管理系统工程 课件 第6章 管理系统决策

第6章管理系统决策学习目标思维导图熟悉管理系统决策的基本概念、要素与分类熟悉管理系统决策的过程与原则掌握不确定型决策的五个典型准则及应用掌握风险型决策的方法与分析工具掌握贝叶斯决策的原理与应用Content目录016.1管理系统决策概述026.2不确定型决策036.3风险型决策046.4贝叶斯决策6.1管理系统决策概述016.1.1决策的概念与要素管理系统决策是指在特定的环境下，为解决企业的某个问题（或抓住机遇），依据一定的系统目标和判断准则，评价若干备选方案对目标的利弊，从中选择一个相对令人满意的方案并付诸实施的过程。需要注意的是好的决策并不一定等于好的结果，但好的决策会提高企业获得好的结果的概率。管理系统决策作为一个动态过程，是由多种有形或无形的相关因素所构成的有机整体。（1）决策主体决策主体是最核心的决策要素，指决策活动的主导者，一般由企业管理人员担当。普通员工可以参与决策，但不是决策主体。决策主体可以是单个决策者，也可以是多个决策者组成的决策群体，比如公司董事会等。在决策全过程中，决策主体重点需要关注“问题识别”、“选择方案以及实施和监督”两个环节，即专注决策过程的两端。决策的中间环节可在决策主体的组织下，让包括专家团队、员工代表等其他人员直接参与进来。6.1.1决策的概念与要素（2）决策目标与准则决策目标是根据管理系统的要求，决策主体所期望达到的状态或目的。比如，利润最大化、成本最小化、最低综合废品率等。决策准则是决策主体评判决策方案的标准和依据，具体指对各备选方案进行评价的量化指标。6.1.1决策的概念与要素（3）决策方案决策方案是指为实现决策目标，可供决策主体评价和选择的多种途径和方法。方案的制定需要综合考虑方案与系统问题的契合度、方案的经济性与技术可行性、方案制订的成本，以及方案的完备性等因素。其中，方案的完备性主要指方案的制定是否最大程度地穷尽了系统问题的所有可能性，即是否针对系统问题的各种可能性都制定了相应的方案。方案的完备性可由系统问题的重要性及方案的制订成本两方面决定。一般来说，至少要保证决策主体有选择余地。6.1.1决策的概念与要素（4）决策制度决策制度是指决策过程中的相关人员的职务、职位安排。如果说“决策主体”关注决策人员的选择，则“决策制度”更关注决策人员的配置。6.1.1决策的概念与要素（5）决策环境决策环境也称为自然状态，是指与决策相关的，但不受决策主体控制的不确定情境。管理实践中的一般决策环境往往是动态变化的、不确定的。决策主体决定不了决策环境，只能适应它，把它当作一种自然状态。6.1.1决策的概念与要素（1）识别问题6.1.2决策的过程及原则决策主体要善于发现对系统发展产生影响的问题。这种影响可以是当前的影响，也可以未来潜在影响。这些问题可以是产生负面影响的危机型问题，也可以是产生正面作用的机遇型问题。识别问题这一步骤非常关键，也体现了对决策主体的很高要求。（2）确定目标6.1.2决策的过程及原则决策主体根据问题属性及系统发展的要求，确定期望达到的状态或目的。（3）制定方案决策主体制定出与系统问题高度契合、经济及技术上可行的多个备选方案，并在综合考虑成本与收益的前提下，尽力保证备选方案的完备性。（4）评价及选择方案6.1.2决策的过程及原则对于不同类型的决策，决策主体可采用不同的决策方法，评价和优选对应的备选方案。比如，对不确定型决策可采用乐观法、悲观法、乐观系数法、拉普拉斯法和后悔值法进行分析；对风险型决策可采用最大期望价值准则、效用分析法，在区分先验概率与后验概率的基础上，还可进一步采用贝叶斯决策分析法进行方案优选。具体的分析工具既可以使用收益矩阵，也可以采纳决策树。应用相应的决策分析方法之后，还应该进行灵敏度分析，以便从各种角度深入探讨和检验决策结果。（5）方案实施及监督6.1.2决策的过程及原则好的决策并不一定等于好的结果。这主要是因为决策实施不力，或者决策环境在方案实施阶段可能已经发生了较大变化。这就要求我们科学地制定决策的实施计划，对决策实施相关的人、财、物进行合理安排；对相关人员进行恰当的激励和培训；制定后备方案以应对方案实施风险等。另外，还需对决策情况实施监督。如有必要，可修正实施的计划，甚至调整决策目标。6.1.2决策的过程及原则1．系统原则在决策的过程中要有系统观。