1、第7章 運輸系統決策 管理就是決策！ 赫伯特西蒙 (Herbert Alexander Simon 1916- 2001)Representative works:Administrative Behavior 19471引言 決策通常是人們在政治、經濟、技術和日常生活中普遍存在的一種選擇方案的行為。決策是管理中經常發生的一種活動。 關于決策的重要性，諾貝爾獎獲得者西蒙有一句名言“管理就是決策”,這就是說管理的核心就是決策。 決策是一種選擇行為，研究決策的方法，并將現代科學技術成就應用于決策，稱之為決策科學。 決策科學包括的內容十分廣泛：決策心理學、決策的數量化方法、決策的評價以及決策支持系統

2、，決策自動化等。2第7章 運輸系統決策第1節 概述第2節 確定型運輸決策問題第3節 不確定型運輸決策問題第4節 風險型運輸決策問題3第1節 概述一、概念 系統決策是指在一定條件下，根據系統的狀態，在可采取的各種策略中，依據系統目標選取一個最優策略并付諸實施的過程。 科學決策不同于經驗決策，它是對系統目標選取一個最優策略并付諸實施的過程，運用科學的思維方法，采用科學的決策技術作出決策的過程。4二、決策的基本要素決策者、方案、結局、價值和效果、偏好1、決策者2、方案決策過程中可供選擇的行動方案或策略，可以是有限的，也可以是無限的，表示為： A=a1，a2，am=ai （i=1，2，m）3、結局方案

3、選擇以后所造成的結果。包括單一結局和多種結局（狀態），可以表示為： S=s1，s2，sn=sj （j=1，2，n）第1節 概述5第1節 概述二、決策的基本要素4、價值及效用是對結局所作出的評價。在決策分析中，無風險下對結局的評價稱為價值；有風險下稱為效用，效用取值0，1。益損值矩陣C：其中：單目標決策問題：決策目標唯一，益損值矩陣唯一；多目標決策問題：決策目標多個，益損值矩陣也為多個。6第1節 概述二、決策的基本要素5、偏好偏好是指人們對各種方案、目標、風險的愛好傾向。可以定量表示偏好，也可以用排序的方式表示。決策就是要在給定狀態s的條件下，從方案中選取一個最優方案，使其可能的收益最大或損失最

4、小。企關系可以表示為：7第1節 概述三、決策的程序1、提出問題，確定目標2、調查研究，擬定可行方案3、方案的評價和選擇4、方案的貫徹實施提出問題、確定目標調查研究、擬定方案調查研究、擬定方案調查研究、擬定方案8第1節 概述四、決策的準則1、信息準則2、預測準則3、科學準則4、系統準則5、可行準則6、選優準則7、行動準則8、反饋準則9第1節 概述五、決策的分類1、按決策的重要性分：戰略決策、策略決策、執行決策2、按決策的結構分：程序決策、非程序決策3、按決策的方式分：定性決策、定量決策4、按決策環境和條件分：確定型決策、風險型決策、不確定型決策5、按決策過程的連續性分：單項決策、序貫決策10第1

5、節 概述六、運輸系統決策 運輸系統決策是指在運輸系統中與運輸活動有關的決策問題。如運輸經濟決策、運輸科技決策、運輸發展決策，等。 從運輸企業的長遠發展方向來看，要不要增加新的投資，擴大運輸規模；要不要引進新技術、新工藝、新設備；從運輸企業的日常管理工作來看，運輸價格應該如何確定，運輸設備何時更新、如何更新等所有這些都要求決策者能夠做出合理、適時、科學、正確的決策。11第2節 確定型運輸決策問題一、確定型決策的主要特征 確定型決策是指決策環境是完全確定的，做出選擇的結果也是確定的，能夠確定計算出各方案的益損值的決策問題。確定型決策的主要特征1、存在決策者希望達到的一個明確的目標（最大或最小）2、

