Применим изложенный выше алгоритм действий для принятия решения в условиях задачи из п. 1 (табл. 2).

1. Найдем наибольшую возможную величину прибыли для каждого сценария развития региона:

y 1 = max (x 11 , x 21) = max(45, 20) = 45

y 2 = max (x 12 , x 22) = max(25, 60) = 60

y 3 = max (x 13 , x 23) = max(50, 25) = 50

2. Рассчитаем значения "сожалений" для каждого проекта при каждом сценарии (т.е. найдем недополученную прибыль по сравнению с максимально возможной при данном сценарии развития). Составим из полученных значений "матрицу сожалений" (см. табл.2.3).для проекта Х 1:

r 11 = y 1 - x 11 = 45 - 45 = 0

r 12 = y 2 - x 12 = 60 - 25 = 35

r 13 = y 3 - x 13 = 50 - 50 = 0

для проекта Х 2:

r 21 = y 1 - x 21 = 45 - 20 = 25

r 22 = y 2 - x 22 = 60 - 60 = 0

r 23 = y 3 - x 23 = 50 - 25 = 25

Табл.3. Матрица сожалений R (для примера).

4. В полученной матрице по каждой строке найдем наибольшую величину "сожаления" для каждого проекта (последний столбец в табл. 3). Это значение соответствует оценке данной альтернативы по критерию Сэвиджа.

S 1 = max(0, 35, 0) = 35

S 2 = max(25, 0, 25) = 25

5. Сравним полученные величины и найдем проект с минимальным (!) значением критерия. Он и будет оптимальным:

35 > 25 => S 1 > S 2 => X* = X 2

ЛПР, руководствующийся при принятии решений критерием Сэвиджа, выберет проект Х 2 .

Еще раз подчеркнем, что в отличие от остальных критериев, наилучшей альтернативой является та, для которой значение критерия Сэвиджа минимально, поскольку критерий отражает наибольший из возможных недополученных выигрышей для данной альтернативы. Разумеется, чем меньше можно недополучить, тем лучше.

Критерий Гурвица

Обычный (или простой) критерий Гурвица учитывает только крайние исходы x i max и x i min каждой альтернативы:

x i max = max(x ij), x i min = min(x ij), j = 1..M

Он позволяет учесть субъективное отношение применяющего данный критерий ЛПР за счет придания этим исходам разных "весов". Для этого в расчет критерия введен "коэффициент оптимизма" λ, 0 ≤ λ ≤ 1. Формула для расчета критерия Гурвица для i-й альтернативы с коэффициентом оптимизма λ выглядит следующим образом:

H i (λ) = λ x i max + (1 - λ) x i min

Если исходы представляют возможные выигрыши, то оптимальной признается альтернатива с максимальным значением критерия Гурвица:

Х* = Х k , H k (λ) = max(H i (λ)), i = 1..N

Как видно из формулы, правильный выбор коэффициента оптимизма λ оказывает существенное влияние на результат применения критерия. Остановимся подробнее на логике подбора λ.

Если ЛПР настроен пессимистически, то для него важнее меньше потерять при плохом развитии событий, пусть даже это означает не такой большой выигрыш при удачном состоянии. Значит, удельный вес наихудшего исхода x i min в оценке альтернативы должен быть выше, чем для x imах. Это обеспечивается, когда λ находится в пределах от 0 до 0.5, исключая последнее значение.

При λ=0 критерий Гурвица "вырождается" в критерий Вальда и подходит только для очень пессимистично настроенных ЛПР.

Оптимистичный ЛПР, напротив, ориентируется на лучшие исходы, так как для него важнее больше выиграть, а не меньше проиграть. Больший удельный вес в оценке наилучшего исхода достигается при λ больше 0.5 и до 1 включительно. При λ=1 критерий Гурвица становится критерием "максимакса", который учитывает исключительно наибольший исход каждой альтернативы.

Если у ЛПР нет ярко выраженного уклона ни в сторону пессимизма, ни оптимизма, коэффициент λ принимается равным 0.5.

Краткая теория

Любую хозяйственную деятельность человека можно рассматривать как игру с природой. В широком смысле под природой будем понимать совокупность неопределенных факторов, влияющих на эффективность принимаемых решений.

Управление любым объектом осуществляется путем принятия последовательности управленческих решений. Для принятия решения необходима информация (совокупность сведений о состоянии объекта управления и условиях его работы). В тех случаях когда отсутствует достаточно полная информация, возникает неопределенность в принятии решения. Причины этого могут быть различны: требующаяся для полного обоснования решения информация принципиально не может быть получена (неустранимая неопределенность); информация не может быть получена своевременно, к моменту принятия решения; затраты, связанные с получением информации, слишком высоки. По мере совершенствования средств сбора, передачи и обработки информации неопределенность управленческих решении будет уменьшаться. К этому нужно стремиться. Существование неустранимой неопределенности связано со случайным характером многих явлений. Например, в торговле, случайный характер изменения спроса делает невозможным его точное прогнозирование, a, следовательно, и формирование идеально точного заказа на поставку товара. Принятие решения в этом случае связано с риском. Приемка партии товара на основании выборочного контроля также связана с риском принятия решения в условиях неопределенности. Неопределенность может быть снята путем полного контроля всей партии, однако это может оказаться слишком дорогостоящим мероприятием. В сельском хозяйстве, например, с целью получения урожая человек предпринимает ряд действии (пашет землю, вносит удобрения, борется с сорняками и т. п.). Окончательный результат (урожай) зависит от действий не только человека, но и природы (дождь, засуха, вечер и т. п.). Из приведенных примеров видно, что полностью исключить неопределенность в управлении экономической системой нельзя, хотя, повторим, к этому нужно стремиться. В каждом конкретном случае следует принимать во внимание степень риска при принятии управленческих решений, по возможности максимально учитывать имеющуюся информацию с целью уменьшения неблагоприятных последствий, которые могут возникнуть из-за ошибочных решений.

