06環(huán)境系統(tǒng)分析cha6(上)

1、1環(huán)境系統(tǒng)分析環(huán)境系統(tǒng)分析Department of Water Resources and EnvironmentDepartment of Water Resources and Environment預測預測決策決策管理管理系系統(tǒng)統(tǒng)化化模模型型化化最最優(yōu)優(yōu)化化決策決策 ？Department of Water Resources and Environment第六章第六章 環(huán)境系統(tǒng)決策環(huán)境系統(tǒng)決策 第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念決策基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 確定型決策確定型決策 第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策 第四節(jié)第四節(jié) 不確定型決策不確定型決策 第五節(jié)第五節(jié) 對抗型決策對抗型決策 第六

2、節(jié)第六節(jié) 多目標決策多目標決策 第七節(jié)第七節(jié) 決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念決策基本概念Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodThe Big DecisionFor an article about how to deal with your kids when they are having trouble making decisions.In this case the daughter is having trouble choosing which hair accessor

3、y to purchase.Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and Environment第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念決策基本概念 一、決策分類一、決策分類 二、決策程序二、決策程序 三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次一、決策分類一、決策分類Department of Water Resources and Environmentv根據決策者的地位不同根據決策者的地位不同 高層決策、中層決策和基層決策高層決策、中層決策和基層決策v根

4、據所需作出決策的先后次數根據所需作出決策的先后次數 一次決策、多階段決策一次決策、多階段決策 v根據決策目標的個數根據決策目標的個數 單目標決策、多目標決策單目標決策、多目標決策 v根據對未來狀態(tài)掌握的可靠程度根據對未來狀態(tài)掌握的可靠程度 確定型決策、不確定型決策、風險型決策、確定型決策、不確定型決策、風險型決策、對抗型決策對抗型決策 Department of Water Resources and Environmentv根據決策者的地位不同根據決策者的地位不同 高層決策、中層決策和基層決策高層決策、中層決策和基層決策v根據所需作出決策的先后次數根據所需作出決策的先后次數 一次決策、多階段

5、決策一次決策、多階段決策 v根據決策目標的個數根據決策目標的個數 單目標決策、多目標決策單目標決策、多目標決策 v根據對未來狀態(tài)掌握的可靠程度根據對未來狀態(tài)掌握的可靠程度 確定型決策、風險型決策、不確定型決策、確定型決策、風險型決策、不確定型決策、 對抗型決策對抗型決策確定型決策確定型決策風險型決策風險型決策不確定型決策不確定型決策對抗型決策對抗型決策Department of Water Resources and Environment第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念決策基本概念 一、決策分類一、決策分類 二、決策程序二、決策程序 三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次二、決策程序二、決策

6、程序Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and Environment第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念決策基本概念 一、決策分類一、決策分類 二、決策程序二、決策程序 三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次三、環(huán)境系統(tǒng)決策的層次Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood經濟發(fā)展經濟發(fā)展-環(huán)境保護環(huán)境保護水環(huán)境保護水環(huán)境保護空氣環(huán)境保護空氣

7、環(huán)境保護生態(tài)保護生態(tài)保護污污水水管管網網處處理理工工藝藝監(jiān)監(jiān)測測燃燃料料處處理理保保護護改改善善第一層次決策第一層次決策第二層次決策第二層次決策第三層次決策第三層次決策戰(zhàn)略層次戰(zhàn)略層次 戰(zhàn)術層次戰(zhàn)術層次 技術層次技術層次 Department of Water Resources and Environment第六章第六章 環(huán)境系統(tǒng)決策環(huán)境系統(tǒng)決策 第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念決策基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 確定型決策確定型決策 第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策 第四節(jié)第四節(jié) 不確定型決策不確定型決策 第五節(jié)第五節(jié) 對抗型決策對抗型決策 第六節(jié)第六節(jié) 多目標決策多目標決策 第七節(jié)第七節(jié) 決策支持系

8、統(tǒng)決策支持系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 確定型決策確定型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood小小 結結 Department of Water Resources and Environment第六章第六章 環(huán)境系統(tǒng)決策環(huán)境系統(tǒng)決策 第一節(jié)第一節(jié) 決策基本概念

9、決策基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 確定型決策確定型決策 第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策 第四節(jié)第四節(jié) 不確定型決策不確定型決策 第五節(jié)第五節(jié) 對抗型決策對抗型決策 第六節(jié)第六節(jié) 多目標決策多目標決策 第七節(jié)第七節(jié) 決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodDepartment of Water Resources and Env

