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信息系统项目管理师教程（第4版）笔记——第 21 章 项目管理科学基础
第 21 章 项目管理科学基础本章核心是用 “数量分析 科学方法” 解决项目管理中的决策、优化问题比如投资该不该投、资源怎么分配、路径怎么选最省避免凭经验拍板核心分为两大块工程经济学聚焦项目经济评价和运筹学聚焦各类优化问题都是项目管理中 “用数据说话” 的关键工具。21.1 工程经济学工程经济学是用经济指标衡量项目可行性核心围绕 “资金的时间价值” 展开解决 “项目投不投、哪个方案更划算” 的问题。21.1.1 资金的时间价值与等值计算核心概念钱越放越值钱或越不值钱不同时间的等额资金价值不同 —— 比如现在的 100 元存银行一年后变 105 元这 5 元就是资金的时间价值表现为利息 / 利润。利息与利率利息占用资金的代价比如存 1000 元一年得 60 元利息利率单位本金的利息率如年利率 6%计算方式单利只算本金的利息利息不生息例1000 元存 5 年年利率 6%总利息 1000×6%×5300 元本利和 1300 元复利“利滚利”上期利息计入下期本金例同上条件5 年后本利和 1000×(16%)⁵≈1338.23 元比单利多 38.23 元工程经济分析中默认用复利更符合资金实际运动规律。资金等值计算等值不同时间的钱经利率折算后价值相等如年利率 5.22% 时现在 100 元 一年后 105.22 元折现 / 贴现未来的钱折算成现在的钱比如一年后 105.22 元折现到现在就是 100 元现值P现在的钱终值F未来的钱核心公式复利FP×(1i)ⁿ。21.1.2 项目经济评价按是否考虑资金时间价值分静态和动态两类评价方法用于判断项目可行性或比较方案优劣。1. 静态评价方法不考虑时间价值简单粗略适用场景初步可行性研究、方案初选。静态投资回收期法Pₜ定义项目收益抵偿全部投资的时间年计算公式累计净现金流量 0 时的时间或用公式Pₜ累计净现金流量首次为正的年份 - 1 上年累计净现金流量绝对值 / 当年净现金流量判别准则Pₜ≤基准回收期P_c→ 可行反之不可行优点概念清晰、计算简单能反映项目风险回收期越短风险越小缺点忽略时间价值舍弃回收期后的数据不全面。投资收益率法ROI定义达产后年息税前利润EBIT与总投资TI的比率计算公式ROIEBIT/TI×100%判别准则ROI≥基准收益率R_b→ 可行反之不可行优点简单直观适用于初期考察或生产稳定的项目缺点忽略时间价值不考虑项目寿命期、建设期等数据。2. 动态评价方法考虑时间价值精准全面适用场景详细可行性研究项目经济评价的主要方法。净现值法NPV定义按基准折现率i₀将各年净现金流量折算到现在的累加值计算公式NPVΣCI-COₜ×(1i₀)⁻ᵗt 从 0 到 n判别准则单一方案 NPV≥0→可行多方案寿命期相同选 NPV 大的优点反映全寿命期收益考虑追加投资能比选方案缺点需预先确定基准折现率i₀无法反映资金利用效率。净现值率法NPVR定义NPV 与总投资现值K_P的比率弥补 NPV 的不足计算公式NPVRNPV/K_P判别准则NPVR≥0→可行多方案选 NPVR 大的辅助 NPV 使用。费用现值法PC适用场景各方案产出相同或难以用货币计量如公益项目定义将各年成本折算到基准年的现值总和判别准则PC 越小方案越优。动态投资回收期法P_D定义考虑时间价值后收回全部投资的时间计算公式累计折现值 0 时的时间或类似静态回收期的推导公式判别准则P_D≤基准动态回收期→可行优点考虑时间价值缺点仍忽略回收期后的数据仅辅助评价。内部收益率法IRR定义使 NPV0 时的折现率反映项目自身的实际收益率计算公式ΣCI-COₜ×(1IRR)⁻ᵗ0高次方程用线性插值法求解判别准则IRR≥i₀→可行反之不可行。3. 