动态网络博弈技术课件.ppt

1、动态博弈网络技术杨文国2019年9月19日2本章内容结构n项目管理理论的新进展n动态博弈网络技术的产生n突发事件应急管理中的适应性n动态博弈网络技术的基本概念、原理n应用实例3第一节第一节 动态博弈网络技术的产生n动态博弈网络技术是在项目管理的背景下，根据突发事件处理中不完全信息的状况，针对突发事件应急管理，将动态博弈与网络技术相结合提出的新概念。4项目管理理论的新发展n项目管理的研究热点n多项目管理n风险管理n系统动力学思想在项目管理中的应用n干扰下的项目计划调整5多项目管理n主要关注多项目管理的资源分配问题，并针对以往资源无限制条件下分配问题提出了在资源有限的情况下的资源分配问题。6风险管

2、理n风险管理的存在具有普遍性和不确定性，现在人们开始关注不完全信息下的风险管理。7系统动力学思想n系统动力学思想注重从整体出发，有助于对项目管理整体设计流程的理解，通常建立模型用计算机模拟的方法进行假设分析。n系统动力学思想要求主要项目管理中的动态变化。n系统动力学将组织中的运作，以六种流来加以表示，包括订单(order)流、人员(people)流、资金(money)流、设备(equipment)流、物料流(material)与资讯(information)流，这六种流归纳了组织运作所包含的基本结构。8干扰下的项目计划调整n在受干扰期间t1，t2，如何调整原有的实施计划，使得调整的时间和费用尽

3、可能地小。干扰结束后能尽快地恢复到原有的实施计划上。9动态博弈网络技术在突发事件应急管理中的适应性 n（1）突发事件应急管理与项目管理的相似之处；n（2）突发事件应急管理与项目管理的不同之处；n（3）突发事件应急管理中的任务一般包含宏观整体管理与微观事件的紧急处理两个层面。10突发事件应急管理的突出特点n（1）应急管理在某个时刻后的后续任务随所完成子任务的效果和所处环境的状态变化而变化。n（2）需要预先针对各种类型的突发事件建立虚拟的管理机制、结构与预案。n（3）管理内容的动态变化，需做到统筹兼顾，不致顾此失彼。11实例 n某市2019年4月23日至5月11日呼吸机的日需量与日供应量曲线12第

4、二节第二节 动态博弈网络技术（PERT with dynamic game）131“动态博弈网络技术”的概念与特征 n“动态博弈网络技术”问题是研究在进展过程中，项目内容动态变化下的网络技术，包括在动态网络下阶段状态的评估定级、关键链的管理、资源优化配置与调度等主要问题。14（1）概念n所谓动态博弈网络技术，就是根据事件发展过程的状态变化，以及相应的信息补充，基于网络计划的方法，采用不完全信息动态博弈的数学模型调整网络结构而最终得到最为有效的实施方案的方法。15（2）应急管理的动态博弈的主要特征n一是突发事件是动态演变的；n二是关于事件发展的信息是从模糊到清晰，从不完全到完全；n三是在不完全信

5、息下所制定的方案要能够便于在信息完全时刻下的及时调整。16动态博弈例子动态博弈例子17（3）核心问题动态博弈调整问题tt+1t+2状态A，有n个应对方案PA(i)状态B，有m个应对方案PB(j)PA PB这是对于两阶段的动态博弈，如果推广到随信息逐渐完全的n阶段，应对方案由多项措施，问题就是如何将各方案进行组合形成新方案，便于实施和调整。18（4）资源保障率n突发事件应急管理中，如果资源不能及时达到需求数量，突发事件会恶化，后果严重。n因此要考虑在资源保障不充分情况下的网络技术，即在网络中计算基于保障率的关键路径。19（5）不完全信息动态博弈的基本概念和博弈原理n在突发事件应急管理过程中n局中

6、人：危机事件和危机管理者n策略空间：状态空间和方案空间n支付函数202动态博弈网络技术n动态博弈网络技术的应用流程图网络的初始构建（方案)所处环境的阶段评估阶段评估应 对 措 施 的基本设计应 对 措 施 的组合方案网络的调整关键链管理资源调度应对措施是否可行的关键是预先建立的应急管理机制预警信息预案选择预案库；案例库；资 源 布 局 信息分类分级21应用流程的步骤 n虚拟应急管理机制的建立针对不同性质和状态的事件构建虚拟组织机构、运行机制、处理过程形成有效的信息流机制（网络、代码共享、管理制度等等）实际的应急处理关键链管理模拟演习计算机模拟评 估改 进形成预案22n在应用动态博弈网络技术的过