10、ironmentPrediction of floodv 有一個明確的決策目標；有一個明確的決策目標；v 存在著可供決策者選擇的兩個或兩個以上的存在著可供決策者選擇的兩個或兩個以上的可行性方案；可行性方案；v 存在著不為決策者主觀意念為轉移的兩種或存在著不為決策者主觀意念為轉移的兩種或兩種以上的自然狀態(tài)；兩種以上的自然狀態(tài)；v 不同的可行性方案在不同自然狀態(tài)下的損益不同的可行性方案在不同自然狀態(tài)下的損益值可以計算出來；值可以計算出來；v 未來將出現哪種自然狀態(tài)不能準確確定，但未來將出現哪種自然狀態(tài)不能準確確定，但其出現概率可以預估出來。其出現概率可以預估出來。五五個個條條件件Departmen

11、t of Water Resources and Environment 一、最大期望收益標準一、最大期望收益標準 二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準 三、最大可能決策標準三、最大可能決策標準 四、矩陣法四、矩陣法 五、靈敏度分析五、靈敏度分析 六、決策樹六、決策樹一、最大期望收益標準一、最大期望收益標準第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大期期望望收收益益標標準準v該法以決策矩陣為基礎，分別計算各個方案在該法以決策矩陣為基礎，分別計算各個方案在不同自然狀態(tài)

12、下的損益期望值，并從中選擇收益不同自然狀態(tài)下的損益期望值，并從中選擇收益期望值最大或損失期望值最小的方案作為最優(yōu)方期望值最大或損失期望值最小的方案作為最優(yōu)方案，模型如下：案，模型如下： Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大期期望望收收益益標標準準v【例】：某工廠可生產【例】：某工廠可生產A A1 1，A A2 2兩種產品，不同兩種產品，不同季節(jié)產品銷售量不同，依據以往對市場需求統(tǒng)季節(jié)產品銷售量不同，依據以往對市場需求統(tǒng)計，在旺季、平季、淡季銷售產品的概率分別計，在旺季、平季、淡季銷售產品的概率分

13、別為為0.20.2、0.50.5、0.30.3，如果生產，如果生產A A1 1，產品在三個季，產品在三個季節(jié)中分別獲節(jié)中分別獲4 4、3 3、2 2萬元，萬元，A A2 2產品在三個季節(jié)分產品在三個季節(jié)分別獲利別獲利7 7、2 2、0 0萬元，問該工廠應生產哪種產品萬元，問該工廠應生產哪種產品方能獲得最大利潤方能獲得最大利潤? ? Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大期期望望收收益益標標準準生產生產A1產品獲利產品獲利 EA10.24十十0.53十十0.322.9萬元萬元生產生產A2產品獲利產品

14、獲利 EA20.27十十0.52十十0.302.4萬元萬元 Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益標準一、最大期望收益標準 二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準 三、最大可能決策標準三、最大可能決策標準 四、矩陣法四、矩陣法 五、靈敏度分析五、靈敏度分析 六、決策樹六、決策樹二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最小小期期望望損損失失標標準準v該標準與最大期

15、望收益標準相反，是以選擇該標準與最大期望收益標準相反，是以選擇期望損失值最小的方案為最優(yōu)方案，其模型為：期望損失值最小的方案為最優(yōu)方案，其模型為： Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最小小期期望望損損失失標標準準生產生產A1產品的損失產品的損失EA10.23十十0.50十十0.300.6萬元萬元生產生產A2產品的損失產品的損失EA20.20十十0.510.3 21.1萬元萬元Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益標準一、最大期望收

16、益標準 二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準 三、最大可能決策標準三、最大可能決策標準 四、矩陣法四、矩陣法 五、靈敏度分析五、靈敏度分析 六、決策樹六、決策樹三、最大可能決策標準三、最大可能決策標準第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大可可能能決決策策標標準準v風險情況下的決策，每種狀態(tài)的發(fā)生均有概風險情況下的決策，每種狀態(tài)的發(fā)生均有概率值，根據概率值的知識可知，一個事件的概率值，根據概率值的知識可知，一個事件的概率值越大，發(fā)生的可能性越大，最大可能決策率值

