系统工程课件-第7章-系统预测与决策教材.ppt

1、第第7 7章章 系统预测与决策系统预测与决策v7-1 系统预测与决策概述v7-2 不确定型决策v7-3 风险型决策 v7-4 冲突分析7-1 系统预测与决策概述7.1.1 预测概述预测概述 预测是对未发生或目前还不明确的事物进行预先的估计和推测，是在现时对事物将要发生进行探讨和研究。一、定义一、定义二、预测的目的和意义二、预测的目的和意义 在社会经济和未来社会中，预测将有广泛的发展前景，它的科学价值将更加引起人们的重视。因为社会经济对预测的需要程度，是由社会发展的速度所决定的。预测在未来的发展趋势上，将会呈现如下的特点：p方法的多元化（调查法，类比法，趋势法，模拟法，规范法，指标法）p手段技术

2、化 （计算机的使用，可以迅速处理和分析大量的数据和资料）p内容的广泛化 （领域包括科技、军事、社会、经济、教育、自然灾害等方面，以及机器人、星际旅行、地球命运、与外星人联系等令人感兴趣的问题）三、预测的分类三、预测的分类1、按性质分类、按性质分类p定性预测定性预测p定量预测定量预测p定时预测定时预测四、预测的基本步骤四、预测的基本步骤确定预测目标 选择适当预测方法 搜集资料 分析判断预测结果 1、确定预测目标 预测什么问题，希望达到什么目的，这样才能做到有的放矢。例如，一个企业公司预测的目的在于推算下一年的收入与支出的预计数字，则需历年产品的全部销售额和支出资料。 2、搜集资料、搜集资料 v要

3、围绕预测目标收集有关资料，准确及时的调查研究资料和统计资料是预测的基础。v 资料进行必要的审查和整理，如数据的可靠性、可比性等。要做到数据可靠，核算方法相同，统计时间、计量单位一致。3、选择适当预测方法、选择适当预测方法v例如在掌握资料不够完备，准确度要求较低时，可采用调研预测法；在掌握的资料比较完备，进行较精确的预测时，可运用一定的数学模型。另外考虑到事物发展变化受多种因素的影响，预测结果有的可能存在误差，这时需要根据实际情况，分析误差状况，计算预测误差，使预测结果与实际情况相近。4、分析、判断预测结果、分析、判断预测结果v 根据历史资料进行经济预测，是以相对稳定的自然条件、生产条件和经济条

4、件为前提的。当各种条件发生突然变化，对初步预测结果进行分析判断和必要的调整，才能为决策提供可靠的依据。预测过程的具体程序预测过程的具体程序准备阶段实施阶段分析验证阶段交付决策阶段提出预测课题明确预测目的落实组织工作选定预测方法预测模型构思收集数据资料确立预测模型运算和预测模型分析评价模型分析评价预测结果验证提交预测报告7.1.1 决策概述决策概述v什么是决策什么是决策 决策是对一项问题在行动之前所作的考虑和抉择；是对未来的行为确定目标和方向，并从两个以上的行动方案中，合理地选择一个能实现预期目标最优行动方案的活动过程。调查研究提出问题 系统分析确定目标 收集信息科学预测制定方案进行决策全面比较

5、评价方案实施方案控制反馈 决策的过程流程图决策的过程流程图v决策的过程决策的过程决策的分类决策的分类v确定性决策 具有结构化模型的决策。例如：能得到最佳解；问题有明确的定义，有一元目标函数；问题结构能用数学模型表示。v确定型决策方法确定型决策方法v例例 投资者投资者(部门部门)，为一企业技术改造投资，要考，为一企业技术改造投资，要考虑投资费用与产值增长额的效益，因此产生最大效虑投资费用与产值增长额的效益，因此产生最大效益的方案是最优方案。各种方案见表益的方案是最优方案。各种方案见表方案 费用(万元)销售增长额(万元) 效用(增长额/费用) 12345 1.802.002.252.753.25

6、1.782.022.422.683.24 0.9881.0101.075*0.9740.997 在表中，各种备择方案对应的费用与产值增长额是自然状态的，所以这是个确定型问题，很显然选择方案3是满足目标要求的最优决策。v不确定型决策法不确定型决策法p(一) 悲观决策法 p(二) 后悔值法 p(三) 乐观决策法 p(四) 最大折衷收益法 v风险型决策风险型决策例例 某银行1月份接到一企业进行技术改造的贷款申请，在评价分析时设计出两个方案：一是改造原有生产线，需投资100万元，工期为2个月；二是建一条新生产线，需投资180万元，工期为6个月。按技术改造 (甲)、新建生产线 (乙) 和维持老产品 (丙

