商学院MBA 规划应用与电子表格优秀课件

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Session 2Programming Applications With Spreadsheet规划应用与电子表格管理决策统计分析Prof. Ren Jianbiao, 20111-2Session Topics-1An Class Working Game 一个课堂操作游戏 Basic Concepts of Linear Programming线性规划的基本概念The Graphical Method for Solving LP线性规划的图解法Using Excel Solver to Solving用微软Excel Solver 求解Key Categories of LP Problems线性规划问题的主要类型Three Classic Applications of LP三个经典的线性规划应用Prof. Ren Jianbiao, 20111-6Components of the Model模型的组成部分Decision variables 决策变量 Objective function 目标函数 Constraints 约束Prof. Ren Jianbiao, 20111-7Assumptions of Linear Programming线性规划的假设Linearity 线性Certainty 确定性Nonnegativity 非负性Prof. Ren Jianbiao, 20111-8Why Use Linear Programming?为什么要使用线性规划线性规划很容易而有效率地被求解 如果存在最优解,则肯定能够找到 功能强大的敏感性分析(sensitivity analysis ) 许多实际问题本质上是线性的Prof. Ren Jianbiao, 20111-10Steps in Formulating LP Problem线性规划问题建模步骤 需要做哪些决策?决策变量是什么 问题的目标是什么?写出目标函数 资源和需求之间的情况如何?确定约束条件The Simple Method for Solving LPProf. Ren Jianbiao, 20111-14 Using Excel Solver to Solving用微软Excel Solver求解Prof. Ren Jianbiao, 20111-15Solving Lego Problem求解玩具拼装问题用易理解方式输入数据和构筑数据之间的联系 定义目标单元格(目标函数)确定可变单元(决策变量)添加约束条件Prof. Ren Jianbiao, 20111-16Key Categories of LP Problems线性规划问题主要类型资源分配问题(resource-allocation )成本收益平衡问题(cost-benefit-trade-off ) 网络配送问题(distribution-network ) 混合问题(mixed Problem )Prof. Ren Jianbiao, 20111-21Modeling from Managerial Perspective管理视角的建模目标函数是管理层想获得的比较现实的目标 准确细致地描述资源约束规划研究员需要与管理层的有效沟通规划模型往往要不断地修改和扩展要进行what-if 分析Prof. Ren Jianbiao, 20111-27Session Topics-2What is Sensitivity Analysis什么是敏感性分析Range-of-Optimality What-If Analysis最优域敏感性分析Simultaneous Change in OFC同时改变目标函数系数Shadow Price Analysis for RHS右端项的影子价格分析Range-of-Feasibility What-If Analysis可行域的敏感性分析Prof. Ren Jianbiao, 20111-29What is Sensitivity Analysis什么是敏感性分析数学模型只是实际问题的一个粗略的抽象 最优解一般只是针对某一特定的数学模型 管理者要对未来做各种假设,在这些假设下,测试可能产生的结果,通过对各种结果深入分析来指导决策 通常,在取得最初版本模型的最优解之后,进行分析才能取得对问题深入的认识这种分析称为what-if 分析或敏感性分析(Sensitivity Analysis )Prof. Ren Jianbiao, 20111-30The Importance of What-If Analysis to Managers敏感性分析对管理者的重要性模型参数是粗略的估计值获取所需数据必须付出相当多的时间与心血 有些因素只有在研究完成后才能精确测量 what-if 分析可以表明改变这些决策对结果的影响,从而有效指导管理者作出最终的决策Prof. Ren Jianbiao, 20111-32Range-of-Optimality What-If Analysis最优域敏感性分析如何在不重新求解模型的条件下,确定如果目标函数的几个系数同时变化,可能造成对最优解的影响如果两种新产品单位利润的估计值都是不精确的,将会对结果产生怎样的影响?Prof. Ren Jianbiao, 20111-33Shadow Price Analysis for RHS右端项的影子价格分析分析函数约束右端值变动的原因是不能得到模型的参数的精确值,只能对其作大略的估计。

因此要知道万一这些估计不准确产生的后果。

更主要的理由是因为这些常数往往不是由外界决定的而是管理层的政策决策。

在建模并求解后,管理者想要知道如果改变这些决策是否会提高最终收益影子价格分析就是为管理者提供这方面的信息Prof. Ren Jianbiao, 20111-34Shadow Price影子价格在给定线性规划模型的最优解和目标函数相应值的条件下,影子价格(shadow price )就是约束常数增加微小的量,使得目标函数值增加的量。

Prof. Ren Jianbiao, 20111-35Range-of-Feasibility What-If Analysis可行域的敏感性分析影子价格分析提供了许多有价值的信息,因为该分析表明约束右端值每增加一个单位,最优的目标函数值会增加多少。

如果影子价格是负的,那就表明约束右端值每减少一个单位,最优目标函数值会降低的量。

但这些信息只有在约束右端值的数值变动不大的情况下才有效。

现在我们讨论为保持影子价格有效,约束右端值数值的变动范围。

Prof. Ren Jianbiao, 20111-36Range-of-Feasibility可行域管理层可以利用影子价格来评价改变工作时间的各种决策,但是要求这些决策改变的幅度不大,在影子价格的有效域内。

RHS 保持可行的允许变动范围简称可行域可行域表明了影子价格有效的区域。

Prof. Ren Jianbiao, 20111-37Session Topics-3Integer Programming 整数规划Nonlinear Programming 非线性规划Goal Programming 目标规划Binary integer programming0-1整数规划问题Prof. Ren Jianbiao, 20111-38 什么时候需要整数解?得到小数解时如何处理呢?Integer Solutions整数解你有什么绝招吗?舍入解可能不是可行解舍入解与最优解离很远 可能有多个舍入解出现Prof. Ren Jianbiao, 20111-39Types of Integer Programming整数规划问题的类别Pure integer programming纯整数规划问题Mixed integer programming混合整数规划问题Binary integer programming0-1整数规划Prof. Ren Jianbiao, 20111-40Nonlinear Programming非线性规划线性规划的可加性假设:线性规划目标函数中每一项都只包含一个决策变量,表示相应的活动对目标函数值的贡献,目标函数值是所有活动的贡献的总和。

在非线性规划问题中,由于交叉产品往往涉及到多个决策变量,所以可能会违背可加性假设。

Prof. Ren Jianbiao, 20111-41Portfolio Selection投资组合模型的一般表达形式:Minimize 风险约束条件预期回报≥最小可接受水平哈里.马克维茨(Harry Markowtia )威廉.夏普(William Sharpe )Prof. Ren Jianbiao, 20111-42Goal Programming目标规划通过目标规划可以同时实现多个目标,最基本的方法是为每一个目标建立一个量化的标准,通过平衡各标准目标的实现程度,求得最优解。

分配给各个目标的罚数权重(penalty weights )表示是偏离各目标的严重程度。

根据各目标建立总目标函数,该目标函数表示的目标是要使得每个目标函数的偏差之和最小Prof. Ren Jianbiao, 20111-43资料阅读各种规划方法实例 战略武器:管理科学(运筹学)。