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서원 해
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1 산업공학개론

2 의사결정기법 의사결정 여러개의전략으로부터어떻게해서특정선택이이루어졌는가에대한일련의과정 계량적분석방법에의한의사결정 모든여건의체계적분석 바람직한대안선택 현실적으로모든여건을분석하기는어렵다. 의사결정의환경에대한검토역시필요 확실성 (certainty) 하에서의의사결정 위험 (risk) 하에서의의사결정 불확실성 (uncertainty) 하에서의의사결정 상충 (conflict) 하에서의의사결정 의사결정과정 문제인식 대안식별 기준선택 상관변수식별 실험과측정 대안의평가 선택 구현 2

3 의사결정모형과구성요소 의사결정모형 특정한 ( 경영 ) 전략을선택했을경우, 일정한여건하에서예기되는결과를나타낸다. 기본적구성요소 (1) 전략 - 선택가능 (2) 여건 - 통제불가능 (3) 결과 여건에따른전략의결과 (4) 여건의예측 여건의발생확률 (5) 의사결정기준 전략의선택기준 3

4 의사결정요소 (1) (1) 전략 세세한모든부분을내포하는일련의행동 각자의계획이상대방에게영향을주고경쟁자가존재한다는의미를포함 구체적이고현실적이어야함 선택이가능한변수로구성됨 전략개발 경영자는자기회사의경영전략을창출해야하고, 경쟁회사가채택할가능성이있는전략의범위나효과에대한것을미리예견해야한다. 과거경험에의거한전략 + 전략의갱신 (2) 의사결정의여건 (Environments) 의사결정에중요한영향을미치는요인이지만의사결정자가통제할수없는것 날씨, 정치적사건, 경제적상황 기계의고장율, 새원료, 기술혁신, 수요량, 작업자의이직율, 실직율... 4

5 의사결정요소 (2) (3) 결과 특정한전략을일정한여건하에서선택하였을때무엇이발생할것인가를나타냄 경영자의목적을표현할수있게측정되어야만함 1) 추정이나추측 장기적인계획을세울때일반적으로활용되는방법 항상개입되는오차에대해인식해야함 2) 관찰과실험결과 단기적계획에자주활용 얻어진결과값의활용에는경험과비용이필요 전략의구체적내용이개발되어있어야만가능 3) 미리가정된것과의상호관련성분석 5

6 의사결정요소 (3) (4) 여건의예측 우연성이항상의사결정모형에내포됨 여건이라는통제불가능한변수때문 여건이발생할확률에대한예측 자연현상 (?) 인간의활동은어느정도예측가능 적절한대책으로여건의조정은불가능하지만예측을통해산출결과를조정할수있다. 경영자는기술적문제와같은물리적시스템뿐만아니라인간의행위와같은행동적시스템을예측해야한다. 상황을구별하고수치화하는것이가장중요 (!) (5) 의사결정기준 확실성하 / 위험하 / 불확실성하에서의의사결정 6

7 일반적인모형의종류 1. 구두모형 변수간의관계를말로기술또는문서에서술형으로기술 예 ) 주유소가는길설명 2. 도식모형 변수간의도식적관계를그림으로나타냄 (chart, diagram) 예 ) 주유소가는지도 3. 축소모형 객체혹은과정의축소된실제복사물 예 ) 건물, 화학공정 4. 수학적모형 변수간의함수관계를표시 적당한모형화를통해문제인식, 연관요소파악, 관계설정등에서이득을얻을수있다. 7

8 A. 확실성하에서의의사결정 여건의단일화 통제할수없는변수가중요하지않을경우 분석이용이하지만여건의단일화로실제와차이가발생할가능성이있다. 하위단계의의사결정문제나생산과관련한실무적문제의해결에자주이용됨 확실성이라는가정이타당할경우분석적, 수리적기법의결정모형을사용할수있음 예 ) 생산량의최소화혹은최대화문제 전략 S 1 S 2 S 3 S 4 결과 6,000 3,000 4,000 5,000? 8

9 B. 위험하에서의의사결정 두개이상의여건이있고, 이러한여건이발생할빈도에관한확률이상당한신뢰성을가지고있는경우 대부분의단기적문제 몇몇장기적인문제 전략 여건 N j... P j... P = 1 일반적으로평균값을사용하여문제를해결 반복적인성격을갖는단기적시스템에쉽게적용가능 m j j=1 추정된확률에대한신뢰도가높을경우어떤의사결정문제에도적용이가능한접근법 S i... O ij EV i = m j= 1 PO j ij 9

