管理系统工程课件

11.2系统的定义系统的三个特征由元素所组成。元素间相互作用、相互影响、相互依赖。由元素以及元素间关系构成的整体，具有特定功能。销售部门生产部门采购部门财务部门顾客供应商生产企业市场环境供应链11.2系统的定义系统的三个特征由元素所组成。销售部门生产121.4系统的分类

从系统的自然属性、系统的形成和起源、是否有人参与可以将系统分为自然系统和人造系统自然系统和人造系统

自然系统是由自然物质（矿物、植物、动物、海洋等）形成的系统。例如，大气系统、海洋系统，生态系统等.

特点：物质流的循环和演变是主流自然系统人造系统

人造系统是为了达到人类所需要的目的，由人类设计和建造的系统。例如，工程技术系统、经营管理系统、科学技术系统等.

特点：人起主导作用；目的性和组织性突出21.4系统的分类从系统的自然属性、系统的形231.4系统的分类

从系统构成要素的物资属性角度划分为实体系统和概念系统

实体系统与概念系统

实体系统是以矿物、生物、能源、机械等实体组成的系统。实体系统概念系统

概念系统是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等观念性的非物质实体所组成的系统.31.4系统的分类从系统构成要素的物资属性341.4系统的分类

从系统与环境的关系划分为封闭系统和开放系统。

封闭系统与开放系统封闭系统是指与外界环境不发生任何形式交换的系统。开放系统是指系统内部与外界环境有相互关系，能进行能量、物质和信息交换的系统。系统的开放性与封闭性是相对的，系统研究强调系统对环境的开放性。41.4系统的分类从系统与环境的关系划分为封闭451.4系统的分类

从系统状态是否随时间变化角度划分为动态和静态系统。

动态系统与静态系统动态系统：描述系统状态的参数随时间变化而变化的，即不断发生运动的系统，例如：人体系统、交通系统、通信系统、生产系统静态系统：描述系统状态的参数不随时间显著改变的系统，即系统不发生显著运动或变化。例如：机械、设备。静态是相对的，具有特定时期、特定条件。51.4系统的分类从系统状态是否随时间变化角度划分为561.4系统的分类

从系统状态随着时间变化的特点划分为动态和静态系统。

连续系统与离散系统连续系统：在实数集或闭子集上连续取值的时间t，称为连续时间。状态变量为连续时间函数的系统，称为连续系统。离散系统：状态变量仅在离散时间点上发生变化的系统.61.4系统的分类从系统状态随着时间变化的特点划分为671.4系统的分类

钱学森的对系统的分类

不考虑系统要素的具体构成，把研究对象笼统看作系统。具体参照：系统规模和复杂度。按照系统规模分为：小系统（littlesystem）大系统（largescalesystem）巨系统(giantsystem)；按照系统结构复杂程度分为：简单系统(simplesystem)

复杂系统(complexsystem)

一般来说，小系统与大系统都属于简单系统，巨系统可能是简单的，也可能是复杂的。71.4系统的分类钱学森的对系统的分类不考虑系781.4系统的分类

钱学森的对系统的分类81.4系统的分类钱学森的对系统的分类891.5系统的结构与功能

系统结构

系统的结构是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序，即各要素之间在时间或空间上排列组合的具体的形式。系统结构具有以下特点：稳定性层次性开放性相对性91.5系统的结构与功能系统结构系统的结构是9101.5系统的结构与功能

系统结构

系统的结构是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序，即各要素之间在时间或空间上排列组合的具体的形式。系统结构具有以下特点：稳定性层次性开放性相对性101.5系统的结构与功能系统结构系统的结构10111.5系统的结构与功能系统的结构与功能之间的关系

系统的结构决定系统的功能，结构的变化制约着系统整体的发展变化。结构是功能的内在根据，功能是要素结构的外在表现。111.5系统的结构与功能系统的结构与功能之间的关系系统11121.7系统理论简介耗散结构论-孤立系统、封闭系统与开放系统中性气体分子绝热壁气体分子导热壁水大气孤立系统封闭系统开放系统121.7系统理论简介耗散结构论-孤立系统、封闭系统与开放12131.7系统理论简介耗散结构论-平衡态与非平衡态一个孤立系统，其温度、气体、密度会随时间变化，最终达到一种不变的状态(或定态)，这种定态就叫平衡态。平衡态具有如下特征:(1)状态参量不再随时间变化(2)在定态系统内，不存在物理量的宏观流动。中间有隔板的匣子整个匣子是不均匀的温度、密度抽去中间隔板后的匣子整个匣子处处温度、密度无差别131.7系统理论简介耗散结构论-平衡态与非平衡态一个孤立13141.7系统理论简介耗散结构论-平衡态与非平衡态无论是开放系统还是封闭系统，只要不处于平衡态就一定处于非平衡态。在孤立系统中，非平衡态总是朝着平衡态演化，孤立系统一旦达到平衡态就不能返回。在开放系统中，即使系统达到了一种定态，但是也不一定是平衡态。TC＞TD热源TC热源TD金属棒A141.7系统理论简介耗散结构论-平衡态与非平衡态无论是开14151.7系统理论简介

