运筹学ABC-4-1决策论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,运筹学分支,决策论,北京科技大学 经济管理学院,*,第四部分,运筹学分支专题选讲,第一讲决策论决策分析理论,1,决策论,决策是人们在政治、经济、技术和日常生活中普遍存在的一种选择方案的行为。,决策是管理中经常发生的一种活动。,决策就是决定的意思。,2,决策的分类：,按决策问题的重要性分类；,按决策问题出现的重复程度分类；,按决策问题的定量分析和定性分析分类；,按决策问题的自然状态发生分类，如下：,3,确定型决策问题,在决策环境完全确定的条件下进行。,不确定型决策问题,在决策环境不确定的条件下进行，决策者对各自然状态发生的概率一无所知。,风险型决策问题,在决策环境不确定的条件下进行，决策者对各自然状态发生的概率可以预先估计或计算出来。,4,构成决策问题的四个要素:,决策目标、行动方案、自然状态、效益值,行动方案集：A=s,1,s,2,s,m,自然状态集：N=n,1,n,2,n,k,效益(函数)值：,v,=,(s,i,n,j,),自然状态发生的概率P=P(s,j,)，j=1,2,m,决策模型的基本结构：,(A,N,P,V),基本结构,(A,N,P,V)常用,决策表、决策树等表示。,5,第一节不确定情况下的决策,特征：1、自然状态已知；2、各方案在不同自然状态下的收益值已知；3、自然状态发生不确定。,例：某公司需要对某新产品生产批量作出决策，各种批量在不同的自然状态下的收益情况如下表（收益矩阵）：,自然状态,行动方案,6,一、最大最小准则（悲观准则）,决策者从最不利的角度去考虑问题：,先选出每个方案在不同自然状态下的最小收益值（最保险），然后从这些最小收益值中取最大的，从而确定行动方案。用,(S,i,N,j,)表示收益值。,自然状态,行动方案,N,1,（需求量大）,N,2,（需求量小）,Min,(S,i,N,j,),1,j,2,S,1,（大批量生产）,30,-6,-6,S,2,（中批量生产）,20,-2,-2,S,3,（小批量生产）,10,5,5(max),7,二、最大最大准则（乐观准则）,决策者从最有利的角度去考虑问题：,先选出每个方案在不同自然状态下的最大收益值（最乐观），然后从这些最大收益值中取最大的，从而确定行动方案。用,(Si,Nj)表示收益值。,自然状态,行动方案,N,1,（需求量大）,N,2,（需求量小）,Max,(S,i,N,j,),1,j,2,S,1,（大批量生产）,30,-6,30(max),S,2,（中批量生产）,20,-2,20,S,3,（小批量生产）,10,5,10,8,三、等可能性准则(,Laplace,准则),决策者把各自然状态发生的机会看成是等可能的：,设每个自然状态发生的概率为1/事件数，然后计算各行动方案的收益期望值。用 E(S,i,)表示第i个方案的收益期望值。,自然状态,行动方案,N,1,（需求量大）,p=1/2,N,2,（需求量小）,p=1/2,收益期望值,E(S,i,),S,1,（大批量生产）,30,-6,12(max),S,2,（中批量生产）,20,-2,9,S,3,（小批量生产）,10,5,7.5,9,四、乐观系数(折衷)准则(Hurwicz胡魏兹准则),决策者取乐观准则和悲观准则的折衷.先确定一个乐观系数,（01,），然后计算：,CV,i,=,max,(S,i,N,j,)+（1-,）min,(S,i,N,j,),从这些折衷标准收益值CV,i,中选取最大的，从而确定行动方案。,取,=0.7,自然状态,行动方案,N,1,（需求量大）,N,2,（需求量小）,CV,i,S,1,（大批量生产）,30,-6,19.2(max),S,2,（中批量生产）,20,-2,13.4,S,3,（小批量生产）,10,5,8.5,10,五、后悔值准则（Savage,沙万奇准则）,决策者从后悔的角度去考虑问题：,把在不同自然状态下的最大收益值作为理想目标，把各方案的收益值与这个最大收益值的差称为未达到理想目标的后悔值，然后从各方案最大后悔值中取最小者，从而确定行动方案。