第8章 Crystall Ball模拟软件

1、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,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,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,基本思想,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,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,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,维数的灾

2、难,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,蒙特卡罗方法的计算复杂性不依赖于维数,主要步骤,构造或描述概率过程,实现从已知概率分布抽样,建立各种估计量,8.2,模拟的步骤,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,

3、Forecast,Windows,Trend,Chart,8.4,示例,费瑞迪报童问题,问题描述,成本数据,每份报纸成本费用,1.50,美元,售价,2.50,美元,未出售的报纸退款,0.50,美元,日销售情况,销售额在,40-70,份之间,发生在,40-70,份之间的概率大致相等,目标,利润最大化,Freddie the Newsboy,8.4,示例,费瑞迪报童问题,建立相关变量,的工作表,绿色单元格表,示随机变量,黄色单元格表,示决策变量,8.4,示例,费瑞迪报童问题,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

4、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,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,8-14,所示,3

5、,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,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,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,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

6、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,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

7、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,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,用决策表制定决策,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,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

8、，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,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,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,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

9、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,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,最后一步就是单击,Start,按钮,8.4,示例,费瑞迪

10、报童问题,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,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,某建筑公司案例,建筑工程投标,投标背景,科信,其他三家建筑公司参加投标,项目总成本估计值,455,万美元,资深分析师估计竞争者的投标价,竞争者,1,三角分布，最小值,95,最可能值,130,最,大值,160,竞争者,2,三角分布，最小值,110,最可能值,125,最,大值,140,竞争者,3,均匀分布,120,到,130,之间,Contract Bidding,8.

11、4,示例,某建筑公司案例,应用计算机模拟的电,子表格模型,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,预测单元格：项目完,成,I21,8.4,示例,某建筑公司案例,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,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,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,利用敏感性图进行关键分析,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,为了生成敏感性图，在运行模拟前，在