24三月2024專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.1決策概述一、決策概念：決策：是指?jìng)€(gè)人或集體為了達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)某一目標(biāo)，借助一定的科學(xué)手段和方法，從若干備選方案中選擇或綜合成一個(gè)滿意合理的方案，并付諸實(shí)施的過(guò)程。決策定義的理解：找出制定決策的根據(jù)，即收集信息，并根據(jù)手頭上的信息制定可能的行動(dòng)方案。在諸行動(dòng)方案中進(jìn)行抉擇，即根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況和對(duì)未來(lái)發(fā)展的預(yù)測(cè)，從各個(gè)備選方案中選定一個(gè)方案。對(duì)已選擇的方案及其實(shí)施進(jìn)行評(píng)價(jià)。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.1決策概述二、決策的特征：目的性超前性創(chuàng)造性管理性專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.1決策概述三、科學(xué)決策：科學(xué)決策是決策者依據(jù)科學(xué)方法、科學(xué)程序、科學(xué)手段所進(jìn)行的決策工作。科學(xué)決策的主要特點(diǎn)是：有科學(xué)的決策體系和運(yùn)作機(jī)制。決策體系包括決策系統(tǒng)、參謀系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)督系統(tǒng)。遵循科學(xué)的決策過(guò)程。決策過(guò)程包括：提出問(wèn)題和確定目標(biāo)；擬定決策方案；決策方案的評(píng)估和優(yōu)選；決策的實(shí)施和反饋。重視“智囊團(tuán)”在決策中的參謀咨詢作用。運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和科學(xué)方法。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.1決策概述四、決策原則：在決策全過(guò)程中需要遵循的原則：實(shí)事求是原則：根據(jù)實(shí)際情況確定方針。“外腦”原則：重視發(fā)揮參謀、智囊作用。經(jīng)濟(jì)原則：力求節(jié)約財(cái)力、人力、物力等。在確定決策目標(biāo)時(shí)需遵循的原則差距原則：決策目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)之間存在一定差距。緊迫原則：解決目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)之間的差距具有緊迫性。“力及”原則：達(dá)到目標(biāo)解決差距應(yīng)該是力所能及的，是主客觀條件所允許的，有解決的現(xiàn)實(shí)可能性。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.1決策概述四、決策原則：在制定備選方案時(shí)遵循的原則瞄準(zhǔn)原則：備選方案必須瞄準(zhǔn)決策目標(biāo)。差異原則：各備選方案之間必須有差異。在優(yōu)選方案時(shí)遵循的原則“兩最”原則：最優(yōu)方案應(yīng)是效益最大、可靠性最大，損失最小、風(fēng)險(xiǎn)性最小的決策方案。預(yù)后原則：選定的方案應(yīng)具有應(yīng)變能力和預(yù)防措施。時(shí)機(jī)原則：決策應(yīng)在信息充分或根據(jù)充分的時(shí)機(jī)作出，不能超前或拖后。在決策實(shí)施過(guò)程中需遵循的原則跟蹤原則：決策付諸實(shí)施后要隨時(shí)檢查驗(yàn)證。反饋原則：一旦發(fā)生決策與客觀情況不適應(yīng)之處，要及時(shí)采取措施，進(jìn)行必要修改和調(diào)整。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.2決策過(guò)程Ｈ.Ａ.西蒙將決策過(guò)程分為四大步驟：確定決策目標(biāo)；擬定各種被選方案；從各種被選方案中進(jìn)行選擇；執(zhí)行方案。設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方案確定目標(biāo)實(shí)施方案環(huán)境信息的收集、加工、傳輸與利用貫穿著決策各階段的工作過(guò)程。現(xiàn)代管理的核心是決策。決策的基礎(chǔ)是信息。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.2決策過(guò)程確定決策目標(biāo)擬定各種方案從各方案中選擇執(zhí)行方案調(diào)查研究預(yù)測(cè)技術(shù)環(huán)境分析創(chuàng)新技術(shù)模型技術(shù)可行性分析決策理論可靠性分析提出問(wèn)題確定目標(biāo)價(jià)值準(zhǔn)則擬定方案分析評(píng)估選擇方案試驗(yàn)驗(yàn)證普遍實(shí)施追蹤決策修改決策專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.3決策體系決策體系的定義：指決策整個(gè)過(guò)程中的各個(gè)層次、各個(gè)部門在決策活動(dòng)中的決策權(quán)限、組織形式、機(jī)構(gòu)設(shè)置、調(diào)節(jié)機(jī)制、監(jiān)督方法的整個(gè)體系。決策體系由決策系統(tǒng)、參謀（智囊）系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)督系統(tǒng)組成的一個(gè)統(tǒng)一整體。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.3決策體系決策體系運(yùn)行過(guò)程：

