系统工程
( Systems Engineering,SE)
— 现代管理的系统思维与系统分析方法
西安交通大学管理学院
袁治平
第七章 决策分析方法
第一节:管理决策概述
第二节:风险型决策分析
第三节,冲突分析
第七章 决策分析方法
一、基本概念
决策 是管理的重要职能, 它是决策者对系统
方案所做决定的过程和结果, 决策是决策者的
行为和职责 。
按照 H.A.西蒙 (H.A.Simon)的观点,, 管理
就是决策, 。 因此, 决策分析的一般过程也即
管理系统分析的过程 。
第一节 管理决策概述
二、决策问题的基本模式和常见类型
W ij=f(Ai,θj) i= 1,m,j=1,n
其中,Ai——决策者的第 i种策略或第 i种方案 。
属于决策变量, 是决策者的可控因素 。
θj ——决策者和决策对象 (决策问题 )所处的第
j种环境条件或第 j种自然状态 。 属于状态变量,
是决策者不可控制的因素 。
Wij——决策者在第 j种状态下选择第 i种方案
的结果, 是决策问题的价值函数值, 一般叫益损
值, 效用值 。
根据决策问题的基本模式,可划分决策问题
的类型,其结果如图 7— 1所示。其中依照 θj 的不
同所得到的四种类型是最基本和最常见的划分 。
决策问题的要素 决策问题的类型
完全把握 确定性决策
.θ 不完全把握 风险性决策
完全不把握 对自然不确定 不确定性决策
对人的不确定 对抗性决策 ( 对策 )
.A 政治, 经济, 军事, 能源, 人口, 教育等决策
战略, 战术等决策
.W 定性, 定量, 模糊决策
单目标, 多目标决策
隐式, 显式决策
.决策者 个人, 群体决策
图 7—1 决策问题类型划分示意图
三、几类基本决策问题的分析
1.确定型决策
条件, (1)存在决策者希望达到的明确目标
(收益大或损失小等 ); (2)存在确定的自然状态;
(3)存在着可供选择的两个以上的行动方案; (4)
不同行动方案在确定状态下的益损值可以计算
出来 。
方法,在方案数量较大时, 常用运筹学中
规划论等方法来分析解决, 如线性规划, 目标
规划 。
严格地来讲, 确定型问题只是优化计算问
题, 而不属于真正的管理决策分析问题 。
2.风险型决策
条件, (1)(同确定型 ); (2)存在两个以上
不以决策者主观意志为转移的自然状态, 但决
策者或分析人员根据过去的经验和科学理论等
可预先估算出自然状态的概率值 P(θj) ;
(3)(同确定型 ); (4)(同确定型 )。
方法,期望值, 决策树法 。
风险型决策问题是一般决策分析的主要内
容 。 在基本方法的基础上, 应注意把握信息的
价值及其分析和决策者的效用观等重要问题 。
3.不确定型决策
条件, (1)(同确定型 ); (2)自然状态不确
定, 且其出现的概率不可知; (3)(同确定型 );
(4)(同确定型 )。
方法,乐观法 (最大最大原则 ),悲观法 (最
小最大原则 ),等概率法 (Laplace准则;也是一
种特殊的风险型决策 ),后悔值法 (Savage准则
或后悔值最大最小原则 )。
对于不确定型决策分析问题, 若采用不同
求解方法, 则所得的结果也会有所不同, 因为
这些决策方法是各自从不同的决策准则出发来
选择最优方案的 。 而具体采用何种方法, 又视
决策者的态度或效用观而定, 在理论上还不能
证明哪种方法是最为合适的 。
4.对抗型决策
Wij=f(Ai,Bj) i=1,m,j= 1,n
其中,A——决策者的策略集;
B——竞争对手的策略集
可采用对策论及其冲突分析等方法来分析解
决 。 这类决策分析问题是当前管理, 经济界比
较关注的问题 。
5.多目标决策
第七章,决策分析方法
第二节 风险型分析决策
一、风险型决策分析的基本方法
1.期望值法
期望值法就是利用 概率论中随机变量的数学
期望 公式算出每个行动方案的益损期望值并加以
比较 。 若采用决策目标 (准则 )是期望收益最大,
则选择收益期望值最大的行动方案为最优方案;
