系統(tǒng)工程課件-第7章-系統(tǒng)預(yù)測(cè)與決策

第7章系統(tǒng)預(yù)測(cè)與決策§7-1系統(tǒng)預(yù)測(cè)與決策概述§7-2不確定型決策§7-3風(fēng)險(xiǎn)型決策

§7-4沖突分析§7-1系統(tǒng)預(yù)測(cè)與決策概述7.1.1預(yù)測(cè)概述預(yù)測(cè)是對(duì)未發(fā)生或目前還不明確的事物進(jìn)行預(yù)先的估計(jì)和推測(cè)，是在現(xiàn)時(shí)對(duì)事物將要發(fā)生進(jìn)行探討和研究。一、定義二、預(yù)測(cè)的目的和意義在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和未來(lái)社會(huì)中，預(yù)測(cè)將有廣泛的發(fā)展前景，它的科學(xué)價(jià)值將更加引起人們的重視。因?yàn)樯鐣?huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)預(yù)測(cè)的需要程度，是由社會(huì)發(fā)展的速度所決定的。預(yù)測(cè)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)上，將會(huì)呈現(xiàn)如下的特點(diǎn)：方法的多元化（調(diào)查法，類(lèi)比法，趨勢(shì)法，模擬法，規(guī)范法，指標(biāo)法）手段技術(shù)化（計(jì)算機(jī)的使用，可以迅速處理和分析大量的數(shù)據(jù)和資料）內(nèi)容的廣泛化（領(lǐng)域包括科技、軍事、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、教育、自然災(zāi)害等方面，以及機(jī)器人、星際旅行、地球命運(yùn)、與外星人聯(lián)系等令人感興趣的問(wèn)題）三、預(yù)測(cè)的分類(lèi)1、按性質(zhì)分類(lèi)定性預(yù)測(cè)定量預(yù)測(cè)定時(shí)預(yù)測(cè)四、預(yù)測(cè)的基本步驟確定預(yù)測(cè)目標(biāo)

選擇適當(dāng)預(yù)測(cè)方法

搜集資料

分析判斷預(yù)測(cè)結(jié)果1、確定預(yù)測(cè)目標(biāo)預(yù)測(cè)什么問(wèn)題，希望達(dá)到什么目的，這樣才能做到有的放矢。例如，一個(gè)企業(yè)公司預(yù)測(cè)的目的在于推算下一年的收入與支出的預(yù)計(jì)數(shù)字，則需歷年產(chǎn)品的全部銷(xiāo)售額和支出資料。

2、搜集資料

要圍繞預(yù)測(cè)目標(biāo)收集有關(guān)資料，準(zhǔn)確及時(shí)的調(diào)查研究資料和統(tǒng)計(jì)資料是預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。資料進(jìn)行必要的審查和整理，如數(shù)據(jù)的可靠性、可比性等。要做到數(shù)據(jù)可靠，核算方法相同，統(tǒng)計(jì)時(shí)間、計(jì)量單位一致。3、選擇適當(dāng)預(yù)測(cè)方法例如在掌握資料不夠完備，準(zhǔn)確度要求較低時(shí)，可采用調(diào)研預(yù)測(cè)法；在掌握的資料比較完備，進(jìn)行較精確的預(yù)測(cè)時(shí)，可運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)模型。另外考慮到事物發(fā)展變化受多種因素的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果有的可能存在誤差，這時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況，分析誤差狀況，計(jì)算預(yù)測(cè)誤差，使預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況相近。4、分析、判斷預(yù)測(cè)結(jié)果根據(jù)歷史資料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)，是以相對(duì)穩(wěn)定的自然條件、生產(chǎn)條件和經(jīng)濟(jì)條件為前提的。當(dāng)各種條件發(fā)生突然變化，對(duì)初步預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析判斷和必要的調(diào)整，才能為決策提供可靠的依據(jù)。預(yù)測(cè)過(guò)程的具體程序準(zhǔn)備階段實(shí)施階段分析驗(yàn)證階段交付決策階段提出預(yù)測(cè)課題明確預(yù)測(cè)目的落實(shí)組織工作選定預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)模型構(gòu)思收集數(shù)據(jù)資料確立預(yù)測(cè)模型運(yùn)算和預(yù)測(cè)模型分析評(píng)價(jià)模型分析評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證提交預(yù)測(cè)報(bào)告7.1.1決策概述什么是決策