Две стороны, участвующие в игре, будем называть игрок I и игрок II. Каждый из игроков располагает конечным набором действий (чистых стратегий), которые он может применять в процессе игры. Игра имеет повторяющийся, циклический характер. о каждом цикле игроки выбирают одну из своих стратегии, что однозначно определяет платеж . Интересы игроков противоположны. Игрок I старается вести игру так, чтобы платежи были как можно большими. Для игрока II желательны как можно меньшие значения платежей (с учетом знака). Причем в каждом цикле выигрыш одного из игроков в точности совпадает с проигрышем другого. Игры такого типа называются играми с нулевой суммой.

Решить игру - значит определить оптимальное поведение игроков. Решение игр является предметом теории игр. Оптимальное поведение игрока инвариантно относительно изменения всех элементов платежной матрицы на некоторую величину.

В общем случае определение оптимального поведения игроков связано с решением двойственной пары задач линейного программирования. В отдельных случаях могут быть использованы более простые методы. Часто платежную матрицу удается упростить путем удаления из нее строк и столбцов, соответствующих доминируемым стратегиям игроков, доминируемой называется стратегия, все платежи которой не лучше соответствующих платежей некоторой другой стратегии и хотя бы один из платежей хуже соответствующего платежа этой другой стратегии, называемой доминирующей.

В обычной стратегической игре принимают участие «разумные и антагонистические» противники (противоборствующие стороны). В таких играх каждая из сторон предпринимает именно те действия, которые наиболее выгодны ей и менее выгодны противнику. Однако очень часто неопределенность, сопровождающая некоторую операцию, не связана с сознательным противодействием противника, а зависит от некой, не известной игроку I объективной действительности (природы). Такого рода ситуации принято называть играми с природой. Игрок II - природа - в теории статистических игр не является разумным игроком, так как рассматривается как некая незаинтересованная инстанция, которая не выбирает для себя оптимальных стратегий. Возможные состояния природы (ее стратегии) реализуются случайным образом. В исследовании операций оперирующую сторону (игрока I) часто называют статистиком, а сами операции - играми статистика с природой или статистическими играми.

Рассмотрим игровую постановку задачи принятия решения в условиях неопределенности. Пусть оперирующей стороне необходимо выполнить операцию в недостаточно известной обстановке относительно состояний которой можно сделать предположений. Эти предположения будем рассматривать как стратегии природы. Оперирующая сторона в своем распоряжении имеет возможных стратегий - . Выигрыши игрока I при каждой паре стратегий и - предполагаются известными и заданы платежной матрицей .

Задача заключается в определении такой стратегии (чистой или смешанной), которая лри ее применении обеспечила бы оперирующей стороне наибольший выигрыш.

Выше уже говорилось, что хозяйственная деятельность человека может рассматриваться как игра с природой. Основной особенностью природы как игрока является ее не заинтересованность в выигрыше.

Анализ матрицы выигрышей игры с природой начинается с выявления и отбрасывания дублирующих и заведомо невыгодных стратегий лица, играющего с природой. Что касается стратегий природы, то ни одну из них отбросить нельзя, так как каждое из состояний природы может наступить случайным образом, независимо от действий игрока I. Ввиду того что природа не противодействует игроку I, может показаться, что игра с природой проще стратегической игры. На самом деле это не так. Противоположность интересов игроков в стратегической игре в некотором смысле как бы снимает неопределенность, чего нельзя сказать о статистической игре. Оперирующей стороне в игре с природой легче в том отношении, что она скорее.всего выиграет больше, чем в игре против сознательного противника. Однако ей труднее принять обоснованное решение, так как в игре с природой неопределенность ситуации сказывается в гораздо более сильной степени.

После упрощения платежной матрицы игры с природой целесообразно не только оценить выигрыш при той или иной игровой ситуации, но и определить разность между максимально возможным выигрышем при данном состоянии природы и выигрышем, который будет получен при применении стратегии в тех же условиях. Эта разность в теории игр называется риском.

Природа меняет состояние стихийно, совершенно не заботясь о результате игры. В антагонистической игре мы предполагали, что игроки пользуются оптимальными (в определенном выше смысле) смешанными стратегиями. Можно предположить, что природа применяет наверняка не оптимальную стратегию. Тогда какую? Если бы существовал ответ на этот вопрос, то принятие решения лицом, принимающим решения (ЛПР) сводилось бы к детерминированной задаче.

Если вероятности состояний природы известны, то пользуются критерием Байеса, в соответствии с которым оптимальной считается чистая стратегия , при которой максимизируется средний выигрыш:

Критерий Байеса предполагает, что нам хотя и неизвестны условиях выполнения операций (состояния природы) , но известны их вероятности .

С помощью такого приема задача о выборе решения в условиях неопределенности превращается в задачу о выборе решения в условиях определенности, только принятое решение является оптимальным не в каждом отдельном случае, а в среднем.

Если игроку представляются в равной мере правдоподобными все состояния природы, то иногда полагают и, учитывая, «принцип недостаточного основания» Лапласа, оптимальной считают чистую стратегию , обеспечивающую:

Если же смешанная стратегия природы неизвестна, то в зависимости от гипотезы о поведении природы можно предложить ряд подходов для обоснования выбора решения ЛПР. Свою оценку характера поведения природы будем характеризовать числом , которое можно связывать со степенью активного «противодействия» природы как игрока Значение соответствует наиболее пессимистичному отношению ЛПР в смысле «содействия» природы в достижении им наилучших хозяйственных результатов. Значение соответствует наибольшему оптимизму ЛПР. Как известно, в хозяйственной деятельности указанные крайности опасны. Скорее всего, целесообразно исходить из некоторого промежуточного значения . В этом случае используется критерий Гурвица, согласно которому наилучшим решением ЛПР является чистая стратегия , соответствующая условию:

Критерий Гурвица (критерий «оптимизма-пессимизма») позволяет руководствоваться при выборе рискового решения в условиях неопределенности некоторым средним результатом эффективности, находящимся в поле между значениями по критериям «максимакса» и «максимина» (поле между этими значениями связано посредством выпуклой линейной функции).

