管理决策模型与方法

  《管理决策模型与方法》 实验指导书 田俊峰编写西南财经大学 工商管理学院  经济与管理实验教学中心    目录实验项目一：电子表格建模的艺术..............1 实验项目二：电子表格模型的what-if分析.......4 实验项目三：电子表格模型在物流管理中的应用..6 实验项目四：决策分析问题的求解方法.........14     1实验项目一：电子表格建模的艺术1．实验目的学习电子表格建模的一般过程和基本原则，根据案例描述的问题建立电子表格模型，找出不足并进行调试。2．实验环境计算机安装MicrosoftWindows2000/XP、MicrosoftExcel2000及以上版本，预装规划求解宏。3．实验内容（1）添加规划求解宏；（2）熟悉案例背景，分析需要解决的问题；（3）规划设计电子表格模型；（4）建立小规模的电子表格模型；（5）测试小规模模型；（6）扩展小规模模型；（7）测试完整模型；（8）分析模型。4．实验时间2学时5.案例 养老金的谨慎供应年养老金支付（百万美元）20038200412200512200614200716200817200920 普鲁登金融服务公司（PFS）管理的许多金融产品中有一只很受赞誉的养老基金，这些养老基金是很多公司用来为其雇员提供养老基金的。PFS的管理层以其在基金运作中严格的专业标准而自豪。自从2001年下半年安然破产事件和随之而来的联邦政府和州政府对养老金运作的紧缩规制，PFS已经加倍努力来谨慎地管理基金。201021201122201224现在是2002年的12月了，在接下去的10年中需要支付的总养老基金如右表所示：通过使用利息计算，PFS当前具备足够的流动资产来满足所有的养老金支付。因此，为了使养老金有安全保证，PFS希望投资在能够与未来10年中的养老金支付相匹配的项目。养老基金授权PFS的投资项目只能是资本市场基金和债券。资本市场基金获得每年固定的5％的利息收入，公司所考虑投资的四个债券的特征如下表所示：当前价格息票率到期日面值债券1$9804%2004.1.1$1000债券292022006.1.11000债券375002008.1.11000债券480032011.1.11000所有的债券在2003年1月1日购买，可以购买任意数量单位。息票率是面值的一个比率，在每年的1月1日付息，支付期为购买后的第一年到到期日为止（包括到期日）。因此这些每年1月1日的利息支付获得正好能够用来抵冲当年养老金的支付。所有多余的利息收入将存入资本市场基金。为了金融计划的保守起见，PFS假定所有的养老金支付在每年的年初，正好在利息收入（包括资本市场基金的利息收入）获得之后。债券的面值也将在到期日获得。既然当前的债券价格低于面值，真正的债权收益比息票率要高，债券3是一个零息票率的债券，所以每年得到的利息为0，但是到到期日获得的面值要远大于当年债券的购买价格。PFS希望在2003年1月1日使用最小可能的投资（包括资本市场基金的存款）来应付2012年为止所有需要的养老金的支付。需要建立一些电子表格模型来实施分析。（1）、哪些数值是PFS管理层需要的？决策变量是什么？目标是什么？   2    3（2）、假设PFS2003年1月1日将在资本市场基金投资2800万元以及购买债券1和债券2各10000单位。计算2004年和2005年在债券1和债券2上可以获得的利息收入。计算每年在受到这些收入、支付养老金支出和多余的资金存入资本市场基金后2003年、2004年、2005年1月1日相应的资金平衡表。（3）、制作一个粗糙的电子表格模型的轮廓，在单元格中放置数据单元、可变单元、输出单元和目标单元。（4）、为2003年到2005年建立一个电子表格模型，然后测试该模型。（5）、扩展模型考虑到2012年为止的所有年份，求解该问题。     4实验项目二：电子表格模型的what-if分析1．