投资方案选择单方案用上述任一指标判断可行性多方案独立方案均可采纳资金充足时互斥方案寿命期相同→选 NPV 大的寿命期不同→用共同年限法或等额年金法选净现值大或永续年金现值大的。21.2 运筹学运筹学是用数学模型解决 “资源优化配置、路径规划、决策博弈” 等问题核心是 “在约束条件下找最优解”。21.2.1 线性规划适用场景有限资源人力、物力、财力下求最大收益或最小成本如工厂安排生产、项目资源分配。建模三要素决策变量要确定的未知量如产品产量 x₁、x₂目标函数要最大化或最小化的指标如利润 S_max8x₁20x₂约束条件资源限制如原料供应量、设备产能。求解方法图解法仅适用于 2 个决策变量如 x₁、x₂通过画可行域满足所有约束的区域找目标函数的极值点通常是可行域的顶点。21.2.2 运输问题适用场景将产品从多个产地调运到多个销地求总运输费用最低如物流调运、项目物资分配。核心条件已知各产地供应量、各销地需求量、两地间运输单价求解方法表上作业法步骤 1确定初始解最小元素法优先选运价最低的路线调运步骤 2方案检验位势法计算检验数判断是否最优步骤 3方案调整闭回路法调整调运量直到检验数均非负即最优。21.2.3 指派问题适用场景n 项任务分配给 n 个人或设备求总效率最高或总时间 / 成本最低如项目任务分配、人员分工。求解步骤步骤 1缩减矩阵每行减该行最小值每列减该列最小值使每行每列至少有 1 个 0步骤 2找独立 0 元素不同行不同列的 0若找到 n 个即最优解步骤 3若未找到画最少直线覆盖所有 0调整矩阵后重复步骤 2最优解独立 0 元素对应的分配方案如 A₁→B₄、A₂→B₂。21.2.4 动态规划适用场景多阶段决策问题如最短路径、资源分配、项目分期决策核心是 “逆序求解最优子结构”即整体最优→每个子阶段也最优。最短路径问题思路从终点反向推导计算每个中间点到终点的最短距离如 A 到 E 的路径先算 D₁、D₂到 E 的距离再算 C₁、C₂、C₃到 E 的距离依次逆推到 A资源分配问题思路将资源分配分阶段如投资甲、乙、丙项目分 3 个阶段状态变量为剩余资源量决策变量为当前阶段分配量递推计算各阶段最大收益。21.2.5 图与网络最短路径问题标号法适用场景求从起点到其他所有顶点的最短路径如项目进度路线、物资运输路线步骤给起点标号距离 0依次计算已标号点到未标号点的路径长度选最短的给未标号点标号直到所有点标号。最小生成树问题适用场景连通所有顶点如项目节点、城市使总边权长度、成本最小如校园网络布线、项目节点联通求解方法破圈法找圈→去掉圈中权最大的边→重复直到无圈剩余边即为最小生成树。21.2.6 博弈论对策论适用场景竞争局势下的决策如企业竞争、项目谈判、排兵布阵核心是 “理性决策者的冲突与合作”。基本要素局中人竞争双方 / 多方、策略集各局中人的可选方案、赢得矩阵各策略组合的收益最优纯策略当 “max_min a_ij min_max a_ij” 时存在即双方都有稳妥策略如甲选 α₁、乙选 β₂无论对方怎么选自身收益至少为 1。21.2.7 决策分析适用场景不确定或有风险的决策如项目投资、产品定价、进货量决策分不确定型和风险型。1. 不确定型决策未知状态概率决策准则主观态度决定乐观决策法大中取大假设状态最优选各方案最大收益中的最大值如进货 40 件赌销量最大悲观决策法小中取大假设状态最差选各方案最小收益中的最大值如进货 10 件保最低利润平均值决策法等可能假设各状态概率相等选期望收益最大的悔值决策法最小最大后悔计算各状态下的悔值最优方案收益 - 当前方案收益选最大悔值最小的方案。2. 风险型决策已知状态概率决策准则基于概率的期望期望值决策法计算各方案的期望收益选最大的如进货 30 件期望利润 100 元期望值与标准差决策法兼顾期望收益和风险标准差越小风险越小最小悔值期望值法计算各方案的期望悔值选最小的。
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