第5章多目标决策1-2

多目标决策分析多目标决策的目标系统多维效用并合方法层次分析法（analytichierarchprocess1970）数据包络分析(dataenvelopmentanalysisDEA1978)一多目标决策的目标系统目标准则体系的意义在决策分析中，决策问题要达到的目的成为决策目标，用数值表示决策方案实现某个目标程度的标准和法则，称为决策准则。在单目标决策中，决策准则较为简单，例如，决策目标是收益值，可以选用货币量作为决策准则，或者选用货币量的效用值作为决策准则。因此，单目标决策亦称为单准则决策。在多目标决策中，情况要复杂的多。决策问题的目标不是一个而是多个。每一个目标的决策准则也不是一个而是多个。一多目标决策的目标系统目标准则体系的意义单目标决策问题的关键是合理的选择决策准则，对可行方案进行比较和优选。多目标决策的关键，也是合理的选择和构造目标准则体系，从总体上对可行方案进行比较和优选。目标准则体系的构建，是多目标决策的前提。在多目标决策问题中，有的目标可以用一个或几个决策准则直接进行评价和比较，有的目标难以直接评价。需要将这些难以直接评价的目标分解成若干个级别较低的子目标，直到可以直接用一个或几个准则进行比较和评价为止。一多目标决策的目标系统目标准则体系的意义例如，某经济特区计划兴建一个大型汽车厂，厂址的选择就是多目标决策问题。这四个分目标均不能直接用一个或几个准则进行评价，要根据决策主体和实际情况的要求，逐级分解为若干子目标。经济目标可以分解成直接经济效益和间接经济效益两个一级子目标。直接经济效益又可以继续分解为投资额、投资回收期和利税总额等三个二级子目标，间接经济效益也可以继续分解为汽车销售收入，地区贸易收益和国内贸易收益等三个二级子目标。一多目标决策的目标系统目标准则体系的意义这些二级子目标均可以用单一准则进行比较和评价。投资额、利税总额可用货币准则评价，投资回收期可用时间准则评价，销售收入可用销售汽车的数量准则评价等。对于技术、社会和环境目标，均可以进行同样的分解。这样，形成了一个层次结构复杂的目标准则体系。一多目标决策的目标系统目一般来说，多目标决策问题中，其目标或者经过逐层分解，或者依据决策主体要求和实际情况需要，形成多层次结构的子目标系统，使得在最低一层子目标可以用单一准则进行评价，称之为目标准则体系。目标准则体系的层次结构，一般用树形结构图直观表示。最上一层，通常只有一个目标，称之为总体目标，最下一层，其中的每一个子目标都可以用单一准则评价，称之为准则层。多目标决策分析过程，就是依据某种科学方法，对于整个多层次结构的目标准则体系，合理的给出表示每个可行方案满意程度的数值，称之为满意度。一多目标决策的目标系统构建多目标决策问题的目标准则体系，是多目标决策分析的前提。构造目标准则体系应注意的原则：一是系统性原则，各子目标要反映所有因素对社会经济活动的整体影响，重视决策问题各环境因素的层次性和相关性，反映社会经济系统主体骨架的内涵特性。二是可比性原则，各子目标的分解和设计既要注意不同社会经济系统的横向比较，又要注意同一系统的纵向动态分析。三是可操作性原则。各评价子目标设计要含义明确，计算简便，与现行统计指标口径一致，便于采集数据。在决策信息量充分的前提下，尽量减少子目标的个数，决策分析方法思路清晰，便于在计算机上实现。目标准则体系的结构目标准则体系的结构多目标决策问题的目标准则结构是复杂的，根据不同的实际情况，结构也不尽相同。通常，可将目标准则体系分成以下三种类型：单层次目标准测体系系列型多层次目标准则体系非序列型多层次目标准则体系目标准则体系的结构单层次目标准则体系：各个目标都属于同一层次，每个目标无需分解就可以用单准则给出定量评价，其结构图如图1所示。这类多目标决策问题，在微观经济管理中也经常碰到。例如，选购某种设备和装置，就属于这类问题。