三章工程项目经济预测与决策技术.ppt

1,第三章 工程项目经济预测与决策技术,本章重点： 1.了解预测与决策的概念及步骤； 2.掌握常用定性预测与定量预测方法，如德尔菲法、时间序列法和因果分析法； 3.掌握风险型决策中的最大可能法、期望值法、决策树法的分析步骤及原则； 4.掌握不确定型决策中的乐观决策法、悲观决策法、最小后悔值法和等概率法的决策要点。,工程经济学,2,第一节 预测技术,一、预测技术概述 1.预测的基本概念：预测是根据事物过去和现在的情况，利用一定的资料和方法，对事物的发展趋势进行科学的推测和判断。 2.预测的分类：按预测时间长短分为长期预测、中期预测、短期预测；按预测涉及的范围分为宏观预测与微观预测；按预测方法的性质分为调查预测、历史资料延伸预测、因果预测；按预测的性质不同分为定性预测、定量预测、综合预测；按预测是否考虑时间因素分静态预测与动态预测。,工程经济学,3,3.预测的步骤 确定预测目标 收集和分析资料 选择合适的预测方法 评价修正预测结果 编写预测报告,工程经济学,4,二、预测的方法,1.定性预测法 定性预测方法主要指预测者以统计资料为依据，凭借个人的经验及分析能力，对事物未来发展阶段所属的性质做出预测和判断的方法。常用的主要有：专家预测法、德尔菲法、主观概率法、关联树法等，这里重点介绍专家预测法与德尔菲法。,工程经济学,5,（1）专家预测法,专家预测法是以专家有创造性的逻辑思维来获得未来信息的一种方法。所谓专家，实质上指一个人的“智能结构”，具体包括人的智力和所拥有的知识、经验和资料信息。根据专家参与预测的不同情况，可以把专家预测的形式分为个人专家预测、专家会议预测和头脑风暴预测法等。,工程经济学,6,个人专家预测法,也称为个人头脑风暴法，指以“专家个人”的“微观智能结构”通过创造性思维来获取未来信息。即依靠专家对预测对象未来的发展趋势及状况所做的个人判断进预测。这是一种由来已久的预测方法，并在有关领域专家个人的实际工作中自发进行。,工程经济学,7,专家会议预测法,专家会议预测法是对个人专家预测法的一种改进，它是通过会议形式征询专家对一些问题的看法，来进行技术预测。主要是以专家集体的“宏观智能结构”（通过专家“微观智能结构”之间的信息交流，互相启发，引起“思维共振”，互相补充，产生组合效应，形成宏观智能结构）通过创造性逻辑思维来获取未来信息。 如经济决策和经济管理部门在制定经济发展规划、分析现行经济运行走势时，经济召开专家会议，征询专家们的意见，各种不同观点和意见均在会议讨论中展开，以求通过讨论形成共识。,工程经济学,8,头脑风暴预测法,头脑风暴法，是利用群体优势激发创造性发散思维，尊重集体智慧，采用禁止批评方式克服权威干扰，从而产生创新性方案的方法。这一方法是美国创造学家亚历克斯奥斯本（Alex Faickney Osborn，1888-1966）在1939年首先提出的。当时他为了使本公司的广告能提出更好的创意而首创这一方法，并在1953年将该方法丰富和理论化。这种方法的基本点可以归纳为“开动脑筋、互相启发、集思广益”。,工程经济学,9,采用头脑风暴法组织专家会议时，实施要点如下：,实施方法：采用会议形式。 参加人员：5-12人，会议参加人的地位最好是同等的，以免一部分人被另一部分人的权威所慑服。 会议时间：60-120分钟。时间过长，会使专家产生疲劳感，难以产生创造性思想。 会议形式：由主持者说明所要解决的主题是什么，然后，所有与会人员充分发表自己的看法。有时会议主题事先通知，有时则不通知，因为事先通知使人有所准备，但又容易约束人的思想。另外，主持人最好既懂预测技术，又有会议组织经验。,工程经济学,10,采用头脑风暴法组织专家会议时，实施要点如下：,创造气氛：如利用圆桌，使人感到人人处于平等地位，甚至在桌上放名牌，给人以庄重的感觉。 