В случае крайнего пессимизма ЛПР указанный критерий называется критерием Вальда. Согласно этому критерию, наилучшей считается максиминная стратегия. Это критерий крайнего пессимизма. По этому критерию ЛПР выбирает ту стратегию, которая гарантирует в наихудших условиях максимальный выигрыш:

Такой выбор соответствует наиболее робкому поведению ЛПР, когда он предполагает наиболее, неблагоприятное поведение природы, боится больших потерь. Можно предположить, что он не получит больших выигрышей. Согласно критерию Сэвиджа, следует выбирать чистую стратегию соответствующую условию:

где риск .

Критерий Сэвиджа (критерий потерь от «минимакса») предполагает, что из всех возможных вариантов «матрицы решений» выбирается та альтернатива, которая минимизирует размеры максимальных потерь по каждому из возможных решений. При использовании этого критерия «матрица решения» преобразуется в «матрицу риска», в которой вместо значений эффективности проставляются размеры потерь при различных вариантах развития событий.

Недостатком критериев Вальда, Сэвиджа и Гурвица является субъективная оценка поведения природы. Хотя указанные критерии и дают некоторую логическую схему принятия решений, резонно все же задать вопрос: «А почему сразу не выбрать субъективное решение, вместо того чтобы иметь дело с разными критериями?» Несомненно, определение решения по различным критериям помогает ЛПР оценить принимаемое решение с различных позиций и избежать грубых ошибок в хозяйственной деятельности.

Пример решения задачи

Условие задачи

После нескольких лет эксплуатации оборудование может оказаться в одном из трех состояний:

требуется профилактический ремонт;
требуется замена отдельных деталей и узлов;
требуется капитальный ремонт.

В зависимости от ситуации руководство предприятия может принять следующие решения:

Требуется найти оптимальное решение данной проблемы по критерию минимизации затрат с учетом следующих предположений:

0.4

0.45

0.15

Решение задачи

Если возникли сложности с решением задач, то сайт сайт оказывает онлайн помощь студентам по методам оптимальных решений с контрольными или экзаменами.

Игра парная, статистическая. В игре участвуют 2 игрока: руководство предприятия и природа.

Под природой в данном случае понимаем совокупность внешних факторов, которые определяют состояние оборудования.

Стратегия руководства:

Отремонтировать оборудование своими силами

Вызвать бригаду специалистов

Заменить оборудование новым

Стратегия природы - 3 возможных состояния оборудования.

Требуется профилактический ремонт;

Следует заменить отдельные детали и узлы;

Требуется капитальный ремонт.

Расчет платежной матрицы и матрицы рисков

Поскольку элементы матрицы - затраты, то будем считать их выигрышными но со знаком минус. Платежная матрица:

-4

-6

-9

-5

-3

-7

-20

-15

-6

-20

0.4

0.45

0.15

Составляем матрицу рисков:

-4-(-20)=16

-6-(-15)=9

-9-(-9)=0

-5-(-20)=15

-3-(-15)=12

-7-(-9)=2

-20-(-20)=0

-15-(-15)=0

-6-(-9)=3

Критерий Байеса

Определяем средние выигрыши:

По критерию Байеса оптимальной является стратегия - вызвать бригаду специалистов

Критерий Лапласа

Определим средние выигрыши:

По критерию Лапласа оптимальной является стратегия - вызвать бригаду специалистов

Критерий Вальда

По критерию Вальда оптимальной является стратегия - вызвать бригаду специалистов

Критерий Сэвиджа

По критерию Сэвиджа оптимальной является стратегия - заменить оборудование новым

Критерий Гурвица

По критерию Гурвица оптимальной является стратегия - вызвать бригаду специалистов

Ответ

По всем критериям, за исключением критерия Сэвиджа, оптимальной является стратегия «Вызвать бригаду специалистов». По критерию Сэвиджа, который минимизирует риски, оптимальной является стратегия «Заменить оборудование новым».

Содержит изложенные в краткой и доступной форме теоретические сведения о матричной игре без седловой точки и способе сведения такой задачи к задаче линейного программирования, для отыскания ее решения в смешанных стратегиях. Приведен пример решения задачи.

Многоканальная СМО с неограниченной очередью
Приведены необходимые теоретические сведения и образец решения задачи по теме "Многоканальная система массового обслуживания с неограниченной очередью", подробно рассмотрены показатели многоканальной системы массового обслуживания (СМО) с ожиданием обслуживания - среднее число каналов, занятых обслуживанием заявки, длина очереди, вероятность образования очереди, вероятность свободного состояния системы, среднее время ожидания в очереди.

Критический путь, критическое время и другие параметры сетевого графика работ
На примере решения задачи рассмотрены вопросы построения сетевого графика работ, нахождение критического пути и критического времени. Также показано вычисление параметров и резервов событий и работ - ранних и поздних сроков, общих (полных) и частных резервов.

Глава 2. Принятие решений в условиях неопределенности

2.10.Критерий Сэвиджа

Критерий Сэвиджа несколько отличается от всех остальных, рассматриваемых в данной книге. Оценка альтернатив производится не по исходной матрице, а по так называемой "матрице сожалений" или, как ее еще называют в некоторых источниках, "матрице рисков" .

Для произвольной альтернативы и конкретного состояния природы величина "сожаления" равна разнице между тем, что обеспечивает данная альтернатива, и тем, сколько максимально можно выиграть при данном состоянии. С экономической точки зрения величину "сожаления" можно трактовать как недополученный выигрыш (или упущенную выгоду) по сравнению с максимально возможным при данном состоянии природы.

Рассмотрим, каким образом следует выбирать наилучшую альтернативу, руководствуясь критерием Сэвиджа.

Порядок применения критерия Сэвиджа

1. Для каждого состояния природы j (столбца матрицы) определим максимальное значение выигрыша y j :

y j = max (x ij )

2. Для каждой клетки исходной матрицы X найдем разность между максимальным выигрышем r j для данного состояния природы и исходом в рассматриваемой ячейке x ij :

r ij = y j - x ij

Из полученных значений составим новую матрицу R - "матрицу сожалений" или, как ее еще можно назвать, матрицу недополученных выигрышей.