企业对设备和装置，都有一些常规的技术和经济指标要求，这些指标均可以用单层次目标准则体系进行评价。目标准则体系的结构序列型多层次目标准则体系目标准则体系的各个目标，均可以按序列分解为若干低一层次的子目标，各子目标有可以继续分解，这样一层层按类别有序地进行分解，直到最低一层子目标可以按某个准则给出数量评价为止。这类目标准则体系的特点是，每个子目标均可由相邻上一层次的某个目标分解而成，各子目标可以按序列关系分数各类目标。不同类别的目标准则之间不发生直接联系。这类决策问题在宏观经济管理中经常遇到，例如，前面提到的汽车厂厂址的决策，就属于此种决策。目标准则体系的结构序列型多层次目标准则体系目标准则体系的结构非序列型多层次目标准则体系某些多目标决策问题，需要将所有的子目标按其性质划分为若干层次，最第一层为准则层，构成多层次目标准则体系。与序列型多层次目标准则体系不同的是，某一层次的各子目标，一般不单是由相邻上一层次某子目标分解而成，各子目标也不能按序列关系分属各类。相邻两层次自目标之间，仅按自身的属性建立联系，存在联系的子目标之间用实线连接，无实线连接的子目标之间不存在直接联系。这类目标准则体系成为非序列性多层次目标准则体系。目标准则体系的结构多目标决策目标准则体细的构建，是一项技术性较强的工作。特别是社会经济发展战略和大型工程项目的多目标决策，目标准则体系各目标的确定就十分困难。决策分析人员应该做好调查研究，掌握准确而全面的第一手资料，根据决策主体总的要求，初步拟定目标准则体系的系统规划和层次结构。由于问题涉及多学科、多技术、多部门的知识，单靠几个决策分析人员，要把各个知识领域的问题弄清楚，把各目标准则及其相对重要性无一遗漏的排列出来，无疑是相当困难的，必须采用专门的方法才能完成这一任务。目标准则体系的结构通常，行之有效的方法是特尔菲咨询法，这种方法依据决策主体的总体设计，组织各方面的专家，对目标准则体系的层次结构、条目规划和各专业领域的问题进行咨询，经过反复信息交换、统计处理和综合归纳，形成比较一致的意见，据次构建目标准则体系。实施特尔菲咨询要使各位专家独立而充分的发表见解，一般采用背靠背的方式进行。专家的组成要保证咨询工作能够有效展开，并作出客观、全面、科学的判断。评价准则和效用函数在多目标决策中，制定了目标准则体系，不同的目标用不同的评价准则衡量。例如，前面提及的汽车厂厂址的问题，经济目标被分解为准则层的六个三级子目标，投资额和利税总额用货币准则评价，投资回收期用时间准则评价等。这些评价准则，其度量单位各异，变化方向不同，如何从总体上给出可行方案关于目标准则体系中全部目标的满意度，这是多目标决策的关键。必须将不同度量单位的准则，化为无量纲统一的数量标度，并按特定的法则和逻辑过程进行归纳与综合，建立各可行方案之间具有可比性的数量关系。效用与效用函数，正是这种统一的数量标度之一。评价准则和效用函数效用值较好的表示了在同一准则下，不同方案、不同条件结果值对决策主体的价值。在多目标决策中，目标准则体系一旦制定，任何一个可行方案实施的效果，均可以由目标准则体系的全部结果值所确定。可行方案在每一个目标准则下确定一个结果值，对目标准则体系，就得到一组结果值，并经过个目标准则的效用函数，得出一组效用值。效用值分别表示了可行方案在个目标准则下，对于决策主体的的价值，用区间（0，1）上的实数表示。任何一个可行方案在总体上对决策主体的满意度，通过这效用值按照某种法则并合而得，满意度是综合评价可行方案的依据。评价准则和效用函数应该注意，由于目标准则体系的复杂性，各目标准则效用函数的选取要结合实际相互兼顾，效用值偏大或偏小都是不合适的，会直接影响该目标准则在效用值并合中的比重，从而造成不应有的偏误。在实际应用中，可根据该目标涉及的专业知识，精度要求，分析人员掌握的资料和积累的经验综合考虑，使得各个目标准则的效用值能够相互协调、彼此照应。