1）要有整体观。不仅要考虑企业系统本身，还要考虑其所在的环境。不仅要考虑局部利益，还要考虑集体利益。不仅要考虑当前的利益，还要考虑潜在的和长远的利益；2）抓住主要矛盾。决策主体和企业的资源是有限的，因此只能把有限的资源集中于应对较为重要的系统问题上。所以在问题的识别环节中，就要区分出问题的重要性，合理安排解决问题的优先次序。系统决策的原则包括系统性原则和满意原则：6.1.2决策的过程及原则2．满意原则由于以下四个原因，管理系统决策只能做到“满意”，很难做到“最优”：1）决策主体是非理性的。决策者知识、能力和精力等是有限的，所以并不能够准确了解市场主体的价值偏好及所占的相对比重，并给予合乎逻辑地评估；2）收集到的系统决策信息是有限的。由于一些信息不可得，以及信息收集的时间和费用成本限制，所以收集到的决策信息往往是有限的；3）制定的决策方案是有限的。由于方案制定者的精力、能力有限，以及方案制定的时间和费用成本的限制，所以制定的决策方案也是有限的；4）未来难以预测。决策环境在决策实施的过程中可能会发生很大的变化，这也将导致之前筛选出来的方案难以获得最佳的效果。综上，我们常常所说的“最优”原则并不是真正的“最优”，而是在一定限定条件下的“最优”，实际上是令人“满意”原则。（1）根据决策主体性质的分类6.1.3决策的分类根据决策主体的不同，可分为个体决策和群体决策。个体决策表示决策主体只有一个的决策。群体决策，也称为集体决策，指决策主体有多个，一起对一个共同的问题进行决策。6.1.3决策的分类（2）根据决策目标影响程度的分类从决策目标的影响程度来看，可分为战略决策、战术决策和工序决策。战略决策是对企业影响最长久（通常为5年及以上）、深远，涉及全局性、方向性或根本性问题的决策，属于最高层次的决策，如新产品的研发方向等；战术决策服务于战略决策，涉及战略决策如何实现的细节，是战略决策的阶段性决策，属于中层决策，如产品工艺方案的选择等；工序决策是对具体行动方案的选择，属于局部性、短期性决策，如生产流水线的选择、生产的调度等。（3）根据决策问题性质的分类6.1.3决策的分类以赫伯特•西蒙为代表的“决策学派”从决策涉及的问题将其分为程序化决策和非程序化决策。程序化决策是对常规的、重复出现的例行问题所做的决策。企业可根据以前处理这类问题的经验，预先建立一套事务性的工作标准和操作规程，形成决策程序的惯例。每当出现这类工作或问题时，决策主体可利用既定的程序来解决，而不需重新研究。非程序化决策是对不重复出现的非例行问题所做的决策。如对开辟新市场、新产品开发、产品生产规模或品种结构调整、工资制度改革等问题的决策。（4）根据决策是否有对手的分类6.1.3决策的分类按照决策是否有对手可将决策分为单独决策和互动决策。独立决策是指考虑了企业内部因素和一般的外部环境因素，但没有考虑竞争对手的情况下所进行的决策。这种决策实际上假设了你的决策对竞争对手没影响，竞争对手的决策对你也没影响；互动决策，也称为对策、博弈，是指既考虑企业内部因素和一般的外部环境因素，也考虑竞争对手的情况下所进行的决策。互动决策认为，竞争对手的决策是本方未来决策的前提条件，反之，本方的决策也是竞争对手未来决策的前提条件。显然，互动决策更符合实际的市场情况。互动决策可基于博弈论方法进行。（5）根据决策环境可控程度的分类6.1.3决策的分类根据环境因素的可控程度，决策可分为确定型决策、不确定型决策和风险型决策。确定型决策（DecisionMakingunderCertainty）亦称标准决策或结构化决策。是指决策结果完全由决策主体决定的一类决策，这类决策的目标明确、决策环境确定、方案确定且损益值可量化计算。不确定型决策（DecisionMakingunderUncertainty），也称为非确定型决策，是指在决策环境不确定，即未来决策环境中不确定哪一种状态会发生，状态发生的概率也不可知的情境下所做的决策。风险决策（DecisionMakingunderRisk）指在决策主体虽不能确定未来决策环境中哪一种状态会发生，但却因拥有较充分的信息而能预知状态发生概率的情境下所进行的决策。Content目录016.1管理系统决策概述026.2不确定型决策036.3风险型决策046.4贝叶斯决策6.2不确定型决策026.2.1乐观准则