反之, 若决策目标是期望费用最小, 则采用费用
期望值最小的方案为最优方案 。
2.决策树法
所谓决策树法就是利用树形图模型来描述决
策分析问题, 并直接在决策树图上进行决策分析 。
其决策目标 (准则 )可以是益损期望值或经过变换
的其它指标值 。
3.多级决策树
如果只需作一次决策, 其分析求解即告完成,
则这种决策分析问题就叫做单级决策 。 反之, 有
些决策问题需要经过多次决策才告完成, 则这种
决策问题就叫做多级决策问题 。 应用决策树法进
行多级决策分析叫做多级决策树 。
二、信息的价值
决策所需的信息一般可以分为两类。一类是
完全信息,即据此可以得到完全肯定的自然状态
信息,这样就有助于正确的决策,从而使决策结
果能获得较大的收益,但为获得完全信息的代价
也相当可观,而且在现实中和在多数情况下,要
获得这种完全信息也较为困难或根本不可能做到;
另一类是 抽样信息,这是一类不完全可靠的信息。
通过抽样所获得的信息,用统计方法来推断自然
状态出现的概率,据此来选择行动方案。抽样信
息虽不十分可靠,但为获得此类信息的代价也较
小,且在实际中和在多数情况下,也只可能获得
这类信息以供决策之需。
三、效用曲线的应用
第七章,决策分析方法
第三节 冲突分析
一, 对策论与冲突分析
冲突分析 (Conflict Analysis)是国外近年
来在经典对策论 (Game Theory)和偏对策理论
(Metagame Theory)基础上发展起来的一种对冲
突行为进行正规分析 (Formal Analysis)的决策
分析方法 。
其主要特点是能最大限度地利用信息, 通
过对许多难以定量描述的现实问题的逻辑分析,
进行冲突事态的结果预测和过程分析 (预测和评
估, 事前分析和事后分析 ),帮助决策者科学周
密地思考问题 。 它是分析多人决策和解决多人
竞争问题的有效工具之一 。 国外已在社会, 政
治, 军事, 经济等不同领域的纠纷谈判, 水力
资源管理, 环境工程, 运输工程等方面得到了
应用, 我国也已在社会经济, 企业经营和组织
管理等领域开始应用 。
对策 (Game)是决策者在某种竞争场合下作
出的决策, 是一种人为的不确定型决策 (竞争或
对抗型决策 )。 作为一类特殊的决策问题, 对策
的基本模式 (概念模型 )如图 7—10所示 。
一般决策:
Vij = f (Aj,θ j)
Aj,决策者第 I中选择,
I=I,m (行动方案, 可
控因素, 决策变量 )
Θ j,决策对象所处的第 j
种环境条件, j= I,n (自然
状态, 不可控因素, 状态
变量 )
Vij,决策系统状态的价值
函数 ( 益损函数 )
人为不确定性决策:
Vij (A)= f (Aj,Bj)
Aj,决策者第 I中选择,
Bj,竞争对手第 j种选择
Vij (A),决策者的益损 ( 赢
得, 支付 ) 函数
对策:
G= 〈 N,A,V〉
G ---GAME,
N --- 局中人集合
A --- 局中人策略集合
V----赢得, 支付或益损值
图 7—10 对抗型决策的概念模型
对策论 起源于 20世纪 20年代初, 40年代中和
60年代中均得到了很大发展, 70年代以来在许多
方面又取得了丰硕成果 。
70年代初, N.Howard(英 )提出了一种以现
实生活中最容易出现 的情况为基础的对策理
论 ——Metagame Theory(偏对策理论 )。 其基本思
想是认为在选择策略时要考虑其他局中人可能的
反应, 即将各局中人的策略作为一种函数, 使其
构成更高一级的对策, 即偏对策 。 另外, 在该理
论描述中, 主张用结局的优先序代替其赢得值,
从而使得对策模型的可实现性大大增强 。
到了 80年代, M.Fraser和 W.Hipel(加拿大 )
在偏对策的基础上, 提出了一种研究冲突事态的
方法 ——冲突分析方法, 从而使得对策理论更加
实用化 。 该方法的提出也迎合了近一, 二十年来
对策化 (gaming)或通过模拟手段来研究对策问题
的趋势 。
冲突分析方法的主要特色是:
