系統(tǒng)工程導(dǎo)論 (梁軍)第八章 系統(tǒng)決策教材

第八章系統(tǒng)決策決策的概念一般決策問題風(fēng)險性決策多目標(biāo)決策群決策與專家咨詢決策中人的行為決策支持系統(tǒng)第八章系統(tǒng)決策決策理論運籌學(xué)的一支社會科學(xué)（定性）和自然科學(xué)的交叉決策分析控制論的延伸決策理論和決策分析是系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程的重要組成部分，也是管理科學(xué)和經(jīng)濟學(xué)的主要內(nèi)容系統(tǒng)分析和決策分析的區(qū)別系統(tǒng)分析側(cè)重對系統(tǒng)整體性能進行客觀的分析評價。決策分析則在客觀分析的同時還注意決策人的價值判斷與偏好分析第8.1節(jié)決策的概念在天氣晴雨未卜的情況下出門是否帶傘?在來年的教育經(jīng)費難以預(yù)測的情況下，某學(xué)校是否應(yīng)當(dāng)擴建和擴大招生？不知道明天報紙的銷量情況下，印刷報紙的數(shù)量招投標(biāo)中的暗標(biāo)商場選址、投資方式是否盈利指揮員根據(jù)戰(zhàn)場情況下達的作戰(zhàn)命令1）《美國大百科全書》（“DecisionTheory”條目）“所謂作決策，就是在若干個可能的備選方案中進行選擇。決策論則是為了對制訂決策的過程進行描述并使之合理化而發(fā)展起來的范圍很廣的概念和方法?！?）《蘇聯(lián)大百科全書》“決策是自由意志行動的必要元素和實現(xiàn)自由意志行動的手段。自由意志行動要求先有目的和行動的手段，在體力動作之前完成智力行動，要考慮完成或反對這次行動理由等等，而這一智力行動以制訂一項決策而告終”。第8.1節(jié)決策的概念第8.1節(jié)決策的概念我們采用的定義：決策就是做判斷、做決定，就是按某種標(biāo)準在若干個方案中選擇一個。這種標(biāo)準可以是：最優(yōu)，滿意，合理等等。決策問題的特點：由狀態(tài)的不確定性引起的后果的不確定性各種可能后果的價值因人而異有多個選擇第8.1節(jié)決策的概念

決策分析：人們?yōu)榱诉_到某個目標(biāo)，從一些可能的方案(途徑)中進行選擇的分析過程，是在有風(fēng)險或不確定性情況下制訂決策的定量分析方法，是對影響決策的諸因素作邏輯判斷與權(quán)衡。第8.1節(jié)決策的概念美國學(xué)者Simon有句名言“管理就是決策”，決策是管理工作的核心，他把決策過程分為四個階段：調(diào)查環(huán)境，尋求決策的條件和依據(jù)——情報活動創(chuàng)造、制訂和分析可能的行動方案——設(shè)計活動從可資利用的備選方案中選出一個特別行動方案——決策活動決策的實施與評價第8.1節(jié)決策的概念

決策問題的分類1）按重要性分戰(zhàn)略決策策略決策執(zhí)行決策決策權(quán)集中集中與分散結(jié)合分散所需信息

不全較全完全問題結(jié)構(gòu)不良一般良好涉及的風(fēng)險

大

一般小決策的組織工作

復(fù)雜

一般簡單決策程序

復(fù)雜一般簡單目標(biāo)數(shù)量多中等少時限

長期中期短期第8.1節(jié)決策的概念

2）按性質(zhì)分程序化決策：一種有章可循的決策，具體體現(xiàn)為可以重復(fù)出現(xiàn)、制訂固定程序，如訂單標(biāo)價、核定工資、生產(chǎn)調(diào)度非程序化決策：問題新穎、無結(jié)構(gòu)，處理這類問題無固定程序，具體問題具體決策，如開辟新的市場、作戰(zhàn)指揮決策等非程序化決策又分為：結(jié)構(gòu)化決策：數(shù)學(xué)半結(jié)構(gòu)化決策非結(jié)構(gòu)化決策第8.1節(jié)決策的概念