3. Для каждой альтернативы в новой матрице R найдем наибольший возможный недополученный выигрыш ("максимальное сожаление"). Это и будет являться оценкой данной альтернативы по критерию Сэвиджа S i :

S i = max (r ij ) , j=1..M

4. Оптимальной может быть признана альтернатива с минимальным (!) наибольшим недополученным выигрышем:

Х* = Х k , S k = min (S i ) , i=1..N

Пример применения критерия Сэвиджа

Применим изложенный выше алгоритм действий для принятия решения в условиях задачи из п.2.7 (табл.2.2).

1. Найдем наибольшую возможную величину прибыли для каждого сценария развития региона:

y 1 = max (x 11 , x 21) = max (45, 20) = 45

y 2 = max (x 12 , x 22) = max (25, 60) = 60

y 3 = max (x 13 , x 23) = max (50, 25) = 50

для проекта Х 1 :

r 11 = y 1 - x 11 = 45 - 45 = 0

r 12 = y 2 - x 12 = 60 - 25 = 35

r 13 = y 3 - x 13 = 50 - 50 = 0

для проекта Х 2 :

r 21 = y 1 - x 21 = 45 - 20 = 25

r 22 = y 2 - x 22 = 60 - 60 = 0

r 23 = y 3 - x 23 = 50 - 25 = 25

Табл.2.3. Матрица сожалений R (для примера).

Альтер-нативы (X i )	Состояния природы (j )			Макс. "сожаление" S i
Альтер-нативы (X i )	1	2	3	Макс. "сожаление" S i
X 1	0	35	0	35
X 2	20	0	25	25
y j	45	60	50

4. В полученной матрице по каждой строке найдем наибольшую величину "сожаления" для каждого проекта (последний столбец в табл.2.3). Это значение соответствует оценке данной альтернативы по критерию Сэвиджа.

Критерий Сэвиджа был предложен Леонард Джимми Сэвиджем в 1954 году.

Суть этого критерия заключается в нахождении минимального риска. При выборе решения по этому критерию сначала матрице функции полезности (эффективности) сопоставляется матрица сожалений

элементы которой отражают убытки от ошибочного действия, т.е. выгоду, упущенную в результате принятия i-го решения в j-м состоянии. Затем по матрице D выбирается решение по пессимистическому критерию Вальда, дающее наименьшее значение максимального сожаления.

Условиями неопределённости считается ситуация, когда последствия принимаемых решений неизвестны, и можно лишь приблизительно их оценить. Для принятия решения используются различные критерии, задача которых - найти наилучшее решение максимизирующее возможную прибыль и минимизирующее возможный убыток.

Критерий заключается в следующем:

Строится матрица стратегий (платёжная матрица). Столбцы соответствуют возможным исходам. Строки соответствуют выбираемым стратегиям. В ячейки записывается ожидаемый результат при данном исходе и при данной выбранной стратегии.
Строится матрица сожаления (матрица рисков). В ячейках матрицы величина сожаления - разница между максимальным результатом при данном исходе (максимальном числе в данном столбце) и результатом при выбранной стратегии. Сожаление показывает величину, теряемую при принятии неверного решения.
Минимаксное решение соответствует стратегии, при которой максимальное сожаление минимально. Для этого для каждой стратегии (в каждой строке) ищут максимальную величину сожаления. И выбирают то решение (строку), максимальное сожаление которого минимально.

Для нашего примера отыскиваем матрицу D, вычитая (-121) из первого столбца матрицы полезности, 62 из второго и т.д.

Наибольшее значение среди минимальных элементов строк здесь равно max [-405.75, -270.5, -135.25, -143.25] = -135.25 млн.руб. и, покупая 40 станков, мы уверены, что в худшем случае убытки не превысят 135.25 млн.руб.

Таким образом, различные критерии приводят к различным выводам:

1) по критерию Лапласа приобретать 40 станков,

2) по критерию Вальда - 20 станков,

3) по критерию Гурвица - 20 при пессимистическом настроении и 50 в состоянии полного оптимизма,

4) по критерию Сэвиджа - 40 станков.

Возможность выбора критерия дает свободу лицам, принимающим экономические решения, при условии, что они располагают достаточными средствами для постановки подобной задачи. Всякий критерий должен согласовываться с намерениями решающего задачу и соответствовать его характеру, знаниям и убеждениям.

Существует обширная литература по теории игр и статистических решений.

37. Методы принятия инвестиционно-финансовых решений в условиях определенности.

Это самый простой случай: известно количество возможных ситуаций (вариантов) и их исходы. Нужно выбрать один из возможных вариантов. Степень сложности процедуры выбора в данном случае определяется лишь количеством альтернативных вариантов. Рассмотрим две возможные ситуации:

а) Имеется два возможных варианта. В данном случае аналитик должен выбрать (или рекомендовать к выбору) один из двух возможных вариантов. Последовательность действий следующая:

Определяется критерий, по которому будет делаться выбор;

Методом «прямого счета» исчисляются значения критерия для сравниваемых вариантов;

Возможны различные методы решения этой задачи. Как правило, они подразделяются на две группы:

Методы, основанные на дисконтированных оценках;

Методы, основанные на учетных оценках.

Первая группа методов основывается на следующей идее. Денежные доходы, поступающие на предприятие в различные моменты времени, не должны суммироваться непосредственно; можно суммировать лишь элементы приведенного потока. Если обозначить F1,F2,....,Fn коэффициент дисконтирования прогнозируемый денежный поток по годам, то i-й элемент приведенного денежного потока Рi рассчитывается по формуле:

P i = F i / (1+ r) i

где r- коэфициент дисконтирования.

