7第七章系统决策分析.ppt

进入进入 系统工程（（Systems Engineering SESystems Engineering SE））——现代管理的系统思维与系统分析方法安徽工程科技学院管理系 ——王惊涛安徽工程科技学院管理系第一节：管理决策概述第二节：风险型决策分析第三节：冲突分析第七章 系统决策分析安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述一、基本概念 决决策策是管理的重要职能，它是决策者对系统方案所做决定的过程和结果，决策是决策者的行为和职责 按照H.A.H.A.西西蒙蒙()的观点，“管理就是决策”因此，决策分析的一般过程也即管理系统分析的过程 二、决策问题的基本模式和常见类型安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述•其中：其中：•Ai ——决策者的第i种策略或第i种方案属于决策变量，是决策者的可控因素 •θj——决策者和决策对象(决策问题)所处的第j种环境条件或第j种自然状态属于状态变量，是决策者不可控制的因素 •Wij ——决策者在第j种状态下选择第i种方案的结果，是决策问题的价值函数值，一般叫益损值、效用值。

•根据决策问题的基本模式，可划分决策问题的类型，其结果如下图所示其中依照θj的不同所得到的四种类型是最基本和最常见的划分安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述决策问题的要素决策问题的类型完全把握完全把握不完全把握不完全把握完全不把握完全不把握确定型决策确定型决策风险型决策风险型决策对自然不确定对自然不确定对人的不确定对人的不确定不确定型决策不确定型决策对抗型决策对抗型决策A（对策）政治、经济、军事、能源、人口、政治、经济、军事、能源、人口、教育等决策教育等决策战略、战术等决策战略、战术等决策W定性、定量、模糊决策；单目标、定性、定量、模糊决策；单目标、多目标决策；隐式、显式决策多目标决策；隐式、显式决策决策者个人、群体决策个人、群体决策安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述三、几类基本决策问题的分析1.确定型决策 条件：(1)存在决策者希望达到的明确目标(收益大或损失小等)；(2)存在确定的自然状态；(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 方法：在方案数量较大时，常用运筹学中规划论等方法来分析解决，如线性规划、目标规划。

严格地来讲，确定型问题只是优化计算问题，而不属于真正的管理决策分析问题 安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述2.风险型决策 条件：(1)(同确定型)；(2)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经验和科学理论等可预先估算出自然状态的概率值P(θj)；(3)(同确定型)；(4)(同确定型) 方法：期望值、决策树法 风险型决策问题是一般决策分析的主要内容在基本方法的基础上，应注意把握信息的价值及其分析和决策者的效用观等重要问题安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述3.不确定型决策 条件：(1)(同确定型)；(2)自然状态不确定，且其出现的概率不可知；(3)(同确定型)；(4)(同确定型) 方法：乐观法(最大最大原则)、悲观法(最小最大原则)、等概率法(Laplace准则；也是一种特殊的风险型决策)、后悔值法(Savage准则或后悔值最大最小原则) 对于不确定型决策分析问题，若采用不同求解方法，则所得的结果也会有所不同，因为这些决策方法是各自从不同的决策准则出发来选择最优方案的而具体采用何种方法，又视决策者的态度或效用观而定，在理论上还不能不能证明哪种方法是最为合适的。

安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述4.对抗型决策其中：A A——决策者的策略集； B B——竞争对手的策略集 可采用对策论及其冲突分析等方法来分析解决这类决策分析问题是当前管理、经济界比较关注的问题5.多目标决策：方法：化多目标为单目标的方法、重排次序法、目标规划法及层次分析法安徽工程科技学院管理系第一节：管理决策概述第二节：风险型决策分析第三节：冲突分析第七章 系统决策分析安徽工程科技学院管理系第二节 风险型决策分析Þ一、风险型决策分析的基本方法Ø1.期望值法•期望值法就是利用概率论中随机变量的数学期望公式算出每个行动方案的益损期望值并加以比较若采用决策目标(准则)是期望收益最大，则选择收益期望值最大的行动方案为最优方案；反之，若决策目标是期望费用最小，则采用费用期望值最小的方案为最优方案Ø2.决策树法Ø3.多级决策树安徽工程科技学院管理系第一节 管理决策概述Þ二、信息的价值Þ三、效用曲线的应用安徽工程科技学院管理系第一节：管理决策概述第二节：风险型决策分析第三节：冲突分析第七章 系统决策分析安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Þ一、对策论与冲突分析Ø冲突分析(Conflict Analysis)是国外近年来在经典对策论(Game Theory)和偏对策理论(Metagame Theory)基础上发展起来的一种对冲突行为进行正规分析(Formal Analysis)的决策分析方法。