個人事務(wù)決策與公務(wù)決策西方國家的資本的私有制→決策論強調(diào)決策人的價值觀：對決策人的判斷、意見、感覺進行量化，由此進行合乎邏輯的分析、推理→作決策我國的行政部門、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的決策是公務(wù)決策，應(yīng)強調(diào)客觀性和理性化，由群眾、集體進行價值判斷第8.1節(jié)決策的概念其他劃分單人決策,多人決策單目標(biāo)決策,多目標(biāo)決策單步?jīng)Q策,多步(序貫)決策確定性決策,風(fēng)險型決策,不確定型決策,模糊決策第8.1節(jié)決策的概念決策問題的要素和描述1）行動集亦稱方案集，記作在帶傘問題中2）自然狀態(tài)集或稱狀態(tài)空間、參數(shù)空間，用來表示所有可能的自然或客觀狀態(tài)，記作在帶傘問題中3）后果集4）信息集(樣本空間)第8.2節(jié)一般決策問題1．確定性決策問題當(dāng)決策問題只存在一種已知的自然狀態(tài)時，稱為確定性決策。例如，企業(yè)系統(tǒng)中確定狀態(tài)下的資源管理，包括庫存管理和設(shè)備管理，以及運輸管理、生產(chǎn)計劃安排、和工程項目進度表編制等。常用的方法有線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、計劃評審技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）或圖論、排隊論、庫存論等。2．風(fēng)險型決策問題風(fēng)險型決策問題，是指決策問題可能出現(xiàn)的狀態(tài)已知，且各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率已知的決策問題。第8.2節(jié)一般決策問題3．嚴格不確定型決策問題嚴格不確定型決策問題，是指決策問題可能出現(xiàn)的狀態(tài)已知，但對各種自然狀態(tài)發(fā)生的概率（可能性）的大小一無所知。常用決策準則為1）悲觀準則2）樂觀系數(shù)法3）后悔值極小化極大4）等概率準則第8.2節(jié)一般決策問題悲觀準則樂觀準則后悔值極小化極大等概率準則第8.2節(jié)一般決策問題第8.3節(jié)風(fēng)險型決策風(fēng)險型決策問題特點：決策人面臨選擇，可以采取的行動（即備選方案）不唯一自然狀態(tài)存在不確定性，由于自然狀態(tài)的不確定性導(dǎo)致后果不確定；后果的價值待定。第8.3節(jié)風(fēng)險型決策1．決策樹與抽獎帶傘自然狀態(tài)決策人的選擇后果不帶傘u1u2u3u4p1有雨p1有雨p2無雨p2無雨決策樹：（方塊表示決策點，方塊出發(fā)的線段交決策枝）、（圓圈表示機會點，圓圈出發(fā)的線段為機會枝，并標(biāo)明概率）第8.3節(jié)風(fēng)險型決策第8.3節(jié)風(fēng)險型決策決策問題的特點：自然狀態(tài)不確定:以概率表示；后果價值待定：以效用度量。無形后果，非數(shù)字量(如信譽、威信)需以數(shù)值度量；即使是數(shù)值量(例如貨幣)表示的后果，其實際價值仍有待確定，后果的價值因人而異。例一：同是100元錢，對窮人和百萬富翁的價值絕然不同；2．偏好和效用第8.3節(jié)風(fēng)險型決策第8.3節(jié)風(fēng)險型決策A．風(fēng)險偏好：風(fēng)險厭惡：甲乙風(fēng)險中立：甲∽乙（期望值相同）風(fēng)險追求：甲乙甲1乙0.50.550元100元0元

B．時間偏好：時間折扣100元∽一年后108元。100元∽一年后106，基于銀行的6％年息100元∽一年后110，基于銀行發(fā)放貸款的10％年稅率第8.3節(jié)風(fēng)險型決策

