运筹学第八章决策分析.pptx
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1、18-1 8-1 决策的基本概念与决策程序决策的基本概念与决策程序决策的基本概念例11-1 某厂要确定下一计划期内产品的生产批量,根据统计资料预测,市场销售可能出现好、一般、差三种情况,概率分别为0.3、0.5和0.2。该厂有大批量生产和小批量生产两个方案,各方案在各种市场销售情况下的损益见表。试通过决策分析,确定合理批量,使工厂获利最大。事件策略124-2751第1页/共84页21、事件。例子中“销路好”、“一般”和“差”,是三个事件,这是决策者无法控制的因素我们用 表示第 个事件。2、策略。策略是决策者可以采取的行动方案,完全由决策者决定“大批量生产”、“小批量生产”,是两种可供选择的行动
2、方案用 表示第 个策略。3、收益值。收益值即不同策略在不同事件下的效益值是策略和事件的函数。4、事件的概率。用 表示与事件 相对应的概率事件的概率,可分为客观概率和主观概率两种。5、决策的分类。决策按内容和层次,可分为战略决策和战术决策;按重复程度,可分为程序决策和非程序决策;按问题性质和条件,可分为确定型、不确定型、风险型和竞争型决策。第2页/共84页3决策的程序 确定目标分析事件提出决策评价策略选择策略实施选定策略反 馈第3页/共84页48-2 8-2 不确定型决策问题不确定型决策问题不确定型决策问题应具有以下几个条件:具有决策者希望的一个明确目标具有两个以上不以决策者的意志为转移的自然状
3、态具有两个以上的决策方案不同决策方案在不同自然状态下的损益值可以推算出来第4页/共84页5乐观主义准则:乐观主义准则也叫最大最大准则,持这种准则思想的决策者对事物总抱有乐观和冒险的态度,他决不放弃任何获得最好结果的机会,争取以好中之好的态度来选择决策方案决策者在决策表中各个方案对各个状态的结果中选出最大者,记在表的最右列,再从该列中选出最大者第5页/共84页6不确定型的决策问题SjaijAi自然状态maxaij jS1 S2 S3 S4决策方案A1 A2 A3 A4 A54567246957353568355579*785最大收益值的最大值为maxmaxaij=max(7,9,7,8,5)=9
4、,i j结果选择方案A2第6页/共84页7不确定型的决策问题悲观主义准则悲观主义准则也叫做最大最小准则。这种决策方法的思想是对事物抱有悲观和保守的态度,在各种最坏的可能结果中选择最好的决策时从决策表中各方案对各个状态的结果选出最小者,记在表的最右列,再从该列中选出最大者第7页/共84页8不确定型的决策问题SjaijAi自然状态minaij jS1 S2 S3 S4决策方案A1 A2 A3 A4 A5456724695735356835554*2333最小收益值的最大值为maxminaij=max(4,2,3,3,3)=4,i j结果选择方案A1。第8页/共84页9不确定型的决策问题折衷主义准则
5、折衷主义准则也叫做赫尔威斯准则(HarwiczDecisionCriterion),这种决策方法的特点是对事物既不乐观冒险,也不悲观保守,而是从中折衷平衡一下,用一个系数称为折衷系数来表示,并规定0,1,用以下算式计算结果 cvi=maxaij+(1-)minaij jj即用每个决策方案在各个自然状态下的最大效益值乘以;再加上最小效益值乘以1-,然后比较cvi,从中选择最大者第9页/共84页10不确定型的决策问题SjaijAi自然状态cvi=0.8S1 S2 S3 S4决策方案A1 A2 A3 A4 A5456724695735356835556.47.6*6.27.04.6第10页/共84页
6、11不确定型的决策问题其中CV1=0.87+0.24=6.4CV2=0.89+0.22=7.6CV3=0.87+0.23=6.2CV4=0.88+0.23=7.0CV5=0.85+0.23=4.6maxCVi =max(6.4,7.6,6.2,7.0,4.6)=7.6i结果选择方案A2。很明显如果取值不同,可以得到不同的结果。当情况比较乐观时,应取得大一些,反之,应取得小一些。第11页/共84页12不确定型的决策问题等可能准则等可能准则也叫做Laplace准则,它是十九世纪数学家Laplace提出来的。他认为,当决策者无法事先确定每个自然状态出现的概率时,就可以把每个状态出现的概率定为1/n,
7、n是自然状态数,然后按照最大期望值准则决策第12页/共84页13不确定型的决策问题Sj aij AiS1 S2 S3 S4 E(Ai)D(Ai)决策方案A1 A2 A3 A4 A5456724695735356835555.55.2555.54.51.52.5第13页/共84页14不确定型的决策问题其中E(A1)=(1/4)4+(1/4)5+(1/4)6+(1/4)7=5.5 E(A2)=(1/4)2+(1/4)4+(1/4)6+(1/4)9=5.25 E(A3)=(1/4)5+(1/4)7+(1/4)3+(1/4)5=5 E(A4)=(1/4)3+(1/4)5+(1/4)6+(1/4)8=5
