森林經(jīng)營的管理決策

森林經(jīng)營的管理決策

1第一節(jié)引言一、決策的概念*根據(jù)決策人的多少，決策被分為單人決策和多人決策。而多人決策又可分為對策和群（集團(tuán)）決策對策又稱博弈是指決策局中人目標(biāo)相對立、策略互動。而群決策則是指參與決策的人目標(biāo)一致，但偏好不同，如何集結(jié)個人意見，形成集體的統(tǒng)一決策。*依目標(biāo)的多少，決策又被分為單目標(biāo)決策和多目標(biāo)決策。*決策是人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)既定目標(biāo)，根據(jù)其偏好或效用，對多個方案進(jìn)行理性選擇的過程。2在這個典型的決策問題中，有兩類因素影響人們決策：可控因素和不可控因素?？煽匾蛩仡櫭剂x是指可以被人改變的那些因素，在管理上通常是指人、財、物、時間、技術(shù)等。它們可以被人們選擇、安排或改變。如例下表中的措施（a1,a2,a3），我們稱它們?yōu)榉桨?。所有的可行方案?gòu)成了決策的方案集，記為A（Action）。例方案集包含3個方案即A={a1,a2,a3}。決策就是在2個以上的多個方案中進(jìn)行比較,最終抉擇。方案編號措施單位成本（元/畝）a1火燒加噴藥140a2火燒60a3不處理03另外則是人們無法或難于控制的因素,或稱客觀條件。自然界中的許多因素（如氣象等）。在例1中，根據(jù)常識我們知道皆伐跡地的自然狀況可能有3種（s1,s2,s3），稱它們?yōu)闆Q策的自然狀態(tài)，所有自然狀態(tài)構(gòu)成了所謂的狀態(tài)集，記為S(State)。例下表的狀態(tài)集包括3個可能的狀態(tài){s1,s2,s3}。人們可以利用各種知識或信息，估計(jì)每一個狀態(tài)發(fā)生的可能性，數(shù)學(xué)上用一個概率值(P)表示。比如用p1=0.2,p2=0.5,p3=0.3分別表示s1,s2,s3可能發(fā)生的概率。當(dāng)人們對狀態(tài)發(fā)生的可能性一無所知的時候，決策被稱之為不確定型決策；當(dāng)人們完全掌握狀態(tài)發(fā)生信息時，決策被稱之為確定型決策。當(dāng)人們對狀態(tài)發(fā)生不完全肯定或只能作出概率估計(jì)時，決策被稱為風(fēng)險決策或統(tǒng)計(jì)決策。從某種意義上講，對決策自然狀態(tài)了解的多與少，決定著決策的成敗。狀況編號自然狀況S1雜草叢生S2一些雜草S3比較干凈4根據(jù)決策人價值觀和專業(yè)知識對每個方案在不同狀態(tài)下的效用進(jìn)行估計(jì)，形成所謂的效用矩陣Ｒ=（Rij），例如下表值得指出的是，有時效用值可以用一般的收益或損失數(shù)據(jù)表示，稱為基數(shù)效用；而有時評價一個方案，很難用基數(shù)效用，比如選拔人才的決策問題，對人才的評價就很難用某種數(shù)量指標(biāo)描述，通常采用排序（打分）的方法，被稱為序數(shù)效用。自然狀況純收入(Rij)方案s1s2s3a12060100a2-5080130a3-400-200150

不同自然狀況下不同措施的效益(元/畝)