決策是對(duì)一項(xiàng)問(wèn)題在行動(dòng)之前所作的考慮和抉擇；是對(duì)未來(lái)的行為確定目標(biāo)和方向，并從兩個(gè)以上的行動(dòng)方案中，合理地選擇一個(gè)能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)最優(yōu)行動(dòng)方案的活動(dòng)過(guò)程。調(diào)查研究提出問(wèn)題

系統(tǒng)分析確定目標(biāo)

收集信息科學(xué)預(yù)測(cè)制定方案進(jìn)行決策全面比較評(píng)價(jià)方案實(shí)施方案控制反饋

決策的過(guò)程流程圖決策的過(guò)程決策的分類(lèi)確定性決策具有結(jié)構(gòu)化模型的決策。例如：能得到最佳解；問(wèn)題有明確的定義，有一元目標(biāo)函數(shù)；問(wèn)題結(jié)構(gòu)能用數(shù)學(xué)模型表示。確定型決策方法[例]

投資者(部門(mén))，為一企業(yè)技術(shù)改造投資，要考慮投資費(fèi)用與產(chǎn)值增長(zhǎng)額的效益，因此產(chǎn)生最大效益的方案是最優(yōu)方案。各種方案見(jiàn)表方案費(fèi)用(萬(wàn)元)銷(xiāo)售增長(zhǎng)額(萬(wàn)元)效用(增長(zhǎng)額/費(fèi)用)123451.802.002.252.753.251.782.022.422.683.240.9881.0101.075*0.9740.997在表中，各種備擇方案對(duì)應(yīng)的費(fèi)用與產(chǎn)值增長(zhǎng)額是自然狀態(tài)的，所以這是個(gè)確定型問(wèn)題，很顯然選擇方案3是滿足目標(biāo)要求的最優(yōu)決策。不確定型決策法(一)悲觀決策法(二)后悔值法(三)樂(lè)觀決策法(四)最大折衷收益法風(fēng)險(xiǎn)型決策[例]

某銀行1月份接到一企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的貸款申請(qǐng)，在評(píng)價(jià)分析時(shí)設(shè)計(jì)出兩個(gè)方案：一是改造原有生產(chǎn)線，需投資100萬(wàn)元，工期為2個(gè)月；二是建一條新生產(chǎn)線，需投資180萬(wàn)元，工期為6個(gè)月。按技術(shù)改造(甲)、新建生產(chǎn)線(乙)和維持老產(chǎn)品(丙)三種方案進(jìn)行估算，到年底的損益值見(jiàn)下表1；該廠對(duì)新產(chǎn)品和維持老產(chǎn)品需求程度的概率狀況見(jiàn)表2。