17、越大，發(fā)生的可能性越大，最大可能決策標準是選擇概率值最大的一種自然狀態(tài)，然后標準是選擇概率值最大的一種自然狀態(tài)，然后從該自然狀態(tài)中挑選一個收益最大從該自然狀態(tài)中挑選一個收益最大( (或損失最小或損失最小) )的方案為最優(yōu)方案，故稱之為最大可能決策標的方案為最優(yōu)方案，故稱之為最大可能決策標準，其他狀態(tài)則予以忽略。準，其他狀態(tài)則予以忽略。 Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood最最大大可可能能決決策策標標準準Department of Water Resources and Environment 一、最大期

18、望收益標準一、最大期望收益標準 二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準 三、最大可能決策標準三、最大可能決策標準 四、矩陣法四、矩陣法 五、靈敏度分析五、靈敏度分析 六、決策樹六、決策樹四、矩陣法四、矩陣法第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood矩矩陣陣法法v所謂矩陣法就是通過矩陣運算來求方案的效所謂矩陣法就是通過矩陣運算來求方案的效益期望值。益期望值。 方案向量方案向量 設設A AAA1 1,A,A2 2,A,An n 為決策者所有可為決策者所有可能行動方案的集合。能行

19、動方案的集合。A Ai i(i(i1 1，2n)2n)是它的分量，是它的分量，記記 狀態(tài)向量狀態(tài)向量 狀態(tài)概率向量狀態(tài)概率向量 損益矩陣損益矩陣 Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv【例】：某單位要對一個問題進行決策，其【例】：某單位要對一個問題進行決策，其收益矩陣見下表：收益矩陣見下表： 矩矩陣陣法法Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益標準一、最大期望收益標準 二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準 三、最大可能決策標準三、最

20、大可能決策標準 四、矩陣法四、矩陣法 五、靈敏度分析五、靈敏度分析 六、決策樹六、決策樹五、靈敏度分析五、靈敏度分析第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv在決策分析中，自然狀態(tài)的概率和損益在決策分析中，自然狀態(tài)的概率和損益值往往由預測或估計得到，不可能十分精值往往由預測或估計得到，不可能十分精確，加上實際情況也在不斷變化這就需確，加上實際情況也在不斷變化這就需要分析為決策所用的數據在多大范圍內變要分析為決策所用的數據在多大范圍內變動時，原決策的最優(yōu)方案繼續(xù)有效。如果動時

21、，原決策的最優(yōu)方案繼續(xù)有效。如果最優(yōu)方案允許概率值和損益值的變動范圍最優(yōu)方案允許概率值和損益值的變動范圍大，則方案就比較穩(wěn)定，反之為不穩(wěn)定。大，則方案就比較穩(wěn)定，反之為不穩(wěn)定。進行這種分析稱為靈敏度分析。進行這種分析稱為靈敏度分析。 靈靈敏敏度度分分析析Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv【例】：某工業(yè)局為生產某一新產品，規(guī)劃【例】：某工業(yè)局為生產某一新產品，規(guī)劃設計了兩個方案，即興建一個大廠或興建一個設計了兩個方案，即興建一個大廠或興建一個小廠，經研究計算后編制損益表如下，由于對小廠，經研究計算后編

22、制損益表如下，由于對市場狀態(tài)的預測和期望效益值的估算可能有偏市場狀態(tài)的預測和期望效益值的估算可能有偏差，需對最優(yōu)方案進行靈敏度分析差，需對最優(yōu)方案進行靈敏度分析 。 靈靈敏敏度度分分析析應用最大期望應用最大期望值原則確定建值原則確定建大廠為最優(yōu)方大廠為最優(yōu)方案。案。Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv進行靈敏度分析進行靈敏度分析 靈靈敏敏度度分分析析現對兩種銷售狀態(tài)的概率做些變動，以探求敏感范圍?，F對兩種銷售狀態(tài)的概率做些變動，以探求敏感范圍。 （1）假設銷路好的概率由）假設銷路好的概率由0.7變到變

23、到0.8，則兩個方案，則兩個方案期望收益變?yōu)椋浩谕找孀優(yōu)椋?（2 2）若銷路好的概率由）若銷路好的概率由0.70.7減小到減小到0.50.5，則兩個方案，則兩個方案期望收益值變?yōu)椋浩谕找嬷底優(yōu)椋?Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv轉折概率轉折概率 靈靈敏敏度度分分析析假設由于概率值的變化使最優(yōu)方案發(fā)生轉折時假設由于概率值的變化使最優(yōu)方案發(fā)生轉折時的概率為的概率為P0。這時兩個方案的期望收益值應相等，。這時兩個方案的期望收益值應相等，即即 即當即當P P。0.450.45時，興建大廠方案仍為最優(yōu)方