7、程中针对突发事件应急管理采用动态博弈原理。23突发事件应急管理过程中动态博弈的逻辑示意图 24博弈的过程阶段n第一阶段：突发事件选择状态，管理者形成方案空间并实施最优方案。n第二阶段：突发事件发展到新状态，管理者随之选择新方案。nn第m阶段：突发事件新状态，新方案空间。2526关于局中人关于局中人 危机管理者危机事件面对突发事件必须迅速做出相应应对决策的决策者或组织 既可以指某个人如抢劫犯、某个组织如犯罪集团，也可以指某种特定的突发事件如火灾、疫情等，视具体情况而定 27关于策略空间关于策略空间危机管理者危机事件该空间中的所有方案都是根据某一特定博弈阶段的资源状况和项目内容，按照项目管理的要求

8、通过网络技术组织起来的最优方案，即在一定的资源水平和工序要求下经过网络优化后能达到的工期最短、效率最高的方案“危机事件”有n种可能的危机状态，“危机事件”以概率pi选择第i种危机状态，以概率pij选择从第i种危机状态变异到第j种危机状态 28“突发事件”与“突发事件管理者”的博弈过程示意图29多阶段两状态动态博弈过程多阶段两状态动态博弈过程 危危 机机 状状 态态 1危危 机机 状状 态态 2危 机 事 件危 机 管 理 者方方 案案 1方方 案案 1危 机 事 件危 机 状 态 21危 机 状 态 22变 到 危 机 状 态 1保 持 危 机 状 态 2危 机 管 理 者（方方 案案 2*|

9、方方 案案 1）（方 案 3*|方 案 1）（方 案 4*|方 案 1）(p11=0.9)(p12=0.1)(p21=0.5)(p22=0.5)100%,60100%,22080%,60100%,220100%,60100%,22080%,60100%,220（方 案 5*|方 案 1）（方 案 2*|方 案1）（方 案 3*|方 案 1）（方 案 2*|方 案 1）（方方 案案 3*|方方 案案 1）第二阶段的第二阶段的动态调整方案动态调整方案“危机管理者”与“危机事件”之间的动态博弈过程30保障率的概念保障率的概念n突发事件的处理过程由若干工序构成，每一道工序的保障率为)d()s()r(t

10、tt 定义整个处理过程的总保障率为：为最小的工序保障率31资源供需曲线资源供需曲线资源需求资源需求曲线曲线资源供给资源供给曲线曲线rt32说明 n1 分类分级确定危机状态和危机状态的先验概率；n2 方案空间；n3 确定博弈周期形成预案333应用示例一n1“非典”爆发期间新建或扩建发热门诊方案的确定n在SARS疫情爆发的初期，利用一般性传染病的规律，根据当时的发病人数对未来的疫情进行了预测。首先是由于对疾病传染性认识的不足，对疫情的严重性认识不够，在整个“非典”爆发期间的实际发病人数要远远超过初期预期的发病人数。34预计与实际发病人数的比较图 050100150200250300350159 1

11、3 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53疫情天数(天)发病人数（人）发病人数（预计）确诊加疑似发病人数（实际）确诊加疑似3519天内的住院预计与实际人数比较图 05001000150020002500300035001357911131517 19时间(天)住院人数(个)住院人数（预计）确诊加疑似住院人数（实际）确诊加疑似36重新评估前后的住院人数对比 n根据对疫情发展的重新评估，并重新预计了疫情发展趋势，重新估计的未来最高在诊人数要远远高于初次估计 010002000300040005000600015913 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53时

12、间(天)住院人数(个)住院人数（初次评估）确诊加疑似住院人数（重新评估）确诊加疑似37最初的网络计划图 设计结构施工设备安装设备调试验收设备采购结束1111111新建发热门诊（2800张床位）38最初的网络计划图 重 新 设计结 构 施工设 备 安装设 备 调试验收设 备 采购结束1111111未来扩建门诊（1000张床位）39各方案对比 方案建设时间规模总成本可容纳病人比例方案一新建野战医院10天2200张病床5000万元100%方案二扩建发热门诊及病床5天1000张病床2000万元78%方案三新建野战医院10天1700张病床4400万元100%同时扩建发热门诊5天500张病床1000万元4

