第八章物流系統(tǒng)決策

1、1第第8 8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策2二二. 決策的要素決策的要素q決策者決策者v決策過程的主體，即決策人。v決策的正確與否，受決策者所處的社會、政治、經(jīng)濟環(huán)境及決策者個人素質(zhì)的影響。q方案方案v為實現(xiàn)目標(biāo)而采取的一系列活動或措施。q自然狀態(tài)自然狀態(tài)v不受決策者控制的客觀狀況。q損益值損益值v每一可行方案在每一客觀情況下產(chǎn)生的后果第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策3三三. 決策的過程決策的過程基本的決策過程大致三個步驟：基本的決策過程大致三個步驟：1. 找出問題的關(guān)鍵，確定決策目標(biāo)2. 擬訂各種備選方案3. 選擇合理的方案 （1）制定合理的選擇標(biāo)準(zhǔn)

2、（2）采用科學(xué)的選擇方法第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策4四四. 物流系統(tǒng)決策的分類物流系統(tǒng)決策的分類1. 按決策者的地位按決策者的地位v高層決策高層決策v中層決策中層決策v低層決策低層決策2. 按問題的性質(zhì)按問題的性質(zhì)v戰(zhàn)略性決策戰(zhàn)略性決策v管理性決策管理性決策v日常決策日常決策3. 按決策者對自然狀態(tài)的了解按決策者對自然狀態(tài)的了解v確定型決策確定型決策v隨機型決策（風(fēng)險型決策、統(tǒng)計型決策）隨機型決策（風(fēng)險型決策、統(tǒng)計型決策）v非確定型決策非確定型決策第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策5五五. 決策問題的特征決策問題的特征q存在著決策者希望達到的一個明確目標(biāo)。q存在著至少兩種自然狀態(tài)，

3、各狀態(tài)出現(xiàn)的概率可能已知，也可能未知。q至少存在兩個可供選擇的方案。q各方案在每一自然狀態(tài)下的損益值可以估算出來。68.2 非確定型決策非確定型決策第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策7一一. 非確定型決策概述非確定型決策概述q非確定型決策：指自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率是未知的決策問題非確定型決策：指自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率是未知的決策問題q一般情況下，越是高層，越是關(guān)鍵的決策，往往是非確定型決策。一般情況下，越是高層，越是關(guān)鍵的決策，往往是非確定型決策。例1，根據(jù)資料，一條集裝箱船舶每個航次從天津到廈門港所需的艙位數(shù)量可能是下面數(shù)量中的某一個：100，150，200，250，300，具體概率分布不知道。如

4、果一個艙位空著，則在開船前24小時起以80美圓的低價運輸。每個艙位的標(biāo)準(zhǔn)定價是120美元，運輸成本是100美元。假定所準(zhǔn)備的空艙量為所需要量中的某一個：方案1：準(zhǔn)備的空艙量為100；方案2：準(zhǔn)備的空艙量為150；方案3：準(zhǔn)備的空艙量為200；方案4：準(zhǔn)備的空艙量為250；方案5：準(zhǔn)備的空艙量為300；決策問題：如何準(zhǔn)備合適的空艙量？因為各事件狀態(tài)出現(xiàn)的概率未知，因為屬于非確定型決策問題。第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策8二二. 損益矩陣損益矩陣設(shè)：需求的艙位數(shù)為ai，準(zhǔn)備的艙位數(shù)為bj，損益值為cij，根據(jù)計算可以建立下面的損益矩陣：a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)

5、a5(300)B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000300030003000B3(200)02000400040004000B4(250)-10001000300050005000B5(300)-20000200040006000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量ai本例：損益值=收入 成本=ai標(biāo)準(zhǔn)定價+剩余艙位折價bj 成本單價如：c11=a1 120-b1 100=2000 (美元) c41=a1 120+(b4-a1) 80-b4 100 =100 100+(250-100) 80-250 100=-1000 (美元)第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決

6、策9三三. 非確定型決策問題非確定型決策問題q從損益矩陣可以看出：v 不同方案的贏利結(jié)果不同。v 可能贏利多的方案有可能出現(xiàn)虧損。v 由于不知道各狀態(tài)出現(xiàn)的概率，無法直接得出哪一個方案好或差的結(jié)論。q不同的決策人員有不同的決策結(jié)果，因此對非確定型問題決策時，應(yīng)該首先確定決策準(zhǔn)則。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000300030003000B3(200)02000400040004000B4(250)-10001000300050005000B5(300)-20000200040

