動態(tài)網絡博弈技術課件

1、動態(tài)博弈網絡技術楊文國2019年9月19日動態(tài)博弈網絡技術楊文國2本章內容結構項目管理理論的新進展動態(tài)博弈網絡技術的產生突發(fā)事件應急管理中的適應性動態(tài)博弈網絡技術的基本概念、原理應用實例2本章內容結構項目管理理論的新進展3第一節(jié) 動態(tài)博弈網絡技術的產生動態(tài)博弈網絡技術是在項目管理的背景下，根據突發(fā)事件處理中不完全信息的狀況，針對突發(fā)事件應急管理，將動態(tài)博弈與網絡技術相結合提出的新概念。3第一節(jié) 動態(tài)博弈網絡技術的產生動態(tài)博弈網絡技術是在項目管理4項目管理理論的新發(fā)展項目管理的研究熱點多項目管理風險管理系統(tǒng)動力學思想在項目管理中的應用干擾下的項目計劃調整4項目管理理論的新發(fā)展項目管理的研究熱點5

2、多項目管理主要關注多項目管理的資源分配問題，并針對以往資源無限制條件下分配問題提出了在資源有限的情況下的資源分配問題。5多項目管理主要關注多項目管理的資源分配問題，并針對以往資源6風險管理風險管理的存在具有普遍性和不確定性，現(xiàn)在人們開始關注不完全信息下的風險管理。6風險管理風險管理的存在具有普遍性和不確定性，現(xiàn)在人們開始關7系統(tǒng)動力學思想系統(tǒng)動力學思想注重從整體出發(fā)，有助于對項目管理整體設計流程的理解，通常建立模型用計算機模擬的方法進行假設分析。系統(tǒng)動力學思想要求主要項目管理中的動態(tài)變化。系統(tǒng)動力學將組織中的運作，以六種流來加以表示，包括訂單(order)流、人員(people)流、資金(mo

3、ney)流、設備(equipment)流、物料流 (material)與資訊(information)流，這六種流歸納了組織運作所包含的基本結構。 7系統(tǒng)動力學思想系統(tǒng)動力學思想注重從整體出發(fā)，有助于對項目管8干擾下的項目計劃調整在受干擾期間t1，t2，如何調整原有的實施計劃，使得調整的時間和費用盡可能地小。干擾結束后能盡快地恢復到原有的實施計劃上。8干擾下的項目計劃調整在受干擾期間t1，t2，如何調整原9動態(tài)博弈網絡技術在突發(fā)事件應急管理中的適應性 （1）突發(fā)事件應急管理與項目管理的相似之處；（2）突發(fā)事件應急管理與項目管理的不同之處；（3）突發(fā)事件應急管理中的任務一般包含宏觀整體管理與微觀

4、事件的緊急處理兩個層面。9動態(tài)博弈網絡技術在突發(fā)事件應急管理中的適應性 （1）突發(fā)事10突發(fā)事件應急管理的突出特點（1）應急管理在某個時刻后的后續(xù)任務隨所完成子任務的效果和所處環(huán)境的狀態(tài)變化而變化。（2）需要預先針對各種類型的突發(fā)事件建立虛擬的管理機制、結構與預案。（3）管理內容的動態(tài)變化，需做到統(tǒng)籌兼顧，不致顧此失彼。10突發(fā)事件應急管理的突出特點（1）應急管理在某個時刻后的后11實例 某市2019年4月23日至5月11日呼吸機的日需量與日供應量曲線11實例 某市2019年4月23日至5月11日呼吸機的日需量12第二節(jié) 動態(tài)博弈網絡技術（PERT with dynamic game）12第二

5、節(jié) 動態(tài)博弈網絡技術（PERT with dynam131“動態(tài)博弈網絡技術”的概念與特征 “動態(tài)博弈網絡技術”問題是研究在進展過程中，項目內容動態(tài)變化下的網絡技術，包括在動態(tài)網絡下階段狀態(tài)的評估定級、關鍵鏈的管理、資源優(yōu)化配置與調度等主要問題。131“動態(tài)博弈網絡技術”的概念與特征 “動態(tài)博弈網絡技術14（1）概念所謂動態(tài)博弈網絡技術，就是根據事件發(fā)展過程的狀態(tài)變化，以及相應的信息補充，基于網絡計劃的方法，采用不完全信息動態(tài)博弈的數(shù)學模型調整網絡結構而最終得到最為有效的實施方案的方法。14（1）概念所謂動態(tài)博弈網絡技術，就是根據事件發(fā)展過程的狀15（2）應急管理的動態(tài)博弈的主要特征一是突發(fā)事