为了促使这种方法成功，应遵循以下几条规定：不许对别人设想进行讨论，不许私下交换；每个发表意见时，其他人应全神贯注，不许提出集体或权威的看法律以，以免阻碍个人的思考。 记录所有方案，以备后用。,工程经济学,11,（2）德尔菲法,德尔菲法是根据有专门知识的人的直接经验，对研究的问题进行判断、预测的一种方法，也称专家调查法。它是美国兰德公司于1964年首先用于预测领域的。 德尔菲法是以匿名的方式，用调查表函询专家的意见，预测组织者根据专家反馈回来的调查表，进行信息综合处理。然后将第一轮调查的汇总结果及调查表再反馈给各个专家，请他们以此作参考，提出自己的观点，如此反复2-4轮，专家意见趋于一致，即可以得到预测结果。,工程经济学,12,德尔菲法的特点,一是匿名性，为克服专家会议法面对面发表看法易受心理因素干扰的缺点，德尔菲法采用背靠背函询方式进行调查，专家在不同轮次的调查中可以发表不同观点，而无须顾忌会损害自己的威望； 第二是反馈性，德尔菲法一般须经过2-4轮调查，为使每个专家了解全体专家的总体看法，上一轮结果总是在下轮反馈给每个专家，作为预测参考； 第三，预测结果的可统计性，德尔菲法的预测结果可用统计方法进行定量处理，而且，随着反馈轮次的增加，专家们的预测结果趋于一致。,工程经济学,13,2.定量预测法,定量预测法，又称为“分析计算法”或“统计预测法”，是在占有比较完整的历史统计资料的基础上，通过对数据的整理分析，运用一定模型对预测对象的未来发展趋势做出定量测算的一种方法。定量预测法有很多种，按照处理资料的不同，可分为时间序列法和因果分析法。,工程经济学,14,（1）时间序列法,时间序列预测法又称“历史延伸法”或“趋势外推法”，是根据历史统计数据的时间序列，对未来的变化趋势进行预测。 时间序列的方法很多，有简单平均法、加权平均法、移动平均法、指数平滑法等。下面主要介绍移动平均法和指数平滑法。,工程经济学,15,移动平均法,一次移动平均法又称简单移动平均法，是依次对时间序列跨越期各观察值求平均值，其平均数随着观察值的移动而逐项移动，得到一个新的平均数时间序列，并且以最近跨越期各观察值的平均值作为下期预测值的预测方法。其计算公式为： 式中： 表示第期的一次移动平均值 表示第期的观察值 表示跨越期,工程经济学,16,例：某市1-10月份的人均粮食需求量如表3-1所示，试用一次移动平均预测法预测，该市第11月的人均粮食需求量。,观察值,工程经济学,17,工程经济学,18,第二步，计算平均绝对误差，进行误差分析比较。各项绝对预测误差见表3-1所示。,当n=5时，同上计算，过程略。,从以上计算结果可以看出，n=5时的预测误差明显小于n=3时的预测误差，所以应舍弃步长n=3这一假设， 采用步长n=5的预测模型进行预测。 第三步，对2012年的粮食需求量进行预测。,（斤）,（斤）,（斤）,工程经济学,19,加权移动平均法,加权移动平均法是在计算移动平均值时，对于时间序列赋予不同的权重。考虑到越是近期发生的数据对预测值的影响越大，故其权重越大。其计算公式如下：,式中：,分别表示,的权重,而且满足：,。所有权重和为1。,工程经济学,20,例，对上表中某市人均粮食需求量用n=3计算移动平均值时，可对不同时期的数据给予不同的权重进行计算，如分别选择作为权重，各期的预测值为：,工程经济学,21,最终计算结果如下表所示,观察值,在实际问题中，各期权重究竟应该选择多大，是一个较难确定的问题，一般采用均方差进行检验，检验方法是选择几组不同的权重，比较其预测结果，然后选择均方差最小的一组作为权重。但在实际应用中，由于有更好的指数平滑预测法，因此，加权移动平均法也很少被采用。,工程经济学,22,指数平滑法,移动平均法受到两个方面的约束：一是必须要若干历史数据，这必然会加大计算的工作量；二是预测值仅包含这若干历史数据，而不能反映更多的历史数据。