24、時，興建大廠方案仍為最優(yōu)方案，當案，當PoPo0.450.45時最優(yōu)方案就轉折為興建小廠方時最優(yōu)方案就轉折為興建小廠方案，現在的銷路如概率為案，現在的銷路如概率為0.70.7，與轉折概率，與轉折概率0.450.45相距較遠，所以本例現有的最優(yōu)方案比較穩(wěn)定。相距較遠，所以本例現有的最優(yōu)方案比較穩(wěn)定。 Department of Water Resources and Environment 一、最大期望收益標準一、最大期望收益標準 二、最小期望損失標準二、最小期望損失標準 三、最大可能決策標準三、最大可能決策標準 四、矩陣法四、矩陣法 五、靈敏度分析五、靈敏度分析 六、決策樹六、決策樹六、決策樹

25、六、決策樹第三節(jié)第三節(jié) 風險型決策風險型決策Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of floodv對于可行方案較多或周期較長的復對于可行方案較多或周期較長的復雜的風險型決策問題，決策樹是一種雜的風險型決策問題，決策樹是一種應用較廣的決策分析工具。它不僅可應用較廣的決策分析工具。它不僅可以解決單階段決策問題而且也可以解以解決單階段決策問題而且也可以解決損益表不易表達的多階段決策問題。決損益表不易表達的多階段決策問題。 Department of Water Resources and EnvironmentPredict

26、ion of floodv決策樹是把影響各方案的有關因素決策樹是把影響各方案的有關因素( (自然狀態(tài)、概率、效益值自然狀態(tài)、概率、效益值) )畫成一張畫成一張圖，通過計算，在圖上進行決策。由圖，通過計算，在圖上進行決策。由于這種決策圖形似樹枝，又符合圖論于這種決策圖形似樹枝，又符合圖論中中“樹樹”的定義，故稱決策樹。的定義，故稱決策樹。 決決策策樹樹的的結結構構Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood決決策策樹樹的的結結構構Department of Water Resources and Environm

27、entPrediction of flood單單級級決決策策v【例】：若前例中建大廠需投資【例】：若前例中建大廠需投資300300萬元，建萬元，建小廠只需小廠只需140140萬元，兩者使用期限均是萬元，兩者使用期限均是1010年，問年，問采取哪種方案獲利最大？采取哪種方案獲利最大？ Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood單單級級決決策策v首先畫出決策樹首先畫出決策樹 v計算各點的收益期望值計算各點的收益期望值 點點：E E1 10.70.7100+0.3100+0.3(-20)(-20) 10-300=3

28、4010-300=340萬元萬元點點：E E2 20.70.740+0.340+0.33030 10-140=23010-140=230萬元萬元Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood多多級級決決策策v多級決策是對決策問題比較復雜，多級決策是對決策問題比較復雜，而要進行多次序列的決策。多級決策而要進行多次序列的決策。多級決策應用決策矩陣不易表達，而用決策樹應用決策矩陣不易表達，而用決策樹表達則比較形象直觀。和單級決策其表達則比較形象直觀。和單級決策其決策樹上只有一個決策點不同的是多決策樹上只有一個決策點不同

29、的是多級決策則有二個或二個以上的決策點。級決策則有二個或二個以上的決策點。 Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood多多級級決決策策v【例】：前例中提供的建廠方案，預測年限【例】：前例中提供的建廠方案，預測年限是是1010年，實際上對年，實際上對1010年進行產品銷路狀況預測年進行產品銷路狀況預測是難以準確的，為避免出現預測失誤，通常將是難以準確的，為避免出現預測失誤，通常將規(guī)劃期分為幾個階段而分別預測其概率，因而規(guī)劃期分為幾個階段而分別預測其概率，因而建廠方案也因其產量的不同而有許多種，所以建廠方案也因其

30、產量的不同而有許多種，所以就需要進行多級決策。例如在原來兩方案的基就需要進行多級決策。例如在原來兩方案的基礎上再考慮第三個方案，即先建小廠如銷路好，礎上再考慮第三個方案，即先建小廠如銷路好，三年后再擴建，擴建需投資三年后再擴建，擴建需投資200200萬元，可使用萬元，可使用7 7年，每年利潤年，每年利潤9595萬元，問三個方案中，哪個最萬元，問三個方案中，哪個最優(yōu)？優(yōu)？ Department of Water Resources and EnvironmentPrediction of flood多多級級決決策策（1）各可行方案節(jié)點的期望收益如下：）各可行方案節(jié)點的期望收益如下： Department of Water Resources and Environme