6、件是動態(tài)演變的；二是關于事件發(fā)展的信息是從模糊到清晰，從不完全到完全；三是在不完全信息下所制定的方案要能夠便于在信息完全時刻下的及時調整。15（2）應急管理的動態(tài)博弈的主要特征一是突發(fā)事件是動態(tài)演變16動態(tài)博弈例子16動態(tài)博弈例子17（3）核心問題動態(tài)博弈調整問題tt+1t+2狀態(tài)A，有n個應對方案PA(i)狀態(tài)B，有m個應對方案PB(j)PA PB這是對于兩階段的動態(tài)博弈，如果推廣到隨信息逐漸完全的n階段，應對方案由多項措施，問題就是如何將各方案進行組合形成新方案，便于實施和調整。17（3）核心問題動態(tài)博弈調整問題tt+1t+2狀態(tài)A，有18（4）資源保障率突發(fā)事件應急管理中，如果資源不能及

7、時達到需求數(shù)量，突發(fā)事件會惡化，后果嚴重。因此要考慮在資源保障不充分情況下的網絡技術，即在網絡中計算基于保障率的關鍵路徑。18（4）資源保障率突發(fā)事件應急管理中，如果資源不能及時達到19（5）不完全信息動態(tài)博弈的基本概念和博弈原理在突發(fā)事件應急管理過程中局中人：危機事件和危機管理者策略空間：狀態(tài)空間和方案空間支付函數(shù)19（5）不完全信息動態(tài)博弈的基本概念和博弈原理在突發(fā)事件應202動態(tài)博弈網絡技術動態(tài)博弈網絡技術的應用流程圖網絡的初始構建（方案)所處環(huán)境的階段評估階段評估應對措施的基本設計應對措施的組合方案網絡的調整關鍵鏈管理資源調度應對措施是否可行的關鍵是預先建立的應急管理機制預警信息預案選

8、擇預案庫；案例庫；資源布局信息分類分級202動態(tài)博弈網絡技術動態(tài)博弈網絡技術的應用流程圖網絡的初21應用流程的步驟 虛擬應急管理機制的建立針對不同性質和狀態(tài)的事件構建虛擬組織機構、運行機制、處理過程形成有效的信息流機制（網絡、代碼共享、管理制度等等）實際的應急處理關鍵鏈管理模擬演習計算機模擬評 估改 進形成預案21應用流程的步驟 虛擬應急管理機制的建立針對不同性質和狀態(tài)22在應用動態(tài)博弈網絡技術的過程中針對突發(fā)事件應急管理采用動態(tài)博弈原理。22在應用動態(tài)博弈網絡技術的過程中針對突發(fā)事件應急管理采用動23突發(fā)事件應急管理過程中動態(tài)博弈的邏輯示意圖 23突發(fā)事件應急管理過程中動態(tài)博弈的邏輯示意圖

9、24博弈的過程階段第一階段：突發(fā)事件選擇狀態(tài)，管理者形成方案空間并實施最優(yōu)方案。第二階段：突發(fā)事件發(fā)展到新狀態(tài)，管理者隨之選擇新方案。第m階段：突發(fā)事件新狀態(tài)，新方案空間。24博弈的過程階段第一階段：突發(fā)事件選擇狀態(tài)，管理者形成方案25突發(fā)事件應急管理中的動態(tài)博弈問題25突發(fā)事件應急管理中的動態(tài)博弈問題26關于局中人 危機管理者危機事件VS面對突發(fā)事件必須迅速做出相應應對決策的決策者或組織 既可以指某個人如搶劫犯、某個組織如犯罪集團，也可以指某種特定的突發(fā)事件如火災、疫情等，視具體情況而定 26關于局中人 危機管理者危機事件VS面對突發(fā)事件必須迅速做27關于策略空間危機管理者危機事件該空間中的