6.2.1乐观准则以书本引例某旅游集团酒店选址问题来说明，乐观准则的计算结果如下表所示。

状态方案自然状态各方案最大值扩建A新建BA处购买15-1415B处购买-91313A和B处都购买6-16A和B处都不买000收益最大值15所对应的方案“A处购买”就是按照乐观准则优选出来的最佳方案。6.2.1乐观准则乐观准则比较适合于以下情形：1）激励导向决策者期望选择能正向激励、调动员工奋斗精神的备选方案。此时，方案的实际结果并不重要，关键是能激起员工的斗志；2）绝处求生当面临绝境时，企业运用常规的、稳妥的决策准则难以扭转困境，与其坐等破产，不如放手一搏，于是选择最冒险的方案以求得最后一线生机；3）前景看好企业发展处于快速上升期，决策者对前景充满信心，此时可以采取积极进取的方案，否则可能错失良机；4）实力雄厚竞争力强的企业不能过于守成稳妥，否则可能落入封闭保守的死亡陷阱，进取是最好的防守，所以应当凭借其强大的风险抵御力勇于开拓，积极发展。6.2.2悲观准则

以某旅游集团酒店选址问题为例，悲观准则的计算结果如下表所示。收益最大值为0，所以最大值0所对应的方案“A和B处都不买”就是在悲观准则下优选出来的最佳方案。

状态方案自然状态各方案最小值扩建A新建BA处购买15-14-14B处购买-913-9A和B处都购买6-1-1A和B处都不买0006.2.2悲观准则悲观准则比较适合于以下情形：1）企业竞争力较弱若企业规模小、资金实力弱，抗风险能力差，经不起较大的负面冲击，则比较适合悲观准则决策；2）保守型企业文化决策者认为出现最坏状态的概率很大，对未来缺乏信心等；3）休养生息企业在某些行动中遭受了重大损失，需要恢复元气时，一般也会采取这种稳妥的准则。6.2.2悲观准则6.2.3乐观系数准则

以某旅游集团酒店选址问题为例，乐观系数的计算结果如下表所示。当乐观系数α等于（0.2,0.4,0.5）时，最佳方案都是“A和B处都购买”；当乐观系数α等于0.7时，最佳方案变成“B处购买”。6.2.3乐观系数准则状态方案自然状态各方案的折衷收益值扩建A新建BA处购买15-14-8.2-2.40.56.3B处购买-913-4.6-0.226.4A和B处都购买6-10.41.82.53.9A和B处都不买000000

6.2.3乐观系数准则6.2.4拉普拉斯准则

以某旅游集团酒店选址问题为例，拉普拉斯准则的计算结果如下表所示。最大期望收益值2.5所对应的方案“A和B处都购买”就是拉普拉斯准则优选出的最佳方案。6.2.4拉普拉斯准则

状态方案自然状态各方案的期望收益(n=2)扩建A新建BA处购买15-140.5B处购买-9132A和B处都购买6-12.5A和B处都不买0006.2.5最小后悔值准则

以某旅游集团酒店选址问题为例，最小后悔值准则的计算结果如下表所示。最大后悔值中的最小值14所对应的方案“A和B处都购买”就是最小后悔值准则优选出的最佳方案。6.2.5最小后悔值准则

