CrystallBall模拟软.ppt

第8章 Crystal Ball模拟软件 主要内容 8.1 蒙特卡洛模拟方法 8.2 模拟的步骤 8.3 Crystal Ball工具条 8.4 应用示例 8.1 蒙特卡洛模拟方法 w蒙特卡洛模拟方法又称为随机模拟方法、随机抽样技 术或统计试验方法，其目的是估计依若干概率输入变 量而定的结果变量的分布 w以概率统计理论为其主要理论基础，以随机抽样为其 主要手段 w基本思想 n首先建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题的 解； n然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求随机参 数的统计特征； n最后给出所求解的近似值，解的精度可用估计值的标准误差 来表示。 8.1 蒙特卡洛模拟方法 w维数的灾难 n研究的问题中，相关变量个数高达数百甚至数千， 难度随维数的增加呈指数增长 n蒙特卡罗方法的计算复杂性不依赖于维数 w主要步骤 n构造或描述概率过程 n实现从已知概率分布抽样 n建立各种估计量 8.2 模拟的步骤 w利用Crystal Ball软件进行模拟的步骤 （1）建立电子表格模型 （2）规定关于概率变量的假设 （3）规定预测单元，即相关的输出变量 （4）设定重复次数 （5）运行模拟 （6）解释结果 8.3 Crystal Ball工具条 Define Assumptions Define Forecast Run Preferences Start Simulation Reset Simulation Forecast Windows Trend Chart 8.4 示例费瑞迪报童问题 w问题描述 n成本数据 w每份报纸成本费用1.50美元 w售价2.50美元 w未出售的报纸退款0.50美元 n日销售情况 w销售额在40-70份之间 w发生在40-70份之间的概率大致相等 n目标 w利润最大化 nFreddie the Newsboy 8.4 示例费瑞迪报童问题 w建立相关变量 的工作表 w绿色单元格表 示随机变量 w黄色单元格表 示决策变量 8.4 示例费瑞迪报童问题 w定义假设单元格：唯一的一个随机输入单元格是模拟需求 C12。定义假设单元格的步骤： （1）点击鼠标，选中一个单元格； （2）如果这个单元格没有包含数值，就任意输入一个数值； （3）点击Crystal Ball工具条中的按钮Define Assumption； （4）通过点击分布图例中的分布曲线，选择一个概率分布函数 （5）点击确定按钮，从而生成了一个选定分布函数的对话框； （6）使用这个对话框输入此分布函数的参数 （7）点击确定 8.4 示例费瑞迪报童问题 w定义预测单元格：计算机模拟的电子表格模型并没有包括目 标单元格，但是预测单元格可以实现这一作用。定义预测单元格 的步骤： （1）选中一个单元格； （2）单击Crystal Ball工具条中的Define Forecast按钮，从而弹出定 义预测对话框（如图814所示） （3）这个对话框可以用来输入一个名字标签，并且定义预测单元格的 单位 （4）点击确定。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w设定运行参数：主要是为运行模拟选择试验次数，决定其他如 何执行模拟的参数。通过点击Crystal Ball工具条的运行参数按 钮Run Preferences w图里所显示的数字500表示计算机模拟的最大运行次数。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w运行模拟：点击Start Simulation按钮或者选择运 行菜单中的Start Simulation选项。如果你已经在先 前运行过计算机模拟，那么应该在此运行前首先点击 重置模拟Reset Simulation按钮，或者从运行菜单中 选择重置模拟Reset Simulation选项来重置模拟。 