由上面兩個例子可知：在進行決策分析時，存在如何描述(表達)后果的實際價值，以便反映決策人偏好次序(preferenceorder)的問題偏好次序是決策人的個性與價值觀的反映，與決策人所處的社會、經(jīng)濟地位，文化素養(yǎng)，心理和生理(身體)狀態(tài)有關(guān)。除風(fēng)險偏好之外，還有時間偏好。i,折扣率；ii,其他而效用(Utility)就是偏好的量化，實數(shù)(實值函數(shù))。第8.3節(jié)風(fēng)險型決策效用（用u表示）是決策后果對決策人的實際價值的量化。有些決策問題的后果不是數(shù)字量即使后果是一個數(shù)字量，也并不能如實反映它在決策人心目中的實際價值理性行為公理：（1）備選方案的成對可比性（A優(yōu)于B，或B優(yōu)于A，A=B）（2）優(yōu)于和無差異關(guān)系滿足傳遞性（3）如果一個抽獎的某一后果是另一抽獎，那么它可以通過概率運算分解成基本后果。第8.3節(jié)風(fēng)險型決策（4）如果兩種抽獎無差異，那么在復(fù)合抽獎中它們可以互相替代；（5）兩種抽獎都有相同的兩種后果Ol和O2，如果決策人認為Ol優(yōu)于O2，則決策人將選擇O1出現(xiàn)的概率較大的抽獎。（6）如果O1優(yōu)于O2，O2優(yōu)于O3，那么總存在一個由O1和O3組成的抽獎與O2無差異。0.50.50.50.510500.510500.250.25第8.3節(jié)風(fēng)險型決策3．主觀概率概率是表示某個事件(或狀態(tài))的不確定性度量的一種方法。客觀概率：被研究對象固有的物理屬性,與使用者的個性無關(guān)。主觀概率：一種信念，是人們相信某種不確定性事件出現(xiàn)的可能性大小的度量，由決策人給出的一種主觀估計。第8.3節(jié)風(fēng)險型決策

4．決策規(guī)則1）最大可能值準則2）貝葉斯準則3）貝努利準則4）E-V準則5）不完全信息情況下的決策準則第8.4節(jié)多目標(biāo)決策干部評估—德、才兼?zhèn)浣處煏x升—教學(xué)數(shù)量、質(zhì)量、科研成果等購買冰箱—價格、質(zhì)量、耗電、品牌等球員選擇—技術(shù)、體能、經(jīng)驗、年齡、心理、國籍找對象—相貌、學(xué)歷、氣質(zhì)、性格、家庭條件等第8.4節(jié)多目標(biāo)決策多目標(biāo)決策問題具有如下特點：—決策問題的目標(biāo)多于一個—目標(biāo)間的不可公度—目標(biāo)間的矛盾性

由于矛盾性和不可公度性，不能把多個目標(biāo)簡單地歸并單個目標(biāo)，求解單目標(biāo)決策問題的方法對多目標(biāo)決策問題大多不適用。第8.4節(jié)多目標(biāo)決策1.多目標(biāo)決策問題的要素：決策單元、目標(biāo)集、屬性集、決策形勢和決策規(guī)則等五個要素決策單元和決策人決策單元由決策人、分析人員和作為信息處理器的人機系統(tǒng)組成，決策單元的功能：接受輸入信息，產(chǎn)生內(nèi)部信息，形成系統(tǒng)知識，提供價值判斷，并做決定。目標(biāo)集及其遞階結(jié)構(gòu)

第8.4節(jié)多目標(biāo)決策第8.4節(jié)多目標(biāo)決策屬性集和代用屬性屬性就是對基本目標(biāo)達到程度的直接度量，也就是對每個最小層目標(biāo)要用一個或幾個屬性來描述目標(biāo)達到的程度。指定屬性需滿足屬性應(yīng)具有可理解性，即屬性要能充分目標(biāo)滿足的程度屬性應(yīng)具有可測量性，屬性集是完全的④屬性集是可運算的⑤屬性集是可分解的⑥屬性集是非冗余的⑦屬性集是最小的第8.4節(jié)多目標(biāo)決策決策形勢