(1) 能最大限度地利用信息, 尤其对许多
难以定量分析的问题, 用冲突分析解决起来更显
得得心应手, 因而较适于解决工程系统中考虑社
会因素影响时的决策问题和社会系统中的多人决
策问题 。
(2) 具有严谨的数学 (集合论 )和逻辑学基
础, 是在一般对策论基础上发展起来的偏对策理
论的实际应用 。
(3)冲突分析既能进行冲突事态的结果预测
(事前分析 ),又能进行事态的过程描述和评估
(事后分析 ),从而可为决策者提供多方面有价值
的决策信息, 并可进行政策和决策行为的分析 。
(4)分析方法在使用中几乎不需任何的数学
理论和复杂的数学方法, 很容易被理解和掌握 。
主要分析过程还可用计算机, 通过人 —机对话解
决, 因而具有很强的实用性 。 目前, 使用较多的
冲突分析软件是 CAP(Conflict Analysis
Program)或 DM(Decision Maker)。
(5)冲突分析用结局的优先序代替了效用值,
并认为对结局比较判断时可无传递性, 从而在实
际应用中避开了经典对策论关于效用值和传递性
假设等障碍 。
二, 冲突分析的程序及要素
1,冲突分析的一般过程
冲突分析的一般过程或程序如图 7—11所示 。




对冲突事件背
景的认识与描
述 建模







结果
分析
与评

Y
N
图 7—11 冲突分析过程示意图
(1)对冲突事件背景的认识与描述 以对事件有
关背景材料的收集和整理为基本内容 。 整理和恰
当的描述是分析人员的主要工作 。 主要包括:
① 冲突发生的原因 (起因 )及事件的主要发展
过程;
② 争论的问题及其焦点;
③ 可能的利益和行为主体及其在事件中的地
位及相互关系;
④ 有关各方参与冲突的动机, 目的和基本的
价值判断;
⑤ 各方在冲突事态中可能独立采取的行动 。
对背景的深刻了解和恰当描述, 是对复杂的
冲突问题进行正规分析的基础 。
(2)冲突分析模型 (建模 )是在初步信息处理之
后, 对冲突事态进行稳定性分析用的冲突事件或
冲突分析要素间相互关系及其变化情况的模拟模
型, 一般用表格形式比较方便 。
(3)稳定性分析 是使冲突问题得以, 圆满, 解
决的关键, 其目的是求得冲突事态的平稳结局
(局势 )。 所谓平稳局势, 是指对所有局中人都可
接受的局势 (结果 ),也即对任一局中人 i,更换
其策略后得到新局势, 而新局势的效用值 (赢得 )
或偏好度都较原局势为小, 则称原来的局势为平
稳局势 。 因在平稳状态下, 没有一个局中人愿意
离开他已经选定的策略 。 故平稳结局亦为最优结
局 (最优解 )。 稳定性分析必须考虑有关各方的优
先选择和相互制约 。
(4)结果分析与评价 主要是对稳定性分析的
结果 (即各平稳局势 )做进一步的逻辑分析和系统
评价, 以便向决策者提供有实用价值的决策参考
信息 。
2,冲突分析的基本要素
冲突分析的要素 (也叫冲突事件的要素 )是使
现实冲突问题模型化, 分析正规化所需的基本信
息, 也是对原始资料处理的结果 。 主要有:
(1)时间点,是说明, 冲突, 开始发生时刻
的标志;对于建模而言, 则是能够得到有用信息
的终点 。 因为冲突总是一个动态的过程, 各种要
素都在变化, 这样很容易使人认识不清, 所以需
要确定一个瞬间时刻, 使问题明朗化 。 但时间点
不直接进入分析模型 。
(2)局中人 (Players),是指参与冲突的集团
或个人 (利益主体 ),他们必须有部分或完全的独
立决策权 (行为主体 )。 冲突分析要求局中人至少
有两个或两个以上 。 局中人集合记作 N,N|=n≥ 2。
(3)选择或行动 (Options),是各局中人在冲
突事态中可能采取的行为动作 。 冲突局势正是由
各方局中人各自采取某些行动而形成的 。 每个局
中人一组行动的某种组合称为该局中人的一个策
略 (Strategy)。 第 i个局中人的行动集合记作
Oi,|Oi|=ki。
(4)结局 (Outcomes)。 各局中人冲突策略的
