第8章物流系统决策(物流系统工程-清华大学,吴晓)

物流系统工程——西南交通大学电子讲义1第8章物流系统决策物流系统工程——西南交通大学电子讲义28.1概述物流系统工程——第8章物流系统决策3一.什么是决策在物流基础设施建设与经营管理过程中，物流管理者经常面对一些重大问题需要作出决定。如：某个仓储公司打算建立一个大型仓库，需要从几个方案中进行选择。在选择方案时，需要考虑多种因素，如：投资费用，运行成本，未来的需求情况，潜在的风险评估等。多个配送中心应如何进行物资调运，才能使运输费用最低。一个工厂应如何制定生产计划才能获得最大的利润。运输公司是否应该开辟新的运输线路。对以上问题作出决断的过程就是决策。物流系统工程——第8章物流系统决策4一.什么是决策决策：对某一事件的目标及其实现手段的选择。即从多个可能采取的方案中，选择一个“最优的”或“最有利的”或“最满意的”或“最合理的”方案的行动物流系统决策：对物流系统来说，决策就是在充分占有资料的基础上，根据物流系统客观环境，借助于经验、科学的理论和方法，从若干备选的方案中，选择一个合理、满意的方案的决断行为。如物流选址决策、物流经济决策、生产决策、投资决策等决策的问题和决策活动是多方面的、多领域的、多层次的，决策存在于人类活动的方方面面。决策过程随问题的规模和复杂程度的不同，可能非常复杂。物流系统工程——第8章物流系统决策5二.决策的要素决策者决策过程的主体，即决策人。决策的正确与否，受决策者所处的社会、政治、经济环境及决策者个人素质的影响。方案为实现目标而采取的一系列活动或措施。自然状态不受决策者控制的客观状况。损益值每一可行方案在每一客观情况下产生的后果物流系统工程——第8章物流系统决策6三.决策的过程基本的决策过程大致三个步骤：1.找出问题的关键，确定决策目标2.拟订各种备选方案3.选择合理的方案（1）制定合理的选择标准（2）采用科学的选择方法物流系统工程——第8章物流系统决策7四.物流系统决策的分类1.按决策者的地位高层决策中层决策低层决策2.按问题的性质战略性决策管理性决策日常决策3.按决策者对自然状态的了解确定型决策随机型决策（风险型决策、统计型决策）非确定型决策物流系统工程——第8章物流系统决策8五.决策问题的特征存在着决策者希望达到的一个明确目标。存在着至少两种自然状态，各状态出现的概率可能已知，也可能未知。至少存在两个可供选择的方案。各方案在每一自然状态下的损益值可以估算出来。物流系统工程——西南交通大学电子讲义98.2非确定型决策物流系统工程——第8章物流系统决策10一.非确定型决策概述非确定型决策：指自然状态出现的概率是未知的决策问题一般情况下，越是高层，越是关键的决策，往往是非确定型决策。例1，根据资料，一条集装箱船舶每个航次从天津到厦门港所需的舱位数量可能是下面数量中的某一个：100，150，200，250，300，具体概率分布不知道。如果一个舱位空着，则在开船前24小时起以80美圆的低价运输。每个舱位的标准定价是120美元，运输成本是100美元。假定所准备的空舱量为所需要量中的某一个：方案1：准备的空舱量为100；方案2：准备的空舱量为150；方案3：准备的空舱量为200；方案4：准备的空舱量为250；方案5：准备的空舱量为300；决策问题：如何准备合适的空舱量？因为各事件状态出现的概率未知，因为属于非确定型决策问题。物流系统工程——第8章物流系统决策11二.损益矩阵设：需求的舱位数为ai，准备的舱位数为bj，损益值为cij，根据计算可以建立下面的损益矩阵：a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000300030003000B3(200)02000400040004000B4(250)-10001000300050005000B5(300)-20000200040006000需求量bj准备的空舱量ai本例：损益值=收入—成本=ai标准定价+剩余舱位折价—bj成本单价如：c11=a1120-b1100=2000(美元)c41=a1120+(b4-a1)80-b4100=100100+(250-100)80-250100=-1000(美元)物流系统工程——第8章物流系统决策12三.非确定型决策问题从损益矩阵可以看出：不同方案的赢利结果不同。可能赢利多的方案有可能出现亏损。由于不知道各状态出现的概率，无法直接得出哪一个方案好或差的结论。不同的决策人员有不同的决策结果，因此对非确定型问题决策时，应该首先确定决策准则。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000300030003000B3(200)02000400040004000B4(250)-10001000300050005000B5(300)-20000200040006000需求量bj准备的空舱量ai物流系统工程——第8章物流系统决策13四.平均准则(Laplace准则)这种决策的出发点是，既然不能肯定哪种状态比另一种状态更可能出现，就认为各种状态出现的概率相等。决策步骤：编制决策损益表（损益矩阵）。按相等概率计算每一个方案的平均收益值。选择平均收益值最大的方案作为最佳方案。算例，以例1为例计算。决策结果：第3方案为最佳方案。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)平均收益值B1(100)200020002000200020002000B2(150)100030003000300030002600B3(200)020004000400040002800B4(250)-100010003000500050002600B5(300)-200002000400060002000需求量bj准备的空舱量ai物流系统工程——第8章物流系统决策14五.