,用a,ij,表示后悔值，构造后悔值矩阵：,11,五、后悔值准则（Savage,沙万奇准则）,自然状态,行动方案,N,1,（需求量大）,N,2,（需求量小）,Maxa,ij,1,j,2,S,1,（大批量生产）,0,(30,理想值),11,5-(-6),11,S,2,（中批量生产）,10,(30-20),7,5-(-2),10(min),S,3,（小批量生产）,20,(30-10),0,(5,理想值),20,12,特征：1、自然状态已知；2、各方案在不同自然状态下的收益值已知；3、自然状态发生的概率分布已知。,一、最大可能准则,在一次或极少数几次的决策中，取概率最大的自然状态，按照确定型问题进行讨论。,第二节 风险型情况下的决策,自然状态,行动方案,N,1,P(N,1,)=0.3,N,2,P(N,1,)=0.7,概率最大的自然状态N,2,S,1,（大批量生产）,30,-6,-6,S,2,（中批量生产）,20,-2,-2,S,3,（小批量生产）,10,5,5(max),13,二、期望值准则,根据各自然状态发生的概率，求不同方案的期望收益值，取其中最大者为选择的方案。,E(S,i,)=,P(N,j,),(S,i,N,j,),自然状态,行动方案,N,1,P(N,1,)=0.3,N,2,P(N,1,)=0.7,E(S,i,),S,1,（大批量生产）,30,-6,4.8,S,2,（中批量生产）,20,-2,4.6,S,3,（小批量生产）,10,5,6.5(max),14,设某工厂是每月按批生产某种产品，,每件产品若售出盈利,5,元，否则损失,1,元。,一批产品为,10,件，最大月生产能力是,40,件。,问：每月生产几批（多少件）？,已知可供选择的生产方案有（五种）：,生产零批（,0,件）,生产一批（,10,件）,生产二批（,20,件）,生产三批（,30,件）,生产四批（,40,件）,例,15,确定型决策,（选择结果是确定的）,1、若确切知道市场需求量,风险型决策,（期望值）,2、不完全确定市场需求量，,但知道不同情况出现的可能性,（只能凭主观倾向进行决策）,需 求,可能性,0 10 20 30 40,10%20%,40%,20%,10%,不确定型决策,3、若对不同情况出现的可能性也不了解,如需求20件，就生产二批。,16,销售,情况,收益,额,生 产 策 略,0 10 20 30 40,0,10,20,30,40,0 0 0 0 0,-10,50 50 50 50,-20,40 100 100 100,-30,30 90 150 150,-40,20 80 140 200,1、确定型,能销售多少，就生产多少。,2、不确定型,方法1,min,方法1：悲观主义（小中取大）,-10,-20,-30,-40,0,方法2：乐观主义（大中取大）,方法2,max,0,50,100,150,200,max,max,曾受过重大挫折；经济实力较弱；小心谨慎,分析各种最坏结果，从中选取最好者,不放过任何一个可获得最好结果的机会，以争取好中之好。,不考虑风险，孤注一掷,。,17,销售情况,收益,额,生 产 策 略,0 10 20 30 40,0,10,20,30,40,0 0 0 0 0,-10,50 50 50 50,-20,40 100 100 100,-30,30 90 150 150,-40,20 80 140 200,概,率,0.1 0.2 0.4 0.2 0.1,3、风险型,最大期望收益,决策准则,EMV,0*,0.1,+0*,0.2,+0*,0.4,+0*,0.2,+0*,0.1,=0,0,-10*,0.1,+50*,0.2,+50*,0.4,+50*,0.2,+50*,0.1,=44,44,-20*,0.1,+40*,0.2,+100*,0.4,+100*,0.2,+100*,0.1,=76,76,-30*,0.1,+30*,0.2,+90*,0.4,+150*,0.2,+150*,0.1,=84,84,-40*,0.1,+20*,0.2,+80*,0.4,+140*,0.2,+200*,0.1,=80,80,max,18,当进行决策后又产生一些新情况，,并需要进行新的决策，,接着又有一些新情况，,又需要进行新的决策，,，,这就是,序列决策,。