耗散结构论

一个远离平衡态的系统，通过不断地与外界进行物质和能量的交换，系统可以用原来的无序状态转化为有序状态，这种远离平衡态的新的有序结构就称之为耗散结构。开放系统远离平衡态系统内存在微小涨落

耗散结构的形成条件如何理解“耗散”？151.7系统理论简介耗散结构论一个远离平衡态15161.7系统理论简介耗散结构论对从事管理工作有何启发？161.7系统理论简介耗散结构论对从事管理工作有何启发？16Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.17第二章

2.1系统工程的定义及特点

系统工程的定义钱学森：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。系统工程是一门组织管理的技术。美著名学者H.Chestnut：系统工程认为虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，但是每一个系统都是完整的整体，每一个系统都要求有一个或若干个目标。系统工程则按照各个目标进行权衡，求得最优解（或满意解），并使各组成部分能够最大限度地相互适应。Copyright©2013YongchangWei.17Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.182.1系统工程的定义

系统工程的特点研究思路的整体化。既把所要研究的对象看作一个系统整体，又把研究对象的过程看作一个整体。应用方法的综合化。综合运用各学科、各技术领域内所获得的成就和方法，使得各种方法相互配合达到系统整体最优化。组织管理上的科学化、现代化。管理上的科学化就是要按科学规律办事；管理现代化是指运用符合事物发展的客观规律的、符合自己国家需要的、并且被证明行之有效的最新管理理论、思想、组织和方法手段。Copyright©2013YongchangWei.18Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.192.3系统工程的方法硬系统与软系统硬系统是指那些现实世界中存在的，问题比较容易定义，能找到最优解，很容易用科学方法进行研究的系统，例如计算机系统、信息系统、通信系统、运输系统。软系统一般指问题很难用数学模型描述清楚，包含心理、社会以及文化等因素的系统。对于软系统，我们可能会根据我们的判断或直觉确定系统边界。Copyright©2013YongchangWei.19Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.202.3系统工程的方法霍尔三维结构规划阶段设计阶段研制阶段生产阶段运行阶段更新阶段知识维（领域知识）明确问题确定目标系统综合系统分析方案优化作出决策付诸实践环境科学社会科学工程技术管理科学经济法律等逻辑维(方法步骤)时间维（时间进程）Copyright©2013YongchangWei.20Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.212.3系统工程的方法切克兰德“调查学习”模式起源于英国学者切克兰德发表的《SystemsThinking,SystemsPractice》的七步方法。主要针对对象：软系统(社会经济系统、经营管理系统)，又称：“软科学”系统工程方法论。切克兰德的“调查学习” 核心：“调查”、“学习” 方法：模型与现状比较 目标：改善现有系统Copyright©2013YongchangWei.21Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.222.3系统工程的方法方法比较霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，均具有相应的逻辑过程。在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点：霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法Copyright©2013YongchangWei.22Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.232.3系统工程的方法从定性到定量综合集成研讨厅体系综合集成提出的背景：用定量化方法解决复杂系统问题的局限，社会系统等复杂巨系统无法用现有数学工具描述。从定性到定量的综合集成法作为处理开放的复杂巨系统的方法论;着眼于人的智慧与计算机的高性能两者结合,以思维科学(认知科学)与人工智能为基础。用信息技术和网络技术构建/综合集成研讨厅。Copyright©2013YongchangWei.23Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.242.3系统工程的方法从定性到定量综合集成研讨厅体系

综合集成就其实质而言,是将专家群体(各种有关的专家)、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来,把各种学科的科学理论和人的经验知识结合起来。Copyright©2013YongchangWei.24Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.252.3系统工程的方法综合集成研讨厅的特点系统性（构成、运行）Seminar工作方式人—机协作式动态性（学习能力）等级层次性（多层次研讨厅）开放性（信息、人员）Copyright©2013YongchangWei.2526第三章

3.1系统分析概述系统分析有广义与狭义之分：广义解释：SA＝SE（系统工程）狭义解释：SA是SE的一个逻辑步骤系统问题系统分析系统分析备选方案方案实施最终方案系统运行系统更新美国学者奎德（E.S.Quade）认为系统分析是通过一系列的步骤，帮助领导者选择最优方案的一种系统方法。26第三章