Назначение коэффициента дисконтирования состоит во временной упорядоченности будущих денежных поступлений (доходов) и приведении их к текущему моменту времени. Экономический смысл этого представления в следующем: значимость прогнозируемой величины денежных поступлений через i лет (Fi) с позиции текущего момента будет меньше или равна Pi. Это означает так же, что для инвестора сумма Pi в данный момент времени и сумма Fi через i лет одинаковы по своей ценности. Используя эту формулу, можно приводить в сопоставимый вид оценку будущих доходов, ожидаемых к поступлению в течении ряда лет. В этом случае коэффициент дисконтирования численно равен процентной ставке, устанавливаемой инвестором, т.е. тому относительному размеру дохода, который инвестор хочет или может получить на инвестируемый им капитал.

Итак последовательность действий аналитика такова (расчеты выполняются для каждого альтернативного варианта):

Рассчитывается величина требуемых инвестиций (экспертная оценка), IC;

Устанавливается значение коэффициента дисконтирования, r;

Определяются элементы приведенного потока, Pi;

Рассчитывается чистый приведенный эффект (NPV) по формуле: NPV=E*Pi-IC

Сравниваются значения NPV;

Предпочтение отдается тому варианту, который имеет больший NPV (отрицательное значение NPV свидетельствует об экономической нецелесообразности данного варианта).

Вторая группа методов продолжает использование в расчетах прогнозных значений F. Один из самых простых методов этой группы - расчет срока окупаемости инвестиции.Последовательность действий аналитика в этом случае такова:

Расчитывается величина требуемых инвестиций, IC;

Оценивается прибыль (денежные поступления) по годам, Fi;

Выбирается тот вариант, кумулятивная прибыль по которому за меньшее число лет окупит сделанные инвестиции.

б) Число альтернативных вариантов больше двух. Процедурная сторона анализа существенно усложняется из-за множественности вариантов, техника «прямого счета» в этом случае практически не применима. Наиболее удобный вычислительный аппарат - методы оптимального программирования (в данном случае этот термин означает «планирование»). Этих методов много (линейное, нелинейное, динамическое и пр.), но на практике в экономических исследованиях относительную известность получило лишь линейное программирование. В частности рассмотрим транспортную задачу как пример выбора оптимального варианта из набора альтернативных. Суть задачи состоит в следующем.

Имеется n пунктов производства некоторой продукции (а1,а2,...,аn) и k пунктов ее потребления (b1,b2,....,bk), где ai - объем выпуска продукции i - го пункта производства, bj - объем потребления j - го пункта потребления. Рассматривается наиболее простая, так называемая “закрытая задача ”, когда суммарные объемы производства и потребления равны. Пусть cij - затраты на перевозку единицы продукции. Требуется найти наиболее рациональную схему прикрепления поставщиков к потребителям, минимизирующую суммарные затраты по транспортировке продукции. Очевидно, что число альтернативных вариантов здесь может быть очень большим, что исключает применение метода “ прямого счета ”. Итак необходимо решить следующую задачу:

ΣΣCg Xg→ min

Σ Xg = bj Σ Xg = bj Xg→ 0

Известны различные способы решения этой задачи -распределительный метод потенциалов и др. Как правило для расчетов применяется ЭВМ.

При проведении анализа в условиях определенности могут успешно применяться методы машинной имитации, предполагающие множественные расчеты на ЭВМ. В этом случае строится имитационная модель объекта или процесса (компьютерная программа), содержащая b-е число факторов и переменных, значения которых в разных комбинациях подвергается варьированию. Таким образом машинная имитация - это эксперимент, но не в реальных, а в искусственных условиях. По результатам этого эксперимента отбирается один или несколько вариантов, являющихся базовыми для принятия окончательного решения на основе дополнительных формальных и неформальных критериев.