指数平滑法较好地解决了这两个约束。 一次指数平滑法，也称为单重指数平滑法，它是对观察值只进行一次指数平滑 ，并以一次指数平滑结果作为下一期预测值的预测方法。计算公式如下：,式中：,指第,期的一次指数平滑值，也就是第,期的预测值；,是第,期的实际发生值；,指第,期的一次指数平滑值，也就是第,期的预测值；,是加权系数，,工程经济学,23,对上例，采用一次指数平滑法预测某市人均粮食需求量，见下表。分别取a=0.1，a=0.5，a=0.9计算,观察值,工程经济学,24,【解】,，,，,分别代表第1，2，10个月的观察值，,当,=0.1时，根据公式（3-2），第2，3，10个月的指数平滑值分别为：,即为第11个月的预测值。,同理计算,=0.5，,=0.9时的预测值的结果上表所示。,由计算结果可以看出，,的取值直接影响预测结果，当,取值较大时，预测值较接近实际值。,工程经济学,25,因果分析法,因果分析法是通过寻找变量之间的因果关系，分析自变量对因变量的影响程度，进而对未来进行预测的方法。一个事物的发展变化，经常与其他事物存在直接与间接的联系。如居民收入水平的增加会引起多种物品销售量的增加。这种变量间的相关关系，要通过统计分析才能找到其中的规律，并用确定的函数关系来描述。通过寻找变量之间因果关系，从而对因变量进行预测，即为因果分析法 主要包括回归分析法、弹性系数分析法和消费系数法等，这里只介绍回归分析法中的一元线性回归，以此来了解整个回归分析的思路。,工程经济学,26,一元线性回归预测法,（1）确定预测目标，选定自变量 预测目标就是因变量，在变量就是引起预测目标发生变化的各种因素。选择自变量时就应当对预测对象的特征和它的影响因素进行认真细致的分析，确定哪些是主要因素，哪些是次要因素。应选择那些与预测对象相关程度最好、关系最密切的影响因素作为自变量。自变量选择的恰当，不仅可以简化运算过程，而且还可以提高预测模型的精确度。,工程经济学,27,一元线性回归预测法,（2）绘制散点图 当确定了因变量和自变量以后，可以通过对历史资料和现实调查资料的分析，得到关于自变量和因变量的若干组数据，然后，在直角坐标系中，将这些数据中的每一组数据以一个点表示，这样所得到的图形称为散点图。从散点图上，我们可以直观地看出两个变量之间的大致关系，如果点的分布呈直线趋势，则转入下一步。,工程经济学,28,一元线性回归预测法,（3）建立模型 如果预测对象与主要影响因素之间存在线性关系，将预测对象作为因变量,，将主要影响因素,，即引起因变量,变化的变量，则它们之间的关系可以用,式中：,为剩余残差项或随机振动项，即,值的变化不受,影响的部分。,是揭示,和,之间关系的系数，,为回归常数；,为回归系数。,作为自变量,一元回归模型表示为如下形式：,工程经济学,29,一元线性回归预测法,（4）估计参数 为了使一元线性回归模型用于预测，就需要估计出,这两个未知参数，建立以下的一元线性回归预测式：,一个好的估计量应满足一致性、无偏性和有效性的要求。 线性回归模型参数的估计方法通常有两种，即普通最小二乘法和最大似然估计法。最常用的是普通最小二乘法。 普通最小二乘法基本原则是对于确定的方程，使观察值对估算值偏差的平方和最小。由此求得的回归系数为：,工程经济学,30,一元线性回归预测法,（5）进行检验 在利用一元回归模型进行预测时，需要对回归系数、回归方程和回归余项进行检验，以判定预测模型的合理性和适用性。 回归方程的检验有方差分析、相关系数检验和回归系数显著性检验三种等效的方法。这里只介绍相关系数检验。,相关系数反映,与,的相关程度。相关系数,的计算公式为：,由此可以推出,或,工程经济学,31,一元线性回归预测法,（6）预测和控制 回归模型通过了检验，就可以作为预测模型进行预测。应用回归方程进行预测时，有点预测和区间预测两种。