決策形勢就是決策問題的結(jié)構(gòu)和決策環(huán)境關(guān)注輸入的類型和數(shù)量測量標(biāo)度決策變量之間、決策變量與屬性之間關(guān)系決策規(guī)則最優(yōu)規(guī)則滿意規(guī)則第8.4節(jié)多目標(biāo)決策2非劣解和最佳調(diào)和解非劣解是指這樣的方案（記作A）：再找不到另一個方案（記作B），方案B的的各個目標(biāo)值都不劣于A的相應(yīng)目標(biāo)值，且B只少有一個目標(biāo)值比A優(yōu)第8.4節(jié)多目標(biāo)決策最佳調(diào)和解是在所有非劣解中按照某種決策規(guī)則找出一個解，具體做法分為三類：1）事先由決策人進行價值判斷（目標(biāo)重要性和決策規(guī)則），然后分析人員作出選擇，優(yōu)點過程簡單，對決策人難度較大。2）分析人員提供非劣解后，由決策人進行價值判斷，挑出最優(yōu)調(diào)和解，非劣解非常大時，計算量太大，決策人難判斷3）由分析人員在求解過程中不斷向決策人索取價值判斷信息，逐步改進非劣解，直到找出最佳調(diào)和解為止，決策人容易提供所需信息，但求解過程復(fù)雜，要求決策人和分析人員多次交換意見第8.4節(jié)多目標(biāo)決策

3有限方案多目標(biāo)決策

1）決策矩陣(X為方案集,yi方案的各屬性)y1yjynx1...xi....xmy11....yi1...ym1........y1jyijymj.........y1nyinymn第8.4節(jié)多目標(biāo)決策

研究生院試評估的部分數(shù)據(jù)人均專著生師比科研經(jīng)費逾期畢業(yè)率（%）123450.10.20.60.32.857104250004000126030002844.72.23.03.91.2第8.4節(jié)多目標(biāo)決策

2）數(shù)據(jù)預(yù)處理（規(guī)范化）原因：屬性值有多種類型。效益型、成本型，既非效益又成本型非量綱化歸一化線性變換最差不一定為0標(biāo)準0-1變換第8.4節(jié)多目標(biāo)決策最優(yōu)值為給定區(qū)間時的變換（既非成本型又非效益型）最優(yōu)屬性區(qū)間無法容忍下限無法容忍上限

第8.4節(jié)多目標(biāo)決策研究生生師比最佳區(qū)間為[5,6]第8.4節(jié)多目標(biāo)決策

向量規(guī)范化無論成本型還是效益型屬性雖然也是線性變換，但無法分別屬性值優(yōu)劣，最大特點是規(guī)范后各方案的同一屬性值的平方的平方和為1，因此常用于計算個方案與某種虛擬方案（理想點或負理想點）的歐式距離的場合。第8.4節(jié)多目標(biāo)決策原始數(shù)據(jù)

有時候某個目標(biāo)的各方案屬性值往往相差太大，或者某種原因只有某個方案特別突出，如果按一般方法對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，該屬性在評價中的作用將被不適當(dāng)?shù)乜浯?。比如?個方案的第一屬性M=0.5～0.75第8.4節(jié)多目標(biāo)決策專家打分數(shù)據(jù)的預(yù)處理

某些性能指標(biāo)很難或根本不能用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計數(shù)據(jù)來衡量其優(yōu)劣。例如，研究生學(xué)位論文質(zhì)量，可以依靠專家打分。專家打分的范圍不同，應(yīng)該把專家的規(guī)范到相同分值范圍第8.4節(jié)多目標(biāo)決策3）確定權(quán)的常用方法權(quán)包含并反映了下列因素：決策人對目標(biāo)重視程度各目標(biāo)屬性值的差異程度各目標(biāo)屬性值的可靠程度最小二乘法：由決策人將目標(biāo)的重要性做成對比較，獲得比較矩陣，矩陣的元素為比較權(quán)重的比值，再用最小二乘的方法進行計算。更簡單的方法見層次分析法第8.4節(jié)多目標(biāo)決策