參謀系統(tǒng)利用信息系統(tǒng)制定決策方案提供給決策系統(tǒng)，決策系統(tǒng)利用信息系統(tǒng)提供的信息對(duì)參謀系統(tǒng)提供的方案進(jìn)行決策。決策系統(tǒng)的決策指令，在監(jiān)督系統(tǒng)的監(jiān)督下，由執(zhí)行系統(tǒng)貫徹執(zhí)行，執(zhí)行的情況和結(jié)果，又經(jīng)過(guò)智囊系統(tǒng)和信息系統(tǒng)反饋到?jīng)Q策系統(tǒng)。智囊系統(tǒng)根據(jù)新情況給決策系統(tǒng)提供補(bǔ)充或修改方案，決策系統(tǒng)對(duì)修改方案進(jìn)行決策，作出修訂指示，再由執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行。決策體系的運(yùn)行圖決策系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)督系統(tǒng)信息系統(tǒng)DSS參謀（智囊）系統(tǒng)專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持一、模型概念模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物、現(xiàn)象、過(guò)程或系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持二、模型分類按模型的表現(xiàn)可分為：物理模型：也稱為實(shí)體模型實(shí)物模型類比模型數(shù)學(xué)模型：是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的一類模型結(jié)構(gòu)模型：是反映系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和因果關(guān)系的模型仿真模型：通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序所表達(dá)的模型專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持三、數(shù)學(xué)模型的類型：原理性模型（如，牛頓力學(xué)三定律）系統(tǒng)學(xué)模型（如，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、灰色系統(tǒng)、最優(yōu)控制等）規(guī)劃模型（如，線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、運(yùn)輸問(wèn)題等）預(yù)測(cè)模型定性預(yù)測(cè)法有：專家調(diào)查法、情景分析法、主觀概率法等。定量預(yù)測(cè)法有：趨勢(shì)法、回歸法、平滑法等。管理決策模型（關(guān)鍵路徑法CPM、計(jì)劃評(píng)審技術(shù)PERT、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)審技術(shù)VERT、層次分析法）仿真模型（蒙特卡羅法、微觀分析模擬等）計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型（經(jīng)濟(jì)計(jì)量法、投入產(chǎn)出法、可行性分析、價(jià)值工程等）專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持四、建模:用模型來(lái)描述系統(tǒng)的因果關(guān)系或相互關(guān)系的過(guò)程建模的手段和方法多種多樣同一系統(tǒng)可用不同的模型來(lái)描述需要適當(dāng)考慮模型簡(jiǎn)化和結(jié)果的可靠性專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持四、建模數(shù)學(xué)模型的建模步驟:模型準(zhǔn)備模型假設(shè)建立模型模型求解模型分析模型檢驗(yàn)專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持五、模型求解:模型的解是某選定方案中決策變量的一組特定值模型求解是從已找到的行動(dòng)方案集合中，搜索適當(dāng)?shù)男袆?dòng)方案，用于解決問(wèn)題專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.4模型的決策支持五、模型求解模型求解方法:分析技術(shù):用數(shù)學(xué)公式直接得出最優(yōu)解或預(yù)測(cè)結(jié)果算法：是一步一步地求得最優(yōu)解的搜索過(guò)程，產(chǎn)生解并檢驗(yàn)是否有可能對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)盲目搜索：盲目搜索是一種任意的、沒(méi)有向?qū)У乃阉鞣椒繕?biāo)：在搜索中需要給出期望解的描述完全窮舉：通過(guò)比較所有方案，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解部分搜索：一直找到足夠好的解為止啟發(fā)式搜索：在許多應(yīng)用中有可能找到指導(dǎo)搜索過(guò)程的規(guī)則，而減少不必要的搜索次數(shù)專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持一、數(shù)學(xué)模型的決策支持問(wèn)題數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的決策支持線性規(guī)劃模型多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持二、線性規(guī)劃模型線性規(guī)劃是用來(lái)處理線性目標(biāo)函數(shù)和線性約束條件的一種頗有成效的最優(yōu)化方法。解決的兩類典型問(wèn)題：在給出一定的人力、物力、財(cái)力條件下，如何合理利用它們完成最多的任務(wù)或得到最大的效益；在完成預(yù)定目標(biāo)的過(guò)程中如何以最少的人力、物力、財(cái)力等資源去實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持二、線性規(guī)劃模型線性規(guī)劃模型的一般形式：目標(biāo)：min(或max)約束條件（s.t.）：≤bi