方案金需求狀況額甲乙丙較多一般較少300200-50350300-7010080-50成本1001800方案概率需求狀況甲乙丙較多一般較少0.6（300）0.3（200）0.1（-50）0.6（350）0.3（300）0.1（-70）0.2（100）0.3（80）0.5（-50）期望值13511319計(jì)算各方案的期望值為甲：300×0.6+200×0.3+(-50)×0.1-100=135(萬(wàn)元)乙：350×0.6+300×0.3+(-70)×0.1-180=113(萬(wàn)元)丙：l00×0.2+80×0.3+(-50)×0.5-0=19(萬(wàn)元)可見(jiàn)甲方案的獲利期望值最高，135萬(wàn)元，故銀行應(yīng)采取扶持的決策。其他系統(tǒng)決策的分類(lèi)按決策層次劃分，可以分為戰(zhàn)略決策、管理決策和業(yè)務(wù)決策。按決策階段可將決策分為單階段決策和多階段決策。按決策目標(biāo)多少劃分，可以分為單目標(biāo)決策和多目標(biāo)決策?！?-2不確定型決策在決策中，當(dāng)自然狀態(tài)發(fā)生的概率不能確定，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：存在有明確的決策目標(biāo)；存在有兩個(gè)或兩個(gè)以上的行動(dòng)方案；存在有兩種或兩種以上的自然狀態(tài)，決策者不能肯定哪一種狀態(tài)必然發(fā)生，同時(shí)對(duì)各種自然狀態(tài)發(fā)生的概率也不清楚；不同系統(tǒng)方案在各種自然狀態(tài)下的益損值可計(jì)算。目前不確定型決策已有的決策方法主要有下列幾種。返回章目錄不確定型決策已有的決策方法主要有樂(lè)觀準(zhǔn)則悲觀準(zhǔn)則樂(lè)觀系數(shù)準(zhǔn)則等可能準(zhǔn)則最小機(jī)會(huì)損失準(zhǔn)則例電視機(jī)廠，2005年產(chǎn)品更新方案：A1：徹底改型

A2：只改機(jī)芯，不改外殼A3：只改外殼，不改機(jī)芯問(wèn)：如何決策？收益矩陣：高中低

S1S2S3A1201-6(萬(wàn)元)A2980

A3654事件方案(一)、樂(lè)觀準(zhǔn)則(最大最大法則)max[maxVij]ij選A1

S1S2S3Vi=max{Vij}A1201-620A29809A36546maxVi=20i(二)、悲觀準(zhǔn)則(最大最小法則)max[minVij]ij選A3

S1S2S3Vi=min{Vij}A1201-6-6A29800A36544maxVi=4ij選A1(三)、折衷準(zhǔn)則(樂(lè)觀系數(shù)準(zhǔn)則)

加權(quán)系數(shù)α(0α1)max{α(maxVij)+(1-α)(minVij)}α=0.6ijj

S1S2S3Vi1=maxVi2=min加權(quán)平均

A1201-620-69.6A2980905.4A3654645.2max=9.6i選A2max{Vij}1nnj=1i(四)、等概率準(zhǔn)則

S1S2S3Vi=Vij

A1201-65A29805A36545max=5232313選A1(五)、后悔值準(zhǔn)則(最小機(jī)會(huì)損失){max{Vij}-Vij}i

S1S2S3S1S2S3maxA1201-6071010A2980110411A3654143014min=10自有人類(lèi)以來(lái)就有了人類(lèi)的決策活動(dòng)。人類(lèi)在長(zhǎng)期的決策活動(dòng)中，逐漸發(fā)展出多種多樣的決策技術(shù)。人類(lèi)在以往歷史上形成起來(lái)的決策技術(shù)，可以說(shuō)是一門(mén)學(xué)問(wèn)；但決策學(xué)發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)，是20世紀(jì)中葉以后的事情。經(jīng)驗(yàn)決策科學(xué)決策參謀決策當(dāng)代決策分析理論和方法，從廣義上說(shuō)，至少包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、對(duì)策論等。這些理論和方法的研究，都已成為數(shù)學(xué)的領(lǐng)域。系統(tǒng)工程師只是利用數(shù)學(xué)家們的理論成果來(lái)進(jìn)行工作?！?-3風(fēng)險(xiǎn)型決策

條件：(1)存在決策者希望達(dá)到的明確目標(biāo)；(2)存在兩個(gè)以上不以決策者主觀意志為轉(zhuǎn)移的自然狀態(tài)，但決策者或分析人員根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)理論等可預(yù)先估算出自然狀態(tài)的概率值P(θj)(和確定性決策不同)；(3)存在著可供選擇的兩個(gè)以上的行動(dòng)方案；(4)不同行動(dòng)方案在確定狀態(tài)下的益損值可以計(jì)算出來(lái)。311、期望值法