10 [ 예제 ] 위험하에서의의사결정 장비구입시에, 동시에여분의부품을주문하면 1개당 1,200원이소요되고, 만약장비가구입된후에주문하면 1개당 4,500원의비용으로특별히제작되어야한다. 재고부품이없는경우장비의가동중지로인한비용은대체부품이조달될동안 5,500원의손실비용이생긴다. 전략 부품주문수 여건고장횟수확률 N 총비용행렬 N N N N N S ,000 20,000 30,000 40,000 50,000 S 2 1 1,200 1,200 11,200 21,200 31,200 41,200 S 3 2 2,400 2,400 2,400 12,400 22,400 32,400 S 4 3 3,600 3,600 3,600 3,600 13,600 23,600 S 5 4 4,800 4,800 4,800 4,800 4,800 14,800 S 6 5 6,000 6,000 6,000 6,000 6,000 6,000 EV 1 m = j= 1 = 0.40(0) (10,000) (20,000) (30,000) (40,000) (50,000) = 13,000 PO j 1j = PO PO PO PO PO PO 6 16 최소비용전략 EV2 = 8,200 EV3 = 5, 900 EV4 = 5, 100 EV5 = 5, 300 EV 6 = 6,

11 기회상실 (opportunity loss) 비용 어떤특정의여건하에서전략을택할경우에최선의전략을택하지않음으로써일어날수있는기회비용. 전략 부품주문수 여건고장회수확률 기회상실에따른비용행렬 N N N N N N S ,800 17,600 26,400 35,200 44,000 S 2 1 1, ,800 17,600 26,400 35,200 S 3 2 2,400 1, ,800 17,600 26,400 S 4 3 3,600 2,400 1, ,800 17,600 S 5 4 4,800 3,600 2,400 1, ,800 S 6 5 6,000 4,800 3,600 2,400 1,200 0 EOL EOL EOL EOL EOL EOL = 11,440 = 6,640 = 4,340 = 3,540 = 3,740 = 4,440 최소기회상실비용전략 11

12 C. 불확실성하에서의의사결정 불확실성 (uncertainty) 여건의예측이불가능하거나예측이가능한경우라도신뢰도가낮은경우 몇가지종류의여건이발생될수있는지 관련된모든여건을조사할수있는지 그러한여건의발생빈도를확실하게결정할수있는지 발생빈도수가고정적이냐, 즉외부시스템이안정적인지 다양한의사결정기준을이용하여접근 의사결정기준 (1) 왈드기준 (Wald criterion) (2) 새비지기준 (Savage criterion) (3) 라플라스- 베이즈기준 (Laplace-Bayes) (4) 후르비츠기준 (Hurwicz criterion) 12

13 C. 불확실성하에서의의사결정 (1) 왈드기준 (Wald criterion) 경영자는각전략에대한모든가능한경우를차례로조사하여각전략에대한최악의경우를먼저고려한다. 최대최소 (maximin) 기준 최소값중에서가장나은값을가지는전략을선택 수익행렬 N 1 N 2 S S S 최소이익중의최대값 최대이익중의최대값 전적으로비관론자들의행동원리에해당 cf) 낙관론자의행동원리 => maximax 기준 13

14 C. 불확실성하에서의의사결정 (2) 새비지기준 (Savage criterion) 경영자는후회를최소화하려는노력을보인다. 후회는기회비용의개념으로정의가능하다. 기회비용행렬에서 minimax를찾는전략 최소최대전략 수익행렬 N 1 N 2 S S S 기회비용행렬 N 1 N 2 S S S 최대기회비용값중의최소값 14

15 C. 불확실성하에서의의사결정 (3) 라플라스- 베이즈기준 (Laplace-Bayes) 만약여러가지여건이발생할확률을전혀모른다면이에대응하는한방편으로각여건이발생할확률은꼭같다. 여건별확률을 1/N 으로고정시켜서평균값을이용 수익행렬 N 1 N 2 S S S EV EV EV 1 1 = = 1 1 = = 1 1 = = 최대기대이익 위와같은세가지기준은모두합리적인가정을하고있지만가치시스템을달리하고있기때문에서로다른전략을선택하고있다. 여기에는정책, 목적, 문제해결태도등이영향을미치고있다. 15