5決策人選擇適宜其決策風(fēng)格的決策準(zhǔn)則，對不同的方案進(jìn)行最優(yōu)性選擇。常用的決策準(zhǔn)則有：

①最大最大（maxmax）準(zhǔn)則

②最大最小（maxmin）準(zhǔn)則

③折衷準(zhǔn)則，也稱赫威茨（Hurwicz）準(zhǔn)則④期望值準(zhǔn)則，這是一種處理風(fēng)險決策問題的方法。

6自然狀態(tài)純收入Rij方案s1

s2s3MAXjMINjEVi

a1206010010020*64a2-5080130130-5069*a3-400-200150150*-400-135MAX

150(Ra)20(Rb)69(Rd)Pj

0.20.50.3

幾種常見的決策準(zhǔn)則計(jì)算及其在上例中的應(yīng)用

從表的計(jì)算可見，采用最大最大準(zhǔn)則選擇的是收益最大的方案a3，其最優(yōu)值Ra=150，即跡地干凈且不用投入，體現(xiàn)出決策人對自然狀態(tài)的樂觀估計(jì)和冒險精神（少投入多產(chǎn)出）。相反，采用最大最小準(zhǔn)則選擇了方案a1，即從最壞情況（s1）出發(fā)找一個最好的方案,其最優(yōu)值Rb=20。反映了決策人比較穩(wěn)妥保守。期望值準(zhǔn)則是一個較理性的方法，它在掌握自然狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)行概率意義上的最優(yōu)化，最終選擇的是方案a2，其最優(yōu)值為Rd=69。應(yīng)該指出：期望值準(zhǔn)則決策的效果取決于狀態(tài)概率準(zhǔn)確與否。7二、決策分析過程

決策分析過程是為了選擇而做的大量的理性分析活動，主要包括信息收集、確定目標(biāo)、制定方案和選擇分析等四個環(huán)節(jié)。1、信息收集

收集必要的信息是決策分析各個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，決策人要通過對關(guān)鍵信息的分析，發(fā)現(xiàn)問題，從而明確決策分析的起點(diǎn)。

2、確定目標(biāo)

目標(biāo)是決策人一種主觀愿望，它表述了在一定環(huán)境條件下，決策人所希望達(dá)到的結(jié)果；它使得人們的經(jīng)營管理行為有了目的性，反映出需求和價值趨向。3、制定方案

人們要確定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可用的資源及其約束，以及決策環(huán)境制約，決策方案被表述為滿足這些約束的資源分配量或使用量的系統(tǒng)組合。

84、選擇分析

決策分析人員根據(jù)價值準(zhǔn)則體系，對多方案進(jìn)行評價和比較，指出各備選方案對目標(biāo)的貢獻(xiàn)，最終提供給決策人拍板選擇。

91、國家要根據(jù)其國民經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展戰(zhàn)略，制定行業(yè)或產(chǎn)業(yè)政策，明確林業(yè)行業(yè)或產(chǎn)業(yè)的地位、作用及發(fā)展原則，進(jìn)而框定全國范圍內(nèi)的林業(yè)區(qū)劃，從而確定了森林資源宏觀管理的對象、權(quán)限及管理機(jī)制。從決策的內(nèi)容上看，它實(shí)際上主要是編制一種土地利用規(guī)劃，解決不同產(chǎn)業(yè)的土地資源分配問題和制定土地開發(fā)、利用政策，是整個森林資源管理的前提和基礎(chǔ)。這個層次的宏觀決策問題主要由中央政府負(fù)責(zé)解決。屬于國家級森林資源宏觀管理。（第一節(jié)引言）三、森林資源經(jīng)營管理的層次與決策分類102、在國家的法規(guī)、政策和規(guī)劃的基礎(chǔ)上，地方政府中的林業(yè)主管部門將根據(jù)其自身的資源、經(jīng)濟(jì)情況，制定相應(yīng)的林業(yè)規(guī)劃──確定林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)模、布局及相關(guān)政策，協(xié)調(diào)各級林業(yè)部門的資源分配和利益沖突，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的宏觀目標(biāo)。地方政府的宏觀管理行為主要體現(xiàn)為協(xié)調(diào)、控制、服務(wù)。管理上追求經(jīng)濟(jì)行為的有序性、資源配置與利益分配的公平性和資源發(fā)展的均衡與可持續(xù)性而資源利用的效率性原則，將由市場機(jī)制和市場競爭主體企業(yè)來主要承擔(dān)。這便形成了森林資源宏觀管理的另一個層次。