期望值是指概率論中隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望。這里，我們把采取的行動(dòng)方案看成是離散隨機(jī)變量，則m個(gè)方案就有m個(gè)離散隨機(jī)變量，離散變量所取之值就是行動(dòng)方案相對(duì)應(yīng)的益損值。一、風(fēng)險(xiǎn)型決策分析的基本方法32例：某企業(yè)要生產(chǎn)一種新產(chǎn)品，其行動(dòng)方案和自然狀態(tài)如下表：自然狀態(tài)行動(dòng)方案價(jià)格上漲θ1價(jià)格不變?chǔ)?價(jià)格下跌θ30.30.60.1大批生產(chǎn)A14032-6中批生產(chǎn)A2363424小批生產(chǎn)A3201614概率益損值這是面臨三種自然狀態(tài)和三種行動(dòng)方案的風(fēng)險(xiǎn)型決策分析問(wèn)題，其益損值如下：方案A1：E（A1）＝0.3×40＋0.6×32＋0.1×（-6）＝30.6萬(wàn)元方案A2：E（A2）＝0.3×36＋0.6×34＋0.1×24＝33.6萬(wàn)元方案A3：E（A3）＝0.3×20＋0.6×16＋0.1×14＝17.0萬(wàn)元通過(guò)計(jì)算比較可知，方案A2的數(shù)學(xué)期望最大，為33.6萬(wàn)元，所以取A2方案2、決策表法3、決策矩陣法例1：某冷飲店要制定七八月份的日進(jìn)貨計(jì)劃。該品質(zhì)的冷飲進(jìn)貨成本為每箱30元，銷(xiāo)售價(jià)為50元，當(dāng)天銷(xiāo)售后每箱可獲利20元。如果剩一箱，由于冷藏及其它原因要虧損10元。今年的市場(chǎng)情況不清楚，但有前兩年同期120天的日銷(xiāo)售資料。問(wèn)今年平均每天進(jìn)多少箱為好？表2決策表表1冷飲日銷(xiāo)售情況日銷(xiāo)售量（箱）完成銷(xiāo)售量的天數(shù)概率值1002424/120=0.21104848/120=0.41203636/120=0.31301212/120=0.1合計(jì)1201.0銷(xiāo)售狀態(tài)利潤(rùn)(元)概率方案100箱110箱120箱130箱期望利潤(rùn)值0.20.40.30.1100箱20002000200020002000110箱19002200220022002140120箱18002100240024002160130箱17002000230026002090實(shí)際中獲得概率值的問(wèn)題？4、決策樹(shù)法

所謂決策樹(shù)法就是利用樹(shù)形圖模型來(lái)描述決策分析問(wèn)題，并直接在決策樹(shù)圖上進(jìn)行決策分析。其決策目標(biāo)(準(zhǔn)則)可以是益損期望值或經(jīng)過(guò)變換的其它指標(biāo)值。

＝繪制決策樹(shù)：“□”——表示決策節(jié)點(diǎn)，從它引出的分枝叫做分枝?！啊稹薄硎緺顟B(tài)節(jié)點(diǎn)，從它引出的分枝叫做狀態(tài)分枝或概率分枝?！啊鳌薄硎窘Y(jié)果節(jié)點(diǎn)，即將不同行動(dòng)方案在不同自然狀態(tài)下的結(jié)果注明在結(jié)果節(jié)點(diǎn)的右端。37例：某制藥廠欲投產(chǎn)A、B兩種新藥，但受到資金及銷(xiāo)路限制，只能投產(chǎn)其中之一。若已知投產(chǎn)新藥A需要資金30萬(wàn)元，投產(chǎn)新藥B只需資金16萬(wàn)元，兩種新藥生產(chǎn)期均定為5年。估計(jì)在此期間，兩種新藥銷(xiāo)路好的概率為0.7，銷(xiāo)路差的概率為0.3。它們的益損值如表下所示。問(wèn)究竟投產(chǎn)哪種新藥為宜?狀態(tài)益損值概率方案銷(xiāo)路好銷(xiāo)路差0.70.3A70-50B24-6425、多級(jí)決策樹(shù)