安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Þ 其主要特点是能最大限度地利用信息，通过对许多难以定量描述的现实问题的逻辑分析，进行冲突事态的结果预测和过程分析(预测和评估、事前分析和事后分析)，帮助决策者科学周密地思考问题它是分析多人决策和解决多人竞争问题的有效工具之一国外已在社会、政治、军事、经济等不同领域的纠纷谈判、水力资源管理、环境工程、运输工程等方面得到了应用，我国也已在社会经济、企业经营和组织管理等领域开始应用Þ 对策(Game)是决策者在某种竞争场合下作出的决策，是一种人为的不确定型决策(竞争或对抗型决策)作为一类特殊的决策问题，对策的基本模式(概念模型)如图7—10所示安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析一般决策：一般决策：Vij = f (Ai,θj)Ai—— 决策者第i种选择，i=1…m  (行动方案、可控因素、决策变量)θj——决策对象所处的第 j种 环 境 条 件 ， j= 1…n (自然状态、不可控因素、状态变量)Vij——决策系统状态的价值函数（益损函数）认认为为不不确确定定型型决决策：策：Vij （A）= f (Ai,Bj)Ai——  决策者第i种选择Bj——竞争对手第j种选择Vij （A）——决策者的益（赢得、支付）损函数 对策：对策：G=(N,A,V)G—— GameN——局中人集合A——剧中人策略集合V——赢得、支付或益损值图图7—10 7—10 对抗型决策的概念模型对抗型决策的概念模型安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Þ对策论起源于20世纪20年代初，40年代中和60年代中均得到了很大发展，70年代以来在许多方面又取得了丰硕成果。

Þ    70年代初，N.Howard(英)提出了一种以现实生活中最容易出现 的情况为基础的对策理论——Metagame Theory(偏对策理论)其基本思想是认为在选择策略时要考虑其他局中人可能的反应，即将各局中人的策略作为一种函数，使其构成更高一级的对策，即偏对策另外，在该理论描述中，主张用结局的优先序代替其赢得值，从而使得对策模型的可实现性大大增强安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Þ到了80年代，M.Fraser和W.Hipel(加拿大)在偏对策的基础上，提出了一种研究冲突事态的方法——冲突分析方法，从而使得对策理论更加实用化该方法的提出也迎合了近一、二十年来对策化(gaming)或通过模拟手段来研究对策问题的趋势Þ冲突分析方法的主要特色是： Ø(1)  能最大限度地利用信息，尤其对许多难以定量分析的问题，用冲突分析解决起来更显得得心应手，因而较适于解决工程系统中考虑社会因素影响时的决策问题和社会系统中的多人决策问题安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(2)  具有严谨的数学(集合论)和逻辑学基础，是在一般对策论基础上发展起来的偏对策理论的实际应用Ø(3)冲突分析既能进行冲突事态的结果预测(事前分析)，又能进行事态的过程描述和评估(事后分析)，从而可为决策者提供多方面有价值的决策信息，并可进行政策和决策行为的分析。

 Ø(4)分析方法在使用中几乎不需任何的数学理论和复杂的数学方法，很容易被理解和掌握主要分析过程还可用计算机、通过人—机对话解决，因而具有很强的实用性目前，使用较多的冲突分析软件是CAP(Conflict Analysis Program)或DM(Decision Maker) 安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(5)冲突分析用结局的优先序代替了效用值，并认为对结局比较判断时可无传递性，从而在实际应用中避开了经典对策论关于效用值和传递性假设等障碍Þ二、冲突分析的程序及要素 Ø1、冲突分析的一般过程：冲突分析的一般过程或程序如图7—11所示 安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析冲冲突突问问题题对对冲冲突突事事件件背背景景的的认认识识与与描描述述建建 模模稳稳定定性性分分析析决决 策策结结果果分分析析与与评评价价Y YN N图7—11决策分析过程示意图安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(1)对冲突事件背景的认识与描述以对事件有关背景材料的收集和整理为基本内容整理和恰当的描述是分析人员的主要工作主要包括： •    ①冲突发生的原因(起因)及事件的主要发展过程； •    ②争论的问题及其焦点； •    ③可能的利益和行为主体及其在事件中的地位及相互关系； •    ④有关各方参与冲突的动机、目的和基本的价值判断； •    ⑤各方在冲突事态中可能独立采取的行动。

