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CrystalBall模拟基础教程 利用CrystalBall进行计算机仿真 学习目标13 2个案研究 佛莱迪报童问题 13 1节 13 3 13 19竞标建设计划 13 2节 13 20 13 24项目管理 信用建设公司 13 3节 13 25 13 32现金流量管理 沼泽地黄金岁月公司 13 4节 13 33 13 37财务风险分析 久大发展公司 13 5节 13 38 13 42运输业收入管理 13 6节 13 43 13 48选择合适的分配 13 7节 13 49 13 68利用决策表做决策 13 8节 13 69 13 84 13 3 学习目标 在读完本章后 你应该能够 1 描述CrystalBall在计算机仿真中的角色 2 利用CrystalBall来解决Excel软件包所无法执行的各类基本计算机仿真 3 解释利用CrystalBall于计算机仿真中的结果 4 在获得预期的准确度水平后 利用CrystalBall的特色来停止计算机仿真 5 描述当使用CrystalBall时可以搭配计算机仿真的机率分配之特色 6 利用CrystalBall程序辨识出符合历史数据的连续分配 7 利用CrystalBall的特色来产生一些帮助决策的决策表和趋势图 13 4 报童佛莱迪 佛莱迪在某大城市里主要市区经营一家报摊 佛莱迪贩卖各类的报纸和杂志 其中最贵的报纸为财经日报 财经日报相关的成本资料 每份报纸的成本为1 50美元每份报纸的售价为2 50美元没售出的报纸 每份报纸可以获得0 50美元的偿还金财经日报的销售资料 佛莱迪每天的销售量介于40到70份之间 销售数量介于40到70份之间任何数值的频率相同 13 5 运用仿真之电子表格模式 13 6 CrystalBall的应用 利用CrystalBall来进行计算机仿真有四个步骤 定义随机输入栏 定义输出栏来预测 设定执行偏好 执行模拟 13 7 步骤1 定义随机输入栏 随机输入栏是拥有随机数值的输入字段 需要输入单元格的是假设的机率分配而非一永久的数值 CrystalBall将每个随机输入栏称作假设栏 assumptioncell 定义假设栏的步骤点选选定的字段 假如字段没有数值 输入任何一个数字 点选 CrystalBall 标签 Excel2007 或工具栏 Excel较早版本 的 DefineAssumption 定义假设 钮 点选如图13 2所示 DistributionGallery 分配图库 中的机率分配图 以决定字段中的机率分配 点选 OK 或在分配图上点选两下 就会产生对话框 参考电子表格中含有这些参数值的单元格 在对话框中输入分配的参数 如果想要的话 也可以将假设栏命名 假如字段的旁边或是上面已经有名字 这个名字会出现在对话框里 点选 OK 13 8 CrystalBall分配图库 13 9 CrystalBall均匀分配对话框 13 10 步骤2 定义输出栏来作预测 CrystalBall将计算机仿真的输出称之为预测 forecast 因为它正是预测真正系统 即将仿真的系统 运作时绩效的机率分配 每一个被计算机仿真用来预测绩效衡量的输出字段称为预测字段 forecastcell 定义预测栏的步骤点选选定的字段 点选 CrystalBall 标签 Excel2007 或工具栏 Excel较早版本 的 DefineForecast 定义预测 钮 会出现定义预测的对话框 如图13 4所示 这个对话框可以定义预测栏的名称和单位 选择性 假如该字段已经给定名称方块 该名称将会出现在对话框里 点选 OK 13 11 CrystalBall定义预测的对话框 13 12 步骤3 设定执行偏好 设定执行偏好就是要决定执行试验的次数 并且决定如何执行计算机仿真的其他选项 一开始 我们点选 CrystalBall 标签 Excel2007 或是工具栏 Excel较早版本 上的 RunPreferences 执行偏好 按钮 执行偏好对话框有五个卷标 可以用来输入或是更改控制计算机仿真如何运作的设定 Trial 试验 标签可让你指定计算机仿真试验的最大次数 13 13 CrystalBall执行偏好对话框 13 14 步骤4 执行模拟 若要开始执行计算机仿真 你只要点选 StartSimulation 开始仿真 按钮就可以开始执行 一旦开始执行后 预测窗口就会显示执行时计算机仿真的结果 在预测窗口的 View 检视 目录中选择相关的选项 即可得到以下的图表 频率图 frequencychart 统计表 Statisticstable 百分位表 percentiletable 累计图 cumulativechart 反向累计图 reversecumulativechart 13 15 佛莱迪利润的频率图 13 16 佛莱迪利润更多的结果 13 17 Certainty字段显示佛莱迪的仿真试验中有65 80 所得到的利润值 40 13 18 模拟结果的准确度如何 仿真所提供的一项重要数据为平均利润 45 94 这个样本平均值提供了此分配真实平均值 truemean 的估计值 estimate 