实验目的学习使用电子表格进行what-if分析的方法，熟练运用SolverTable宏系统地分析当一个或两个数据单元格的值发生变化带来的影响。2．实验环境计算机安装Windows2000/XP、MicrosoftExcel2000及以上版本，预装规划求解宏、SolverTable宏。3．实验内容（1）添加SolverTable宏；（2）熟悉案例背景，分析需要解决的问题；（3）找出不改变最优解的前提下，目标函数一个系数的允许变化范围；（4）评估保持原始最优解不变，目标函数系数同时变化的允许范围；（5）当一个或多个约束函数右端值发生变化时，预测给目标单元格数值带来的影响；4．实验时间2学时5.案例 销售日化用品 回顾一下教材2.7节中给出的利博公司的例子，我们要对三个关键产品：去污剂、液体洗涤剂、洗衣粉进行广告促销。管理者规定了在促销活动中所要达到的目标。 ●去污剂市场份额增加至少3% ●液体洗涤剂市场份额增加至少18% ●洗衣粉市场份额增加至少4% 该问题最初的线性规划模型见教材图2.21所示。通过促销活动要获得的三种产品市场份额增加的最小值在数据单元格最小增长额（G8:G10）中给出。可变单元格广告数量（C14:D14）中的最优解表明该次促销活动应该采用4个电视广告和    53个印刷媒体上的广告。目标单元格总成本（G14）显示该次活动的总成本为1000万美元。 得到这些信息后，利博公司的管理层现在想分析一下增加三种产品的市场份额得到的相应收益与总广告成本间的平衡问题。因此需要继续收集信息来分析管理层是否应该改变原先在市场份额上的决策。特别地，管理层必须先知道改变原先在市场份额上的决策目标对总成本的影响。 （1）对三种产品依次利用图形分析如果产品市场份额的最小增加值为1%给总成本带来的影响（分析一种产品时，其他两种产品的产品市场份额增加的最小值不变）。 （2）用教材图2.21所示的电子表格模型（可在光盘中获得）来分析（1）中的问题。 （3）对三种产品依次用Solver Table（可在光盘中获得）分析如果产品市场份额增加的最小值发生一系列的变化给最优解和总成本带来的影响（分析一种产品时，其他两种产品的产品市场份额增加的最小值不变）。对每一种情况从0开始到初始值的两倍，每隔1%进行分析。 （4）用Solver Table生成灵敏性报告，并表明报告如何反应（1）中的信息。同样用该报告分析每种产品市场份额增加的最小值的允许变化范围。解释允许变化范围与（3）中得到的结果的关系。 （5）假设在最小增长单元格（G8:G10）中的初始值增加相同的量，为了使灵敏性报告给出的影子价格保持正确，这个量最大不能超过多少？ （6）用清晰简短的管理语言表述你的结论信息。不要用专业术语，比如影子价格、允许取值范围等。                             6实验项目三：电子表格模型在物流管理中的应用 1．实验目的学习运用电子表格求解运输问题、指派问题、混合整数规划问题，能够熟练综合应用相关知识进行供应链网络设计和存货布置。2．实验环境计算机安装Windows2000/XP、MicrosoftExcel2000及以上版本，预装规划求解宏。3．实验内容（1）熟悉案例背景，分析需要解决的问题；（2）根据运输问题的性质，建立电子表格模型，设计供应链网络；（3）基于混合整数规划，建立的供应链网络设计电子表格模型，并同（2）进行对比分析；（4）基于整数规划，建立存货布置电子表格模型，并进行系统分析。4．实验时间4学时5.案例 1.特塞格案例的继续研究 重新考虑教材6.5节的特塞格公司的选址问题。     特塞格管理者最终选择圣路易斯作为炼油厂的地址。但是，现在管理者需要面对新炼油厂的生产能力应怎样的问题。     当分析选址问题时，假设炼油厂的生产能力为每年加工1.2亿桶原油。如教材表6.16所示，这会使整个公司的生产能力从原来的2.4亿桶增加到3.6亿桶。根据市场预测，特塞格在建立新炼油厂后，能正好售出所有产成品，但不能再多了。