3.1系统分析概述系统分析有广义与狭义之分：系26Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.273.1系统分析概述系统分析的特点系统分析是一种管理决策技术系统分析把研究对象视为一个整体系统分析通常借助于各种模型系统分析主要使用计算机作为分析工具Copyright©2013YongchangWei.27Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.283.1系统分析概述系统分析的原则整体优化原则协调有序原则与时俱进原则动态平衡原则环境的动态性非平衡注重创新制度创新技术变革整体利益最大化Copyright©2013YongchangWei.28Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.293.3系统分析的主要方法目标-手段分析法将要达到的目标和所需要的手段按照系统层层展开。横向分析纵向分析Copyright©2013YongchangWei.29Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.303.3系统分析的主要方法因果分析法因果分析法是利用因果分析图（鱼骨图、鱼刺图）来分析影响系统的因素，并从中找出产生某种结果的主要原因的一种定性分析方法。鱼骨图是由日本管理大师石川馨先生所发明出来的，故又名石川图。特点：形象简单，一目了然，问题越复杂越能发挥其长处，适宜于集体讨论，统一意见和向领导机关汇报工作。Copyright©2013YongchangWei.30Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.313.3系统分析的主要方法目标-手段分析法例：某工厂用于分析产品质量不稳定的因果分析图Copyright©2013YongchangWei.31Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.323.4系统目标分析目标之间的关系目标之间的关系一般有三种无依存关系（U）：两个目标无任何关系目标互补（H）：一个目标的实现有利于另一个目标的实现目标冲突（Z）：一个目标的实现制约或阻碍另一个目标的实现Copyright©2013YongchangWei.32Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.333.5系统环境分析系统环境分析方法-SWOT方法SWOT分析方法是一种企业战略分析方法，即根据企业自身的既定内在条件进行分析，找出企业的优势、劣势、机遇与挑战。S与W是内部因素；O与T是外部因素，因此SWOT是一种内部因素与外部因素相结合的方法。SWOT方法自形成以来，广泛应用于企业战略研究与竞争分析，成为战略管理和竞争情报的重要分析工具。分析直观、使用简单是它的重要优点。Copyright©2013YongchangWei.33Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.343.6系统建模方便对系统的理解和认识建模在整个系统分析过程中起到承上启下作用系统模型用于系统分析建立模型便于揭示系统的本质规律建模在系统分析中的作用

Copyright©2013YongchangWei.34Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.353.6系统建模切题。模型只应包括与研究目的有关的方面，而不是对象S的所有方面。如空运调度模型不需描述飞行姿态。清晰。在一个S模型内的子模型之间，除了保留研究目的所必要的信息联系外，其它的耦合关系要尽可能减少，以保证模型结构尽可能清晰。

精度要求适当。建立S模型，应该视研究目的和使用环境不同，选择适当的精度等级，以保证模型切题、实用，而又不致花费太多。

尽量使用标准模型或尽可能向标准模型靠拢。系统建模应遵循的原则Copyright©2013YongchangWei.35Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.363.6系统建模1．分析现实系统2．收集相关信息3．找出主要因素4．找出系统的变量并对变量进行分类5．确定变量之间的关系6．确定模型结构7．检验模型效果8．改进和修正模型9．将模型应用于实际建模的基本步骤Copyright©2013YongchangWei.36Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.373.6系统建模推理法对象：比较简单的白箱系统；方法：利用自然科学的各种定理、定律（如物理、化学、数学、电学的定理、定律）和社会科学的各种规律（如经济规律），经过一定的分析和推理，可以得到S的数学模型。Copyright©2013YongchangWei.37Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.383.6系统建模推理法

举例：某化工厂生产A、B两种产品，已知：生产A产品一公斤需耗煤9T，电力4000度和3个劳动日，可获利700元；生产B产品一公斤需耗煤4T，电力5000度和10个劳动日,可获利1200元。因条件限制，这个厂只能得到煤360T，电力20万度和劳动力300个，问：如何安排生产（即生产A、B产品各多少？）才能获利最多，请建立解决此问题的数学模型。Copyright©2013YongchangWei.38Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.393.6系统建模推理法

活动资源产品A生产（1公斤）产品B生产（1公斤）资源的限制煤（T）94360电力（千度）45200劳动日（个）310300获利（百元）712Copyright©2013YongchangWei.39Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.403.6系统建模推理法设生产A、B产品各为x1，x2公斤，则此问题变为求x1，x2满足下列条件:9x1+4x2≦3604x1+5x2≦2003x1+10x2≦300x1≧0,x2≧0(1)使得总获利最大：max7x1+12x2(2)

显然(1)为约束条件，(2)为目标函数，这是一个典型的线性规划模型。Copyright©2013YongchangWei.40Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.413.6系统建模推理法图解法：9x1+4x2

=360x1x2408030609003x1+10x2

=3004x1+5x2

=200C(20,24)最优生产计划为：A产品：20公斤B产品：24公斤最大获利为42800元目标函数等值线：Z=7x1+12x2Copyright©2013YongchangWei.41Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.423.7解释结构建模邻接矩阵A=[aij]邻接矩阵（A）是用来表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。邻接矩阵，则其定义为：Copyright©2013YongchangWei.42Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.433.7解释结构建模12453Copyright©2013YongchangWei.43Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.443.7解释结构建模邻接矩阵与结构图之间是一一对应关系；全0的行对应的点为汇点，即无线段离开该点，为系统的输出要素全0的列对应的点为源点，即无线段进入该点，为系统的输入要素对应于每点的行中1的数目就是离开该点的线段数对应于每点的列中1的数目就是进入该点的线段数邻接矩阵的特性Copyright©2013YongchangWei.44Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.453.7解释结构建模邻接矩阵的特性S1