6、存在一個確定的自然狀態；3、存在可供決策者選擇的兩個或兩個以上的行動方案；4、不同的行動方案在確定狀態下的益損值可以計算出來。12第2節 確定型運輸決策問題二、確定型決策的方法常用的決策方法包括： 單目標決策問題線性規劃、非線性規劃、動態規劃、目標規劃、整數規劃、投入產出模型、確定型庫存模型等 多目標決策問題多目標規劃13第2節 確定型運輸決策問題 假設在企業的經營管理中，要求實現的目標有K個，行動方案有L個，對于第i個可行方案第j個目標所得到的效益值為Cij，令第j個目標的權數位Wj，則有： 第i個方案達到K個目標時，其總的效益值是: 最優方案為：max A1，A2，Ai，AL 各個目標的權

7、數是根據在整個總的任務中個目標占據的重要程度來決定的，可以采取專家打分法或平均數法。14第3節 不確定型運輸決策問題 不確定型決策指決策者對環境情況一無所知，但可以通過分析對決策事件變化的各種因素，估計出幾種可能發生的自然狀態，以及各個方案在各種狀態下的益損值。不確定型決策的主要特征：1、存在決策者希望達到的一個明確目標（最大或最小）；2、存在兩個或兩個以上的自然狀態；3、存在可供決策者選擇的兩個或兩個以上的行動方案；4、不同的行動方案在不同自然狀態下的益損值可以計算出來。 不確定型決策主要取決于決策準則的主觀愿望和要求。常用的方法有：樂觀準則、悲觀準則、折衷準則和遺憾值準則。15第3節 不確

8、定型運輸決策問題一、樂觀準則（極大極大決策標準maxmax） 樂觀準則決策者在進行決策時，不放棄任何一個獲得好結果的機會，爭取大中取大，充滿樂觀冒險精神。1、決策步驟編制決策效益值表；從每一個方案中選擇一個最大的收益值；再從各方案最大收益值的選擇結果中選出最大者作為備選方案。2、決策原則大中取大16第3節 不確定型運輸決策問題二、悲觀準則（極大極小決策標準maxmin） 悲觀準則決策者在進行決策時，唯恐由于決策失誤帶來的損失，因而，在做決策時小心謹慎，總是抱著悲觀的態度，從最壞的結果中爭取最好的結果。1、決策步驟編制決策效益值表；從每一個方案中選擇一個最小的收益值；再從各方案最小收益值的選擇結

9、果中選出最大者作為備選方案。2、決策原則小中取大17第3節 不確定型運輸決策問題三、折衷準則 折衷準則是介于樂觀和悲觀準則之間的一個決策標準，在進行決策時，要求決策者確定一個系數，即折衷系數： 折衷系數接近于1，說明決策者接近悲觀；折衷系數接近于0，說明決策者接近樂觀。1、決策步驟編制益損值表；計算每個方案折衷決策收益值，即：選擇最大的折衷收益值對應的方案為備選方案，即：18第3節 不確定型運輸決策問題四、遺憾準則 遺憾準則是一種使遺憾值最小的準則，所謂遺憾值是指決策者在某種自然狀態下本應選擇收益最大的方案時卻選擇了其它方案而造成的機會損失值。該準則要求決策者先計算各方案在不同狀態下的遺憾值，

10、再分別找出各方案的最大遺憾值，最后在這些最大遺憾值中找出最小者對應的方案，即將最小的最大遺憾值對應的方案作為最有決策方案。1、決策步驟編制決策益損值表；用每個狀態下的最大收益值減去其它方案的收益值，得出每個方案遺憾值，即：找出每個方案的最大遺憾值，即：從每個方案的最大遺憾值中找出最小的遺憾值對應的方案作為備選方案，即：19第3節 不確定型運輸決策問題【決策應用舉例】 某貨運中心需貸款修建一個倉庫，初步考慮了三個建庫方案：（1）建大型倉庫a1；（2）建中型倉庫a2；（3）建小型倉庫a3。由于缺乏相關資料背景，對貨物量的多少不能確定，只能估計大s1、中s2、小s3三種自然狀態，而且每種狀態出現的概