,解决方法：,决策树,有些决策问题，,19,三、决策树法,具体步骤：,(1)从左向右绘制决策树；,(2)从右向左计算各方案的期望值，并将结果标在相应方案节点的上方；,(3)选收益期望值最大(损失期望值最小)的方案为最优方案，并在其它方案分支上打记号。,主要符号,决策点 方案节点 结果节点,20,例,某石油钻井队，在一片估计能出油的荒田钻探。,他们可以先做地震试验，然后决定钻井与否；,或者不做地震试验，只凭经验决定钻井与否。,已知：试验费3000元/次，钻井费10000元/次。,若钻井后出油，可收入40000元，,否则无任何收入。,若可估计出各种情况下出油的概率,，（见后决策树）,问：钻井队的决策者如何做出决策，,使收入的,期望值,最大？,21,1,试验,-3000,不试验,0,.,决策点 (,.,)事件点,收益点,(1),结果好,0,.,6,不好,0,.,4,2,钻井,-10000,(2),出油,0,.,85,40000,不出油,0,.,15,0,3,钻井,-10000,(3),出油,0,.,10,40000,不出油,0,.,90,0,4,钻井,-10000,不钻井,0,不钻井,0,不钻井,0,(4),出油,0,.,55,40000,22,1,试验,-3000,不试验,0,.,决策点 (,.,)事件点,收益点,(1),结果好,0,.,6,不好,0,.,4,2,钻井,-10000,(2),出油,0,.,85,40000,不出油,0,.,15,0,3,钻井,-10000,(3),出油,0,.,10,40000,不出油,0,.,90,0,4,钻井,-10000,不钻井,0,不钻井,0,不钻井,0,(4),出油,0,.,55,40000,不出油,0,.,45,0,钻井的期望收益为：,40000,0.85,0,0.15=,34000,34000,10000,=,24000,23,1,试验,-3000,不试验,0,.,决策点 (,.,)事件点,收益点,(1),结果好,0,.,6,不好,0,.,4,2,钻井,-10000,(2),出油,0,.,85,不出油,0,.,15,3,钻井,-10000,(3),出油,0,.,10,40000,不出油,0,.,90,0,4,钻井,-10000,不钻井,0,不钻井,0,不钻井,0,(4),出油,0,.,55,40000,不出油,0,.,45,0,24000,24,1,试验,-3000,不试验,0,.,决策点 (,.,)事件点,收益点,(1),结果好,0,.,6,不好,0,.,4,2,钻井,-10000,(2),出油,0,.,85,不出油,0,.,15,3,钻井,-10000,(3),出油,0,.,10,40000,不出油,0,.,90,0,4,钻井,-10000,不钻井,不钻井,0,不钻井,0,(4),出油,0,.,55,40000,不出油,0,.,45,0,钻井的期望收益为：,40000,0.10,0,0.90=,4000,4000,10000,=,-,6000,24000,25,1,试验,-3000,不试验,0,.,决策点 (,.,)事件点,收益点,(1),结果好,0,.,6,不好,0,.,4,2,钻井,-10000,(2),出油,0,.,85,不出油,0,.,15,3,钻井,-10000,(3),出油,0,.,10,不出油,0,.,90,4,钻井,-10000,不钻井,不钻井,0,不钻井,0,(4),出油,0,.,55,40000,不出油,0,.,45,0,24000,-,6000,26,1,试验,