S2

S3

S4

S5

S6

源点汇点S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6Copyright©2013YongchangWei.45Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.463.7解释结构建模所谓可达矩阵（M）,就是表示系统要素之间任意次传递性二元关系或有向图上两个节点之间通过任意长的路径可以到达情况的方阵。用矩阵来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可以到达的程度.可达矩阵Copyright©2013YongchangWei.46Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.473.7解释结构建模

若可达矩阵，在无回路条件下最大路长或传递次数为r，即有0＜t＜r，则其定义为：可达矩阵Copyright©2013YongchangWei.47483.7解释结构建模可达矩阵推移律特性：可达矩阵M可用邻接矩阵A加上单位阵I，经过演算后求得。 设A1=(A+I)A2=(A+I)2=A12

…

Ar-1=(A+I)r－1=A1r－1

若：A1≠A2≠…≠Ar－1=Ar(r<n-1)

则：Ar－1=R

称为可达矩阵，表明各节点间经过长度不大于(r－1)的通路可以到达的程度，对于节点数为n的图，最长的通路其长度不超过(n－1)483.7解释结构建模可达矩阵推移律特性：可达矩阵M可用邻48Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.493.7解释结构建模可达矩阵邻接矩阵描述了各点间通过长度为1的通路相互可达的情况；

A+I可描述各点间通过长度不大于1的通路相互可达的情况；(A+I)2可描述各点间通过长度不大于2的通路相互可达的情况；如果Ak的aijk=1,则表示从si到sj存在长度为k的通路

(A+I)n=I+A+A2+…+An注：A是布尔矩阵，遵守布尔运算规则布尔代数运算规则：

0＋0＝0，0＋1＝1，1＋0＝1，1＋1＝1，

0×0＝0，0×1＝0，1×0＝0，1×1＝1。根据布尔代数运算规则，对于邻接矩阵A存在: A＋A＝ACopyright©2013YongchangWei.49Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.503.7解释结构建模可达矩阵12453Copyright©2013YongchangWei.50Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.513.9系统仿真系统仿真定义

根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程，且具有一定逻辑关系或数学方程的仿真模型，据此进行实验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息的技术。分析系统系统建模系统仿真决策评价Copyright©2013YongchangWei.51523.9系统仿真系统仿真的作用（了解）仿真的过程也是试验的过程，同时还是收集和积累信息的过程。对复杂的问题处理起来更加有效。通过仿真可分解复杂系统，简化对系统的描述。可以帮助人们更清楚的弄清问题的实质。523.9系统仿真系统仿真的作用（了解）52Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.53用系统动力学研究社会系统的特点系统动力学能够容纳大量变量，一般可达数千个以上，正好符合社会系统的需要系统动力学模型既有描述系统各要素之间因果关系的结构模型，又有专门形式表示的数学模型，是一种定性分析与定量分析相结合的技术系统动力学的仿真实验能起到实际系统实验室的作用。可通过人－机结合，发挥各自优势系统动力学通过模型进行仿真计算的结果，都采用预测未来一定时期内各种变量随时间变化的曲线来表示。能够处理高阶、非线性、多重反馈的复杂时变的社会系统。3.10系统动力学Copyright©2013YongchangWei.53Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.544.1系统预测概述预测的定义预测，即预测和推测，是根据事物过去和现在推测其将来的理论和方法。预测已经成为一门既需要理论指导，又有科学方法的认识世界的工具，是一门广泛应用于社会、经济、科学等方面的新科学。预测前提的科学性预测方法的科学性预测结果的科学性Copyright©2013YongchangWei.54Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.554.1系统预测概述管理预测管理预测，是在信息收集和市场调查的基础上，运用逻揖学和数学方法，对决策者关心的市场变量的未来变化趋势及其可能水平作出估计与测算，是为管理决策提供依据的过程。基本要素信息（资料）要素方法（技术）要素分析（解释）要素判断要素Copyright©2013YongchangWei.55Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.564.1系统预测概述管理系统预测的三要素实际资料是预测的依据；经济理论是预测的基础；数学模型是预测的手段。Copyright©2013YongchangWei.56Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.574.1系统预测概述管理系统预测的作用管理预测是企业经营决策的基本前提管理预测是实现资源有效配置的基本依据管理预测是提高管理科学水平的基本条件科学有效的管理预测是提高企业经济效益的重要措施Copyright©2013YongchangWei.57Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.584.1系统预测概述管理系统预测的内容管理预测的内容非常广泛，实际上凡是影响企业的诸因素都应用于预测范围。Copyright©2013YongchangWei.58Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.594.1系统预测概述市场需求预测Copyright©2013YongchangWei.59Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.604.2预测方法分类预测方法的选择Copyright©2013YongchangWei.60Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.614.3预测的原理、原则与步骤预测的步骤Copyright©2013YongchangWei.61Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.624.3预测的原理、原则与步骤预测误差预测值与实际值之间的偏差即是预测误差。不管采用什么样的预测方法和预测模型，预测误差总是会产生。预测目的不一样，对预测误差的要求也会不一样。Copyright©2013YongchangWei.62Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.634.3预测的原理、原则与步骤产生预测误差的原因预测误差产生的原因主要有以下几个方面：预测超前期的长短影响因素的复杂性资料的限制考虑影响因素的多少预测方法的选择预测对象的成熟程度Copyright©2013YongchangWei.63644.3预测的原理、原则与步骤减少预测误差的措施提高数据的可靠性提高预测人员的素质与知识水平。决策人员的参与是提高预测精度的重要途径之一644.3预测的原理、原则与步骤减少预测误差的措施提高数据64654.4定性预测方法定量预测的优点：注重于事物发展在数量方面的分析，重视对事物发展变化的程度作数量上的描述，更多地依据历史统计资料，较少受主观因素的影响。定量预测的缺点：比较机械，不易处理有较大波动的资料，难以预测事物质的变化。定量预测法的优缺点654.4定性预测方法定量预测的优点：注重于事物发展在数量65664.4定性预测方法