xj≥0

其中，z為目標(biāo)函數(shù)；xj為決策變量；aij、bi和cj分別為消耗系數(shù)、需求系數(shù)和收益系數(shù)。專家與決策支持系統(tǒng)第二章

線性規(guī)劃模型的決策支持包括兩方面：

模型求解的最優(yōu)解的決策支持模型的what-if分析的決策支持2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章模型求解的最優(yōu)解的決策支持線性規(guī)劃模型→最優(yōu)解：?jiǎn)渭冃畏ǎ@是結(jié)構(gòu)化決策。實(shí)際的決策問(wèn)題→線性規(guī)劃模型：人選定參數(shù)、建立目標(biāo)函數(shù)和約束方程，這是非結(jié)構(gòu)化決策。實(shí)際的決策問(wèn)題→最優(yōu)決策：人和計(jì)算機(jī)，這是半結(jié)構(gòu)化決策。2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章模型的what-if分析的決策支持what-if分析：（if）線性規(guī)劃模型中的參數(shù)變化→最優(yōu)解的怎樣改變（what）分析模型中參數(shù)的精確程度對(duì)最優(yōu)解的影響，有效地指導(dǎo)決策者作出最終的決策。2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章線性規(guī)劃模型的決策支持實(shí)例某公司研制了兩種新產(chǎn)品“玻璃門”和“鋁框窗”。工廠A每周大約有4個(gè)小時(shí)用來(lái)生產(chǎn)玻璃門；工廠B每周大約有12個(gè)小時(shí)用來(lái)生產(chǎn)鋁框窗；工廠C每周大約有18個(gè)小時(shí)用來(lái)生產(chǎn)玻璃門和鋁框窗。生產(chǎn)每扇門工廠A、C分別需要1、3個(gè)小時(shí)；生產(chǎn)每扇門工廠B、C都需要2個(gè)小時(shí)。玻璃門的單位利潤(rùn)估計(jì)為=300元；玻璃窗的單位利潤(rùn)估計(jì)為=500元。2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章最優(yōu)解：求在生產(chǎn)能力允許的條件下，達(dá)到最大利潤(rùn)的最優(yōu)解。設(shè)每周生產(chǎn)新門的數(shù)量為x，生產(chǎn)新窗的數(shù)量為y。該問(wèn)題的線性規(guī)劃模型的數(shù)學(xué)方程為：①利潤(rùn)：P=300x+500y②工廠A約束x≤4工廠B約束2y≤12工廠C約束3x+2y≤18x≥0y≥02.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章利用線性規(guī)劃模型的求解方法可得到最優(yōu)解是：x=2,y=6,p=3600

線性規(guī)劃模型為決策者提供了最優(yōu)決策。它是公司領(lǐng)導(dǎo)層是否對(duì)新產(chǎn)品生產(chǎn)的重要決策支持。

2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章what-if分析單個(gè)產(chǎn)品的單位利潤(rùn)的估計(jì)值不準(zhǔn)確時(shí)，最優(yōu)解怎樣變化？?jī)蓚€(gè)產(chǎn)品的單位利潤(rùn)的估計(jì)值不準(zhǔn)確時(shí)，最優(yōu)解怎樣變化？單個(gè)工廠生產(chǎn)新產(chǎn)品時(shí)間改變后，最優(yōu)解怎樣變化？三個(gè)工廠生產(chǎn)新產(chǎn)品時(shí)間改變后，最優(yōu)解怎樣變化？2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章問(wèn)題舉例：假設(shè)門的單位利潤(rùn)（px）的估計(jì)不準(zhǔn)確，最優(yōu)解怎樣變化？問(wèn)題轉(zhuǎn)換：最優(yōu)解不發(fā)生改變，門的單位利潤(rùn)（px）參數(shù)的最優(yōu)域（即可能的最大值與可能的最小值)是多少？求解方法：代入不同的px值，求解線性規(guī)劃模型的解，得數(shù)據(jù)如下頁(yè)數(shù)據(jù)表。2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章PxXYp02630001002632002002634003002636004002638005002640006002642007002644008004347009004351001000435500專家與決策支持系統(tǒng)第二章