状态方案自然状态各方案的最大后悔值扩建A新建BA处购买02727B处购买24024A和B处都购买91414A和B处都不买151315最小后悔值准则适用于有一定实力的中小企业。因为这类企业可以承担一定程度风险，却无法抵挡较大的损失。因此这类企业不必太保守，但也不能像乐观准则决策那样过于冒进。于是，采用最小后悔值准则这样一种稳中求进的决策方法是比较适合的。另外，最小后悔值准则也适用于实力相当企业之间的博弈。因为在势均力敌的企业竞争中，采用最小后悔值准则既可以稳固已有的地位，又可以将丧失市场开拓机会的损失降到最低。6.2.5最小后悔值准则Content目录016.1管理系统决策概述026.2不确定型决策036.3风险型决策046.4贝叶斯决策6.3风险型决策036.3.1最大期望价值准则

以某旅游集团酒店选址问题为例，假设“扩建A”或“新建B”两个自然状态发生的概率分别为0.4和0.6，则基于最大期望价值准则的计算结果如下表所示。最大值4.2对应的方案“B处购买”就是在最大期望价值准则下优选出的最佳方案。6.3.1最大期望价值准则状态方案和概率自然状态各方案的期望收益值扩建A新建B概率0.40.6

A处购买15-14-2.4B处购买-9134.2A和B处都购买6-11.8A和B处都不买0006.3.2灵敏度分析灵敏度分析（SensitivityAnalysis），也称为假设分析（what-ifanalysis）、敏感性分析，用于研究数学模型中各种不确定性源如何影响模型的整体不确定性。从系统的角度来说，灵敏度分析主要考察随着系统输入的改变，输出如何随之变化。对于风险决策中的最大期望价值准则来说，灵敏度分析的任务主要是分析随着自然状态发生概率的变动，各个方案的期望收益值的变化趋势。

6.3.2灵敏度分析

6.3.2灵敏度分析

6.3.3效用与风险决策某公司准备引进某设备进行生产，这种设备具有一定的先进性，该公司尚未试用过，设备是否与公司适配尚处于未定状态。预测引进该设备成功的概率为0.8，失败的概率为0.2。现有三种方案可供选择：方案I，仍然使用老设备，可稳获4万元收益；方案II，在某车间先试用新设备，试用成功可获7万元收益，失败则亏损2万元；方案III，全面推广使用新设备，推广成功可获12万元收益，失败则亏损10万元，试问该公司应该采取哪一种方案？解：1）最大期望价值准则求解首先使用一般的风险决策法进行分析。按照“最大期望价值准则”可计算出各方案的期望收益。方案I的期望收益：EV1=4（万元）；方案II的期望收益：EV2=7×0.8+(-2)×0.2=5.2（万元）；方案III的期望收益：EV3=12×0.8+(-10)×0.2=7.6（万元）。由计算结果可知：EV3>EV2>EV1，按照最大期望价值准则，方案III为该公司的最优方案。但是，也应该看到，若采取方案III，则必须冒亏损10万元的风险，虽然亏损的概率较小，但仍有可能发生。6.3.3效用与风险决策