真实的平均值可能和 45 94有点误差 统计表中的平均标准误差 meanstandarderror 为0 62 表示估计值有多准确 真实平均值和样本平均值的差距大多 大约68 的机率 会在平均标准误差范围之内 真实利润平均值有68 的机率会介于 45 32和 46 56之间 可以藉由增加模拟试验的次数来减少平均标准误差 若希望平均标准误差变为一半 就需要四倍的试验次数 13 19 准确度控制 扩充的定义预测对话框 13 20 准确度控制的结果 1 000次试验得出有95 信赖区间低于1美元 13 21 竞标建设计划 信用建设公司 信用建设公司正为一家主要制造商的新厂建设计划竞标 信用公司估计这个计划需要花费455万美元 另外还有准备竞标的额外成本大约5万美元 其他三家建设公司也应邀针对这个计划提出投标金额 竞争者1是利用高于计划总 直接 成本30 的边际利润来决定投标金额 然而 竞争者1也是一个充满不确定性的竞标者 因为他无法很精确地估算计划的真实成本 根据以往的竞标经验 他的边际利润大概从最低的 5 到最高的60 竞争者2则设定25 的边际利润以及他在估算计划成本时会比竞争者1来得准确 但是根据过去的竞标经验 他的边际利润也有可能在至多正负15 间移动 竞争者3估算计划成本极为精准 将其边际利润设在介于20 与30 之间的任一数字 问题 信用公司对于这个计划的投资金额应该是多少 13 22 运用计算机仿真的电子表格模式 13 23 竞争者2之三角分配 13 24 信用公司竞标问题的结果 13 25 信用公司竞标问题的结果 续 13 26 项目管理 信用建设公司 最后由信用建设公司得标 将为制造商盖新厂 合约包含若无法从现在开始的47周期限内完成计划将会受到高的罚缓 执行此建造项目包含14个主要的活动 a 开挖 b 地基 c 砌墙 d 屋顶 e 外部管路 f 内部管路 g 外部墙板 h 外部油漆 i 电路工程 j 内部墙板 k 地板 l 内部油漆 m 外部装置 n 内部装置 对于每项工作 估计其完成时间皆以用三种时间 最可能 最乐观 以及最悲观的估计量 问题 项目将于期限内完成的机率为何 13 27 信用建设公司的项目网络图 13 28 每项活动时间的三角分配 13 29 运用计算机仿真之电子表格模式 13 30 三角分配的对话框 13 31 信用公司项目期间的结果 13 32 符合项目期间的机率 13 33 信用公司项目的敏感度图 13 34 现金流量管理 沼泽地黄金岁月公司 面对了暂时性的业绩下滑以及一些现在和未来的建造成本 所以公司在未来几年内将面临负现金流量 可以年利率7 取得长期借贷 10年 可以一系列年利率10 取得短期借贷 1年 未来10年的现金流量不确定 每年均估计现金流量的最小值 最可能数值 及最大值 问题 现在沼泽地公司应该取得多少的长期借贷 13 35 预估净现金流量 13 36 线性规划电子表格模式 13 37 运用计算机仿真之电子表格模式 13 38 沼泽地公司期末余额的结果 13 39 财务风险分析 久大发展公司 久大发展公司是商用不动产发产计划的主要投资者 它正在考虑要如何对于三个大型建造项目 高层办公大楼 饭店及购物中心 参与股份 在任一个项目中 需要经历三年的建造 并且必须持有三年的所有权 然后于第七年卖掉这份所有权 提案 不要持有高层办公大楼的股权 在饭店项目中 持有16 50 的股权 在购物中心项目中 持有13 11 的股权 管理阶层想要 用计算机仿真 进行风险分析以便了解此提案的总净现值之风险概廓 频率分配 13 40 百分之百持有股权之预估现金流量 13 41 运用计算机仿真之电子表格模式 13 42 常态分配之对话框 13 43 久大公司之风险概廓 频率图 13 44 环球航空超卖的问题 环球航空公司每天 周末例外 有针对商务旅客提供从旧金山飞往芝加哥的一个航班 每一个机舱有150个座位 每个座位的平均票价为300美元 此机票费是不可退还的 所以若你没有搭乘 将无法退费 此航班运作的固定成本为30 000美元 每班次订位数量是平均值为195的常态分配 而标准偏差估计为30 因为有订位的顾客当中只有80 会现身并搭乘飞机 所以接受超过150位 亦即超卖 的订位是合理的 当旅客因座位已满无法登机时 该家航空公司会安排这些旅客搭乘其他公司飞往芝加哥的班机 而这样做的总成本为450美元 包括 重订其他班机 机票抵用券及商誉损失等 问题 环球航空公司对于此航班应该接受多少的订位 13 45 运用计算机仿真之电子表格模式 13 46 现身搭机人数之二项分配 13 47 利润之频率图 13 48 乘坐机位数之频率图 13 49 无法登机人数之频率图 13 50 选择合适的分配 当变量在其范围内有可能出现整数和分数时 我们可以使用连续分配 而当只有特定的数值时 例如在范围内只有整数时 我们则需要利用离散分配 然而 当在宽广范围内的可能数值为整数时 我们可以利用连续分配所产生的分数来找出最接近整数的近似值 13 51 一种常用集中趋势分配 常态分配 最可能值落在某数值 平均值 接近平均值的数值发生机率较高对称 平均值上下方图形相似 极值可能会发生 但是非常罕见 13 52 一种常用集中趋势分配 三角分配 