定性预测和定量预测并不是相互排斥的，而是可以相互补充的，在实际预测过程中应该把两者正确的结合起来使用。定性预测方法与定量预测方法之间的关系664.4定性预测方法定性预测和定量预测并不是相互排66Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.674.4定性预测方法会议调查法是指采用开会调查的形式，向与会专家获取预测信息，经过判断、推算与综合，预测系统发展前景的一种方法。会议调查法的特点：

(1)充分利用了各领域专家的创造性思维，有利于发挥集体智慧。

(2)在会议调查的基础上，可以通过打分等方式，对预测结果给出定量评估，从而使得预测具有数理统计特性。会议调查法Copyright©2013YongchangWei.67Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.684.4定性预测方法特尔斐(Delphi),古希腊地名，是一个预卜未来的神谕之地，后人借用此名，作为一种预测方法的名字。特尔斐法最先由美国兰德公司于1964年首先用于预测领域的。特尔菲法根据有专门知识的人的直接经验，对研究的问题进行判断、预测的一种方法，是专家会议调查法的发展。特尔斐法Copyright©2013YongchangWei.68Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.694.4定性预测方法特尔斐法的特点Copyright©2013YongchangWei.69Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.704.4定性预测方法主观概率与客观概率的比较主观概率与客观概率不同，客观概率是根据事件发展的客观性统计出来的一种概率，例如抛硬币。在很多情况下，人们没有办法计算事情发生的客观概率，因而只能用主观概率来描述事件发生的概率。Copyright©2013YongchangWei.70Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.714.4定性预测方法情景预测法（了解）是假定某种现象或某种趋势将持续到未来的前提下，对预测对象可能出现的情况或引起的后果作出预测的方法。通常用来对预测对象的未来发展作出种种设想或预计，是一种直观的定性预测方法。某它把研究对象分为主题和环境，通过对环境的研究，识别影响主题发展的外部因素，模拟外部因素可能发生的多种交叉情景，以预测主题发展的各种可能前景。Copyright©2013YongchangWei.71Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.724.4定性预测方法情景预测法的特点使用范围很广，不受任何假设条件的限制，只要是对未来的分析，均可使用。考虑问题较全面，应用起来灵活。它尽可能地考虑将来会出现的各种状况和各种不同的环境因素，并引入各种突发因素，将所有可能尽可能展示出来，有利于决策者进行分析定性和定量分析相结合。通过定性与定量分析相结合，为决策者提供主、客观相结合的未来前景。通过定性分析寻找出各种因素和各种可能；通过定量分析提供一种尺度，使决策者能更好地进行决策。能及时发现未来可能出现的难题，以便采取行动消除或减轻影响。Copyright©2013YongchangWei.72Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.734.5相关性分析变量之间的关系相关关系。指变量之间客观存在的非严格确定的依存关系，即当一个或几个相互联系的自变量取一定的数值时，与之对应的因变量往往会出现几个不同的值，但这些数值会按某种规律在一定范围内变化。Copyright©2012YongchangWei.73Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.744.5相关性分析相关关系的种类按相关关系的表现形态不同可分为线性相关和非线性相关。当两种相关现象之间的相关关系在直角坐标系中近似地表现为一条直线时，称之为线性相关。如果两种相关现象之间，在图上并不表现为直线形式而是表现为某种曲线形式时，则称这种相关关系为非线性相关。Copyright©2012YongchangWei.74Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.754.5相关性分析相关关系的种类线性相关中按相关的方向可分为正相关和负相关。当一个现象的数量由小变大，另一个现象的数量也相应由小变大，这种相关称为正相关。当一个现象的数量由小变大，而另一个现象的数量相反地由大变小，这种相关称为负相关。Copyright©2012YongchangWei.75Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.764.5相关性分析相关关系的种类按变量之间相关关系的密切程度不同，可分为完全相关、不完全相关和不相关。当一种现象的数量变化完全由另一个现象的数量变化所确定时，称这两种现象间的关系为完全相关。当两个现象彼此互不影响，其数量变化各自独立时，称为不相关现象。两个现象之间的关系介于完全相关和不相关之间，称为不完全相关，一般的相关现象都是指这种不完全相关。Copyright©2012YongchangWei.76Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.774.5相关性分析相关分析与回归分析相关分析和回归分析是研究现象之间相关关系的两种基本方法，两者有着密切的联系，它们不仅具有共同的研究对象，而且在具体应用时，常常必须互相补充。相关分析需要依靠回归分析来表明现象数量相关的具体形式，而回归分析则需要依靠相关分析来表明现象数量变化的相关程度。只有当变量之间存在着高度相关时，进行回归分析寻求其相关的具体形式才有意义。Copyright©2012YongchangWei.77Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.784.5相关性分析相关分析的测度测度相关关系的方式有三种：相关表相关图相关系数Copyright©2012YongchangWei.78Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.794.5相关性分析相关分析的测度-相关系数统计样本的相关系数的计算表达式如下：