7、006000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量ai第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策10四四. 平均準(zhǔn)則平均準(zhǔn)則(Laplace準(zhǔn)則)q這種決策的出發(fā)點是，既然不能肯定哪種狀態(tài)比另一種狀態(tài)更可能出現(xiàn)，就認為各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率相等。q決策步驟：v 編制決策損益表（損益矩陣）。v 按相等概率計算每一個方案的平均收益值。v 選擇平均收益值最大的方案作為最佳方案。q算例，以例1為例計算。決策結(jié)果：第第3方案為最佳方案方案為最佳方案。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)平均平均收益值收益值B1(100)200020002000200020002000B2(150)10003000

8、3000300030002600B3(200)020004000400040002800B4(250)-100010003000500050002600B5(300)-200002000400060002000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量ai第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策11五五. 悲觀準(zhǔn)則悲觀準(zhǔn)則(max-min準(zhǔn)則)q這種決策的思路是，從最不利的結(jié)果出發(fā)，以在最不利的結(jié)果中取得最有利的結(jié)果的方案作為最優(yōu)方案。q決策步驟：v 編制決策損益表（損益矩陣）。v 計算找出各個方案的最小收益值。v 選取最小收益值最大的方案作為最佳方案。q算例，以例1為例計算。決策結(jié)果：第第1方案為最佳方案。方案為最

9、佳方案。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)最小最小收益值收益值B1(100)200020002000200020002000B2(150)100030003000300030001000B3(200)020004000400040000B4(250)-10001000300050005000-1000B5(300)-20000200040006000-2000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量aiq事實上，這種方法是選取最不利情況下的最有利方案。（過于保守）第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策12六六. 樂觀準(zhǔn)則樂觀準(zhǔn)則(max-max準(zhǔn)則)q這種決策的思路是，從最有利

10、的結(jié)果出發(fā)，以在最有利的結(jié)果中取得最有利的結(jié)果的方案作為最優(yōu)方案。（與悲觀準(zhǔn)則剛好相反）q決策步驟：v 編制決策損益表（損益矩陣）。v 計算找出各個方案的最大收益值。v 選取最大收益值最大的方案作為最佳方案。q算例，以例1為例計算。決策結(jié)果：第第6方案為最佳方案。方案為最佳方案。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)最大最大收益值收益值B1(100)200020002000200020002000B2(150)100030003000300030003000B3(200)020004000400040004000B4(250)-10001000300050005

11、0005000B5(300)-200002000400060006000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量aiq事實上，這種方法進行大中取大。（過分樂觀，容易冒進）第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策13七七. 折折衷衷準(zhǔn)則準(zhǔn)則(Hurwicz準(zhǔn)則)q這種決策的思路是，對悲觀準(zhǔn)則和樂觀準(zhǔn)則進行折衷。決策時，先根據(jù)個性、經(jīng)驗選定樂觀系數(shù)，然后按樂觀和悲觀兩個方面計算折衷值。q決策步驟：v 編制決策損益表（損益矩陣）。v 計算各個方案的折衷收益值。v 選擇取最大折衷收益值的方案作為最佳方案。q折衷值的計算公式： 折衷收益值= 最大收益值+(1- ) 最小收益值的取值在01之間， 越大，最大收益值對結(jié)果的影響越

12、大。 當(dāng) =0時，即為悲觀準(zhǔn)則法。 當(dāng) =1時，即為樂觀準(zhǔn)則法。第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策14七七. 折折衷衷準(zhǔn)則準(zhǔn)則(Hurwicz準(zhǔn)則)q算例，以例1為例計算。取 =0.3，計算結(jié)果見下表。q決策結(jié)果：第第1方案為最佳方案。方案為最佳方案。a1(100)a5(300)最小最小收益值收益值最大最大收益值收益值折衷折衷收益值收益值B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000100030001600B3(200)04000040001200B4(250)-10005000-10005000800B5(300)-20006000-200060004

