Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра маркетингу і логістики
Лабораторна робота №1
на тему:
“ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ В УМОВАХ ПОВНОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ ”
(варіант 18)
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ В УМОВАХ ПОВНОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ
І. Загальні положення
Прийняття рішення (стратегії) серед кількох варіантів в умовах визначеності характеризується однозначною, детермінованою залежністю прийнятого рішення від ряду властивостей стратегії (від вектора властивостей, ознак або якостей), які враховуються для кожного варіанту можливого рішення. Складнішим є формування критеріїв в умовах невизначеності. Одним із визначальних факторів у таких задачах є зовнішнє середовище, або природа.
ІІ. Теоретичні відомості
У загальному випадку природа (зовнішнє середовище) може знаходитися в одному зі станів П1, П2, ...., Пn. Ймовірність знаходження у цих станах є невідомою для особи, що приймає рішення. В іграх з природою, як і в стратегічних іграх, створення моделі повинно починатися з побудови платіжної матриці.
Нехай гравець А має m можливих стратегій (А1, А2, …, Аm), а природа П може знаходитися в одному з станів n (П1, П2, ..., Пn), які можна розглядати як її «стратегії». Сукупність (П1, П2, ..., Пn) формується або на основі досвіду аналізу станів природи, або в результаті передбачень та інтуїції експертів, тобто використання експертних оцінок. Виграш гравця А за умов вибраної ним стратегії Aі ( і = 1, …, m) та станів Пj (j = 1 ,..., n) природи П позначимо аij (і = 1, …, m; j = 1 ,..., n). З виграшів гравця А формують платіжну матрицю А (табл. 3.1), яка відрізняється від матриці стратегічної (антагоністичної) гри тим, що елементи стовпчиків не є програшами природи при відповідних її станах.
Таблиця 1.1
Платіжна матриця А
Пj
Ai
П1
П2
…
Пn
А1
a11
a12
…
a1n
А2
a21
a22
…
a2n
…
…
…
…
…
Аm
am1
am2
…
amn
Методи прийняття рішень в іграх з природою залежать від того, відомі чи ні ймовірності станів природи, тобто має місце ситуація повної невизначеності.
Для прийняття рішень в умовах повної невизначеності використовуються наступні критерії:
критерій Лапласа;
критерій Вальда;
критерій Севіджа;
критерій Гурвіца.
1. Критерій Лапласа.
Критерій Лапласа спирається на принцип недостатнього підґрунтя, виходячи з якого всі стани природи Пj є рівноймовірними. Відповідно до цього принципу кожному стану Пj відповідає ймовірність рj, яка визначається за формулою:
. (1.1)
Для прийняття рішень для кожної стратегії Aі розраховується середнє арифметичне значення виграшу:
. (1.2)
Серед обирають максимальне значення , яке буде визначати виграш при застосуванні оптимальної стратегії Aопт:
. (1.3)
2. Критерій Вальда.
Критерій Вальда – це критерій гарантованого результату. Він базується на принципі найбільшої обережності, оскільки вибирають найкращу із найгірших стратегій Аі.
Якщо елементи платіжної матриці аij характеризують виграш (корисність), то для визначення оптимальної стратегії використовується максимінний критерій.
Для цього у кожному рядку матриці виграшів знаходять найменший елемент , а потім обирається стратегія Аі (рядок і), якій відповідає найбільше значення із цих найменших елементів, тобто стратегія Аопт, яка визначає результат:
(1.4)
3. Критерій Севіджа (мінімізація "жалю").
Вважається, що ризик припустимий. Вкладається стільки грошей, скільки не шкода. "Жаль" – це втрачений прибуток результату при даній стратегії по відношенню до найкращої стратегії. Вихідна матриця перетворюється в матрицю ризиків R таким чином, що її елементи (в межах одного стовпчика) (rij) дорівнюють різниці між максимальним значенням елементів стовпчика та відповідним елементом комірок вихідної матриці. Матриця R є матрицею "жалів".
Таблиця 1.2
Матриця ризиків R
Пj
Ai
П1
П2
…
Пn
А1
r11
r12
…
r1n
А2
r21
r22
…
r2n
…
…
…
…
…
Аm
rm1
rm2
…
rmn
До матриці ризиків застосовується мінімальний критерій:
. (1.5)
4. Критерій Гурвіца.
Критерій Гурвіца (критерій узагальненого максиміну) охоплює різні підходи до прийняття рішень: від найбільш оптимістичного до найбільш песимістичного (консервативного). Базується на таких двох припущеннях: "природа" може знаходитись у найгіршому стані з ймовірністю (1–) і у найкращому стані із ймовірністю , де – коефіцієнт довіри (показник оптимізму).
Якщо платіжна матриця є матрицею виграшів (прибутку, корисностей), то критерій Гурвіца формулюється таким чином:
(1.6)
Якщо =0, критерій Гурвіца стає консервативним, оскільки його застосування є рівносильним застосуванню критерію Вальда.
Якщо =1, критерій Гурвіца стає занадто оптимістичним, оскільки його застосування є рівносильним застосуванню критерію оптимізму (критерію максимаксу).
Критерій Гурвіца встановлює баланс між випадками крайнього песимізму й крайнього оптимізму шляхом надання їм відповідної ваги (1–) та , де 01. Значення може визначатись у залежності від схильності до песимізму або оптимізму. Якщо відсутня яскраво виражена прихильність, то вважають =0,5.