（三、森林資源經(jīng)營管理的層次與決策分類）113、林業(yè)企業(yè)要根據(jù)效率優(yōu)先的原則和自身各方面的條件，制定企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃或經(jīng)營方案。主要包括森林資源利用規(guī)劃，即分析資源承載力，予測資源消長趨勢和市場與非市場需求情況，制定相應(yīng)的資源經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，尋求實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的途徑，即分析資源及企業(yè)環(huán)境約束、確定經(jīng)營活動時序和相應(yīng)的投入。由于森林資源本身的時空特性，這些規(guī)劃通常是中、長期的，帶有明顯的宏觀管理的性質(zhì)，與地方行政上的森林資源管理成互補(bǔ)關(guān)系。其次，分解、落實(shí)企業(yè)經(jīng)營方案，制定、實(shí)施具體的作業(yè)計(jì)劃等等。（三、森林資源經(jīng)營管理的層次與決策分類）12第2節(jié)木材生產(chǎn)決策

傳統(tǒng)的森林經(jīng)理學(xué)（ForestManagement）是以木材永續(xù)利用為主要內(nèi)容的。相對于近期發(fā)展而來的森林多資源永續(xù)利用（Multiple-use）和現(xiàn)代森林資源經(jīng)營管理（森林可持續(xù)經(jīng)營或森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營），傳統(tǒng)森林經(jīng)理學(xué)實(shí)際是用材林經(jīng)理學(xué)（TimberManagement）。盡管人們現(xiàn)在比較強(qiáng)調(diào)森林多資源利用和可持續(xù)經(jīng)營，然而木材生產(chǎn)仍然是林業(yè)主業(yè)之一。二次世界大戰(zhàn)以后現(xiàn)代管理科學(xué)（運(yùn)籌學(xué)）和計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，人們開始用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法更科學(xué)地揭示和描述了森林資源動態(tài)，并根據(jù)需要建立了大量決策模型，以解決日益復(fù)雜的木材生產(chǎn)決策問題。其中，以數(shù)學(xué)規(guī)劃方法（含線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃等）應(yīng)用得最為廣泛和成熟。

13一、同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整模型

1．森林調(diào)整

同齡林是人們組織經(jīng)營森林的一種模式，它的集中作業(yè)（整地、選苗、造林、撫育和皆伐等）方式既經(jīng)濟(jì)、方便又便于機(jī)械化和管理。*同齡林結(jié)構(gòu)比較簡單而易于控制，其核心就是：尋求理想穩(wěn)定的齡級（面積或蓄積等）結(jié)構(gòu)，并籍此持續(xù)經(jīng)營（采伐、更新、生長），最終獲得均衡的木材收獲。圖10-1和圖10-2示意出2種不同的同齡林經(jīng)營單位及其經(jīng)營過程。

14

幼中成幼中成幼中成成幼中成幼中成幼中中成幼中成幼中成幼伐成、植幼、生長

圖10-1

理想森林結(jié)構(gòu)及其永續(xù)利用（一個輪伐期）示意圖

15

圖10-2非理想森林結(jié)構(gòu)及其經(jīng)營過程（一個輪伐期）示意圖

幼成成幼幼成幼中成中幼幼中中幼中成幼成中中成成中成幼中伐成、植幼、生長162．森林結(jié)構(gòu)與森林經(jīng)營的數(shù)學(xué)描述

圖10-1是一種直觀圖示模型，卻無法用它做準(zhǔn)確的定量化分析。同齡林結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)描述很簡單。

1）首先，設(shè)同齡林經(jīng)營單位應(yīng)該包含n個齡級。如圖10-1所示同齡林經(jīng)營單位有3個齡級，即n=3。同時，經(jīng)營活動被分在m個分期進(jìn)行（通常1個分期等于1個齡級）。如圖10-1所示1個輪伐期（m=3個分期）。2）其次，記ai