13、00需求量bj準(zhǔn)備的空艙量ai第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策15八八. 后悔值準(zhǔn)則后悔值準(zhǔn)則(Savage準(zhǔn)則)q思路：希望找到一個方案，當(dāng)此方案執(zhí)行后，無論自然狀態(tài)如何變化，決策者產(chǎn)生的后悔感覺最小。q后悔感覺的大小用后悔值表示。在每一自然狀態(tài)下，每一方案的收益值與該狀態(tài)的最大收益值之差，叫做后悔值。q決策步驟：v 找出各個自然狀態(tài)下的最大收益值，定其為該狀態(tài)下的理想目標(biāo)。v 將該狀態(tài)下的其他收益值與理想目標(biāo)之差，作為該方案的后悔值，將他們排列成一個矩陣，稱為后悔矩陣。v 找出每一方案的最大后悔值。v 選取最大后悔值最小的方案作為最佳方案。q算例，以例1為例計算。在每一自然狀態(tài)下的后悔

14、值在每一自然狀態(tài)下的后悔值最大最大后悔值后悔值a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)010002000300040004000B2(150)100001000200030003000B3(200)200010000100020002000B4(250)300020001000010003000B5(300)400030002000100004000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量aia1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000300030003000

15、B3(200)02000400040004000B4(250)-10001000300050005000B5(300)-20000200040006000各狀態(tài)理想值各狀態(tài)理想值20003000400050006000需求量bj準(zhǔn)備的空艙量aiq決策結(jié)果：第第3 3方案為最優(yōu)方案。方案為最優(yōu)方案。178.3 風(fēng)險型決策風(fēng)險型決策第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策18q風(fēng)險型決策：指自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率是已知的決策問題。q不同方案在不同自然狀態(tài)下的損益值可以計算出來，但在未來的時間內(nèi)，究竟會出現(xiàn)哪種狀態(tài)是不能確定的，只知道各種自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率。因此，無論采取哪種方案，都具有一定的風(fēng)險。q期望值

16、準(zhǔn)則：采用期望值的大小作為判別標(biāo)準(zhǔn)v 首先利用自然狀態(tài)發(fā)生的概率，計算出每個方案的期望損益值；v 然后比較損益值的大??；v 具有最大期望收益值或最小期望損失值的方案就是期望值準(zhǔn)則下的最優(yōu)方案。q風(fēng)險型決策是決策分析中研究得最多的一種決策。q風(fēng)險型決策包括：損益矩陣法和決策樹法一一. 相關(guān)概念相關(guān)概念第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策19一一. .損益矩陣法決策損益矩陣法決策1. 方法描述方法描述已知： 風(fēng)險型決策的決策空間為（可選擇的方案） A=a1，a2， ，am； 風(fēng)險型決策的狀態(tài)空間為（可能存在的自然狀態(tài)） S=S1，S2， ，Sn； 各自然狀態(tài)的概率集合為： P=P1，P2， ，Pn

17、； 各方案在各種自然狀態(tài)下的損益值為 V=Vij, i=1,2,m; j=1,2,n要求：根據(jù)損益期望值選擇最優(yōu)方案。第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策20一一. .損益矩陣法決策損益矩陣法決策各方案的損益期望值的計算公式mnsaVsPsaVEnjjijjij,.,2 , 1)()()(1從Ej中選擇收益期望值最大的方案作為最優(yōu)方案，即：或者，從Ej中選擇損失期望值最小的方案作為最優(yōu)方案，即：),(jijsaVEMax最優(yōu)方案為：),(minjijsaVE最優(yōu)方案為：第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策21例題1 某化工廠銷售一種粘接劑，該產(chǎn)品存儲時間較短，為了提高使用質(zhì)量，決定只配制每天的

18、銷售量。該粘接劑配制成本為每公斤2元，售價為每公斤5元，問每天配制多少使供需情況最理想？該廠過去200天的銷售情況統(tǒng)計如下表所示：解：每天的銷售數(shù)量情況（即狀態(tài)空間）為： S=5,6,7,8,9 工廠每天的配制方案（即決策空間）為： A=5,6,7,8,9 各種自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率集合為： P=20/200, 40/200, 80/200, 30/200, 30/200 =0.1, 0.2, 0.4, 0.15, 0.15每天銷售量(Kg)56789該銷量出現(xiàn)的天數(shù)2040803030一一. .損益矩陣法決策損益矩陣法決策計算各方案的損益期望值E，本例為收益期望值。 配制5Kg：E=15*0.1