11、率也無法預測。經初步估算得到每個方案在不同狀態下的益損值如下表： 20 風險型決策也稱隨機性決策或概率決策，是指決策問題中決策者除了知道未來可能出現哪些狀態外，還知道出現這些狀態的概率分布。 第4節 風險型運輸決策問題風險型決策的主要特征：存在決策者希望達到的一個明確目標(最大或最小)；存在兩個或兩個以上的自然狀態；出現各種自然狀態的概率可以預先估計或計算出來；存在可供決策者選擇的兩個或兩個以上的行動方案；不同行動方案在不同自然狀態下的損益值可以計算出來。21 風險型決策主要應用于遠期目標的戰略決策或隨機因素較多的非程序化決策。決策者往往通過調查，根據過去的經驗或主觀估計等途徑獲得這些概率。在

12、風險決策中一般采用期望值作為決策準則，常用的有: 1、期望收益值法（最大期望收益決策準則） 2、期望損失值法（最小機會損失決策準則） 3、最大可能法 4、決策樹法第4節 風險型運輸決策問題227.4.1 期望收益值法 期望收益值法是應用概率論中計算離散隨機變量數學期望的方法分別計算各種方案在各種自然狀態下的期望收益值 ，再根據期望值的大小選出最優方案。（最大期望收益決策準則）決策步驟：(1)編制決策收益值表；(2)計算每個方案的期望收益值，即：(3)選擇期望收益值最大的方案為備選方案，即：23 某貨運中心需貸款修建一個倉庫，初步考慮了三個建庫方案：(1)建大型倉庫a1；(2)建中型倉庫a2；(

13、3)建小型倉庫a3。由于缺乏相關資料背景，對貨物量的多少不能確定，只能估計大s1、中s2、小s3三種自然狀態，每種狀態出現的概率分別為0.3、0.5、0.2。經初步估算得到每個方案在不同狀態下的益損值如下表，試用期望收益值法進行決策。 【期望收益值法應用舉例】247.4.2 期望損失值法 期望損失值法是應用概率論中計算離散隨機變量數學期望的方法分別計算各種方案在各種自然狀態下的期望損失值(遺憾值) ，最后選擇最小期望損失值對應的方案為最優方案的方法。 （最大期望收益決策準則）決策步驟：(1)編制不同方案在不同自然狀態下的損失值表；(2)計算不同方案的期望損失值，即：(3)選擇期望損失值最小的方

14、案為最優方案，即：25 某貨運中心需貸款修建一個倉庫，初步考慮了三個建庫方案：(1)建大型倉庫a1；(2)建中型倉庫a2；(3)建小型倉庫a3。由于缺乏相關資料背景，對貨物量的多少不能確定，只能估計大s1、中s2、小s3三種自然狀態，每種狀態出現的概率分別為0.3、0.5、0.2。經初步估算得到每個方案在不同狀態下的益損值如下表，試用期望收益值法進行決策。 【期望損失值法應用舉例】267.4.3 最大可能法 最大可能法要求決策者首先找出概率明顯最大的自然狀態，然后在這一狀態下選取收益最大的方案作為最優決策方案。（最大概率最大收益準則）決策步驟：(1)編制決策效益值表；(2)確定明顯最大概率所對

15、應的自然狀態，即：(3)在選定的自然狀態下，選取收益值最大的方案為最優方案，即：27【最大可能法應用舉例】287.4.4 決策樹法 期望損失值法是應用概率論中計算離散隨機變量數學期望的方法分別計算各種方案在各種自然狀態下的期望損失值(遺憾值) ，最后選擇最小期望損失值對應的方案為最優方案的方法。 （最大期望收益決策準則）決策步驟：(1)編制不同方案在不同自然狀態下的損失值表；(2)計算不同方案的期望損失值，即：(3)選擇期望損失值最小的方案為最優方案，即：293031例題：為生產某種新型港口裝卸機械提出了兩個建廠方案：一是投資300萬元建大廠；一是投資160萬元建小廠，均考慮10年經營期，據預