(t)表示t分期第i齡級森林因子（如面積）數(shù)，其中，i=1,2,…,n。則向量a(t)=(a1(t),a2(t),…,an(t))T表示t分期的森林結(jié)構(gòu)。如下面例10-2中a(0)=（13300，5900，4500）T就表示同齡林經(jīng)營單位期初的面積齡級結(jié)構(gòu)（不均衡）。3）最后，用Pt表示t分期內(nèi)的森林經(jīng)營活動（含采伐、更新、撫育等），則第t分期的森林結(jié)構(gòu)變化可表示為如下形式：a(t+1)=Pt[a(t)]，即森林結(jié)構(gòu)a(t)經(jīng)過t分期經(jīng)營活動Pt

變成了新的森林結(jié)構(gòu)a(t+1)。17由于Pt比較抽象難于理解，我們還可以用另外的形式表示經(jīng)營活動。如設(shè)xij：第i分期采伐第j齡級森林的面積。ui表示第i分期更新面積。例10-2同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整問題已知:一個同齡林經(jīng)營單位的面積結(jié)構(gòu)和收獲表如表10-5。經(jīng)營規(guī)程要求：在一個分期內(nèi)應(yīng)采伐光最老齡（成熟）林分（III齡級），且及時更新。試尋找一個收獲調(diào)整方案，使得在3個分期內(nèi)把森林調(diào)整到理想森林結(jié)構(gòu)，即第3分期末經(jīng)營單位各齡級面積均衡，并且3個分期木材總收獲量最大。18表10-5經(jīng)營單位期初面積齡級結(jié)構(gòu)和單位面積收獲表

設(shè)xij：第i分期采伐第j齡級森林的面積。其中i=1,2,3;j=1,2,3

ui

：第i分期更新面積。其中i=1,2,3齡級(組)I(幼)II（中）III（成）面積(hm2)1330059004500單位蓄積（m3/hm2）10028040019根據(jù)經(jīng)營規(guī)程要求，表10-6列出了該經(jīng)營單位森林結(jié)構(gòu)（保留面積表—含更新面積）、變化表和經(jīng)營活動（采伐面積表）。其中，第i分期的更新面積ui=xi1+xi2+xi3（i=1,2,3）。

初始齡級初始面積保留面積表采伐面積表

x31+x32+x33

x21+x22+x23x21+x22+x23-x31

x31

x11+x12+x13x11+x12+x13-x21x11+x12+x13-x21-x32

x21x32I1330013300-x1113300-x11–x2213300-x11–x22-x33x11x22x33II59005900-x125900–x12-x23

x12x23

III45004500

-x13

x13

分期0123123表10-6

保留面積與采伐面積表

20方案1：xij=0其中i=1,2,3;j=1,2,3

無人工干預(yù)，任其自然生長。可能但不符合經(jīng)營規(guī)程要求。

方案2：x11=13300；x12=5900，x13=4500，其它xij=0

符合經(jīng)營規(guī)程要求，但不符合調(diào)整要求3．線性規(guī)劃模型（LinearProgramming簡作LP）比如大家都知道的定周問題：用有限長度的席子，圍一個面積最大的矩形院子。它可以被敘述成為數(shù)學(xué)規(guī)劃（MP）問題。首先，設(shè)矩形院子的長和寬分別為x和y。則x和y是可為人控制的因素，被稱作決策變量。由于席子長度有限，所以x和y取值也受到限制。不妨設(shè)席子總長為L，則x和y滿足x+y≤L/2，這些含決策變量的數(shù)學(xué)方程式被稱為約束。顯然，x和y取值不同，院子的面積xy的大小就不一樣。我們的目標(biāo)是尋找使面積（xy）最大的設(shè)計(jì)方案，數(shù)學(xué)記為maxz=(xy)，稱z=(xy)為目標(biāo)函數(shù)（決策變量的函數(shù)）。

21目標(biāo)：3個分期總收獲量最大=（x11+x12+x13）+（x21+x22+x23）+（x31+x32+x33）（10-5）約束：

a.