 Ø对背景的深刻了解和恰当描述，是对复杂的冲突问题进行正规分析的基础安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(2)冲突分析模型(建模)是在初步信息处理之后，对冲突事态进行稳定性分析用的冲突事件或冲突分析要素间相互关系及其变化情况的模拟模型，一般用表格形式比较方便 Ø(3)稳定性分析是使冲突问题得以“圆满”解决的关键，其目的是求得冲突事态的平稳结局(局势)所谓平稳局势，是指对所有局中人都可接受的局势(结果)，也即对任一局中人i，更换其策略后得到新局势，而新局势的效用值(赢得)或偏好度都较原局势为小，则称原来的局势为平稳局势因在平稳状态下，没有一个局中人愿意离开他已经选定的策略故平稳结局亦为最优结局(最优解)稳定性分析必须考虑有关各方的优先选择和相互制约安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(4)结果分析与评价 主要是对稳定性分析的结果(即各平稳局势)做进一步的逻辑分析和系统评价，以便向决策者提供有实用价值的决策参考信息 ð2、冲突分析的基本要素 Ø冲突分析的要素(也叫冲突事件的要素)是使现实冲突问题模型化、分析正规化所需的基本信息，也是对原始资料处理的结果主要有：Ø (1)时间点：是说明“冲突”开始发生时刻的标志；对于建模而言，则是能够得到有用信息的终点。

因为冲突总是一个动态的过程，各种要素都在变化，这样很容易使人认识不清，所以需要确定一个瞬间时刻，使问题明朗化但时间点不直接进入分析模型安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(2)局中人(Players)：是指参与冲突的集团或个人(利益主体)，他们必须有部分或完全的独立决策权(行为主体)冲突分析要求局中人至少有两个或两个以上局中人集合记作N，|N|=n≥2 Ø(3)选择或行动(Options)：是各局中人在冲突事态中可能采取的行为动作冲突局势正是由各方局中人各自采取某些行动而形成的每个局中人一组行动的某种组合称为该局中人的一个策略(Strategy)第i个局中人的行动集合记作Oi ,|Oi|=ki Ø(4)结局(Outcomes)各局中人冲突策略的组合共同形成冲突事态的结局全体策略的组合(笛卡尔乘积或直积)为基本结局集合，记作T，|T|=       结局是冲突分析问题的解安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Ø(5)优先序或优先向量(Preference Vector)各局中人按照自己的目标要求及好恶标准，对可能出现的结局(可行结局)排出优劣次序，形成各自的优先序(向量)安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Þ三、CA基本方法举例——Cuban Missile Crisis (CMC) 1.背景      1956年末至1959     1961年4月及1961年中     1962年10月14日                    美                                                        苏  ① 维持现状 ① 维持现状 ② 实施空袭 ② 撤除导弹基地 ③ 设置封锁圈 ③ 加剧局势紧张化     本分析的类型和目的：用正规分析的方法检验美国当年所采取军事对策的合理性，并帮助掌握冲突分析的基本方法。

安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析2. 建模（1）明确基本要素         时间点：1962年10月中旬         局中人：美、苏         行    动：美 —— ① 空袭      ② 封锁                         苏 —— ① 撤除      ② 升级（2）表达及综合结局  安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析1.空袭010101010101 0101 202.封锁001100110011 0011 21基本结局美国 3.撤除000011110000 1111 224.升级00000000111 1 1111 23十进制数01234567891011 12131415  苏联可行结局安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析  （3）确定优先序美：46572130119108     苏：04625173119108     安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析õ3. 稳定性分析s       基本假设：①每个局中人都将不断朝着对自己最有利的方向改变其策略；②局中人在决定自己的选择时，都会考虑到其他局中人可能的反应及对本人的影响；③全局平稳结局首先对每个局中人来说都是个体平稳的。

s       （1）确定单方面改进结局UI（Unilateral Improvement）s       （2）确定个体稳定状态s     ① 合理稳定（Rational stable——R）s     ② 连续处罚稳定（Sequentially sanctioned stable——S）s     ③ 非稳定（Unstable——U）s       （3）确定全局平稳结局（Equilibrium——E）安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析全局平稳EE          个体稳定rsuuruuuruuu美:46572130119108UI 444 222 111111   66  11  99    5   3   10个体稳定rsrururuuuuu苏:04625173119108UI 0 6 5 77560         3124安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析4. 结果分析“0”   “2”   “6”   美   苏安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析Þ四、冲突分析一般方法•不可行结局的类型（Type）Type在逻辑推理上不可能形成在策略的优先选择上不可能出现在合作可能上不可行在递阶要求上不可行局中人自身12  局中人相互之间3456安徽工程科技学院管理系n人冲突中第i个局中人稳定性分析的程序 开始对于局中人i,结局q有UI吗？对于局中人i,由q的UI结局q0其他局中人是否有UI？吗？其他局中人由q0其造成的一切结局q//，对于局人i而言，全都比q 更优吗？对于局中人i,由结局q的UI结局还有吗？q是合理稳定性结局，记作rq是非稳定性结局，记作u（检查同时处罚性稳定，若是记作u）q是连续处罚性稳定结局，记作sq是全局平稳结局，记作E结束YNNYYN安徽工程科技学院管理系安徽工程科技学院管理系第三节：冲突分析安徽工程科技学院管理系。