,工程经济学,32,点预测,即将预测期自变量x的值直接代入预测模型，得出因变量y的对应值，并将其作为的点预测值。,工程经济学,33,区间预测,在实际工作中，预测对象的实际值不一定恰好就等于预测值，随着实际情况的变化和各种环境因素的影响，并且由于自变量与因变量是相关关系，对于自变量的每一个值，因变量的值并不一定等于回归模型计算的预测值，它一般在预测值的附近。在实际应用中，我们希望估计出一个范围，并知道实际值在此范围中的可靠适度，这个取值范围即为置信区间。,工程经济学,34,区间预测即利用预测点估计值,和回归分析的标准差,做出下述不同置信度的结论： 预测值,的置信度为68.3%的近似置信区域为,预测值,的置信度为95.4 %的近似置信区域为,预测值,的置信度为99.7%的近似置信区域为,工程经济学,35,例：某企业销售收入与投入促销费用之间的关系密切，过去10年的相关资料如下表所示。若企业计划2011年、2012年促销费用分别投入1400万元和1600万元，预测该企业2011年、2012年的销售收入。,工程经济学,36,1.绘制散点图，分析相关性 设促销费用为,，销售收入为,根据上表中促销费用与销售收入的原始资料， 绘制散点图。如下图所示。,工程经济学,37,2.求出,两参数，建立预测模型利用公式求,求解所需数据,见下表,促销费用,销售收入,工程经济学,38,将,两参数的计算结果代入式，得到所示的一元线性回归方程为：,工程经济学,39,3.模型检验 由公式得出相关系数,即,与,高度相关。,工程经济学,40,4.利用回归模型进行预测,回归模型通过了检验，就可以作为预测模型进行预测。 点预测。即将预测期自变量x的值直接代入预测模型，得出因变量y的对应值，并将其作为的点预测值。将2011、2012年促销费用分别投入1400万元和1500万元，代入回归方程 得到2011年企业销售收入预测值： （百万元） 2012年企业销售收入预测值： （百万元）,工程经济学,41,第二节 决策技术,一、决策概述 决策的概念：决策是人们在生产、生活、工作中经常进行的活动。人们为了达到某一目的或预定的目标，可能有多种可供选择的方案、途径和策略。为了获得最满意的结果，就需要从多种方案、途径和策略中进行比较、选择，而后作出行动的决定。这就是决策活动。,工程经济学,42,决策的要素,1.决策者欲达到的明确目标； 2.可供选择的两个或两个以上的行动方案； 3.可估计、测算出的每个方案的收益和损失情况； 4.能够预测出影响决策目标的决策者无法控制的各种因素、情况，以及它们发生的可能性（概率）。,工程经济学,43,决策的步骤,决策通常可以分为以下四个步骤： 1.确定目标 2.拟定多个可行方案 3.评价多个可行方案 4.选择最佳方案,工程经济学,44,决策的分类,决策有各种分类方法，按决策的可靠程度来分，可以分为三种类型。 1.确定型决策。确定型决策指决策者对每个可行方案未来可能发生的各种自然状态及其结果，掌握得比较清楚，特别是对哪种自然状态将会发生，有确定的把握。这时，从可行方案中选择一个最有利的方案可做为决策方案。 2.风险型决策。风险型决策指决策者不能肯定未来将发生哪种自然状态，但可以估计出各种自然状态发生的概率。根据概率的大小进行决策，要承担一定的风险，所以称为风险型决策。 3.不确定型决策。不确定型决策指决策者无法确定未来各种自然状态发生的概率，完全凭个人的经验和估计做出的决策。,工程经济学,45,二、确定型决策,确定型决策是指只具有一种确定的自然状态的决策问题，决策者可以通过直接比较选择最佳结果的方案作为决策方案。一般确定型决策问题要具备四个条件： 一是存在决策人希望达到的一个明确目标，即收益值较大或损失较小； 二是只存在一个确定的自然状态； 三是存在着可供决策人选择的两个或两个以上的行动方案； 四是不同的行动方案在确定状态下的损益值可以计算出来。