10、所有方案都是根據某一特定博弈階段的資源狀況和項目內容，按照項目管理的要求通過網絡技術組織起來的最優(yōu)方案 ，即在一定的資源水平和工序要求下經過網絡優(yōu)化后能達到的工期最短、效率最高的方案 方案空間狀態(tài)空間“危機事件”有n種可能的危機狀態(tài)， “危機事件”以概率pi選擇第i種危機狀態(tài)，以概率pij選擇從第i種危機狀態(tài)變異到第j種危機狀態(tài) 27關于策略空間危機管理者危機事件該空間中的所有方案都是根據28“突發(fā)事件”與“突發(fā)事件管理者”的博弈過程示意圖28“突發(fā)事件”與“突發(fā)事件管理者”的博弈過程示意圖29多階段兩狀態(tài)動態(tài)博弈過程 第二階段的動態(tài)調整方案 “危機管理者”與“危機事件”之間的動態(tài)博弈過程29

11、多階段兩狀態(tài)動態(tài)博弈過程 第二階段的“危機管理者”與“危30保障率的概念突發(fā)事件的處理過程由若干工序構成，每一道工序的保障率為 定義整個處理過程的總保障率為：為最小的工序保障率30保障率的概念突發(fā)事件的處理過程由若干工序構成，每一道工序31資源供需曲線資源需求曲線資源供給曲線rt31資源供需曲線資源需求曲線資源供給rt32說明 1 分類分級確定危機狀態(tài)和危機狀態(tài)的先驗概率；2 方案空間；3 確定博弈周期形成預案32說明 1 分類分級確定危機狀態(tài)和危機狀態(tài)的先驗概率；333應用示例一1 “非典”爆發(fā)期間新建或擴建發(fā)熱門診方案的確定在SARS疫情爆發(fā)的初期，利用一般性傳染病的規(guī)律，根據當時的發(fā)病人

12、數(shù)對未來的疫情進行了預測。首先是由于對疾病傳染性認識的不足，對疫情的嚴重性認識不夠，在整個“非典”爆發(fā)期間的實際發(fā)病人數(shù)要遠遠超過初期預期的發(fā)病人數(shù)。333應用示例一1 “非典”爆發(fā)期間新建或擴建發(fā)熱門診方案34預計與實際發(fā)病人數(shù)的比較圖 34預計與實際發(fā)病人數(shù)的比較圖 3519天內的住院預計與實際人數(shù)比較圖 3519天內的住院預計與實際人數(shù)比較圖 36重新評估前后的住院人數(shù)對比 根據對疫情發(fā)展的重新評估，并重新預計了疫情發(fā)展趨勢，重新估計的未來最高在診人數(shù)要遠遠高于初次估計 36重新評估前后的住院人數(shù)對比 根據對疫情發(fā)展的重新評估，并37最初的網絡計劃圖 設計結構施工設備安裝設備調試驗收設備

13、采購結束1111111新建發(fā)熱門診（2800張床位）37最初的網絡計劃圖 設計結構施工設備安裝設備調試驗收設備采38最初的網絡計劃圖 重新設計結構施工設備安裝設備調試驗收設備采購結束1111111未來擴建門診（1000張床位）38最初的網絡計劃圖 重新設計結構施工設備安裝設備調試驗收設39各方案對比 方案建設時間規(guī)?？偝杀究扇菁{病人比例方案一新建野戰(zhàn)醫(yī)院10天2200張病床5000萬元100%方案二擴建發(fā)熱門診及病床5天1000張病床2000萬元78%方案三新建野戰(zhàn)醫(yī)院10天1700張病床4400萬元100%同時擴建發(fā)熱門診5天500張病床1000萬元39各方案對比 方案建設時間規(guī)?？偝杀究扇?/p>

14、納方案新建野戰(zhàn)醫(yī)院40各方案每日新增病床情況對比圖 40各方案每日新增病床情況對比圖 41重新調整后的網絡計劃示意圖 設計結構施工設備安裝設備調試驗收設備采購結束1111111已有發(fā)熱門診（2800張床位）41重新調整后的網絡計劃示意圖 設計結構施工設備安裝設備調試42重新調整后的網絡計劃示意圖 重新設計結構施工設備安裝設備調試驗收設備采購結束1111111擴建發(fā)熱門診（500張床位）42重新調整后的網絡計劃示意圖 重新設計結構施工設備安裝設備43重新調整后的網絡計劃示意圖 結束驗收設備調試設備安裝設備采購土木施工人員征調人員培訓工程設計1512311新建野戰(zhàn)醫(yī)院（新增1700張床位）2143

