分析。 灵灵敏敏度度分分析析Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv【例】：某工业局为生产某一新产品，规划【例】：某工业局为生产某一新产品，规划设计了两个方案，即兴建一个大厂或兴建一个设计了两个方案，即兴建一个大厂或兴建一个小厂，经研究计算后编制损益表如下，由于对小厂，经研究计算后编

22、制损益表如下，由于对市场状态的预测和期望效益值的估算可能有偏市场状态的预测和期望效益值的估算可能有偏差，需对最优方案进行灵敏度分析差，需对最优方案进行灵敏度分析 。 灵灵敏敏度度分分析析应用最大期望应用最大期望值原则确定建值原则确定建大厂为最优方大厂为最优方案。案。Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv进行灵敏度分析进行灵敏度分析 灵灵敏敏度度分分析析现对两种销售状态的概率做些变动，以探求敏感范围。现对两种销售状态的概率做些变动，以探求敏感范围。 （1）假设销路好的概率由）假设销路好的概率由0.7变到变

23、到0.8，则两个方案，则两个方案期望收益变为：期望收益变为： （2 2）若销路好的概率由）若销路好的概率由0.70.7减小到减小到0.50.5，则两个方案，则两个方案期望收益值变为：期望收益值变为： Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv转折概率转折概率 灵灵敏敏度度分分析析假设由于概率值的变化使最优方案发生转折时假设由于概率值的变化使最优方案发生转折时的概率为的概率为P0。这时两个方案的期望收益值应相等，。这时两个方案的期望收益值应相等，即即 即当即当P P。0.450.45时，兴建大厂方案仍为最优方

24、时，兴建大厂方案仍为最优方案，当案，当PoPo0.450.45时最优方案就转折为兴建小厂方时最优方案就转折为兴建小厂方案，现在的销路如概率为案，现在的销路如概率为0.70.7，与转折概率，与转折概率0.450.45相距较远，所以本例现有的最优方案比较稳定。相距较远，所以本例现有的最优方案比较稳定。 Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益标准一、最大期望收益标准 二、最小期望损失标准二、最小期望损失标准 三、最大可能决策标准三、最大可能决策标准 四、矩阵法四、矩阵法 五、灵敏度分析五、灵敏度分析 六、决策树六、决策树六、决策树

25、六、决策树第三节第三节 风险型决策风险型决策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv对于可行方案较多或周期较长的复对于可行方案较多或周期较长的复杂的风险型决策问题，决策树是一种杂的风险型决策问题，决策树是一种应用较广的决策分析工具。它不仅可应用较广的决策分析工具。它不仅可以解决单阶段决策问题而且也可以解以解决单阶段决策问题而且也可以解决损益表不易表达的多阶段决策问题。决损益表不易表达的多阶段决策问题。 Department of Water Resources and EnvironmentPredict

26、ion of floodv决策树是把影响各方案的有关因素决策树是把影响各方案的有关因素( (自然状态、概率、效益值自然状态、概率、效益值) )画成一张画成一张图，通过计算，在图上进行决策。由图，通过计算，在图上进行决策。由于这种决策图形似树枝，又符合图论于这种决策图形似树枝，又符合图论中中“树树”的定义，故称决策树。的定义，故称决策树。 决决策策树树的的结结构构Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood决决策策树树的的结结构构Department of Water Resources and Environm

27、entPrediction of flood单单级级决决策策v【例】：若前例中建大厂需投资【例】：若前例中建大厂需投资300300万元，建万元，建小厂只需小厂只需140140万元，两者使用期限均是万元，两者使用期限均是1010年，问年，问采取哪种方案获利最大？采取哪种方案获利最大？ Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood单单级级决决策策v首先画出决策树首先画出决策树 v计算各点的收益期望值计算各点的收益期望值 点点：E E1 10.70.7100+0.3100+0.3(-20)(-20) 10-300=3

28、4010-300=340万元万元点点：E E2 20.70.740+0.340+0.33030 10-140=23010-140=230万元万元Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood多多级级决决策策v多级决策是对决策问题比较复杂，多级决策是对决策问题比较复杂，而要进行多次序列的决策。多级决策而要进行多次序列的决策。多级决策应用决策矩阵不易表达，而用决策树应用决策矩阵不易表达，而用决策树表达则比较形象直观。和单级决策其表达则比较形象直观。和单级决策其决策树上只有一个决策点不同的是多决策树上只有一个决策点不同

29、的是多级决策则有二个或二个以上的决策点。级决策则有二个或二个以上的决策点。 Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood多多级级决决策策v【例】：前例中提供的建厂方案，预测年限【例】：前例中提供的建厂方案，预测年限是是1010年，实际上对年，实际上对1010年进行产品销路状况预测年进行产品销路状况预测是难以准确的，为避免出现预测失误，通常将是难以准确的，为避免出现预测失误，通常将规划期分为几个阶段而分别预测其概率，因而规划期分为几个阶段而分别预测其概率，因而建厂方案也因其产量的不同而有许多种，所以建厂方案也因其

30、产量的不同而有许多种，所以就需要进行多级决策。例如在原来两方案的基就需要进行多级决策。例如在原来两方案的基础上再考虑第三个方案，即先建小厂如销路好，础上再考虑第三个方案，即先建小厂如销路好，三年后再扩建，扩建需投资三年后再扩建，扩建需投资200200万元，可使用万元，可使用7 7年，每年利润年，每年利润9595万元，问三个方案中，哪个最万元，问三个方案中，哪个最优？优？ Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood多多级级决决策策（1）各可行方案节点的期望收益如下：）各可行方案节点的期望收益如下： Department of Water Resources and Environme