a.第3分期末各齡級面積均衡1)I齡級面積

x31+x32+x33=79002)II齡級面積

x21+x22+x23-x31=7900

3)III齡級面積x11+x12+x13-x21-x32=7900a.

b.每個分期采伐光III齡級林分22

4)第3分期x13=45005)第2分期x12+x23=59006)第1分期x11+x22+x33=13300c.采伐面積非負(fù)

7）xij≥0i=1,2,3;j=1,2,3數(shù)學(xué)上稱滿足約束1）—7）的向量X=（x11,x12,……,x33）T為線性規(guī)劃（LP1）的可行解。例如：X*=（0，5900，4500，0，7900，0，0，2500，5400）T就是一個可行解（代入1）—7）可使等式成立），即它是一個符合要求的收獲調(diào)整方案，告訴我們何時伐、伐多少等,其目標(biāo)值（代入（10-5）式）為8524000（m3）。而X’=（13300，0，4500，4900，0，5900，7900，0，0）T也是一個可行解，但它的目標(biāo)值為7270000（m3）。雖然X’、X*都是符合要求的收獲調(diào)整方案，但采用X*比X’要好，因?yàn)樗目偸斋@量要大，數(shù)學(xué)上稱X*比X’要優(yōu)。

a.

b.每個分期采伐光III齡級林分23在數(shù)學(xué)上求解線性規(guī)劃通常要利用所謂的單純形法（比求解多元一次方程組復(fù)雜得多），并且一般需依賴計(jì)算機(jī)。

例如Lindo就是一個流行的數(shù)學(xué)規(guī)劃軟件包；MicrosoftOFFICE中的Excel也提供了規(guī)劃求解辦法。

下面以（LP1）為例說明用Excel如何求解線性規(guī)劃問題。

1)啟動Excel：新建一個工作簿，打開一個空工作表sheet1，并在sheet1上建立（LP1）模型—數(shù)據(jù)和公式（如圖10-4）。

2)打開Excel的“工具（T）”欄的“規(guī)劃求解（V）”菜單（如圖10-5）

3)按模型要求輸入目標(biāo)函數(shù)、決策變量（可變單元格）、約束等單元地址（如圖10-6）后，選擇“求解（S）”按鈕即可。

4)計(jì)算結(jié)果如圖10-7所示.24其中，第4行（b4：j4）顯示最優(yōu)解X*，目標(biāo)值為K6單元所示的8524000。同時，如果需要，“求解”運(yùn)行時可選擇各種技術(shù)報告（運(yùn)行結(jié)果、靈敏度分析、極值報告等）。把圖10-7中X*的數(shù)學(xué)最優(yōu)解翻譯成采伐計(jì)劃語言（表10-7），森林經(jīng)營管理人員便可作出“何時采伐、采伐多少”等安排，即第1分期采伐2齡級森林5900hm2和3齡級森林4500hm2，第2分期采伐2齡級森林7900hm2，第3分期采伐2齡級森林2500hm2和3齡級森林5400hm2等。該采伐計(jì)劃不僅保證計(jì)劃期末各齡級面積均衡，同時實(shí)現(xiàn)計(jì)劃期內(nèi)收獲最大。

25表10-7例10-2森林資源結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

齡級

采伐面積分期123合計(jì)1

59004500104002

7900

79003

250054007900合計(jì)

16400990026300至此，例10-2所提出的同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整問題解決了.利用數(shù)學(xué)方法和相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件既科學(xué)準(zhǔn)確又方便快捷。當(dāng)然這里的例子很簡單，讀者可以歸納出n個齡級和m個分期一般調(diào)整模型。并利用它作更符合實(shí)際需要的決策分析。比如，確定最短調(diào)整期的收獲調(diào)整方案等。26參考文獻(xiàn)

[[1]Davis,L.S.&K.N.Johnson，1987，F(xiàn)orestManagement(3rded)，McGraw-HillBookCompany[2]達(dá)耶等著（黃中立等譯），1992，森林資源管理