两个随机变量之间的相关系数计算如下

协方差Copyright©2012YongchangWei.79Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.804.5相关性分析相关系数的性质r的取值范围是[-1,1]|r|=1，为完全相关r=1，为完全正相关r=-1，为完全负相关r=0，不存在线性相关关系-1≤r<0，为负相关0<r≤1，为正相关|r|越趋于1表示关系越密切；|r|越趋于0表示关系越不密切Copyright©2012YongchangWei.80Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.814.5相关性分析相关系数的性质完全正相关完全负相关不完全负相关不完全正相关完全不相关完全不相关Copyright©2012YongchangWei.81Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.824.5相关性分析相关系数等级划分Copyright©2012YongchangWei.82Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.834.5相关性分析相关性分析注意点线性相关系数只反映变量间的线性相关程度，不能说明非线性相关关系；样本相关系数是总体相关系数的样本估计值，由于抽样随机性，样本相关系数是个随机变量，其统计显著性有待检验；相关系数只能反映线性相关程度，不能确定因果关系，不能说明相关关系具体接近哪条直线。Copyright©2012YongchangWei.83Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.844.6回归性分析最小二乘法

为了防止误差正、负抵消，采用误差平方和最小来确定回归参数的值，这种方法为最小二乘法。Copyright©2012YongchangWei.84Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.854.6回归性分析最小二乘法原理目标函数Copyright©2012YongchangWei.85Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.864.6回归性分析残差平方和残差平方和Copyright©2012YongchangWei.86Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.874.6回归性分析其他回归模型多元线性回归模型令可得Copyright©2012YongchangWei.87Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.884.6回归性分析其他回归模型2非线性回归模型总体思想：需要将这些非线性的模型转化为线性的形式，然后再按照直线回归的形式建模。Copyright©2012YongchangWei.88Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.894.7时间序列分析移动平均数法对于时间序列，有加权移动平均数法Copyright©2012YongchangWei.89Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.90

一阶指数平滑的表达式为：

指数平滑方法指数平滑系数其展开表达式为：4.7时间序列分析一次指数平滑方法Copyright©2012YongchangWei.905.1决策与决策论的定义决策的定义决策是针对问题或者进取的愿望，制定各种可行的解决方案、选择并执行最佳方案的全部活动过程，涉及的问题包括买什么？选举时投谁的票？找什么工作等问题。决策分析是研究不确定性决策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。5.1决策与决策论的定义决策的定义决策是针对问题或者进915.2决策论的发展简史决策论是运筹学的一支。决策论是经济学和管理学的重要组成部分。决策论很多重要著作的作者都是经济与管理科学领域的教授。决策论是控制论的延伸。当控制变量为离散型时，控制问题实际上就是决策问题。决策论是系统科学和系统工程的重要组成部分。决策论是社会科学与自然科学的交叉，是典型的软科学。决策论与其他学科之间的关系（了解）5.2决策论的发展简史决策论是运筹学的一支。决策论与其925.4决策问题分类决策问题分类1、个人决策、集体决策2、高层决策、中层决策和基层决策3、战略决策和战术决策4、结构化决策和非结构化决策5、定量决策和定性决策6、单目标决策和多目标决策7、单阶段决策和多阶段决策8、确定性决策和不确定性决策9、个人事务决策与公务决策5.4决策问题分类决策问题分类1、个人决策、集体决策935.5随机性决策问题分析方法和步骤决策树决策点a1a2决策枝机会点机会枝后果点后果值c1c2c3c4试画着火灾保险问题的决策树5.5随机性决策问题分析方法和步骤决策树决策点a1a2945.5随机性决策问题分析方法和步骤多级决策问题钻井B0-C不钻井钻井不钻井B-C-2C-C钻井问题5.5随机性决策问题分析方法和步骤多级决策问题钻井B095Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.965.7效用的提出效用的提出