13、0各方案每日新增病床情况对比图 41重新调整后的网络计划示意图 设计结构施工设备安装设备调试验收设备采购结束1111111已有发热门诊（2800张床位）42重新调整后的网络计划示意图 重新设计结构施工设备安装设备调试验收设备采购结束1111111扩建发热门诊（500张床位）43重新调整后的网络计划示意图 结束验收设 备 调试设 备 安装设 备 采购土 木 施工人员征调人 员 培训工 程 设计1512311新建野战医院（新增1700张床位）21442 应用示例二：预案生成案例n 局中人n“突发事件管理者”与“突发事件”n 策略空间n突发事件：假设突发事件只有两种可能的状态S1、S2，即突发事件的

14、状态空间为 ，其中S2代表的危机状态要高于S1代表的危机状态；危机状态之间的转移概率为 （i、j=1,2）。21,SSScrisisijp45n假设突发事件管理者在整个危机的处理过程中只需动用一种资源R，对于给定的危机状态（S1、S2），只要在一定的时间之内将足够数量的资源R调运到危机处理点X处，便可以将危机完全控制住（这也是突发事件管理者的目标）；如果调运到危机处理点X的资源R数量不足，则只能在部分程度上控制突发事件（以保障率a表示），保障率的取值范围为0%到100%（100%代表突发事件完全被控制）；46资源R的数量与保障率a之间的关系表当危机状态为S1时资源数量保障率120100%808

15、0%当危机状态为S2时资源数量保障率200100%12080%8040%47n假定现在有四个资源存放点A、B、C、D，它们距危机处理点的距离如下图所示，定义r为时间半径。48资源存放量和运送成本数据表 ABCD合计资源存放量803050902501运送到X的资源数量8000080成本10000102运送到X的资源数量8030100120成本1030200603运送到X的资源数量8030010120成本1030030704运送到X的资源数量80302070200成本1030401502305运送到X的资源数量80305040200成本1030801002206运送到X的资源数量803009020

16、0成本1030020024049n在博弈的第一阶段，突发事件管理者只有唯一的一个方案即从A点调运80单位的资源R到X点，将该方案记为I；在博弈的第二阶段，假定突发事件管理者有两大类方案可供选择，即从B、C、D三点调运40单位的资源到X点使X点的累计资源总量达到120单位；从B、C、D三点调运120单位的资源到X点使X点的累计资源总量达到200单位。50n 支付函数n假定突发事件管理者的支付向量为二维向量，其中第一分量表示保障率，第二分量表示成本。n 状态转移概率函数n在博弈的第一阶段，突发事件以概率Pi选择第一种危机状态；定义第二阶段的状态转移概率函数如下：n其中，表示在博弈的第一阶段针对一定

17、的危机状态采取某种方案后预计达到的保障率；i表示转出状态；j表示转入状态。显然，越大表示第一阶段采取的方案对于突发事件的控制越得力，那么突发事件在博弈的第二阶段变异为较轻微危机状态的概率大而变异为较严重危机状态的概率小，反之亦然。),(1jiafPij1a1a51 两阶段动态博弈过程及支付情况52 突发事件管理者的决策目标、决策准则与预案的生成220220201001.0%1009.0%100%100|1）（的期望成本；方案方案SIIII26060201005.0%805.0%100%100|2）（的期望成本；方案方案SIII220220201005.0%1005.0%100%100|2）（的

18、期望成本；方案方案SIIII10060201001.0%809.0%100%100|1）（的期望成本；方案方案SIII53利用动态博弈模型生成的预案 n 如果突发事件发生，且观察到其状态为S1，则应立即实施I方案，从A点调运80单位的资源R到危机处理点X；同时着手实施II方案，分别从B、C两地调运30单位和10单位的资源赶赴危机处理点；预期能够在2r时间内将突发事件完全控制住；预期的总成本为100。n 如果突发事件发生，且观察到其状态为S2，则应立即实施I方案，从A点调运80单位的资源R到危机处理点X；同时着手实施III方案，分别从B、C、D三地调运30、50和40单位的资源赶赴危机处理点；预期能够在2r时间内将突发事件完全控制住；预期的总成本为220。