浅议EXCEL在风险决策分析教学中的应用

[摘　要]本文讨论了EXCEL如何被用于决策分析的教学中。针对学生的特点和教学内容的目的，论述了一些适合于教学内容的不同类型的问题和方法，展示了在使用教学中使用的被证明了的有助于学生理解和应用决策知识的部分简单的手段。

[关键词]决策分析　TREEPLAN　蒙特卡洛模拟

管理学界唯一的诺贝尔奖获得者赫伯特.亚历山大.西蒙（Herbert Alexander Simon）把管理的定义为“管理就是决策”，该定义一语中的地指出了管理的要害。企业管理实际上是由一连串的决策组成的，决策质量的好坏对于管理各项职能工作的效率和效果都有着不容忽视的影响。因此决策分析作为经济管理类学生必须掌握的重要管理基本技能，在管理学、管理运筹学、物流系统工程等多门学科中反复出现，特别是关于定量决策，面对数学基础薄弱的高职学生，如何才能实现有效教学？笔者认为应该适当淡化理论技术的教学，转向教会学生如何使用相关的工具软件以辅助决策。

面对不同的类型的决策问题，适合学生学习以处理问题的主要的方法一般认为是优化和仿真两种类型。优化方法是通过计算期望值，然后从中选择一个最大值，如适合于风险决策的决策树法和决策表法。仿真方法包括静态的蒙特卡罗仿真和动态的事件仿真。

一、EXCEL求解决策树

决策树分析法是常用的风险分析决策方法。它利用概率论的原理，利用一种树形图作为分析工具。在该方法中，决策节点代表决策问题，方案支代表可供选择的方案，用概率支代表方案可能出现的各种结果，经过对各种方案在各种结果条件下损益值的计算比较，为决策者提供决策依据。

用于决策树法的计算机软件主要有DATA-Tree Age，TreePlan，DPL， Decision Pro and Precision Tree，它们的共同点就是用户可以通过一些简单的操作（例如指明不同节点的数量和类型）就可以构建出决策树。在我们的教学中使用的是EXCEL的决策树插件TreePlan。

在文献1中有关于决策树方法的部分有这样一例：有两家摩托车厂联营准备建立一家专卖商场，拟定了大、中、小型三个方案，各种类型的商场在不同的市场销售状态下收益预测如表1所示，试问该联营商场应选择哪种方案？

首先为EXCEL加载好TreePlan插件。若成功则在菜单栏的加载项的功能视图中就可以看见菜单命令Decision Tree。

打开EXCEL，鼠标选中适当的位置，打开Decision Tree菜单，在弹出的对话框中选中New Tree（新建树），系统会自动出现一个带有两个分支的决策节点。在本例中有三个可选方案，所以需要在初始树基础上再增加一个分支。选中决策节点所在的单元格，选择Decision Tree，在弹出的窗口中选择add branch（增加分支）。接下来，开始绘制状态事件分支。选中决策分支1末端单元格，选择Decision Tree，在弹出的窗口中选择change to event node（转变为事件节点），branches（分支数目）选择Three，将该决策分支的子树做适当设置后复制粘贴到其他分支（不熟悉此操作的可以直接绘制）。录入相关数据信息并根据需要对部分函数做简单修改后系统自动进行计算并显示最终结果，如图1所示。

根据计算结果可知，应该选择建立中型商场，其期望收益值为10.5万元。

包含有多个决策方案的一类特殊例子是决策是连续的并且决策结果被看作是一个关于连续概率分布的函数，在这类决策中，就需要选择其他的方法而不是决策树方法了。

二、蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟

蒙特卡罗模拟方法的原理是当问题或对象本身具有概率特征时，可以利用计算机模拟的方法产生抽样结果，根据抽样计算统计量或者参数的值；随着模拟次数的增多，可以通过对各次统计量或参数的估计值求平均值的方法得到稳定结论。

由Decisioneering公司开发的Crystal Ball以及由Michael Middleton开发的RiskSim都是实现蒙特卡罗模拟有效工具。在我们的教学中，采用Crystal Ball来讲授蒙特卡罗模拟方法。