ІІІ. Завдання
Миколаївський цементний завод (Lafarge Ukraine) займається поставками цементу марки М400 для будівництва нового мікрорайону в м. Києві. Довжина маршруту 580 км. Собівартість цементу – 680 грн./т, а ціна реалізації – (910–р) грн./т. Залежно від місткості транспортних засобів підприємство може здійснювати поставки партіями по 10, 20, 25, 30, 35, 40 т цементу.
На основі статистичних даних щодо аналізу попередніх ситуацій підприємство оцінило ймовірності прибуття товару вчасно. Ціна реалізації залежить від того, на скільки днів запізнюється постачання (табл. 1.3).
Таблиця 1.3
Таблиця очікуваних ситуацій
Ситуація
Вартість, грн./т
Без запізнення
Ціна реалізації
На 1 день запізнення
Ціна реалізації ∙ 0,95 (1)
На 2 дні запізнення
Ціна реалізації ∙ 0,9 (2)
На 3 дні запізнення
Ціна реалізації ∙ 0,85 (3)
На 4 дні запізнення
Ціна реалізації ∙ 0,8 (4)
Підприємство несе такі транспортні витрати на доставку залежно від обсягу вантажу:
10 т – 1,95 грн./км; 20, 25, 30 т – 1,75 грн./км; 35, 40 т – 1,55 грн./км.
Крім того, підприємство втрачає (65+р) грн. за кожний прострочений день.
Підприємство отримало замовлення на поставку цементу. В умовах описаної невизначеності необхідно:
1) розрахувати величину прибутку/збитку при різних обсягах поставок цементу і всіх варіантах постачання цементу (без запізнення та із запізненнями).
Таблиця 1.4
Таблиця залежністі транспортних витрат від тренажу машин
поставка,т
загальні транспортні витрати,грн
10
1131
20
1015
25
1015
30
1015
35
899
40
899
Таблиця 1.5
Таблиця для обчистення залежність ціни прострочки
Ситуація
ціна в грн.
Вартість прострочки
без запізнення
892
0
запізнення 1 день
847,4
83
запізнення 2 день
802,8
166
запізнення 3 день
758,2
249
запізнення 4 день
713,6
332
Таблиця 1.6
Таблиця розрахунків виграшів
Ситуація
поставка,т
Прибуток/збиток
без запізнення
10
989
20
3225
25
4285
30
5345
35
6521
40
7581
запізнення 1 день
10
460
20
2250
25
3087
30
3924
35
4877
40
5714
запізнення 2 день
10
-69
20
1275
25
1889
30
2503
35
3233
40
3847
запізнення 3 день
10
-598
20
300
25
691
30
1082
35
1589
40
1980
запізнення 4 день
10
-1127
20
-675
25
-507
30
-339
35
-55
40
113
2) побудувати платіжну матрицю при різних термінах постачання цементу та скласти відповідно до неї матрицю ризиків.
Таблиця 1.7
Платіжна матриця на основі таблиці виграшів
А
Обсяг
Розрахунки
Ціна реалізації
Ціна реалізації (1)
Ціна реалізації (2)
Ціна реалізації (3)
Ціна реалізації (4)
А0
10
989
460
-69
-598
-1127
А1
20
3225
2250
1275
300
-675
А2
25
4285
3087
1889
691
-507
А3
30
5345
3924
2503
1082
-339
А4
35
6521
4877
3233
1589
-55
А5
40
7581
5714
3847
1980
113
Таблиця 1.8
Матриця ризиків
А
Обсяг
Розрахунки
Ціна реалізації
Ціна реалізації (1)
Ціна реалізації (2)
Ціна реалізації (3)
Ціна реалізації (4)
А0
10
6592
5254
3916
2578
1240
А1
20
4356
3464
2572
1680
788
А2
25
3296
2627
1958
1289
620
А3
30
2236
1790
1344
898
452
А4
35
1060
837
614
391
168
А5
40
0
0
0
0
0
3) на основі критеріїв Лапласа, Вальда, Севіджа, Гурвіца оцінити стратегію в умовах повної невизначеності.
А
Критерій Лапласа
висновок
А
Критерій Вальда
висновок
А0
-345
А0
-1127
А1
6375
А1
-675
А2
9445
А2
-507
А3
12515
А3
-339
А4
16165
А4
-55
А5
19235
найкраще
А5
113
найкраще
А
Критерій Севірдж
висновок
А0
6592
А1
4356
А2
3296
А3
2236
А4
1060
А5
0
найкраще
Таблиця 1.9
Розрахунок критерію Гурвіца при різних значеннях
А0
А1
А2
А3
А4
А5
макс
0
-1127
-675
-507
-339
-55
113
0,1
-915,4
-285
-27,8
229,4
602,6
859,8
0,2
-703,8
105
451,4
797,8
1260,2
1606,6
0,3
-492,2
495
930,6
1366,2
1917,8
2353,4
0,4
-280,6
885
1409,8
1934,6
2575,4
3100,2
0,5
-69
1275
1889
2503
3233
3847
0,6
142,6
1665
2368,2
3071,4
3890,6
4593,8
0,7
354,2
2055
2847,4
3639,8
4548,2
5340,6
0,8
565,8
2445
3326,6
4208,2
5205,8
6087,4
0,9
777,4
2835
3805,8
4776,6
5863,4
6834,2
1
989
3225
4285
5345
6521
7581
найкраще