,工程经济学,46,例：某家用电器厂，准备生产一种新型洗衣机。有新建一条生产线、改建原有生产线、与外厂联营三种方案可供选择。决策收益表如下表所示，问选哪个方案好？,【解】显然,即新建一条生产线收益最大，故新建一条生产线为最佳方案。 通常，确定型决策问题看起来似乎很简单，但在实际工作中形式往往比较复杂，可选择的方案很多，一般可应用线性规划等方法和电子计算机来解决。,工程经济学,47,三、风险型决策,风险型决策也称随机型决策。它的特点是，决定或影响未来事件是否发生存在着几种自然状态，哪一种可能发生是不确定的，但每种自然状态发生的可能性，可根据历年资料的统计分析或主观经验判断，并只能估计其发生的可能程度（概率值），不能肯定其是否发生。就是说，未来事件的发生是随机性的，因此，这种决策就带有一定的风险。,工程经济学,48,风险型决策的五个条件：,（1）存在着决策者希望达到的目标； （2）存在着两个或两上以上的可行方案； （3）存在着两个或两个以上的自然状态； （4）不同方案在不同自然状态下的相应损益值可以计算出来； （5）几种不同自然状态出现的可能性（概率），可以预先估算出来。 风险型决策的方法有最大可能法、期望值法和决策树法等。,工程经济学,49,最大可能法,概率最大的事件是最有可能发生的，根据这个思想，最大可能法是按概率最大的自然状态来选取最优方案的，即只考虑最大的自然状态而忽略其他自然状态，这就把问题化为单一自然状态的情况来处理，从而把风险型决策问题变为确定型决策问题。,工程经济学,50,例：某建材企业根据市场需求增加产品的销售量，现有三个可行方案供选择，各方案的自然状态及收益值估算如下表所示。试用最大可能法选择一个方案。,【解】由上表可知，销路好的概率值为0.5，销路一般的概率值为0.3，销路差的概率值为0.1，销路极差的概率值为0.1。其中，销路好的概率值为0.5是最大的，因此选择销路好这种自然状态，又选择其中收益值最大的新建方案。这样采用最大可能法进行的决策，实际上就变成了肯定型决策。也可以说，肯定型决策是风险型决策问题的特例，是将发生概率最大的自然状态看做必然事件，将其他自然状态看做不可能事件的风险型决策。,工程经济学,51,期望值法,最大期望值法是根据决策收益表中的各种自然状态发生的概率和收益值，计算出各方案的期望收益值，从中选择期望收益值最大的方案作为决策方案。,式中：,为,方案的损益期望值；,为方案数；,为自然状态数。 从损益期望值中选择最大值，其对应的行动方案就 是决策应选策略。,工程经济学,52,例：用期望值法求解上例,（万元）,（万元）,（万元）,=32最大，因此应当选新建为最优方案。,比较可知，,工程经济学,53,决策树法,决策树法是对决策问题的图形表达，看起来像一棵水平旋转的树，由节点和分枝组成。节点有两种，一种称为决策点，通常用符号“”表示；另一种称为状态点，用符号“”表示。从决策点引出的分枝称为方案分枝，分枝数表示可能的方案数；从状态点引出的分枝称为状态分枝，分枝数表示可能的自然状态数。在状态分枝上用带括号的数值表示自然状态发生的概率，损益值表示在状态分枝的末端。,工程经济学,54,决策树,工程经济学,55,决策树法的步骤,在运用决策树法进行决策时，其步骤如下： （1）绘制决策树。决策树绘制时从左往右进行。 （2）计算期望值。将各自然状况的概率和损益值标于概率分枝上，计算各方案的期望值。期望值的计算要从右至左依次进行，最后将期望值标于该方案对应的状态节点上。 （3）剪枝决策。比较各种方案的期望值，得出最佳方案，将另一个决策树枝剪掉。当决策指标为收益时，选择期望值最大的方案；当决策指标为成本、费用时，选择期望值最小的方案。,工程经济学,56,运用决策树法求解上例,第一步，绘制决策树，如下图所示。,工程经济学,57,第二步，计算各点的损益期望值，并标于点上。