在企业的经营管理中，库存问题一直是管理的一个热点和难点。该领域的一个经典模型就是报童问题（newsvendor problem）。问题叙述如下：一个报童每天以1.00元的价格购进某种报纸，然后以2.00元的价格售出，每天内有售完的报纸以0.40元的价格退回给报社。据长期统计，报童在任意日期的销售量服从均匀分布，请帮助报童确定最佳订购数量使总收入最大？

在加载了Crystal Ball模型附件的电子表格中建立如2所示，订货数量（C9）是任意假定的值，作为可能值的首个推测值。假 定需求（C12）输入的是通过Crystal Ball生成的概率分布而不是单个恒定的数值。实际需求（C13）中输入公式“=ROUND(假定需求,0)”，销售收益（C15）中输入公式“=单位售价*MIN(订购数量,实际需求)”，购买成本（C16）中输入公式“=单位成本*订购数量”，总残值（C17）中输入公式“=单位残值*MAX(订购数量-实际需求,0)”，利润（C19）中输入公式“=销售收益-购买成本+总残值”。

利用EXCEL和Crystal Ball运行图2所示的模拟过程需要经过四个步骤。

图2　利用EXCEL进行蒙特卡罗模拟

1.定义随机输入单元；

单击C12，输入任意值，单击Crystal Ball工具栏上的Define Assumption按钮，从分布库中选择需要输入的概率分布，在弹出的分布对话框中输入分布参数，可以引用这些参数所在的单元格。

2.定义用来预测的输出单元；

Crystal Ball将模拟输出看做预测，因为可以在模拟运行之后，得到真实系统运行的概率分布预测。报童问题中运行度量值是利润（C19），单击选中C19，单击Crystal Ball工具栏上的Define Forecast按钮，出现Define Forecast对话框，如图3所示。

图3　Crystal Ball定义预测对话

3.设定运行选项；

单击Crystal Ball工具栏上的Run Preferences按钮，弹出Run Preferences对话框，在这里设置包括试验次数（trial）和其他的一些选项以确定计算机如何进行模拟，如图4所示。本例中设置为1000次。

图4　Crystal Ball模拟选择对话框

4.进行模拟。

单击Crystal Ball工具栏上的Start Simulation按钮即开始模拟。一旦模拟开始就会出现预测窗口显示模拟运行结果，如图5所示。预测缺省视图是频率图（图5左），可以从预测窗口选择特定的统计表（图5右）和其他附加视图。

图5　Crystal Ball模拟结果频率图和统计图

在模拟预测窗口的频率图中，高度是指模拟过程中得到的不同利润值出现的相应频率的大小。从图中观察利润为70元处的直线高度，图右的频率值显示512次，也就是说，在1000次试验中，利润为70元出现了512次，所以图左的概率估计值为512/1000=0.512。从统计图中可以看出，在1000次试验中，均值（Mean）是62元，中位数（Median）是70元，众数（Mode）是70元，标准差（Standard Deviation）为10.33元，最小利润值（Minimum）为38元，最大利润（Maximum）为70元。

上述统计量都是基于订购量是70，目标是确定最佳订购量，如果是报童对于超过一个的统计量感兴趣，可以利用不同的订购量进行图5的模拟，然后让报童选择哪种统计量最合适。

通过上述两个例子说明了利用合适的工具可以将传统的理论教学转化为实践教学，学生只需要掌握决策方法的基本原理而淡化数学理论的推导，从而可以较为轻松的掌握决策分析的基本技能。

参考文献：

[1]王爱明，张素罗.管理学原理[M].成都：西南财经大学出版社，2008

[2]James R. Evans,David L.Olson.数据模型与决策.中国人民大学出版社，2006

[3]韩伯棠.管理运筹学（第3版）[M].高等教育出版社，2010

作者简介：何明宇，四川科技职业学院经济管理系教师，目前职称：助教；学历：在读硕士研究生，主要研究方向为物流与供应链管理，运筹与优化。

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