4）幾種常用的決策方法一般加權(quán)法字典序法某個目標(biāo)特別重要，它與重要性處于第二位的目標(biāo)相比重要的多，重要性處于第二位的目標(biāo)比第三位的目標(biāo)重要的多，...實質(zhì)上，字典序發(fā)是單目標(biāo)決策。首先只根據(jù)最重要的目標(biāo)屬性值的優(yōu)劣來判斷各方案的優(yōu)劣，只有當(dāng)兩個或多個方案的中最重要目標(biāo)的屬性值相同時，才比較第二重要的目標(biāo)屬性值，知道排定所有方案的優(yōu)劣次序。該方法與某些人的決策方式接近，例如家庭主婦選家用電器，不適用重大決策。第8.4節(jié)多目標(biāo)決策層次分析法TOPSIS法（TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoIdealSolution）逼近理想解的排序法借助多屬性問題的理想解和負理想給方案集中各方案排序。先規(guī)范化和計算權(quán)重找出理想解找出負理想解第8.4節(jié)多目標(biāo)決策

人均專著生師比科研經(jīng)費逾期畢業(yè)率（%）123450.10.20.60.32.857104250004000126030002844.72.23.03.91.2理想解

2.8

550001.2負理想解0.122844.7第8.4節(jié)多目標(biāo)決策與理想值的距離與負理想值的距離第8.5節(jié)群決策與專家咨詢前面介紹的方法所涉及的決策人只有一個，現(xiàn)實生活企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)政治生活中的代表制度企業(yè)和行政部門的咨詢機構(gòu)無論代表大會，領(lǐng)導(dǎo)班子，還是咨詢機構(gòu)，在決策理論中都稱為群(Group)，群所作的決策稱為群決策(Groupdecisionmaking)，或稱多人決策。群決策研究的是決策的科學(xué)化與民主化。第8.5節(jié)群決策與專家咨詢

1、群決策概論（1）群決策分類第8.5節(jié)群決策與專家咨詢（2）群決策和社會科學(xué)群決策研究多個人如何共同做決策，這涉及人的行為和人際關(guān)系社會科學(xué)正是研究人的行為和人際關(guān)系群決策可借助社會科學(xué)成果：若成員能自由而清晰地交流思想，他們就會關(guān)心所要解決的問題，提高群作為整體的工作效率；一群有才能的人并不一定能組成有效的群體，原因在于群的能力與群體的品格及群的成熟性有關(guān)；群向好的方向發(fā)展還是變得更糟則與群的狀況及成員的態(tài)度有關(guān)。第8.5節(jié)群決策與專家咨詢內(nèi)部沖突會妨礙群體的正常運作，適當(dāng)?shù)念I(lǐng)導(dǎo)能使群漸趨成熟，并用適當(dāng)?shù)姆椒p少內(nèi)部沖突，使群有效地開展工作。群的能力不一定依賴領(lǐng)導(dǎo)人的能力，但有能力的領(lǐng)導(dǎo)人可以改進群的有效性，如果群中成員不主動承擔(dān)責(zé)任，群的作用就不能充分發(fā)揮。還有一些有用的準則提高一個群體的有效性，例如：群必須明確自身的任務(wù)和作用為了達到預(yù)期的目的，群的工作方法應(yīng)當(dāng)靈活性群中成員必須了解自己的作用，相互之間應(yīng)能自由交換意見第8.5節(jié)群決策與專家咨詢（3）影響群決策的一些基本因素1）背景2）參與方式、3）交換意見4）凝聚力5）氛圍6）子群7）工作規(guī)范8）決策程序9）目標(biāo)10）領(lǐng)導(dǎo)人的行為第8.5節(jié)群決策與專家咨詢專家咨詢無現(xiàn)成方案，尤其大型工程技術(shù)問題和社會問題，需要各方面的專家步驟：1）專家和參與者的選擇2）問題的闡述3）產(chǎn)生備選方案4）方案的評價和選擇5）方案的實施與管理6）迭代過程