7、) 三种方案进行估算，到年底的损益值见下表1；该厂对新产品和维持老产品需求程度的概率状况见表2。 方案方案 金金 需求状况需求状况 额额甲甲乙乙丙丙较多较多一般一般较少较少300200-50350300-7010080-50成本成本1001800 方案方案 概率概率需求状况需求状况甲甲乙乙丙丙较多较多一般一般较少较少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）期望值期望值13511319v计算各方案的期望值为甲：3000.6+2000.3+(-50)0.1-100=135(万元)乙：3500.6+

8、3000.3+(-70)0.1-180=113(万元)丙：l000.2+800.3+(-50)0.5-0=19(万元)v可见甲方案的获利期望值最高，135万元，故银行应采取扶持的决策。其他系统决策的分类其他系统决策的分类 按决策层次划分，可以分为战略决策、管理决策和业务决策 。 按决策阶段可将决策分为单阶段决策和多阶段决策。 按决策目标多少划分，可以分为单目标决策和多目标决策。7-2 7-2 不确定型决策不确定型决策v在决策中，当自然状态发生的概率不能确定，它具有以下几个特点：1.存在有明确的决策目标；2.存在有两个或两个以上的行动方案；3.存在有两种或两种以上的自然状态，决策者不能肯定哪一种

9、状态必然发生，同时对各种自然状态发生的概率也不清楚；4.不同系统方案在各种自然状态下的益损值可计算。目前不确定型决策已有的决策方法主要有下列几种。返回章目录 不确定型决策已有的决策方法主要有 乐观准则乐观准则 悲观准则悲观准则 乐观系数准则乐观系数准则 等可能准则等可能准则 最小机会损失准则最小机会损失准则例例 电视机厂，电视机厂，2005年产品更新方案：年产品更新方案：A1：彻底改型：彻底改型 A2：只改机芯，不改外壳：只改机芯，不改外壳A3：只改外壳，不改机芯：只改外壳，不改机芯问：如何决策？问：如何决策？收益矩阵：收益矩阵： 高高 中中 低低 S1 S2 S3A1 20 1 -6 (万元

10、万元)A2 9 8 0 A3 6 5 4事件事件方案方案(一一)、乐观准则、乐观准则(最大最大法则最大最大法则) maxmaxVij ij选选A1 S1 S2 S3 Vi =maxVij A1 20 1 -6 20 A2 9 8 0 9A3 6 5 4 6maxVi =20i(二二)、悲观准则、悲观准则(最大最小法则最大最小法则) maxminVij ij选选A3 S1 S2 S3 Vi =minVij A1 20 1 -6 -6 A2 9 8 0 0A3 6 5 4 4maxVi =4ij选选A1(三三)、折衷准则、折衷准则(乐观系数准则乐观系数准则) 加权系数加权系数(0 1 1)max(

11、maxVij )+(1-)(minVij ) =0.6ijj S1 S2 S3 Vi1 =max Vi2 =min 加权平均加权平均 A1 20 1 -6 20 -6 9.6A2 9 8 0 9 0 5.4A3 6 5 4 6 4 5.2max=9.6i选选 A2max Vij 1nnj=1i(四四)、等概率准则、等概率准则 S1 S2 S3 Vi = Vij A1 20 1 -6 5 A2 9 8 0 5A3 6 5 4 5max=5232313选选 A1(五五)、后悔值准则、后悔值准则(最小机会损失最小机会损失) maxVij -Vij i S1 S2 S3 S1 S2 S3 maxA1

12、20 1 -6 0 7 10 10A2 9 8 0 11 0 4 11A3 6 5 4 14 3 0 14min=10自有人类以来就有了人类的决策活动。人类在长期的决策活动中，逐渐发展出多种多样的决策技术。人类在以往历史上形成起来的决策技术，可以说是一门学问；但决策学发展成为一门科学，是20世纪中叶以后的事情。经验决策经验决策科学决策科学决策参谋决策参谋决策当代决策分析理论和方法，从广义上说，至少包括线性规划、非线性规划、动态规划、对策论等。这些理论和方法的研究，都已成为数学的领域。系统工程师只是利用数学家们的理论成果来进行工作。7-3 风险型决策 (1)存在决策者希望达到的明确目标；(2)存

13、在两个以上不以决策者主观意志为转移存在两个以上不以决策者主观意志为转移的自然状态，但决策者或分析人员根据过去的的自然状态，但决策者或分析人员根据过去的经验和科学理论等可预先估算出自然状态的概经验和科学理论等可预先估算出自然状态的概率值率值P(j)(和确定性决策不同)；(3)存在着可供选择的两个以上的行动方案； (4)不同行动方案在确定状态下的益损值可以计算出来。311、期望值法、期望值法期望值是指概率论中随机变量的数学期望。这里，我们把采取的行动方案看成是离散随机变量，则m个方案就有m个离散随机变量，离散变量所取之值就是行动方案相对应的益损值。一、风险型决策分析的基本方法一、风险型决策分析的基

14、本方法miiixpXE1)(32例：某企业要生产一种新产品，其行动方案和自然状态如下表：例：某企业要生产一种新产品，其行动方案和自然状态如下表：概率益损值例1：某冷饮店要制定七八月份的日进货计划。该品质的冷饮进货成本为每箱30元，销售价为50元，当天销售后每箱可获利20元。如果剩一箱，由于冷藏及其它原因要亏损10元。今年的市场情况不清楚，但有前两年同期120天的日销售资料。问今年平均每天进多少箱为好？表表2 决策表决策表v表1 冷饮日销售情况日销售量（箱）完成销售量的天数概率值1002424/120=0.21104848/120=0.41203636/120=0.31301212/120=0.