8、.5 E(A5)=(1/4)3+(1/4)5+(1/4)5+(1/4)5=4.5因为E(A1)=E(A4),所以比较D(A1)和D(A4)的大小D(A1)=E(A1)minaij=5.54=1.5 jD(A4)=E(A4)minaij=5.53=2.5j由于D(A1)D(A4),所以选择方案A1。第14页/共84页15不确定型的决策问题后悔值准则后悔值准则也叫做Savage准则。决策者在制定决策之后,如果不能符合理想情况,必然有后悔的感觉。这种方法的特点是每个自然状态的最大收益值(损失矩阵取为最小值),作为该自然状态的理想目标,并将该状态的其它值与最大值相减所得的差作为未达到理想目标的后悔值。
9、这样,从收益矩阵就可以计算出后悔值矩阵。第15页/共84页16不确定型的决策问题决 策 表SjaijAi自然状态S1 S2 S3 S4决策方案A1A2A3A4A545672469573535683555第16页/共84页17不确定型的决策问题后 悔 矩 阵SjaijAi自然状态maxbijjS1 S2 S3 S4决策方案A1A2A3A4A51202330000342201221423424第17页/共84页18不确定型的决策问题从收益矩阵计算后悔矩阵的方法:在S1状态下,理想值是5,于是A1,A2,A5的后悔值分别是5-4=1,5-2=3,5-5=0,5-3=2。依此类推,可以得出S2,S3,
10、S4自然状态下的后悔值。从后悔矩阵中把每一个决策方案A1,A2,A5的最大后悔值求出来,在求出这些最大值中的最小值min(2,3,4,2,4)=2因此,选择A1或者A4。第18页/共84页19第5章 决策分析决策概述确定型决策问题不确定型决策问题风险型决策问题效用理论在决策中的应用第19页/共84页20风险型的决策问题风险型的决策问题应具备以下几个条件:具有决策者希望的一个明确目标。具有两个以上不以决策者的意志为转移的自然状态。具有两个以上的决策方案可供决策者选择。不同决策方案在不同自然状态下的损益值可以计算出来。不同自然状态出现的概率(即可能性)决策者可以事先计算或者估计出来。第20页/共8
11、4页21风险型决策问题最大可能准则最大期望值准则决策树法灵敏度分析信息的作用(贝叶斯决策)第21页/共84页22最大可能准则最大可能准则根据概率论的原理,一个事件的概率越大,其发生的可能性就越大。基于这种想法,我们在风险型决策问题中选择一个概率最大(即可能性最大)的自然状态进行决策,而不论其他的自然状态如何,这样就变成了确定型的决策问题第22页/共84页23最大可能准则例1:某工厂要制定下年度产品的生产批量计划,根据市场调查和市场预测的结果,得到产品市场销路好、中、差三种自然状态的概率分别为0.3、0.5、0.2,工厂采用大批、中批、小批生产可能得到收益值也可以计算出来(见表)。现在要求通过决
12、策分析,合理地确定生产批量,使企业获得的收益最大。第23页/共84页24最大可能准则自然状态概率收益值决策方案市场销路S1(好)S2(中)S3(差)P1=0.3P2=0.5P3=0.2A1-大批生产A2-中批生产A3-小批生产20128161610121212单位:万元第24页/共84页25最大可能准则 解:从表中可以看出,自然状态的概率P2=0.5最大,因此产品的市场销路S2(中)的可能性也就最大。于是就考虑按照这种市场销路决策,通过比较可知,企业采取中批生产收益最大,所以A2是最优决策方案。第25页/共84页26最大可能准则最大可能准则有着十分广泛的应用范围。特别当自然状态中某个状态的概率
13、非常突出,比其他状态的概率大许多的时候,这种准则的决策效果是比较理想的。但是当自然状态发生的概率互相都很接近,且变化不明显时,再采用这种准则,效果就不理想了,甚至会产生严重错误。第26页/共84页27最大期望值准则最大期望值准则这里所指的期望值就是概率论中离散型随机变量的数学期望nE=pi xii=1所谓最大期望值准则就是把每一个决策方案看作是离散型随机变量,然后把它的数学期望算出来,再加以比较。如果决策目标是收益最大,那么选择数学期望值最大的方案。反之,选择数学期望值最小的方案。以例1来说明,见下表。第27页/共84页28最大期望值准则自然状态概率收益值决策方案市场销路数学期望E(Ai)S1
14、(好)S2(中)S3(差)P1=0.3P2=0.5 P3=0.2A1-大批生产A2-中批生产A3-小批生产2012816161012121213.614.8*12单位:万元第28页/共84页29最大期望值准则计算出每一个决策方案的数学期望值:EA1=0.320+0.512+0.2 8=13.6EA2=0.316+0.516+0.210=14.8EA3=0.312+0.512+0.212=12通过比较可知EA2=14.8最大,所以选择决策方案A2,采用中批生产第29页/共84页30最大期望值准则从风险型决策过程我们看到,利用了事件的概率和数学期望进行决策。概率是指一个事件发生可能性的大小,但不一