從上表可見(jiàn)px的改變而不改變最優(yōu)解（x，y）的最小值與最大值，即最優(yōu)域?yàn)?0≤px≤700同樣方法可求出py的最優(yōu)域值為：py≥200其它what-if分析的問(wèn)題在此不進(jìn)行討論。2.5數(shù)學(xué)模型的決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章利用模型解決決策問(wèn)題，即建立決策方案，有兩種情況：利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，建立決策方案。組合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，建立決策方案。對(duì)于復(fù)雜的決策問(wèn)題的方案需要考慮用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型的組合來(lái)完成。

多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章模型的組合分兩種：并行組合與串行組合。并行組合：各模型所需輸入數(shù)據(jù)是相同的，但輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)（變量、數(shù)組等）相同、數(shù)值不同。串行組合：一個(gè)模型的輸出為另一個(gè)模型的輸入。串并組合：模型之間既有串行組合，也有并行組合多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章

在對(duì)一個(gè)實(shí)際決策問(wèn)題做方案時(shí)，往往會(huì)采用對(duì)同一問(wèn)題的多個(gè)不同模型進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)這些模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選擇或者進(jìn)行綜合，得到一個(gè)比較合理的結(jié)果。這是一種采用多模型并行組合的決策方案。實(shí)例：某縣對(duì)糧食產(chǎn)量進(jìn)行規(guī)劃，預(yù)測(cè)2010年的糧食總產(chǎn)量。為此，利用該縣從1990年到2000年各年的糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，按照不同預(yù)測(cè)模型的要求，分別建立了五個(gè)不同的數(shù)學(xué)模型，并分別進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算:多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章

（1）灰色模糊預(yù)測(cè)模型其中x1、x2、x3、x4分別為：良種面積、汗?jié)潮Ｊ彰娣e、化肥施用量、農(nóng)藥用量。

預(yù)測(cè)2010年總產(chǎn)量為15.9億斤。（2）生長(zhǎng)曲線預(yù)測(cè)模型

預(yù)測(cè)2010年總產(chǎn)量為15.4億斤。多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章

（3）時(shí)間趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型

預(yù)測(cè)2010年總產(chǎn)量為17.5億斤。

（4）多元回歸預(yù)測(cè)模型

其中x1、x2、x3、x4、t、x6分別為：化肥、種子、水、種糧面積、時(shí)間、政策因素。

預(yù)測(cè)2010年總產(chǎn)量為16.9億斤。多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章

（5）三次平滑預(yù)測(cè)模型

預(yù)測(cè)2010年總產(chǎn)量17.5億斤。歸納各模型預(yù)測(cè)結(jié)果在如下范圍，即：2010年糧食總產(chǎn)量：14～17.5億公斤。多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章決策者分析影響糧食產(chǎn)量的主要因素（投入水平、科技水平、生產(chǎn)條件，并集體討論，共同決策該縣在2010年預(yù)測(cè)值：2010年糧食總產(chǎn)量為15億斤。多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章

模型串行組合方案的決策支持書(shū)上實(shí)例（略）模型串并組合多模型輔助決策支持專家與決策支持系統(tǒng)第二章2.灰色－神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測(cè)模型專家與決策支持系統(tǒng)第二章3.灰色預(yù)測(cè)模型灰色預(yù)測(cè)模型：傳統(tǒng)GM(1,1)模型：適合對(duì)按等比遞增規(guī)律變化的序列進(jìn)行建模；無(wú)偏GM(1,1)模型：適合對(duì)指數(shù)序列進(jìn)行建模；改進(jìn)的GM(1,1)模型：多用在噪聲多、且精度要求較高的序列預(yù)測(cè)場(chǎng)合，但其計(jì)算代價(jià)要大得多。改進(jìn)的GM(1,1)模型的主要改進(jìn)：選用Gauss-Legendre求積公式和相鄰最近插值法求背景值；選用