19、 + 15*0.2 + 15*0.4 + 15*0.15 + 15*0.15 = 15 配制6Kg：E=13*0.1 + 18*0.2 + 18*0.4 + 18*0.15 + 18*0.15 = 17.5 配制配制7Kg：E=11*0.1 + 16*0.2 + 21*0.4 + 21*0.15 + 21*0.15 = 19 配制8Kg：E=9*0.1 + 14*0.2 + 19*0.4 + 24*0.15 + 24*0.15 = 18.5 配制9Kg：E=7*0.1 + 12*0.2 + 17*0.4 + 22*0.15 + 27*0.15 = 17.55kg6 kg7 kg8 kg9 kg

20、期望值期望值E0.10.20.40.150.155 kg1515151515156 kg131818181817.57 kg1116212121198 kg91419242418.59 kg71217222717.5自然狀態(tài)自然狀態(tài)方案方案概率概率損益矩陣表損益矩陣表損益值損益值第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策23二二. . 決策樹法決策決策樹法決策1. 1. 相關(guān)概念相關(guān)概念q決策樹法決策樹法：是以損益值為準(zhǔn)則的圖解決策法，由于這種決策圖類似樹枝，因此稱為決策樹法。q決策樹的結(jié)構(gòu)：決策樹的結(jié)構(gòu)：決策樹由節(jié)點和分枝組成。節(jié)點有三種：（1）決策節(jié)點，用符號 表示。v 表示此時的行為是決策者在

21、自己能夠控制的情況下進行分析和選擇。從決策節(jié)點引出的分枝叫方案分枝方案分枝，分枝數(shù)反映可能的方案數(shù)目。（2）方案（狀態(tài)）節(jié)點，用符號 表示。v 表示此時的行為是決策者在自己無法控制的一種狀態(tài)。v 從方案節(jié)點引出的分枝叫狀態(tài)分枝，每一枝代表一種自然狀態(tài)。分枝數(shù)反映可能的自然狀態(tài)數(shù)目。v 每條分枝上標(biāo)明自然狀態(tài)及其可能出現(xiàn)的概率。（3）結(jié)果節(jié)點，用符號 表示。v 它是狀態(tài)分枝的最末端。v 節(jié)點后面的數(shù)字是方案在相應(yīng)結(jié)局下的損益值。第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策24二二. . 決策樹法決策決策樹法決策決策樹結(jié)構(gòu)圖例決策樹結(jié)構(gòu)圖例決策節(jié)點方案節(jié)點結(jié)果節(jié)點方案分枝狀態(tài)分枝概率損益值損益值損益值損益

22、值第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策252. 2. 決策樹的畫法與求解決策樹的畫法與求解（1）從左到右，從決策節(jié)點開始，依次列出各方案；（2）列出方案節(jié)點下可能的自然狀態(tài)（概率、費用、結(jié)果節(jié)點）（3）從右到左求解決策樹。v 用概率枝上的概率乘以結(jié)果節(jié)點上的損益值，然后將每一方案求和（方案的期望值）v 將方案的期望值填入方案節(jié)點旁邊，決策樹便可以向左推一級。v 凡遇到?jīng)Q策節(jié)點，保留具有最大期望值的樹枝，去除相對小的樹枝，依次類推，利用這種反推決策樹的方法，從右到左，求出最優(yōu)方案。二二. . 決策樹法決策決策樹法決策第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策26二二. . 決策樹法決策決策樹法決策3.