В основе данного критерия лежит предположение о том, что человек после принятия того или иного решения не любит жалеть о чем-то утраченном. Наряду с матрицей выигрышей, Сэвидж предложил использовать матрицу сожалений. Данная матрица строится по матрице выигрышей в соответствии со следующим алгоритмом:
в каждом столбце матрицы выигрышей находится максимальный элемент a. = max a. - это наибольший выигрыш при условии, что в буду-
i=1,m
щем реализуется состояние окружающей среды, соответствующее данному столбцу, т. е. это то, о чем можно сожалеть при данном состоянии окружающей среды;
элементы матрицы сожалений вычисляются по формуле с. = aj - aj и показывают сожаление о том, что при состоянии окружающей среды В. было принято решение At.
Матрица сожалений для рассматриваемого демонстрационного примера имеет следующий вид. Спрос 6 7 8 9 Предложение 6 0 50 100 150 7 45 0 50 100 8 90 45 0 50 9 135 90 45 0 Дальнейший поиск решения осуществляется по следующей схеме: 1) в каждой строке матрицы сожалений находится максимальный элемент c. = max c.;
. j =1,n j
2) из полученных в каждой отдельной строке максимумов ищется минимальный c = min ci и принимается решение, на котором достигается
i=1,n
данный минимум (если данный минимум достигается одновременно на нескольких решениях, то принимается любое из них).
Для нашего примера максимумы, полученные в каждой отдельной строке, соответственно равны 150, 100, 90, 135, и, таким образом, по критерию Сэвиджа принимается решение выпускать 8 ящиков.
Анализируя исследуемый пример, можно сделать вывод, что различные критерии дают различные рекомендации по выбору решения: критерий максимакса - производить 9 ящиков; максиминный критерий Вальда - производить 6 ящиков; критерий пессимизма-оптимизма Гурвица - производить 9 ящиков; критерий минимальных сожалений Сэвиджа - производить 8 ящиков.
Таким образом, в условиях неопределенности, при отсутствии информации о вероятностях состояний среды, принимаемые решения в значительной мере носят субъективный характер. Это объясняется не слабостью предлагаемых методов решения, а неопределенностью, отсутствием информации в рамках самой ситуации. Единственный разумный выход в подобных случаях - попытаться получить дополнительную информацию путем проведения исследований и экспериментов.
Пример 2. Вернемся к рассмотренной в предыдущем примере ситуации с компанией Российский сыр, предположив, что после проведения определенных исследований потенциала рынка, компании стало известно, что спрос на 6, 7, 8 или 9 ящиков ожидается соответственно с вероятностями 0,1; 0,3; 0,5; 0,1. В данных условиях в качестве показателя эффективности принимаемого решения о производстве того или иного количества ящиков продукции (6, 7, 8 или 9 ящиков) можно рассматривать среднее ожидаемое значение прибыли (математическое ожидание прибыли), а в качестве меры риска решения - среднеквадратическое отклонение для прибыли. Данные характеристики для каждого решения соответственно равны:
для 6 ящиков:
x6 = 0,1 Х 300 + 0,3 Х 300 + 0,5 Х 300 + 0,1 Х 300 = 300;
разно, поскольку средняя ожидаемая прибыль, равная 317, меньше чем для 8 ящиков (352,5), мера риска - среднеквадратическое отклонение 76 для 9 ящиков больше аналогичного показателя (63,73) для 8 ящиков. А вот целесообразно ли производить 8 ящиков по сравнению с 7 или 6 - неочевидно, так как риск при производстве 8 ящиков больше, но одновременно и средняя ожидаемая прибыль тоже больше. В некоторых работах в такой ситуации предлагается в качестве критерия выбора использовать коэффициент вариабельности прибыли, т. е. отношение риска к среднему ожидаемому значению. Окончательное решение должен принимать генеральный директор компании Российский сыр, исходя из своего опыта, склонности к риску и степени достоверности показателей вероятностей спроса: 0,1; 0,3; 0,5; 0,1.
Пример 3. Рассмотрим еще один пример более сложной ситуации принятия решений в условиях риска, анализ которой также базируется на среднем ожидаемом значении прибыли. Процесс принятия решения в данном примере осуществляется в несколько этапов, когда последующие решения основываются на результатах предыдущих, поэтому для его анализа используется дерево решений.
Дерево решений - это графическое изображение последовательности решений и состояний среды с указанием соответствующих вероятностей и выигрышей для любых комбинаций альтернативных решений и состояний среды.
Большая химическая компания успешно завершила исследования по усовершенствованию строительной краски. Руководство компании должно решить, производить эту краску самим (и если да, то какой мощности строить завод) либо продать патент или лицензию, а также технологии не-зависимой фирме, которая имеет дело исключительно с производством и сбытом строительной краски. Основные источники неопределенности:
рынок сбыта, который фирма может обеспечить при продаже но-вой краски по данной цене;
расходы на рекламу, если компания будет производить и продавать краску;
время, которое потребуется конкурентам, чтобы выпустить на рынок подобный товар.
Размер выигрышей, который компания может получить, зависит от благоприятного или неблагоприятного рынка. Номер стратегии Действия компании Выигрыш при состоянии среды благоприятном неблагоприятном 1 Строительство крупного предприятия 200000 -180000 2 Строительство малого предприятия 100000 -20000 3 Продажа патента 10000 10000
Без проведения дополнительного исследования для руководства компании вероятность и благоприятного, и неблагоприятного рынков одинакова и равна 0,5. Прежде чем принимать решение о строительстве, руководство должно предварительно решить, заказывать ли дополнительное исследование состояния рынка или нет, если известно, что исследование обойдется компании в 10 000 долл. Руководство понимает, что дополнительное исследование по-прежнему не способно дать точной информации, но оно может уточнить ожидаемые оценки конъюнктуры рынка, изменив тем самым значения вероятностей. Относительно фирмы, которой можно заказать прогноз, известно, что она способна уточнить значения вероятностей благоприятного или неблагоприятного исхода. Прогнозы этой фирмы сбываются не всегда: так, если фирма утверждает, что рынок благоприятный, то с вероятностью 0,78 этот прогноз оправдывается, а с вероятностью 0,22 могут возникнуть неблагоприятные условия. Если же фирма утверждает, что прогноз неблагоприятный, то это сбывается с вероятностью 0,73. Для решения данной задачи построим дерево решений.