決策問(wèn)題需要經(jīng)過(guò)多次決策才能，則這種決策問(wèn)題就叫多級(jí)決策問(wèn)題。自然狀態(tài)行動(dòng)方案跌價(jià)θ1原價(jià)θ2漲價(jià)θ30.10.50.4按原有工藝生產(chǎn)-1000125引進(jìn)生產(chǎn)線產(chǎn)量不變-25080200（成功率0.8）產(chǎn)量增加-400100300自選設(shè)計(jì)產(chǎn)量不變-2500250（成功率0.6）產(chǎn)量增加-350-250650概率益損值練習(xí)題

某企業(yè)計(jì)劃引入一種新產(chǎn)品，若引入需支付研制費(fèi)20萬(wàn)元。新產(chǎn)品獲利多少主要取決于三種情況：一是其它企業(yè)是否引入類(lèi)似產(chǎn)品，展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)；二是本企業(yè)采取的推銷(xiāo)活動(dòng)規(guī)模；三是競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的推銷(xiāo)活動(dòng)規(guī)模。如果本企業(yè)不引入，收益為0。如果引入，則有兩種狀態(tài)，即競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)可能引入，也可能不引入類(lèi)似產(chǎn)品。競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)引入類(lèi)似產(chǎn)品的概率為0.6，不引入的概率為0.4。如果競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)不引入，本企業(yè)采用大規(guī)模和小規(guī)模兩種推銷(xiāo)策略的估計(jì)獲利分別為200萬(wàn)元和60萬(wàn)元。如果競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)引入類(lèi)似產(chǎn)品，則當(dāng)本企業(yè)大規(guī)模推銷(xiāo)時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)有大規(guī)模推銷(xiāo)和小規(guī)模推銷(xiāo)兩種可能（概率分別為0.7和0.3），本企業(yè)相應(yīng)的估計(jì)獲利分別為60萬(wàn)元和160萬(wàn)元；當(dāng)本企業(yè)小規(guī)模推銷(xiāo)時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)也有大規(guī)模推銷(xiāo)和小規(guī)模推銷(xiāo)兩種可能（概率分別為0.2和0.8），本企業(yè)相應(yīng)的估計(jì)獲利分別為40萬(wàn)元和100萬(wàn)元。試用決策樹(shù)方法，對(duì)該企業(yè)是否引入新產(chǎn)品以及引入新產(chǎn)品時(shí)的推銷(xiāo)策略進(jìn)行決策分析。48§7-4沖突分析沖突分析是國(guó)外在經(jīng)典對(duì)策論和偏對(duì)策理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種沖突行為進(jìn)行正規(guī)分析的決策分析方法。

一、對(duì)策論與沖突分析沖突分析方法有以下主要特點(diǎn)：

（1）能最大限度地利用信息，尤其對(duì)許多難以定量分析的問(wèn)題，用沖突分析解決起來(lái)更顯得心應(yīng)手，因而較適于解決工程系統(tǒng)中考慮社會(huì)因素影響時(shí)的決策問(wèn)題和社會(huì)系統(tǒng)中的多人決策問(wèn)題。

49沖突分析方法有以下主要特點(diǎn)：

（2）具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)(集合論)和邏輯學(xué)基礎(chǔ)，是在一般對(duì)策論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的偏對(duì)策理論的實(shí)際應(yīng)用。（3）沖突分析既能進(jìn)行沖突事態(tài)的結(jié)果預(yù)測(cè)(事前分)，又能進(jìn)行事態(tài)的過(guò)程描述和評(píng)估(事后分析)，從而可為決策者提供多方