15、定必然要发生。因此,这种决策准则是要承担一定的风险。那么是不是说我们要对这个决策准则产生怀疑了呢?答案是否定的。因为我们引用了概率统计的原理,也就是说在多次进行这种决策的前提下,成功还是占大多数的,比我们的直观感觉和主观想象要科学合理得多,因此它是一种科学有效的常用决策标准。第30页/共84页31决策树法决策树法关于风险型决策问题除了采用最大期望值准则外,还可以采用决策树方法进行决策。这种方法的形态好似树形结构,故起名决策树方法。决策节点,从它引出的枝叫做方案支方案(状态)节点,从它引出的枝叫做概率支,每条概率支上注明自然状态和概率末梢,旁边的数字是每个方案在相应自然状态下的损益值。第31页/
16、共84页32决策树法选课不选课好好不好不好幸运后悔遗憾庆幸第32页/共84页33决策树法决策树方法的步骤画决策树:画决策树的过程是从左向右,对未来可能情况进行周密思考和预测,对决策问题逐步进行深入探讨的过程预测事件发生的概率。概率值的确定,可以凭借决策人员的估计或者历史统计资料的推断。估计或推断的准确性十分重要,如果误差较大,就会引起决策失误,从而蒙受损失计算损益值。在决策树中由末梢开始从右向左顺序推算,根据损益值和相应的概率值算出每个决策方案的数学期望。如果决策目标是收益最大,那么取数学期望的最大值;反之,取最小值第33页/共84页34决策树法例1的结果决策A1大批量生产中批量生产小批量生产
17、销路好P=0.3销路中P=0.5201213.68销路差P=0.2A2161614.810A312121212销路好P=0.3销路中P=0.5销路差P=0.2销路好P=0.3销路中P=0.5销路差P=0.2第34页/共84页35决策树法在例1中只包括一级决策叫做单级决策问题。实际中的一些风险型决策问题包括两级以上的决策,叫做多级决策问题。第35页/共84页36决策树法例2:某工厂由于生产工艺落后产品成本偏高。在产品销售价格高时才能盈利,在产品价格中等时持平,企业无利可图。在产品价格低时,企业要亏损。现在工厂的高级管理人员准备将这项工艺加以改造,用新的生产工艺来代替。新工艺的取得有两条途径,一个
18、时自行研制,成功的概率是0.6;另一个是购买专利技术,预计谈判成功的概率是0.8。但是不论研制还是谈判成功,企业的生产规模都有两种方案,一个是产量不变,另一个是增加产量。如果研制或者谈判均告失败,则按照原工艺进行生产,并保持产量不变。第36页/共84页37决策树法按照市场调查和预测的结果,预计今后几年内这种产品价格上涨的概率是0.4,价格中等的概率是0.5,价格下跌的概率是0.1。通过计算得到各种价格下的收益值,如表所示。要求通过决策分析,确定企业选择何种决策方案最为有利。第37页/共84页38决策树法方案收益值自然状态原工艺生产买专利成功0.8自行研制成功0.6产量不变增加产量产量不变增加产
19、量价格下跌0.1-100-200-300-200-300价格中等0.5050500-250价格上涨0.4100150250200600单位:百万元单位:百万元第38页/共84页39决策树法解:(1)画决策树如图所示(2)计算各节点的收益期望值,如 节点4:0.1(-100)+0.50+0.4100=30 节点8:0.1(-200)+0.550+0.4150=65 节点9:0.1(-300)+0.550+0.4250=95 因为650.65,猜白是最优方案;当P0.65猜黑是最优方案。第47页/共84页48灵敏度分析在实际的决策过程中,经常要将自然状态的概率和损益值等,在一定的范围内作几次变化,
20、反复地进行计算,考察所得到的数学期望值是否变化很大,影响到最优方案的选择如果这些数据稍加变化,而最优方案不变,那么这个决策方案就是稳定的;否则,这个决策方案就是不稳定的,需要进行更深一步的讨论了。第48页/共84页49信息的作用(贝叶斯决策)在处理风险型决策问题的期望值方法中,需要知道各种状态出现的概率P(Si),称为先验概率在决策的过程中,也会不断收集信息,并根据新信息对原有各种状态出现的概率进行修正收集到信息B,变化后的概率记为P(Si|B),是一个条件概率,称为后验概率追加信息一般有助于改进对决策问题的分析,需要解决两个问题如何根据信息对先验概率进行修正,并进行决策获取信息需要支付一定费
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- 运筹学 第八 决策 分析
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