6.3.3效用与风险决策解：2）效用曲线在风险决策分析中的应用以“效用”为标准进行决策和以“损益值”大小进行决策有各自的适用情形。

6.3.4决策树法决策树法（DecisionTreeMethod）是风险型决策分析中常用的分析方法，该方法使用图解的方式来描述各方案在各自然状况下的收益值（或效用值），据此计算每种方案的期望收益值（或期望效用值）从而做出决策。6.3.4决策树法决策树由以下三个部分构成：1）决策节点（□）与方案分枝。决策节点是决策树的起点，一般以方框“□”表示。决策节点与方案分枝连接，方案分枝一般以直线表示，有几个方案就画出几条方案分枝，可以将各方案的名称标记在对应方案分枝的旁边；2）状态节点（○）与概率分枝（自然状态）。方案分枝与状态节点连接，状态节点一般以圆圈“○”表示，状态节点的上方可用数字标记对应方案的最终获益情况。状态节点继续连接概率分枝，概率分枝一般以直线或折线表示，有几个自然状态，各状态节点就各自延伸出几条概率分枝3）结局节点（△）。概率分枝连接结局节点，结局节点是决策树的终点。结局节点旁边的数字代表每一行动方案在相应自然状态下的收益值，即收益矩阵中的支付。为表示方案选中与否，决策树法要求在方案分枝上标记两条斜杠“\\”表示“剪枝”，即表示“舍弃这条方案分枝所对应的方案”；最后，在同一级（阶段）的决策里，总会有一条方案分枝上没有标记“剪枝”符号，这表示这条方案分枝所对应的方案即为优选出来的最佳方案。6.3.4决策树法如右图所示的决策树完全是按照表6-9的计算结果复制过来的。对照前面关于决策树三个构成部分的说明，以及表6-9的内容，很容易搞清楚决策树的含义及绘制逻辑。图中有三个方案被标记了“剪枝”符号，这表示唯一留下的“B处购买”是优选出来的最佳方案。（1）决策树法展示“6.3.1最大期望价值准则”的计算结果6.3.4决策树法如右图所示的决策树复制了“6.3.3效用与风险决策”中关于“效用曲线在风险决策分析中的应用”的计算结果。这个决策树与前面决策树有两处不一样的地方：一是结局节点旁边的数字标记的不是收益矩阵中的支付，而是根据拟合的效用函数计算出来的收益值所对应的效用值；二是状态节点上方的数字不是各方案的期望收益值，而是各方案的期望效用值。所以，这里优选出来的方案I是按照最大期望效用法进行的结果。（2）决策树法展示“6.3.3效用与风险决策”的计算结果6.3.4决策树法决策树法的简要评价：1）单就一级决策来说，决策树法更多的是一种外在形式上的意义，该方法本身具有层次清晰等特点，但其背后的计算逻辑是建立在收益矩阵基础上的“最大期望价值法”或“最大期望效用法”；2）实际中的很多决策往往是多级决策问题，下一层级的决策是建立在上一层级决策结果的基础之上的。多级决策问题一般不使用收益矩阵进行，此时使用决策树法可体现其层次性和结构性的优势。6.3.5多级决策多级决策（MultilevelDecision）是指必须进行两次或两次以上的决策活动才能达到决策目标的决策，即在一个决策问题中包含着两个或两个以上层级（阶段）的决策。只有当较低层级（前一阶段）的决策结果确定之后，较高层级（后一阶段）的决策才能进行。因此，处理多级决策问题必须通过依次的计算，分拆和比较，直到整个问题的决策方案确定为止。多级决策包括序贯决策、多层级决策和混合决策。其中序贯决策是指把一个复杂问题按照决策的时间先后顺序分成几个相互联系的阶段进行的决策；多层级决策是指根据复杂问题的决策主体做的划分，比如可分成高层决策、中层决策和基层决策，决策不能一次完成，须由各层级决策主体反复多次决策才能达到最终目标；混合决策是指具有前面两种决策特征的决策。6.3.5多级决策某家居连锁企业计划在新城区新建一个家居店。据推测，家居店前2年经营业绩好的概率为0.7，业绩差的概率为0.3；如果前2年经营业绩好，后3年业绩也好的概率为0.85，业绩差的概率为0.15；但如果前2年经营业绩差，则后3年业绩好的概率降为0.1，业绩差的概率为0.9。该企业有两个备选的家居店新建方案：一是直接建大型店；二是先建中型店，若前2年经营业绩好，再视情况考虑追加投资扩建为大型店。两方案投资及年均收益情况如下表所示，试用决策树法帮助该企业管理层进行方案优选。6.3.5多级决策（1）根据题意，画出决策树。6.3.5多级决策（2）计算个节点收益。