多维效用并合方法多目标问题的目标属性有两个显著特点：目标间的不可公度性：目标没有统一量纲，不能用同一标准评价；目标间的矛盾性：某可行方案提高了这个目标值，可能会损害另一个目标值。多维效用并合方法对于解决目标间的不可公度性和矛盾性。多维效用并合方法多维效用并合方法效用合并规则和程序是由下而上、分类逐层进行。首先，将最低一层各准则的效用值，分类按某种规则并合，得到倒数第二层各子目标的并合效用值，称为初级并合。其次，对初级并合的效用值，分类按某种规则进行第二次并合，得到倒数第三层各子目标的并合效用值。如此逐层进行，经过多级并合，得到第二层各目标的并合效用值。最后将第二层目标效用值按某种规则合并，得到可行方案对整个多层次结构目标准则体系的总效用值。总效用值体现了可行方案关于目标准则体系的整体特征以及对于决策主体的总体偏好，称为可行方案的满意度。多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法多维效用并合方法还有其他一些多维效用并合规则，如向量范数规则、向量距离规则、向量比率规则等。多维效用并合方法是多目标决策的一种实用方法，在经济管理、项目评价、能源规划、人口控制等多方面有着广泛的应用。我国最优人口决策当今世界，人类活动与人类赖以生存的生态环境有着密切的关系，人口增长和生态环境是否想适应，人口增长和经济发展是否想协调，越来越引起世界各国的关注。社会经济的可持续发展，是我国21世纪经济发展的战略认为。计划生育、控制人口增长是我国的基本国策。我国总人口目标问题，多年来一直总说纷纭，根据我国国情、经济实力、环境资源和社会发展等诸因素、科学分析我国总人口目标，关系到我国的国计民生和社会经济的可持续发展。应用多维效用并合方法，成功地对这个复杂的社会经济问题进行研究，科学分析我国总人口目标方案，为我国人口政策制订提供科学的依据。我国最优人口决策一问题经过统计分析测算，我国人口发展周期应是人家寿命70岁。制定人口控制目标，宜以100年为时间范围。需要确定，在100年内，我国人口控制最合理的总目标是多少。二方案多我国总人口目标的14个方案进行决策分析。即总人口分别控制为2亿、3亿、一直到15亿我国最优人口决策三目标准则体系目标准则体系为序列型多层次结构。总目标100年内我国最合理的人口目标分目标共设四个分目标分目标1：根据我国资源和环境条件，在决策分析的时间范围内，能承受的供全国人民吃和用的能力。——吃用分目标2根据我国国民经济发展规划，与总人口目标相适应的经济实力—实力分目标3根据我国计划生育政策，人民群众所能承受的最低总和生育率，大约等于一对夫妇一生中平均生育孩子数，简记为我国最优人口决策分目标4：我国总人口增长要与世界各国人口增长相适应。一个国家人口太多，将成为社会经济发展的沉重负担。但人口毕竟是一个国家的重要资源，也不宜太少。一国人口与世界各国人口对比，简称“各国对比”我国最优人口决策2011年57121万吨2006年全球平均粮食单产为3.53吨／公顷，中国是5.01吨／公顷。但目前我国粮食的单产水平低于发达国家，其中，水稻低30%，小麦低60%，玉米低35%。我国最优人口决策我国最优人口决策2009年20.36%森林覆盖率是反映一个国家或地区森林资源丰富程度的一个重要指标,它以一定区域内森林面积占土地总面积的百分比来表示。我国的森林覆盖率,经过第7次全国森林资源清查(2004～2008年),现已达到20.36%,比第6次清查(1999～2003年)的18.21%增加2.15个百分点。那么各省(区、市)的森林覆盖率增加情况又怎么样呢?通过对各省(区、市)第7次清查计算的森林覆盖率与第6次清查计算的森林覆盖率数字大小的对比,可以看出,31个省(区、市)的森林覆盖率都有一定的增加。具体来说,增加10个百分点以上的省(市)有3个,即重庆(增加12.60个百分点)、广西(增加11.30个百分点)和北京(增加