为了用定量化的方法研究决策问题，需要量化后果的价值。后果本身是用语言表述的，可能没有任何合适的直接测量标度，如出门带伞问题、信誉和声望。标度测得的量也还可能并不反映后果对决策人的真正价值，因人而异，例如金钱的价值。问题1问题2Copyright©2013YongchangWei.96Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.975.8效用的定义基数效用函数与序数效用函数基数效用函数不仅能反映决策人对后果的偏好次序，还能反映决策人的偏好强度，比如三个实数2、2.01和100就是基数(Cardinal)。序数效用函数只反映决策人对后果的偏好次序，并不反映偏好强度。例如体育比赛的名次第一、第二、…，这种名次是序数(Ordinal)Copyright©2013YongchangWei.97Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.985.8风险与效用风险态度

由于决策人的价值观不同，对待不确定性后果（简称风险）的态度也不同，因此需要研究效用函数与决策人的风险态度之间的关系。三种典型的风险态度：风险厌恶(riskaversion)、风险中立(riskneutralness)和风险追求(riskproneness)。Copyright©2013YongchangWei.98Copyright©2013YongchangWei.Allrightsreserved.995.8风险与效用货币的效用

货币的效用具有如下性质：有界性钱数较小时呈线性凹函数易变性Copyright©2013YongchangWei.99Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1005.9随机性决策问题决策矩阵决策矩阵是指用矩阵形式来描述决策问题。决策后果一般用损失表示，对应的决策矩阵则为损失矩阵。Copyright©2012YongchangWei.100Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1015.9随机性决策问题决策矩阵的转置形式效用函数表达形式转置的损失矩阵Copyright©2012YongchangWei.101Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1025.9随机性决策问题决策问题的分类

严格不确定型决策问题。决策人只知道有哪些自然状态可能出现，但不知道其出现的概率。Copyright©2012YongchangWei.102Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.103决策问题的分类风险型决策。决策人不仅知道有哪些自然状态可能出现，而且知道各种自然状态出现的概率。5.9随机性决策问题Copyright©2012YongchangWei.103Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1045.11严格不确定型决策问题悲观准则

悲观准则亦称为极小化极大准则，由Wald(1959)提出。第1步：考察每种行动可能出现的最坏后果Copyright©2012YongchangWei.104Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1055.11严格不确定型决策问题悲观准则

悲观准则亦称为极小化极大准则，由Wald(1959)提出。采用该原则人极端保守，总是认为老天和自己作对。第1步：考察每种行动可能出现的最好的后果Copyright©2012YongchangWei.105Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1065.11严格不确定型决策问题乐观准则

乐观准则亦称为极小化极小准则第1步：观察每种行动对应会出现的最小损失2241Copyright©2012YongchangWei.106Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1075.11严格不确定型决策问题乐观准则

乐观准则亦称为极小化极小准则第2步：选择所有行动中最小损失中最小损失的行动。2201Copyright©2012YongchangWei.107Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1085.11严格不确定型决策问题乐观系数法Hurwicz(1951)在悲观准则和乐观准则的基础上提出了乐观系数法，决策人应根据这两种准则的加权平均值来排列行动的优劣次序，其权值则为乐观系数。Copyright©2012YongchangWei.108Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1095.11严格不确定型决策问题后悔值极小化极大Savage(1951)认为，真的自然状态是人所无法控制的，在用损失矩阵来作决策时，决策人会对不同行动下的后果进行比较而做出决策。第1步：计算后悔值，后悔值的定义为-112123-111-1110011Copyright©2012YongchangWei.109Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1105.11严格不确定型决策问题后悔值极小化极大Savage(1951)认为，真是的自然状态是人所无法控制的，在用损失矩阵来作决策时，决策人会对不同行动下的后果进行比较而做出决策。第2步：计算每种行动的最大后悔值。第3步：选择最小化最大后悔值的行动Copyright©2012YongchangWei.110Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1115.11严格不确定型决策问题等概率原则

等概率原则认为：对真实自然状态的一无所知等级于所有的自然状态具有相同的概率。11/412/412/412/4

Copyright©2012YongchangWei.111Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1125.11严格不确定型决策问题不同决策准则的比较√√√√Copyright©2012YongchangWei.112Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1135.12风险型决策问题的决策准则风险型决策问题

风险型决策问题是决策问题中最重要的一类，其求解方法也是决策理论最核心的内容。早期的统计决策理论基本都是围绕风险型决策问题的求解而发展起来的。Copyright©2012YongchangWei.113Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1145.12风险型决策问题的决策准则风险型决策问题-最大可能准则对于损失型决策矩阵√Copyright©2012YongchangWei.114Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1155.12风险型决策问题的决策准则风险型决策问题-贝叶斯准则