组合共同形成冲突事态的结局 。 全体策略的组合
(笛卡尔乘积或直积 )为基本结局集合, 记作 T,
|T|=? 。 结局是冲突分析问题的解 。
(5) 优 先 序 或 优 先 向 量 ( Preference
Vector)。 各局中人按照自己的目标要求及好恶
标准, 对可能出现的结局 (可行结局 )排出优劣次
序, 形成各自的优先序 (向量 )。
三,CA基本方法举例
—— Cuban Missile Crisis (CMC)
1.背景
1956年末至 1959
1961年 4月及 1961年中
1962年 10月 14日
美 苏
① 维持现状 ① 维持现状
② 实施空袭 ② 撤除导弹基地
③ 设置封锁圈 ③ 加剧局势紧张化
本分析的类型和目的
2,建模
( 1) 明确基本要素
时间点,1962年 10月中旬
局中人:美, 苏
行动:美 —— ① 空袭 ② 封锁
苏 —— ① 撤除 ② 升级
( 2)表达及综合结局
1.空袭 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 20
2.封锁 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 21
基本结局
可行结局
美:
3.撤除 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 22
4.升级 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 23
十进制

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
苏:
( 3) 确定优先序
美,4 6 5 7 2 1 3 0 11 9 10 8
苏,0 4 6 2 5 1 7 3 11 9 10 8
3,稳定性分析
基本假设,① 每个局中人都将不断朝着对自己最有利
的方向改变其策略; ② 局中人在决定自己的选择时, 都会
考虑到其他局中人可能的反应及对本人的影响; ③ 全局平
稳结局首先对每个局中人来说都是个体平稳的 。
( 1) 确定单方面改进结局 UI( Unilateral Improvement)
( 2) 确定个体稳定状态
① 合理稳定 ( Rational stable—— R)
② 连 续 处 罚 稳 定 ( Sequentially sanctioned
stable—— S)
③ 非稳定 ( Unstable—— U)
( 3) 确定全局平稳结局 ( Equilibrium—— E)
全局平稳 E E
个体稳定 r s u u r u u u r u u u
美, 4 6 5 7 2 1 3 0 11 9 10 8
UI 4 4 4 2 2 2 11 11 11
6 6 1 1 9 9
5 3 10
个体稳定 r s r u r u r u u u u u
苏, 0 4 6 2 5 1 7 3 11 9 10 8
UI 0 6 5 7 7 5 6 0
3 1 2 4
4,结果分析
,0”, 2”, 6”美 苏
四、冲突分析一般方法
不可行结局的类型 ( Type)
Type 在逻辑推
理上不可
能形成
在策略的优
先选择上不
可能出现
在合作可
能上不可

在递阶要
求上不可

局中人自身 1 2
局中人相互
之间 3 4 5 6
n人冲突中第 i个局中人稳定性分析的程序
开始
对于局中人 i,结
局 q有 UI吗?
对于局中人 i,由 q的 UI
结局 q0其他局中人是
否有 UI? 吗?
其他局中人由 q0其造
成的一切结局 q//,对
于局人 i而言, 全都比
q 更优吗?
对于局中人 i,由结局 q
的 UI结局还有吗?
q是合理稳定性
结局, 记作 r
q是非稳定性结
局, 记作 u
( 检查同 时处
罚性稳定, 若
是记作 u)
q是连续处罚性
稳定结局, 记
作 s
q是全局平稳结
局, 记作 E
结束
Y
N
N
Y
Y
N
思考与练习题(略)
本章讲义