15、重新調整后的網絡計劃示意圖 結束驗收設備調試設備安裝設備442 應用示例二：預案生成案例 局中人“突發(fā)事件管理者”與“突發(fā)事件” 策略空間突發(fā)事件：假設突發(fā)事件只有兩種可能的狀態(tài)S1、S2，即突發(fā)事件的狀態(tài)空間為 ，其中S2代表的危機狀態(tài)要高于S1代表的危機狀態(tài)；危機狀態(tài)之間的轉移概率為 （i、j=1,2）。442 應用示例二：預案生成案例 局中人45假設突發(fā)事件管理者在整個危機的處理過程中只需動用一種資源R，對于給定的危機狀態(tài)（S1、S2），只要在一定的時間之內將足夠數(shù)量的資源R調運到危機處理點X處，便可以將危機完全控制住（這也是突發(fā)事件管理者的目標）；如果調運到危機處理點X的資源R數(shù)量不足

16、，則只能在部分程度上控制突發(fā)事件（以保障率a表示），保障率的取值范圍為0%到100%（100%代表突發(fā)事件完全被控制）；45假設突發(fā)事件管理者在整個危機的處理過程中只需動用一種資源46資源R的數(shù)量與保障率a之間的關系表當危機狀態(tài)為S1時資源數(shù)量保障率120100%8080%當危機狀態(tài)為S2時資源數(shù)量保障率200100%12080%8040%46資源R的數(shù)量與保障率a之間的關系表當危機狀態(tài)為S1時資源47假定現(xiàn)在有四個資源存放點A、B、C、D，它們距危機處理點的距離如下圖所示，定義r為時間半徑。47假定現(xiàn)在有四個資源存放點A、B、C、D，它們距危機處理點48資源存放量和運送成本數(shù)據表 ABCD合

17、計資源存放量803050902501運送到X的資源數(shù)量8000080成本10000102運送到X的資源數(shù)量8030100120成本1030200603運送到X的資源數(shù)量8030010120成本1030030704運送到X的資源數(shù)量80302070200成本1030401502305運送到X的資源數(shù)量80305040200成本1030801002206運送到X的資源數(shù)量8030090200成本1030020024048資源存放量和運送成本數(shù)據表 ABCD合計資源存放量80349在博弈的第一階段，突發(fā)事件管理者只有唯一的一個方案即從A點調運80單位的資源R到X點，將該方案記為I；在博弈的第二階段，

18、假定突發(fā)事件管理者有兩大類方案可供選擇，即從B、C、D三點調運40單位的資源到X點使X點的累計資源總量達到120單位；從B、C、D三點調運120單位的資源到X點使X點的累計資源總量達到200單位。 49在博弈的第一階段，突發(fā)事件管理者只有唯一的一個方案即從A50 支付函數(shù)假定突發(fā)事件管理者的支付向量為二維向量，其中第一分量表示保障率，第二分量表示成本。 狀態(tài)轉移概率函數(shù)在博弈的第一階段，突發(fā)事件以概率Pi選擇第一種危機狀態(tài) ；定義第二階段的狀態(tài)轉移概率函數(shù)如下：其中，表示在博弈的第一階段針對一定的危機狀態(tài)采取某種方案后預計達到的保障率；i表示轉出狀態(tài)；j表示轉入狀態(tài)。顯然， 越大表示第一階段采取的方案對于突發(fā)事件的控制越得力，那么突發(fā)事件在博弈的第二階段變異為較輕微危機狀態(tài)的概率大而變異為較嚴重危機狀態(tài)的概率小，反之亦然。50 支付函數(shù)51 兩階段動態(tài)博弈過程及支付情況51 兩階段動態(tài)博弈過程及支付情況52 突發(fā)事件管理者的決策目標、決策準則與預案的生成52 突發(fā)事件管理者的決策目標、決策準則與預案的生成53利用動