悲观准则(max-min准则)这种决策的思路是，从最不利的结果出发，以在最不利的结果中取得最有利的结果的方案作为最优方案。决策步骤：编制决策损益表（损益矩阵）。计算找出各个方案的最小收益值。选取最小收益值最大的方案作为最佳方案。算例，以例1为例计算。决策结果：第1方案为最佳方案。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)最小收益值B1(100)200020002000200020002000B2(150)100030003000300030001000B3(200)020004000400040000B4(250)-10001000300050005000-1000B5(300)-20000200040006000-2000需求量bj准备的空舱量ai事实上，这种方法是选取最不利情况下的最有利方案。（过于保守）物流系统工程——第8章物流系统决策15六.乐观准则(max-max准则)这种决策的思路是，从最有利的结果出发，以在最有利的结果中取得最有利的结果的方案作为最优方案。（与悲观准则刚好相反）决策步骤：编制决策损益表（损益矩阵）。计算找出各个方案的最大收益值。选取最大收益值最大的方案作为最佳方案。算例，以例1为例计算。决策结果：第6方案为最佳方案。a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)最大收益值B1(100)200020002000200020002000B2(150)100030003000300030003000B3(200)020004000400040004000B4(250)-100010003000500050005000B5(300)-200002000400060006000需求量bj准备的空舱量ai事实上，这种方法进行大中取大。（过分乐观，容易冒进）物流系统工程——第8章物流系统决策16七.折衷准则(Hurwicz准则)这种决策的思路是，对悲观准则和乐观准则进行折衷。决策时，先根据个性、经验选定乐观系数，然后按乐观和悲观两个方面计算折衷值。决策步骤：编制决策损益表（损益矩阵）。计算各个方案的折衷收益值。选择取最大折衷收益值的方案作为最佳方案。折衷值的计算公式：折衷收益值=最大收益值+(1-)最小收益值的取值在0~1之间，越大，最大收益值对结果的影响越大。当=0时，即为悲观准则法。当=1时，即为乐观准则法。物流系统工程——第8章物流系统决策17七.折衷准则(Hurwicz准则)算例，以例1为例计算。取=0.3，计算结果见下表。决策结果：第1方案为最佳方案。a1(100)……a5(300)最小收益值最大收益值折衷收益值B1(100)2000……2000200020002000B2(150)1000……3000100030001600B3(200)0……4000040001200B4(250)-1000……5000-10005000800B5(300)-2000……6000-20006000400需求量bj准备的空舱量ai物流系统工程——第8章物流系统决策18八.后悔值准则(Savage准则)思路：希望找到一个方案，当此方案执行后，无论自然状态如何变化，决策者产生的后悔感觉最小。后悔感觉的大小用后悔值表示。在每一自然状态下，每一方案的收益值与该状态的最大收益值之差，叫做后悔值。决策步骤：找出各个自然状态下的最大收益值，定其为该状态下的理想目标。将该状态下的其他收益值与理想目标之差，作为该方案的后悔值，将他们排列成一个矩阵，称为后悔矩阵。找出每一方案的最大后悔值。选取最大后悔值最小的方案作为最佳方案。算例，以例1为例计算。在每一自然状态下的后悔值最大后悔值a1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)010002000300040004000B2(150)100001000200030003000B3(200)200010000100020002000B4(250)300020001000010003000B5(300)400030002000100004000需求量bj准备的空舱量aia1(100)a2(150)a3(200)a4(250)a5(300)B1(100)20002000200020002000B2(150)10003000300030003000B3(200)02000400040004000B4(250)-10001000300050005000B5(300)-20000200040006000各状态理想值20003000400050006000需求量bj准备的空舱量ai决策结果：第3方案为最优方案。物流系统工程——西南交通大学电子讲义208.3风险型决策物流系统工程——第8章物流系统决策21风险型决策：指自然状态出现的概率是已知的决策问题。不同方案在不同自然状态下的损益值可以计算出来，但在未来的时间内，究竟会出现哪种状态是不能确定的，只知道各种自然状态出现的概率。因此，无论采取哪种方案，都具有一定的风险。期望值准则：采用期望值的大小作为判别标准首先利用自然状态发生的概率，计算出每个方案的期望损益值；然后比较损益值的大小；具有最大期望收益值或最小期望损失值的方案就是期望值准则下的最优方案。风险型决策是决策分析中研究得最多的一种决策。风险型决策包括：损益矩阵法和决策树法一.相关概念物流系统工程——第8章物流系统决策22一.损益矩阵法决策1.方法描述已知：风险型决策的决策空间为（可选择的方案）A={a1，a2，…，am}；风险型决策的状态空间为（可能存在的自然状态）S={S1，S2，…，Sn}；各自然状态的概率集合为：P={P1，P2，…，Pn}；各方案在各种自然状态下的损益值为V={Vij},i=1,2,…,m;j=1,2,…,n