,（万元）,（万元）,（万元）,第三步，剪枝，选择方案。 比较2，3，4各点的期望值，选择最大的32对应的新建作为最后方案。,工程经济学,58,例：为了适应市场的需要，某市提出了扩大某种电器生产的两个方案。一个方案是建设大工厂，另一个方案是建设小工厂，两者的使用期都是10年。建设大工帮需要投资600万元，建设小工厂需要投资280万元，两个方案的每年损益值及自然状态的概率，见下表。,试用决策树法评选出合理的决策方案。,工程经济学,59,四、不确定性决策,不确定性决策是指已知方案各自然状态发生时的效价，但无法确定各自然状态可能发生的概率，因此无法利用期望值法进行计算和决策，需要根据决策的主观意志去判断。由于概率的估计受决策者经验、认识能力的影响很大，因此，风险也很大。根据决策者对待风险的态度，不确定型决策的方法可分为乐观决策法、悲观决策法、最小后悔值法、等概率法等。,工程经济学,60,乐观决策法,乐观决策法又称大中取大法，适用于对未来情况估计很乐观的决策者，即决策者认为未来最可能发生的情况是效价最大的情况（最好的情况）。具体该当是：比较各种方案所产生的最大收益，再选取其中最大的一个。,工程经济学,61,将上例改成对每种自然状态出现的概率无法预测，预计的损益值如下表所示。试用乐观决策法选择方案。,工程经济学,62,【解】 （1）从每个方案中选择一个最乐观的结果值即最大收益值（见上表）。 （2）再从得到的各方案的最大收益值中找出一个最大值，即70万元，如上表所示中的第二个方案。因此，最优方案是新建生产线。,工程经济学,63,悲观决策法,悲观决策法又称小中取大法，这是一种保守的决策，适用于对未来情况估计很悲观的决策者，即他认为未来最可能发生的情况是将效价最小的情况（最差的情况）。具体方法是：比较各种方案所产生的最小收益，再选取其中最大的一个。,工程经济学,64,例：已知条件同上例，试用悲观决策法选择最优方案,【解】 （1）从每个方案中选择一个最悲观结果值即最小收益值（见上表）。 （2）再从得到的各方案的最小收益值中找出一个最大值，即-10万元，如表所示中的第三个方案。因此，最优方案是合同转包。,工程经济学,65,最小后悔值法,所谓“后悔”，就是机会成本，即当某种自然状态实际出现后，才发现该发案收益最大，是应选择的方案。如果决策者当初没有选择此方案，而选择了其他方案，他就会感到后悔，后悔值就是最大收益值与他所选择的方案的收益值这差。最小后悔值法就是首先找出各方案的最大后悔值，然后选择最大后悔值最小的方案为选择方案。,工程经济学,66,已知条件同上例，试用最小后悔值法选择最优方案,【解】 （1）将表中确定的每一种自然状态下最大的损益值，用“*”标示出来（见下表）。,工程经济学,67,（2）求出各方案在不同自然状态下的后悔值，即用每列有“*”号的值减去各方案的损益值（见下表）。 （3）对每个方案找出最大后悔值，从中选出最小后悔值的方案即为最优方案（见下表）。 （4）最小后悔值为35万元，因此，最优方案是扩建。,工程经济学,68,等概率法,等概率法指决策者认为每种自然状态发生的概率是相同的，即当有种有限的自然状态时，则每种自然状态发生的概率均为1/n，然后再计算各方案的期望值，最后按照期望值进行决策，其实质就是对每一方案的损益值进行简单算术平均。,工程经济学,69,例：已经条件同上例，试用等概率法选择最优方案,【解】 每种自然状态的概率为,。计算各方案的期望值：,中取最大值，即5万元对应的合同转包，由此可见， 合同转包为最佳决策。,然而，由于客观上各种自然状态出现的概率不可能是完全相同的，故用此法决策虽不冒大的风险，但也不能得到最大效益。,工程经济学,70,例：企业有三种新产品待选，估计销路和损益情况如下表所示，试分别用乐观决策、悲观决策、最小后悔值和等概率法选择最优的产品方案。,