15、1合计1201.0销售状态利润(元) 概率 方案100箱110箱120箱130箱期望利润值0.20.40.30.1100箱20002000200020002000110箱19002200220022002140120箱18002100240024002160130箱17002000230026002090实际中获得概率值的问题？ 所谓决策树法就是利用树形图模型来描述决策分析问题，并直接在决策树图上进行决策分析。其决策目标(准则)可以是益损期望值或经过变换的其它指标值。 1 2 3 结 果 点 结 果 点 结 果 点 结 果 点 自 然 状 态 点 自 然 状 态 点 决 策 点 方 案 分 支

16、 方 案 分 支 概 率 枝 概 率 枝 概 率 枝 概 率 枝 绘制决策树绘制决策树：“”表示决策节点，从它引出的分枝叫做分枝。“”表示状态节点，从它引出的分枝叫做状态分枝或概率分枝。“”表示结果节点，即将不同行动方案在不同自然状态下的结果注明在结果节点的右端。37例：某制药厂欲投产例：某制药厂欲投产A、B两种新药，但受到资金及销两种新药，但受到资金及销路限制，只能投产其中之一。若已知投产新药路限制，只能投产其中之一。若已知投产新药A需要资需要资金金30万元，投产新药万元，投产新药B只需资金只需资金16万元，两种新药生万元，两种新药生产期均定为产期均定为5年。估计在此期间，两种新药销路好的概

17、年。估计在此期间，两种新药销路好的概率为率为0.7， 销路差的概率为销路差的概率为0.3。它们的益损值如表下。它们的益损值如表下所示。问究竟投产哪种新药为宜所示。问究竟投产哪种新药为宜? AB42决策问题需要经过多次决策才能，则这种决策问决策问题需要经过多次决策才能，则这种决策问题就叫多级决策问题。题就叫多级决策问题。自然状态自然状态行动方案行动方案跌价跌价1原价原价2涨价涨价30.10.50.4按原有工艺生产按原有工艺生产-1000125引进生产线产量不变引进生产线产量不变-25080200（成功率（成功率0.8）产量增加）产量增加-400100300自选设计产量不变自选设计产量不变-250

18、0250（成功率（成功率0.6）产量增加）产量增加-350-250650概率概率益损益损值练习题练习题 某企业计划引入一种新产品，若引入需支付研制费某企业计划引入一种新产品，若引入需支付研制费20万元。新产品万元。新产品获利多少主要取决于三种情况：一是其它企业是否引入类似产品，展开竞获利多少主要取决于三种情况：一是其它企业是否引入类似产品，展开竞争；二是本企业采取的推销活动规模；三是竞争企业的推销活动规模。如争；二是本企业采取的推销活动规模；三是竞争企业的推销活动规模。如果本企业不引入，收益为果本企业不引入，收益为0。如果引入，则有两种状态，即竞争企业可能。如果引入，则有两种状态，即竞争企业可

19、能引入，也可能不引入类似产品。竞争企业引入类似产品的概率为引入，也可能不引入类似产品。竞争企业引入类似产品的概率为0.6，不，不引入的概率为引入的概率为0.4。如果竞争企业不引入，本企业采用大规模和小规模两。如果竞争企业不引入，本企业采用大规模和小规模两种推销策略的估计获利分别为种推销策略的估计获利分别为200万元和万元和60万元。如果竞争企业引入类似万元。如果竞争企业引入类似产品，则当本企业大规模推销时，竞争企业有大规模推销和小规模推销两产品，则当本企业大规模推销时，竞争企业有大规模推销和小规模推销两种可能（概率分别为种可能（概率分别为0.7和和0.3），本企业相应的估计获利分别为），本企业相应的估计获利分别为60万元和万元和160万元；当本企业小规模推销时，竞争企业也有大规模推销和小规模推万元；当本企业小规模推销时，竞争企业也有大规模推销和小规模推销两种可能（概率分别为销两种可能（概率分别为0.2和和0.8），本企业相应的估计获利分别为），本企业相应的估计获利分别为40万万元和元和100万元。试用决策树方法，对该企业是否引入新产品以及引入新产万元。试用决策树方法，对该企业是否引入新产品以及引入新产品时的推销策略进行决策分析。品时的推销策略进行决策分析。487-4 冲突分析4950515254