按照贝叶斯准则，在以效用表示时，应当以期望效用作为评价指标：4.13.63.7√Copyright©2012YongchangWei.115Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1165.12风险型决策问题的决策准则风险型决策问题：E-V原则E-V准则是一种考虑到后果的风险的原则。Copyright©2012YongchangWei.116Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1175.12风险型决策问题的决策准则风险型决策问题：E-V原则设置评价函数反映风险态度Copyright©2012YongchangWei.117Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1185.12风险型决策问题的决策准则不完全信息情况下的决策准则E-V准则是一种考虑到后果的风险的原则。Copyright©2012YongchangWei.118Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1195.13贝叶斯分析

求解随机性决策问题的基础是设定自然状态的概率分布和后果的损失函数（或效用函数）。

搜集信息是确定主观概率的基础，而贝叶斯定理则可以通过随机实验中获得的新信息去修正自然状态的先验分布,得到后验分布。Copyright©2012YongchangWei.119Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1205.13贝叶斯分析贝叶斯分析条件概率：全概率公式：其中，那么是对样本空间的一个划分。贝叶斯公式：Copyright©2012YongchangWei.1201215.13贝叶斯分析贝叶斯定理对于连续型随机变量，贝叶斯定理的表达式为1215.13贝叶斯分析贝叶斯定理对于连续型随机变量，121Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1225.13贝叶斯分析贝叶斯定理应用举例例设有A和B两个外形相同，装有足够数量的黑白小球的不透明坛子，A坛装有白球30%，黑球70%，B坛中白球为70%，黑球为30%，从中任取一坛作放回摸球12次，观察记录是摸出白球4次，黑球8次，求所取为A坛的概率。分析把放回摸球这一事件记为,所取为A坛的概率为，所取为B坛的概率为，在未观察之前，不能作出判断是否来自A坛还是B坛，因此，先验概率为Copyright©2012YongchangWei.122Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1235.13贝叶斯分析贝叶斯定理应用举例例设有A和B两个外形相同，装有足够数量的黑白小球的不透明坛子，A坛装有白球30%，黑球70%，B坛中白球为70%，黑球为30%，从中任取一坛作放回摸球12次，观察记录是摸出白球4次，黑球8次，求所取为A坛的概率。分析Copyright©2012YongchangWei.123Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1245.13贝叶斯分析贝叶斯分析

统计决策理论的著作中习惯于用损失函数来描述决策的后果。为了使损失函数能够确切地反映后果对决策人的实际价值，可以令效用函数的负值为损失函数，即

为了运算的方便，可以采用下式使损失函数值非负Copyright©2012YongchangWei.124Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1255.13贝叶斯分析无观察问题例

油井钻探问题。某公司拥有一块可能有油的土地，该公司可以自己钻井，也可以出租给其他公司开采；若出租土地,租约有两种形式：①无条件出租，租金45万元。②有条件出租，租金依产量而定：产量在20万桶或以上时，每桶提成5元；产量不足20万桶时不收租金。设钻井费用为75万元，有油时需另加采油设备费25万元，油价为15元/桶。为了简化，可以将油井产量离散化，分为4种状态：无油、产油5万桶、产油20万桶、产油50万桶，设各种状态的主观概率分布如下表Copyright©2012YongchangWei.125Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1265.13贝叶斯分析无观察问题分析：因为决策人风险中立，所以可以设Uij=Cij/万元，令，可以得到如下决策树Copyright©2012YongchangWei.126Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1275.13贝叶斯分析无观察问题分析：在无观察时，，我们应当选择使得最小化的行动。因此，面对该决策问题，我们应当选择第1种行动以最小化风险。Copyright©2012YongchangWei.127Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1285.13贝叶斯分析随机试验问题问题描述：通过勘察试验，可以获得关于地质构造信息，设已知似然函数如下表：Copyright©2012YongchangWei.128Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1295.13贝叶斯分析随机试验问题

根据贝叶斯公式可以得到Copyright©2012YongchangWei.129Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1305.14多属性决策问题决策矩阵多属性决策问题(multi-attributedecision-makingproblem)可用如下决策矩阵描述:……………………………………………………属性矩阵方案属性Copyright©2012YongchangWei.130Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1315.14多属性决策问题线性变换

原始的决策矩阵：

变换后的决策矩阵

若是决策矩阵第j列中的最大值，是决策矩阵第j列中的最小值。若j为效益型：若j为成本型：或Copyright©2012YongchangWei.131Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1325.14多属性决策问题线性变换人均专著（本/人）生师比科研经费（万元/年）逾期毕业率(%)10.1550004.720.2740002.230.61012603.040.3430003.952.822841.20.03571.0000.00000.25530.07140.80000.53190.54550.21430.25200.36170.40000.10710.60000.17020.30771.00000.05680.74471.0000暂不讨论Copyright©2012YongchangWei.132Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1335.14多属性决策问题标准0-1变换若j为效益型：若j为成本型：Copyright©2012YongchangWei.133Copyright©2012YongchangWei.Allrightsreserved.1345.14多属性决策问题标准0-1变换人均专著（本/人）科研经费（万元/年）逾期毕业率(%)10.150004.720.240002.230.612603.040.330003.952.82841.20.0001.0000.00000.03700.78800.71420.18520.20700.48570.0741