8.4 示例费瑞迪报童问题 Trials实验 次数 Mean均值 Median中数 Mode众数 Standard Deviation标准差 Variance方差 Skewness偏度(描述变量取值分布对称性的统计 量) Kurtosis峰度(描述变量取值分布形态陡缓程度的统计 量) Coeff. of Variability变异系数 Mean Std. Error平均标准误差 结果表中各参数的解释 8.4 示例费瑞迪报童问题 w通过前面的模拟，设定了弗瑞迪每天金融日 报的定购数量为60份，因为这个定购量是一 个能够满足需求又不会剩余大量未出售报纸的 一个合理折中值 w然而通过目前的模拟，还不能说明60是否是最 大化其日均利润的最优定购量。利用Crystal Ball软件中的OptQuest最优化模型可以搜索 最佳定购量。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w用决策表制定决策 n在40到70之间的哪个订购量能够最大化每天的平均利润呢？ 比较合理的做法是试验订购量的可能值的各个样本，如 40,45,70。 n利用决策表工具可以执行这个工作，具体的步骤如下： （1）选择包含决策变量的单元格； （2）如果单元格中还没有数值，任意输入一个数值； （3）点击Crystal Ball工具条上的定义决策变量按钮，弹出定义 决策变量对话框； （4）为决策变量的模拟数值定义下限和上限； （5）选择连续分布或者离散分布，定义决策变量是连续的还是离 散的； （6）如果在步骤（5）中选择了离散分布，使用步长方框来制定 决策变量的变化步长； （7）点击确定按钮。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w费瑞迪报童问题中的决策变量定义对话框 8.4 示例费瑞迪报童问题 w第一步的对话框用来从所列出的预测单元格中尉决策表选择目标 单元格。在弗瑞迪报童案例中，只有一个预测单元格，利润 Profit (C19)，所以选择他然后单击下一步按钮。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w在第二步对话框的左边包含了所有已经定义决策变量的单元格， 在本模型中，只有一个决策变量，订单量C9。这个对话框的目的 是选择哪一个或者是两个决策变量在决策表中是变化的。只要选 择左边的决策变量然后双击两个方框中间的右箭头，就可以把决 策变量添加到右边。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w第三步对话框用来制定决策表的选项。第一个输入方框记录了对 于每一个决策变量的值所要运行模拟的次数。Crystal Ball会在 定义决策变量对话框所制定的范围内平均分布数值。对于弗瑞迪 报童问题，数值的范围是40到70，在第三步对话框中输入数字7 就会选择40、45、50、55、60、65、70这七个订单量的数值 进行模拟。 w最后一步就是单击Start按钮。 8.4 示例费瑞迪报童问题 w运行模拟后，系统会在一张新的电子表格中创 建一个决策表。 w表明最优订单量在50到60之间。为了更精确 地得到这个数值，可以再制作一个决策表，考 虑50和60之间的所有整数订单量。 8.4 示例某建筑公司案例 w某建筑公司案例建筑工程投标 n投标背景 w科信+其他三家建筑公司参加投标 w项目总成本估计值：455万美元 w资深分析师估计竞争者的投标价 n竞争者1：三角分布，最小值95%，最可能值130%，最 大值160% n竞争者2：三角分布，最小值110%，最可能值125%，最 大值140% n竞争者3：均匀分布，120%到130%之间 nContract Bidding 8.4 示例某建筑公司案例 w应用计算机模拟的电 子表格模型 w由于工序时间主要是 可变的，除了单元格 H16外，单元格 H6:H19都需要作为 假设单元格，服从三 角分布， w预测单元格：项目完 成(I21) 8.4 示例某建筑公司案例 w在Run Preferences对话框中设定1000次作为模拟 次数，下图分别以频率图、统计表和百分比图的形式 显示了结果。 8.4 示例某建筑公司案例 w该建筑公司的管理层特别感兴趣的一个统计值是在目 前项目计划下能够在47周的最后期限完成项目的概率 。 w确定性方框中显示试验次数中的58.9%将会满足截止 期的要求。 8.4 示例某建筑公司案例 w利用敏感性图进行关键分析 n在截止期内完成项目的概率比较低，科信建筑公司 的项目经理想修改项目计划以改善准时完成项目的 概率。在Crystal Ball中还有另外一个工具，称为 敏感性图，可以知道如何确定项目计划的哪种方案 时最有益处的。 n为了生成敏感性图，在运