所以，选择1.2亿桶原油作为新炼油厂的生产能力使公司正好能用上所有的生产能力，同时又满足了预测的市场需求。     但是，为了准备面对可能的市场需求的增长，管理者现在希望扩大炼油厂生产能力，增加到每年1.5亿桶。虽然这会使特塞格公司暂时有3000万桶剩余生产能力的闲置，但是当以后公司市场份额增加时，就有可用的生产能力。这样做    7的价值在于扩大新炼油厂的计划所耗费的资金和运营成本远小于以后重新建造一个年产量为3000万桶的炼油厂的成本（大约节省40%）。另外，管理者认为，这种生产能力将会在几年内需要被用到。 炼油厂增加3000万桶生产能力的额外资金大约为12亿美元。根据预期利率，这一额外资金的每年成本为1亿美元。如果新炼油厂增加的生产能力一部份被使用的话，炼油厂的总运营成本可能会稍大于教材表6.19中的数值。但是减少其他炼油厂的生产率同样能够减少总运营成本。因为每提炼百万桶原油的运营成本在所有的炼油厂中基本一致，包括新厂，所以生产3.6亿桶原油的总运营成本不管炼油厂的闲置在何处都是基本一样的。但是，管理者认为这项工程的选址问题会潜在减少运输原油和石油产成品的运输费用。因为教材表6.20显示如果选择圣路易斯作为炼油厂地址的话，原油和石油产成品的年总运输成本为23.9亿美元，管理者希望通过这种方法能得到减少。 教材图6.13和教材图6.17分别显示了在选择路易斯作为新炼油厂地址并加工1.2亿桶原油情况下，运输原油和石油产成品的最优运输计划。现在管理者要知道加工1.5亿桶的原油时的情况。管理者特别希望解决下列问题。 在新情况下，在教材图6.13中的原油运输计划该如何改变，共可减少多少运输总成本？在教材图6.17中的石油产成品运输计划该如何改变，共可减少多少运输总成本？最后，假设教材表6.19中的运营成本的差别继续适用于新情况，那么教材表6.20中的三个地方选址的财务数据会不会改变。 从以下个几个步骤分析问题。 （1）、建立并求解电子表格模型，来找到最优的运输计划。将3.6亿桶原油从产油地运往炼油厂，每家炼油厂收到的原油数在不超过其生产能力的基础上，使运输成本最小化（提示：可以通过使用在这一章Excel文件中现有的特塞格的电子表格模型来节省一些时间）。比较最后得到的结果，年运输成本与在教材图6.13中显示的原先建造小规模炼油厂的结果有什么不一样。 （2）、假设（1）中求出的计划将被采用（包括每家炼油厂会收到的原油数）。在此基础上，建立并求解电子表格模型并找到最优运输计划，将产成品从炼油厂运往配送中心。比较最后得到的结果，有什么不一样。同样计算在此计划下，运输原油和产成品的总运输成本，与教材表6.20中显示的23.9亿美元的总成本有什么区别。 （3）、由于运输产成品的成本要比运输原油的成本稍微大些。所以与其以考虑最小化运送到炼油厂的原油运输成本（如（1）、（2）中一样），还不如以考虑最小化运输产成品的运输成本。建立并求解电子表格模型，并找到最优运输计划。将产成品从炼油厂（包括圣路易斯新建的炼油厂）运往配送中心。而将3.6亿桶    8原油从产油地运往炼油厂的运输计划建立在此计划基础上。将最后结果与（1）、（2）中的结果和教材图6.17的结果进行比较。 （4）、假设（3）中求出的计划将被采用（包括每家炼油厂会收到的原油数）。在此基础上，建立并求解电子表格模型找到最优运输计划，将原油从产油地运往炼油厂。将最后结果与（1）、（2）中结果和教材图6.13的结果进行比较。同样计算在此计划下，运输原油和产成品的总运输成本，与（2）的结果和教材表6.20中的结果有什么区别。 （5）、你意识到你现在做的是次优化决定，因为每次你只能使其中一部份得到最优化，所以现在应该进一步考虑。建立一张电子表格同时考虑将3.6亿桶原油从产油地运往炼油厂（包括在圣路易斯新建的炼油厂）以及将产成品从炼油厂运往配送中心的运输计划。目标是使总运输成本最小。因为炼油厂总共有每年3.9亿桶的生产能力，决定每家炼油厂会收到的原有数时（不能超过每家炼油厂