最可能值落在某数值靠近最可能值的数值发生机率较高可以是不对称形上下界固定 13 53 一种常用集中趋势分配 对数常态分配 最可能值落在某数值正偏态 平均值以下数值发生的机率较高 数值不可能小于零极值可能会发生 只发生在极大处 但是非常罕见 13 54 均匀分配 固定最小值和最大值所有值出现的机率相等 13 55 离散均匀分配 固定最小值和最大值所有整数值出现的机率相等 13 56 具有三个参数的分配 韦伯分配 某数值 位置 以上的随机数值Shape 形状参数 0 通常 10 Shape 3会太过正偏态较 小于平均值的机率较大 类似指数分配 当Shape 1时与指数分配相等 当Shape 3 25时为对称形 超过这个数值为负偏态Scale 规模参数 定义宽度 13 57 具有四个参数的分配 贝塔分配 随机数值出现在最大值和最小值之间用二个正数 Alpha与Beta 指定形状参数Alpha Beta 正偏态 小于平均值的机率较大 Beta Alpha 负偏态 13 58 描述随机事件的分配 指数分配 广泛使用在描述随机事件间的时间 如到达的间隔时间 事件是独立的Rate 率 单位时间内事件发生的平均次数 如每小时的到客数 13 59 描述随机事件的分配 卜瓦松分配 描述特定时间或空间内事件发生的次数事件发生是相互独立的事件发生任何次数都有可能Rate 一段时间内事件发生的平均次数 如每小时到客数 13 60 yes no分配 描述事件是否发生二种可能的结果 1 是 或0 否 13 61 某一事件发生次数之分配 二项分配 描述在固定试验次数内的事件发生次数 如 丢10次铜板出现正面的次数 每次试验只有二种可能结果试验相互独立每次试验的机率相同 13 62 直到某事件发生的试验次数 几何 描述事件发生前的试验次数 如在转轮盘赌局中获胜前的下注次数 每次试验的机率皆相同成功前不能停止试验次数不限定 13 63 事件发生前试验次数的分配 负二项分配 描述事件发生n次前的试验次数在Shape 形状 n 1时与几何分配一样每次试验的机率皆相同持续一直到第n次成功试验次数不限定 13 64 订制分配 加权数值 输入一连串有变动机率的数值针对每个离散数值输入数值和机率参数 13 65 订制分配 结合 对于离散值 输入数值与机率对于一连续范围 输入最小值 最大值以及机率 13 66 财经日报之历史需求资料 13 67 找出最契合数据的连续分配之步骤 搜集要找出假设栏中最适分配所需的数据 将数据输入到含有仿真模型的电子表格 选择你想要定义为假设栏的字段 其中的假设栏包含最符合数据的分配 从 CrystalBall 标签或是工具栏中选取 DefineAssumption 定义假设 来开启分配图库对话框 点选对话框中的 Fit 选项来开启 FitDistribution 合适分配 对话框 利用对话框中的 Range 范围 字段来输入工作表中历史数据的范围 点选 OK 13 68 FitDistribution对话框 13 69 ComparisonChart显示最契合的分配 13 70 利用决策表进行决策 许多仿真模型至少有一个决策变量 如 订购量 投标金额 以及接受订位数等 可藉由CrystalBall预测栏的结果来评估决策变量 这个方法并无法辨识出决策变量的最佳解 optimalsolution 利用试误法来尝试不同的决策变数值 对每一数值分别进行模拟 以找出哪一数值提供绩效衡量的最佳估计量 CrystalBall的决策表工具 DecisionTabletool 可以有系统地应用计算机仿真来为仅有一个或两个决策变量的问题找出至少一个近似最佳解 13 71 定义决策变量的步骤 选择和点选含有决策变量的字段 若字段中没有数字 就随意输入一个数值 点选 CrystalBall 标签或是工具栏上的 DefineDecision 定义决策 按钮 就会带出定义决策变数对话方块 如佛莱迪问题的图13 42 输入要仿真决策变量的 lowerlimit 下限 和 upperlimit 上限 点选 Continuous 连续 或是 Discrete 离散 来定义决策变量的类型 若在步骤5选择 Continuous 利用 Step 步长 字段来指定任二个可能连续决策变量值 不局限于那些模拟的数值 的间距 默认值为1 点选 OK 13 72 DefineDecisionVariable对话框 13 73 DecisionTable 决策表 指定目标单元格 13 74 DecisionTable 决策表 指定欲变动的决策变量 13 75 DecisionTable 决策表 指定一些选项 13 76 佛莱迪订购量之决策表 13 77 比较订购量55与60的频率分配对照图 OverlayChart 13 78 佛莱迪订购量之趋势图 TrendChart 13 79 信用公司竞标问题之决策变量 13 80 DecisionTable 决策表 指定目标单元格 13 81 DecisionTable 决策表 指定决策变数 13 82 DecisionTable 决策表 指定一些选项 13 83 信用公司投标金额之决策表 13 84 环球航空公司接受订位数之决策表 13 85 环球航空公司接受订位数之趋势图