Процедура принятия решения заключается в вычислении для каждой вершины дерева средних ожидаемых значений прибыли, отбрасывании неперспективных ветвей и выборе ветвей, которым соответствует максимальное значение средних ожидаемых значений прибыли.
Предположим, что дополнительное обследование конъюнктуры рынка не проводилось, тогда средние ожидаемые денежные оценки:
для крупного предприятия: 0,5x200 000 - 0,5x180 000 = 10 000;
для малого предприятия: 0,5x100 000 - 0,5x20 000 = 40 000;
для патента 0,5x10 000 + 0,5x10 000 = 10 000.
Таким образом, если дополнительное обследование конъюнктуры рынка не проводилось, то максимальную среднюю денежную оценку имеет вариант, заключающийся в строительстве малого предприятия.
Предположим, что решили провести дополнительное обследование конъюнктуры рынка и прогноз фирмы, проводившей обследование, оказался благоприятным, тогда средние ожидаемые денежные оценки (см. рис. 1):
для крупного предприятия: 0,78x200 000 - 0,22x180 000 = 116 400;
для малого предприятия: 0,78x100 000 - 0,22x 20 000 = 73 600;
для патента: 0,5x100 000 + 0,5x10 000 = 10 000.
Данные значения показывают, что при благоприятном прогнозе конъюнктуры рынка максимальную среднюю денежную оценку имеет вариант, заключающийся в строительстве крупного предприятия.
В случае если после дополнительного обследования конъюнктуры прогноз оказался неблагоприятным, ожидаемые средние денежные оценки:
для крупного предприятия: 0,27x200 000 - 0,73x180 000 = -7400;
для малого предприятия: 0,27x100 000 - 0,73x20 000 = 12 400;
- для патента:
0,5x10 000 + 0,5x10 000 = 10 000.
Следовательно, при неблагоприятном прогнозе конъюнктуры рынка максимальную среднюю денежную оценку имеет вариант, заключающийся в строительстве малого предприятия.
Расчеты проводились на основе дерева целей.
Проведенные по дереву целей расчеты позволяют выяснить, является ли дополнительное обследование выгодным для фирмы. Выгодность исследования зависит от соотношения между ожидаемой ценностью (результативностью) точной информации и величиной запрошенной платы за до-полнительную (истинную) информацию, благодаря которой может быть откорректировано принимаемое решение.
Ожидаемая ценность точной информации о фактическом состоянии рынка равна разности между ожидаемой денежной оценкой при наличии точной информации и максимальной денежной оценкой при отсутствии точной информации.
В данном примере ожидаемая денежная оценка при наличии точной информации равна 0,45x116 400 + 0,55x12 400 = 59 200, а максимальная денежная оценка при отсутствии точной информации равна 40 000. Таким образом, ожидаемая ценность точной информации равна: 59 200 - 40 000 = = 19 200, поэтому исследование, которое стоит 10 000 р., выгодно для фирмы.
Пример 4. Финансовые решения в условиях риска. Опишем модель оптимального многопериодного планирования инвестиций в различные проекты. Индекс риска, связанного с реализацией каждого из проектов, оценивается экспертно по десятибалльной шкале. Каждому допустимому проекту отвечает свой заданный индекс риска.
Акционерное общество (АО) заключило контракт на покупку нового оборудования для производства железобетонных блоков стоимостью 750 000 дол. В соответствии с условиями контракта 150 000 долл. в качестве аванса необходимо уплатить через 2 месяца, а остальную сумму - через 6 месяцев, когда оборудование будет установлено. Чтобы расплатиться полностью и в указанные сроки, руководство АО планирует создать целевой фонд, предназначенный для инвестиций. Поскольку инвестиционная деятельность принесет дополнительную наличность к моменту расчета за приобретенное оборудование, отложить следует не всю сумму в 750 000 долл., а меньшую. Сколько именно - зависит от имеющихся возможностей и правильности организации процесса инвестирования. Акционерное общество решило сосредоточиться на 4 направлениях (12 возможностях) использования средств целевого фонда. Данные для задачи финансового планирования приведены в следующей таблице.? Направления ис Возможные на Длительность инве- Процент за Индекс пользования чала реализации стиционного кредит риска инвестиции инвес-тиционных проектов проекта, мес. А 1, 2, 3, 4, 5, 6 1 1,5 1 В 1, 3, 5 2 3,5 4 С 1,4 3 6 9 Д 1 6 11 7 Руководство АО ставит перед собой три основные цели:
при данных возможностях инвестирования и утвержденного графика выплат должна быть разработана стратегия, минимизирующая наличную сумму, которую АО направляет на оплату оборудования по контракту;
при разработке оптимальной стратегии средний индекс риска ин-вестиционных фондов в течение каждого месяца не должен превышать 6. Этот показатель риска, как предполагается, отвечает возможностям менеджера фирмы по управлению проектами;
в начале каждого месяца (после того, как сделаны новые инвестиции) средняя продолжительность погашения инвестиционных фондов не должна превышать 2,5 месяца.
Таким образом, среди потенциально реализуемых проектов выбирают наиболее экономически эффективные, при этом проекты повышенной рискованности должны компенсироваться менее рискованными, а долгосрочные проекты должны выполняться одновременно с более краткосрочными. Для решения данной задачи необходимо, во-первых, подготовить и систематизировать имеющуюся исходную информацию и, во-вторых, построить адекватную сформулированным целям экономико-математическую модель. Динамика возможных вложений и условия возврата денежных средств отражены в следующей таблице. Инвестиции Возможные вложения и возврат денежных средств на начало месяца,
долл. 1 2 3 4 5 6 7 А в месяце 1 1 ->1,015 А в месяце 2 1 ">1,015 А в месяце 3 1 ->1,015 А в месяце 4 1 > 1,015 А в месяце 5 1 > 1,015 А в месяце 6 1 ->1,015 В в месяце 1 1 ->1,035 В в месяце 3 1 ->1,035 В в месяце 5 1 ->1,035 С в месяце 1 1 -> 1,06 С в месяце 4 1 Ч>1,06 Д в месяце 1 1 Ч>1,11 ^6 =
?
Рис. 2. Дерево целей
Цели, на достижение которых направлена инвестиционная деятель-ность АО, а также необходимые ограничения формализуются следующими соотношениями.
Начальная сумма инвестиций K должна быть минимальной:
K ^ min.
Балансовые ограничения на структуру инвестиций для каждого месяца имеют вид:
K - A - B - C1 - D1 = 0;
1,015 A1 - A2 = 0;
1,015A + 1,035B1 - A3 - B3 = 150 000;
1,015A3 +1,06C1 - A4 -C4 = 0;
1,015A5 - A = 0;
1,015 A6 + 1,035B5 + 1,06C4 + 1,11D1 = 600 000.
Ограничения на средневзвешенные риски проектов (для каждого месяца):
A1 + 4 Б1 + 9Q + 7 D1
A1 + Б1 + C1 + Dl