16、測，在這10年經營期內，前三年該產品銷路好的概率為0.7；而若前三年銷路好，則后七年銷路好的概率為0.9；若前三年小銷路差，則后七年銷路差肯定差。另外，估計每年兩個建廠方案的益損值如表所示，要求用決策樹法確定最優的建廠方案。32多級決策問題舉例以上例已知條件為基礎，先假定兩個方案中，除了建大廠的方案以外，另一個方案是先投資160萬建小廠，若產品銷路好，則三年后考慮是否擴建成大廠，擴建投資為140萬元。擴建后產品的經營期為7年，每年的收益情況與大廠相同，此時，應選擇哪種建廠方案？3334359.5 決策樹 有些決策問題，當進行決策后又產生一些新情況，并需要進行新的決策，接著又有一些新情況，又需要

17、進行新的決策。這樣決策、情況、決策構成一個序列，這就是序列決策。描述序列決策的有力工具之一是決策樹，決策樹是由決策點，事件點及結果構成的樹形圖。一般選用最大收益期望值和最大效用期望值或最大效用值為決策準則，下面用例子說明。36例3 設有某石油鉆探隊，在一片估計能出油的荒田鉆探。可以先做地震試驗，然后決定鉆井與否。或不做地震試驗，只憑經驗決定鉆井與否。做地震試驗的費用每次3000元，鉆井費用為10000元。若鉆井后出油，這井隊可收入40000元，若不出油就沒有任何收入。各種情況下估計出油的概率已估計出，并標在圖上。問鉆井隊的決策者如何作出決策使收入的期望值為最大。37解：用決策樹來求解上述決策問

18、題，并將有關數據標在圖上，見圖。 表示決策點；()表示事件點；表示收益點；負值表示支付。 38采用逆決策順序方法求解， 圖表明這是兩級隨機決策問題，計算步驟是： 第1步 計算各事件點的收入期望值 事件點收入期望值(2) 400000.85+00.15=34000(3) 400000.10+00.90=4000(4) 400000.55+00.46=22000 將收入期望值標在相應的各點處，這時可將原決策樹簡化為下圖。 3940第2步按最大收入期望值決策準則在圖15-8(a)上給出各決策點的抉擇。在決策點2按max (34000-10000)，0=24000所對應的策略為應選策略，即鉆井，在決策

19、點3按max (4000-10000)，0=0所對應的策略為應選策，即不鉆井，在決策點4按max (22000-10000)，0=12000所對應的策略為應選策略，即鉆井。41第3步在決策樹上保留各決策點的應選方案，把淘汰策略去掉，得到圖15-8(b)，這時再計算事件點(1)的收入期望值。240000.60+00.40=14400將它標在(1)旁。42第4步決策點1有兩個方案：做地震試驗和不做地震試驗，各自的收入期望值為(14400-3000)和12000。按max (14400-3000)，12000=12000所對應的策略為應選策略，即不做地震試驗。這個決策問題的決策序列為：選擇不做地震試

20、驗，直接判斷鉆井，收入期望值為12000元。439.7 靈敏度分析 靈敏度分析的意義 通常在決策模型中自然狀態的概率和損益值往往由估計或預測得到，不可能十分正確，此外實際情況也在不斷地變化，現需分析為決策所用的數據可在多大范圍內變動，原最優決策方案繼續有效，進行這種分析稱為靈敏度分析. 下面用例來說明。 44例5 假設有外表完全相同的木盒100只，將其分為兩組，一組內裝白球，有70盒，另一組內裝黑球，有30盒。現從這100盒中任取一盒，請你猜，如這盒內裝的是白球，猜對了得500分，猜錯了罰200分；如這盒內裝的是黑球，猜對了得1000分，猜錯了罰150分。為使期望得分最多，應選那一方案。 有關數據