第8.6節(jié)決策中人的行為經(jīng)典決策問題的一個共同前提是決策人都是理想的“經(jīng)濟人”，但實際并非如此，內(nèi)容包括：1）問題的識別和分析過程中行為因素，知覺、記憶等心理因素對問題發(fā)現(xiàn)和界定的影響2）決策目標(biāo)確立過程中的行為因素，抱負水平對決策目標(biāo)的影響3）決策方案形成過程中的行為因素，謀略心理和創(chuàng)造力的引發(fā)方法4）在決策結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的情形下，對決策問題進行評價和決策的行為過程，人的認知能力的有限性，判斷與決策的認知模式5）在不確定決策情形下，概率判斷、效用估計、修正判斷意見的思維方法和認知偏差，決策者對待風(fēng)險的態(tài)度。第8.6節(jié)決策中人的行為人在實際活動中是非理性或不完全理性的，美國學(xué)者Simon指出，人的理性是介于完全理性和非理性之間的一種有限理性。具體表現(xiàn)：①在情報活動階段，人的決策行為受知覺選擇性支配，不同經(jīng)驗和背景的決策者，對決策環(huán)境的認識會有不同解釋；②在設(shè)計活動階段，人們并不試圖找出所有備選方案，而是試圖通過廣度搜索、深度搜索、預(yù)先擇優(yōu)搜索等問題求解活動，尋找滿意的決策方案；③在抉擇活動階段，決策者遇到滿意方案時便會終止其搜索行為。第8.6節(jié)決策中人的行為“行政人”代替“經(jīng)濟人”，區(qū)別在于：行政人在決策中并非像經(jīng)濟人那樣追求決策的最優(yōu)解，而是根據(jù)“滿意標(biāo)準”搜索滿意解或近似最優(yōu)解。比如決策者出售房屋或購買一輛汽車Simon提出“滿意標(biāo)準”說明了決策者如何根據(jù)實際情況，在幾個合理的方案之間進行選擇，且這種選擇所使用的信息通常是不完全的。因此，在“滿意標(biāo)準”指導(dǎo)下的選擇，就不必運用實際無法實現(xiàn)的優(yōu)化程序。第8.6節(jié)決策中人的行為2、認識上的偏差由于心理方面和組織行為方面的原因所產(chǎn)生的妨礙決策者對決策事件的現(xiàn)有狀態(tài)與期望狀態(tài)之間的差距進行正確分析的認知傾向和心理偏差。這種偏差不包括有意識的傾向（有意）現(xiàn)象信息傳遞感知（感性認識）理性認識激勵（誘導(dǎo)）賦值世界觀（放大、衰減）適當(dāng)?shù)男畔⒖捎^性感受信念表達陳述第8.6節(jié)決策中人的行為（1）信息偏差（2）感知偏差（3）“錨定”與調(diào)整（4）代表性（5）習(xí)慣與保守采取的措施①從比較大的數(shù)據(jù)源中獲取樣本信息，樣本信息不能過于簡單，除了均值之外還應(yīng)該有樣本大小、置信區(qū)間和其它能夠反映信息真實度的測度，尤其是那些不符合決策人的主觀愿望信息第8.6節(jié)決策中人的行為②盡可能采用模型和定量的方法，如貝葉斯定理，去提高信息的利用效率③事先向決策人解釋清楚決策的好壞與后果的好壞之間的區(qū)別④引導(dǎo)決策人用邏輯推理的方法分析問題⑤人們通常對最先和最后獲得的信息印象最深刻，所以注意提供信息的順序3、決策的文化差異第8.7節(jié)決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)（DecisionSupportSystem，DSS）是以信息技術(shù)為手段，應(yīng)用決策科學(xué)及有管學(xué)科的理論和方法，針對某一類型的半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)