23、 決策樹法的決策步驟決策樹法的決策步驟（1）畫決策樹（2）計算各方案的期望值（3）選擇方案例題2 某儀器廠生產(chǎn)的儀器中需要裝配一種電子元器件，由一家協(xié)作廠供應(yīng)，每批次供應(yīng)800件。在長期生產(chǎn)中已統(tǒng)計出每批元件裝配在儀器上再行老化出現(xiàn)不同次品率的概率如下表8-4所示：每批元件出現(xiàn)次品率的百分比每批元件出現(xiàn)次品率的百分比2%2%5 %5 %10 %10 %15 %15 %20 %20 %概率（概率（P P）0.40.40.30.30.150.150.10.10.050.05表表8-4 8-4 不同次品率出現(xiàn)的概率不同次品率出現(xiàn)的概率按原工藝生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)次品后，每更換一件的費用為1.5元?，F(xiàn)擬改進生產(chǎn)

24、工藝，即每批元件進廠后，先進行老化處理，并加以篩選，然后再裝配。這樣出現(xiàn)的次品率如表8-5所示，更換一件次品同樣要支付1.5元，此外這種新工藝要為每批元件多支付40元的處理費用。決策問題：是否應(yīng)該采用新工藝？表表8-5 8-5 新工藝中不同次品率出現(xiàn)的概率新工藝中不同次品率出現(xiàn)的概率每批元件出現(xiàn)次品率的百分比每批元件出現(xiàn)次品率的百分比2%2%8 %8 %12 %12 %概率（概率（P P）0.70.70.20.20.10.1解：1.決策目標(biāo)：工藝要不要進行改革。該決策只有一個目標(biāo)。2.繪制決策樹。（1）該決策只有一個決策點，即點1；（2）有改與不改兩個方案，故從決策節(jié)點引出兩個方案分枝，并在右

25、端畫出兩個狀態(tài)節(jié)點，即點2和點3；1230.40.30.150.100.050.700.200.10改革方案決策樹（3）根據(jù)不同工藝出現(xiàn)不同比例次品的概率，分別從節(jié)點2和節(jié)點3畫出相應(yīng)的狀態(tài)分枝，并標(biāo)出相應(yīng)的概率；1230.40.30.150.100.050.700.200.10246012018024024961103. 3. 計算計算結(jié)果節(jié)點的損益值結(jié)果節(jié)點的損益值，并標(biāo)注在概率，并標(biāo)注在概率枝的右端。枝的右端。計算方法：計算方法：費用費用= =批量批量 * * 次品率次品率 * * 單件費用單件費用4. 4. 計算計算狀態(tài)節(jié)點的期望費用值狀態(tài)節(jié)點的期望費用值EMVEMV 原工藝的期望費用

26、值原工藝的期望費用值6 .7505. 02401 . 018015. 01203 . 0604 . 0241jjPSEMV4 .5010. 01442 . 0967 . 0242jjPSEMV75.650.4新工藝的期望費用值新工藝的期望費用值第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策305. 計算各方案的期望費用方案的期望費用原方案的期望費用與代表該方案的狀態(tài)節(jié)點的期望費用EMV1相等。即：75.6元。新方案的期望費用為：該方案狀態(tài)節(jié)點的期望費用 EMV2 + 每批元件的處理費用40元。即：50.4+40=90.4元6. 決策。通過比較兩個方案的費用，可以看出，采用原方案比改革工藝節(jié)省的期望費用為

27、90.4-75.6=14.8元。 決策結(jié)果：采用原來的方案。決策結(jié)果：采用原來的方案。二二. . 決策樹法決策決策樹法決策31多目標(biāo)決策多目標(biāo)決策第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策32一一. . 多目標(biāo)決策的概念多目標(biāo)決策的概念q在社會、經(jīng)濟、科學(xué)研究和工程建設(shè)活動中經(jīng)常遇到要對在社會、經(jīng)濟、科學(xué)研究和工程建設(shè)活動中經(jīng)常遇到要對多個目標(biāo)作出決策。多個目標(biāo)作出決策。v 例如：新建一個物流系統(tǒng)，既要考慮系統(tǒng)的先進性，又要考慮投資少。（兩個目標(biāo)）v 又如，選擇一個新的廠址，要考慮以下因素：運輸費用，原材料供應(yīng)，投資，能源、環(huán)保等因素。q一般來說，對于有多個決策目標(biāo)的決策問題，要同時使多一般來說，對于有多個決策目標(biāo)的決策問題，要同時使多個目標(biāo)達到最優(yōu)值是不可能的，在數(shù)學(xué)上的求解也非常困個目標(biāo)達到最優(yōu)值是不可能的，在數(shù)學(xué)上的求解也非常困難。難。第第8章章 物流系統(tǒng)決策物流系統(tǒng)決策33TminXfXfXfXFXgXDRDXXFMax)(),