A1 + 4Б1 + 9C1 + 7 D1 A2 + Б1 + C1 + D1
A3 + 4 Б3 + 9Q + 7 D1 A3 + Б3 + C1 + D
A4 + 4Б3 + 9C4 + 7 D1 A4 + Б3 + C4 + Di
A5 + 4 Б5 + 9C 4 + 7 D1 A5 + Б5 + C 4 + D1
A6 + 4 Б5 + 9C4 + 7 D1 A6 + Б5 + C4 + D
6 ^-5A2 - 2Б1 + 3C1 + D1 6 ^ -5A3 - 2B3 + 3C1 + D1 6 ^-5A4 - 2Б3 + 3C4 + D1 6 ^-5A5 - 2B5 + 3C4 + D1 6 ^-5A6 - 2Б5 + 3C4 + D1 4. Ограничения на средний срок погашения инвестиционного фонда (для каждого месяца):
A1 + 2Б + 3C1 + 6A A2 + B1 + 2C1 + 5D1 A2 + Б1 + C1 + D1
A3 + 2B3 + C + 4"h A4 + 2B3 + 3C4 + 3D1
2,5 ^ -1,5A4 - 0,5B3 + 0,5C1 + 0,5D1 2,5 ^ -1,5A5 - 0,5B5 - 0,5C4 - 0,5D1 A4 + B3 + C4 + D A5 + 2 B5 + 2C 4 + 2D1
A5 + B5 + C4 + D
^ A6 + B5 + C4 + D,
A6 + B5 + C4 + D
Оптимальное решение имеет вид: K = 683176,44; A1 = 0; A2 = 0; A3 = 2672,49;
A4 = 7667,67; A5 = 0; A6 = 0; B1 = 461836,6; B3 = 325328,4; B5 = 344497,6; C1 = 221339,8; C4 = 229665; D1 = 0. Благодаря полученному оптимальному решению, удалось обеспечить уплату в срок обусловленных контрактом 150 000 долл. и вместо необходимых для конечных результатов 600 000 долл. (750 000-150 000 = 600 000) заработать K = 683176,44, часть из которых способствовала уменьшению долговых обязательств по контракту (на 13,86 %).
Пример 5. Оптимизация размещения финансовых средств банка. Оптимизационный анализ деятельности банка заключается в перерас-пределении финансовых средств на балансовых счетах с учетом риска и прибыльности. Оптимизация баланса даже для опытных и квалифи-цированных менеджеров представляет чрезвычайно сложную процедуру и является одним из основных элементов управления банковскими средствами.
Анализ начинается с выбора показателя и критерия его оптимизации, введения ограничений, т. е. допустимых значений контрольных параметров. Далее определяются счета, которые планируется учитывать в разрабатываемой модели, и диапазон изменения начисляемых на них средств, после чего выполняется поэтапный расчет оптимизируемого показателя. При построении модели среднесрочного размещения средств банком под размещением будем понимать следующие направления финансовых вложений:
кредитование предприятий и организаций;
вложение в ценные бумаги;
кредитование других банков;
покупка валюты для игры как на курсе линостранная валюта- рубль, так и на курсе линостранная валюта-иностранная валюта;
факторинговые и лизинговые операции;
фьючерсные сделки.
Допустим, что в момент времени t общий объем средств, которыми распоряжается банк, равен St. Вложения осуществляются по N направлениям и равны соответственно M1t,..., Mm. Для упрощения дальнейших рассуждений будем считать, что все вложения имеют одну и ту же оборачиваемость, т. е. период возврата средств T - одинаковый. Например, T = 3 - это срок наиболее характерный для современного состояния дел в кредитовании предприятий и организаций банками. Будем считать, что за единицу измерения времени принимается период оборачиваемости T .
По каждому виду актива, вкладываемого в какое-либо направление, предусмотрены процентные ставки (действующие на один период), которые считаются заданными к началу каждого периода t. Уменьшив процентные ставки на величину налогов, уплачиваемых банком с полученной прибыли по соответствующему виду размещения средств, нетрудно получить матрицу процентных ставок с учетом налогообложения по каждому виду вложения ||Pit||, где i = 1,..., N; t = 1,2,3,.... Заметим, что плата по одному из основных видов налогов - на прибыль - происходит раз в квартал авансовым платежом, что делает поставленную задачу более универсальной, так как в ходе решения получается расчетная сумма доходов, исходя из которой можно спрогнозировать объем авансового платежа по налогу на прибыль. Практика многих средних банков России показывает, что авансовый платеж по налогу на прибыль не рассчитывается, а берется примерно на три месяца вперед, поэтому часто вносится большая сумма, чем надо. Тем самым средства, заплаченные сверх нужной суммы, автоматически исключаются из оборота и не приносят доход.
Средства, размещенные банком в любой момент времени t, по исте-чении одного периода T изменяются в соответствии с соотношениями:
N
ZMit+1 = St+1, Mit+1 = MitPit, i = 1,...,N. i=1
Разместить активы в виде вложения с максимальной процентной ставкой мешают ограничения, накладываемые Центральным банком РФ и налоговым законодательством. На этот процесс оказывает влияние и конкретное отношение руководства банка к риску.
В следующей таблице показано, что степень риска зависит от статей активов, которые разбиваются на шесть групп, от соответствующих коэффициентов риска ri и ставки налога. Статьи активов Коэффициент Ставка нало- риска ri га, % Группа 1 Средства на корреспондентском счете в ЦБРФ 0,00 Средства на резервном счете ЦБРФ 0,00 Касса и приравненные к ней средства 0,05 Группа 2
Ценные бумаги Правительства РФ 0,10 0,1 Ссуды, гарантированные Правительством РФ 0,15 38 Ценные бумаги местных органов власти 0,20 38 Группа 3 Кредиты другим банкам 0,25 38 Краткосрочные ссуды (кредиты сроком до 1 года 0,30 38 минус ссуды, гарантированные Правительством РФ) Факторинговые операции 0,5 21,5 Корреспондентские счета 0,25 38 Кредиты фирмам-нерезидентам и физическим лицам на потребительские цели 0,5 38 Группа 4 Долгосрочные ссуды (кредиты сроком до 1 года 0,5 38 минус ссуды, гарантированные Правительством РФ) Лизинговые операции 0,6 21,5 Группа 5 Ценные бумаги АО и предприятий, приобретенные банком 0,7 8,3 Другие права участия, приобретенные банком 0,8 38 Группа 6 Просроченная задолженность по ссудам 1,00 Опротестованные вексели 1,00 Другие виды активов (фьючерские операции, га 1,00 21,5 рантии, поручительства, траст, посреднические операции) Банк не может совсем игнорировать определенный вид вложения и в то же время не должен акцентировать все свое внимание только на самой доходной операции. Это связано не только со стремлением банка иметь в своем арсенале максимальный спектр услуг, но и с необходимостью диверсифицировать банковские операции.
Таким образом, можно сформулировать задачу максимизации дохода, получаемого в момент времени t +1 от средств, размещенных банком в период t, при заданных ограничениях:
N k=1
N
I Mlt = St, i=1
0,01St N
I rMu i=1
Решение данной задачи линейного программирования определяет оптимальный план M* = (M*t, M *t, M *t,..., M N), соответствующий наиболее рациональной структуре размещения средств, которая обеспечивает банку получение максимальной прибыли при определенных ограничениях на риск.

Касса