16 C. 불확실성하에서의의사결정 (4) 후르비츠기준 (Hurwicz criterion) maximin 기준과 maximax 기준을절충 의사결정자에게낙관계수 (coefficient of optimism) α를선택하게한다. α{ max( Vij )} + (1 α ){min( Vij )} j α=0 이면완전히비관적인경우 α=1 이면완전히낙관적인경우 j N 1 N 2 N 3 N 4 S S S S (1 0.15) 1= (1 0.15) 2= (1 0.15) 1= (1 0.15) 1= 1.45 α =0.15 일때최대값 16

17 의사결정나무 (Decision Tree) Decision Tree 의사결정을위한도식적모형 결정분기점 : 기회분기점 : 다단계의복잡한의사결정에용이 확률을이용한평균값접근 averaging out roll back 여러해에걸친분석의경우화폐의시간적가치를도입하여분석 17

18 [ 예제 ] 의사결정나무 현재의공장을기술적진부화에대비하여현대화하는문제를고려중인상태에서, 동시에공장을확장시킬지아니면 3 년간시장성을조사한후에확장시킬지의여부를검토중. 현대화에드는비용 : 350 만원현대화와확장을동시에하는데드는비용 : 600 만원현대화를하고 3 년후에확장하는데드는비용 : 400 만원외부적요인 : 판매수준 [ 고, 저 ] 10 년간의총수입 [1] 현대화되고판매고가높은수준이면 1년에 60만원의수입발생 [2] 현대화되고판매고가낮은수준이면 1년에 55만원의수입발생 [3] 현대화되고공장이확장되고판매고가높은수준일때, 처음 3년간은 1년에 120만원의수입이있고, 그다음 7년간은 1년에 150만원의수입발생 [4] 현대화되고공장이확장되고판매고가낮은수준일때, 1년에 30만원의수입발생 높은수준 = 0.7 높은수준 = 0.85 판매고에대한수요예측 처음 3 년간 그다음 7 년간 낮은수준 = 0.15 높은수준 = 0.10 낮은수준 = 0.3 낮은수준 =

19 (1) 확률을고려하지않은의사결정나무 : 의사결정 : 여건 ( 환경 ) H 3 : 3*60 = 확장 -400 만원 유지 H 7 : 7*150 = L 7 : 7*30 = 210 H 7 : 7*60 = L 7 : 7*55 = = 480만원 = -360만원 = 250만원 = 215만원 현대화 -350 만원 0.30 L 3 : 3*55 = 165 확장 -400 만원 유지 H 7 : 7*150 = L 7 : 7*30 = 210 H 7 : 7*60 = L 7 : 7*55 = = 465만원 = -375만원 = 235만원 = 200만원 현대화와확장 -600 만원 0.70 H 3 : 3*120 = 360 H 7 : 7*150 = L 7 : 7*30 = = 810 만원 = -30 만원 0.30 L 3 : 3*30 = 90 H 7 : 7*150 = L 7 : 7*30 = = 540 만원 = -300 만원 19

20 (2) 확률을고려한의사결정나무 524 확장 -400 만원 924 H 7 :7*150 = L 7 : 7*30 = * *0.15 = = 924 ( )*0.7 + ( )*0.3 = = H 3 : 3*60 = 유지 H 7 : 7*60 = L 7 : 7*55 = * *0.15 = = 현대화 : -350만원 H 7 : 7*150 = 1050 확장 = 만원 L 7 : 7*30 = 210 L 3 : 3*55 = H 7 : 7*60 = 유지 0.90 L 7 : 7*55 = * *0.9 = = * *0.9 = = 현대화와확장 : -600 만원 = H 3 : 3*120 = H 7 : 7*150 = L 7 : 7*30 = * *0.15 = = 924 ( )*0.7 + (90+294)*0.3 = = L 3 : 3*30 = H 7 : 7*150 = L 7 : 7*30 = * *0.9 = =

의사결정기준 왈드기준 (Wald Criterion) 최대최소 (maximin) 기준 최소값중에서가장나은값을가지는전략을선택. 일이잘안되었을때만생각함비관론자들에게적합 일이잘되었을때 일이잘안되었을때 조건1 1,800원 1,600원 <--선택 조건2 2,000원 1,500원

의사결정기준 왈드기준 (Wald Criterion) 최대최소 (maximin) 기준 최소값중에서가장나은값을가지는전략을선택. 일이잘안되었을때만생각함비관론자들에게적합 일이잘되었을때 일이잘안되었을때 조건1 1,800원 1,600원