1）节点⑧表示“前2年中型店经营业绩好，选择追加投资”的后3年的净收益，此时经营的是大型店，业绩好的概率为0.85。计算出的收益还要减去追加投资的1900万元，即：EV8=(2000×0.85+80×0.15)×3-1900=32362）节点⑨表示“前2年中型店经营业绩好，但选择不追加投资”的后3年的收益情况，此时经营的仍然是中型店，业绩好的概率为0.85，即：EV9=(1000×0.85+30×0.15)×3=2563.53）节点⑥是决策节点，表示节点⑧和⑨的优选结果。因为追加投资后可获得3236万元的收益，而不再追加投资只获得2563.5万元的收益，EV8>EV9，所以应该选择追加投资，并对节点⑨对应的方案分枝进行“剪枝”，此时决策节点⑥处的可得收益为3236万元，即：EV6=EV8=32364）节点④表示“前2年经营业绩好”的大型店的后3年的收益情况，此时业绩好的概率为0.85，即：EV4=(2000×0.85+80×0.15)×3=51366.3.5多级决策（2）计算个节点收益。5）节点⑤表示“前2年经营业绩差”的大型店的后3年的收益情况，此时业绩好的概率降为0.1，即：EV5=(2000×0.1+80×0.9)×3=8166）节点⑦表示“前2年经营业绩差”的中型店的后3年的收益情况，此时业绩好的概率降为0.1，即：EV7=(1000×0.1+30×0.9)×3=381（7）节点②表示“方案1：建大型店”的总收益，即：EV2=(1800×0.7+80×0.3)×2+5136×0.7+816×0.3-4200=2208（8）节点③表示“方案2：先建中型店，再视情况扩建为大型店”的总收益，即：EV3=(1000×0.7+30×0.3)×2+381×0.3+3236×0.7-2100=1697.5可以看出，直接建大型店总共可获净收益2208万元；先建中型店，再追加投资扩建为大型店，总共可得净收益1697.5万元。因此，“方案1：直接建大型店”为优选出来的最佳方案，最后对另一个方案进行“剪枝”。Content目录016.1管理系统决策概述026.2不确定型决策036.3风险型决策046.4贝叶斯决策6.4贝叶斯决策046.4.1贝叶斯定理与后验概率风险型决策可以分为先验决策和后验决策。先验概率（PriorProbability）是指根据以往历史资料和主观判断得到的各种自然状态发生的概率。建立在先验概率基础上的决策称之为先验决策。由于历史资料不可能反映当前以及未来的动态变化，所以先验决策存在一定风险。为了减少这种风险，需要准确地掌握和估计这些先验概率。这就需要通过科学试验、调查、统计分析等方法获得较为准确的补充信息，以修正先验概率。我们称这种修正后的先验概率为后验概率（PosteriorProbability）。后验概率指对于已经发生的事情，求这件事情发生的原因是由某个因素引起的可能性的大小。建立在后验概率基础上的决策称之为后验决策。一般来说，利用贝叶斯定理求出后验概率，并据以进行决策的方法，称为贝叶斯决策方法（BayesianDecisionMethod）。6.4.1贝叶斯定理与后验概率

某公司考虑生产一种新产品，已知产品的销售情况取决于市场需求情况。经理在决策前已预见到新产品生产后销售情况为好、中、差三种情况的概率及相应的盈利额下表所示：6.4.2贝叶斯决策典型案例分析销售情况盈利额（万元）0.25150.3010.45-6在这种情况下，试对两个问题进行贝叶斯决策：1）假设市场调查费用需6000元，问是否值得做一次市场调查，以获得销售情况为“好”、“中”、“差”的后验概率；2）是否生产这种新产品。

6.4.2贝叶斯决策典型案例分析0.650.250.10.250.450.150.10.30.75

6.4.2贝叶斯决策典型案例分析

6.4.2贝叶斯决策典型案例分析

6.4.2贝叶斯决策典型案例分析与一般的决策分析相比，贝叶斯决策具有如下优点：1）风险型决策是建立在信息或相应的概率的基础上，且默认信息的完备性和概率的科学性，而贝叶斯决策则对此提供了一个进一步研究的科学方法。也就是说，它能对信息的价值或是否需要采集新的信息做出科学的判断；2）它能对调查结果发生的概率进行定量评价，而不是像一般的决策方法中，对调查结果或者是完全相信，或者是完全不相信；3）任何调查结果都不可能是完全准确