森林經(jīng)營(yíng)的管理決策

森林經(jīng)營(yíng)的管理決策

1第一節(jié)引言一、決策的概念*根據(jù)決策人的多少，決策被分為單人決策和多人決策。而多人決策又可分為對(duì)策和群（集團(tuán)）決策對(duì)策又稱(chēng)博弈是指決策局中人目標(biāo)相對(duì)立、策略互動(dòng)。而群決策則是指參與決策的人目標(biāo)一致，但偏好不同，如何集結(jié)個(gè)人意見(jiàn)，形成集體的統(tǒng)一決策。*依目標(biāo)的多少，決策又被分為單目標(biāo)決策和多目標(biāo)決策。*決策是人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)既定目標(biāo)，根據(jù)其偏好或效用，對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行理性選擇的過(guò)程。2在這個(gè)典型的決策問(wèn)題中，有兩類(lèi)因素影響人們決策：可控因素和不可控因素?？煽匾蛩仡櫭剂x是指可以被人改變的那些因素，在管理上通常是指人、財(cái)、物、時(shí)間、技術(shù)等。它們可以被人們選擇、安排或改變。如例下表中的措施（a1,a2,a3），我們稱(chēng)它們?yōu)榉桨?。所有的可行方案?gòu)成了決策的方案集，記為A（Action）。例方案集包含3個(gè)方案即A={a1,a2,a3}。決策就是在2個(gè)以上的多個(gè)方案中進(jìn)行比較,最終抉擇。方案編號(hào)措施單位成本（元/畝）a1火燒加噴藥140a2火燒60a3不處理03另外則是人們無(wú)法或難于控制的因素,或稱(chēng)客觀條件。自然界中的許多因素（如氣象等）。在例1中，根據(jù)常識(shí)我們知道皆伐跡地的自然狀況可能有3種（s1,s2,s3），稱(chēng)它們?yōu)闆Q策的自然狀態(tài)，所有自然狀態(tài)構(gòu)成了所謂的狀態(tài)集，記為S(State)。例下表的狀態(tài)集包括3個(gè)可能的狀態(tài){s1,s2,s3}。人們可以利用各種知識(shí)或信息，估計(jì)每一個(gè)狀態(tài)發(fā)生的可能性，數(shù)學(xué)上用一個(gè)概率值(P)表示。比如用p1=0.2,p2=0.5,p3=0.3分別表示s1,s2,s3可能發(fā)生的概率。當(dāng)人們對(duì)狀態(tài)發(fā)生的可能性一無(wú)所知的時(shí)候，決策被稱(chēng)之為不確定型決策；當(dāng)人們完全掌握狀態(tài)發(fā)生信息時(shí)，決策被稱(chēng)之為確定型決策。當(dāng)人們對(duì)狀態(tài)發(fā)生不完全肯定或只能作出概率估計(jì)時(shí)，決策被稱(chēng)為風(fēng)險(xiǎn)決策或統(tǒng)計(jì)決策。從某種意義上講，對(duì)決策自然狀態(tài)了解的多與少，決定著決策的成敗。狀況編號(hào)自然狀況S1雜草叢生S2一些雜草S3比較干凈4根據(jù)決策人價(jià)值觀和專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)每個(gè)方案在不同狀態(tài)下的效用進(jìn)行估計(jì)，形成所謂的效用矩陣Ｒ=（Rij），例如下表值得指出的是，有時(shí)效用值可以用一般的收益或損失數(shù)據(jù)表示，稱(chēng)為基數(shù)效用；而有時(shí)評(píng)價(jià)一個(gè)方案，很難用基數(shù)效用，比如選拔人才的決策問(wèn)題，對(duì)人才的評(píng)價(jià)就很難用某種數(shù)量指標(biāo)描述，通常采用排序（打分）的方法，被稱(chēng)為序數(shù)效用。自然狀況純收入(Rij)方案s1s2s3a12060100a2-5080130a3-400-200150

不同自然狀況下不同措施的效益(元/畝)

5決策人選擇適宜其決策風(fēng)格的決策準(zhǔn)則，對(duì)不同的方案進(jìn)行最優(yōu)性選擇。常用的決策準(zhǔn)則有：

①最大最大（maxmax）準(zhǔn)則

②最大最?。╩axmin）準(zhǔn)則

③折衷準(zhǔn)則，也稱(chēng)赫威茨（Hurwicz）準(zhǔn)則④期望值準(zhǔn)則，這是一種處理風(fēng)險(xiǎn)決策問(wèn)題的方法。

6自然狀態(tài)純收入Rij方案s1

s2s3MAXjMINjEVi

a1206010010020*64a2-5080130130-5069*a3-400-200150150*-400-135MAX

150(Ra)20(Rb)69(Rd)Pj

0.20.50.3

幾種常見(jiàn)的決策準(zhǔn)則計(jì)算及其在上例中的應(yīng)用

從表的計(jì)算可見(jiàn)，采用最大最大準(zhǔn)則選擇的是收益最大的方案a3，其最優(yōu)值Ra=150，即跡地干凈且不用投入，體現(xiàn)出決策人對(duì)自然狀態(tài)的樂(lè)觀估計(jì)和冒險(xiǎn)精神（少投入多產(chǎn)出）。相反，采用最大最小準(zhǔn)則選擇了方案a1，即從最壞情況（s1）出發(fā)找一個(gè)最好的方案,其最優(yōu)值Rb=20。反映了決策人比較穩(wěn)妥保守。期望值準(zhǔn)則是一個(gè)較理性的方法，它在掌握自然狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)行概率意義上的最優(yōu)化，最終選擇的是方案a2，其最優(yōu)值為Rd=69。應(yīng)該指出：期望值準(zhǔn)則決策的效果取決于狀態(tài)概率準(zhǔn)確與否。7二、決策分析過(guò)程

決策分析過(guò)程是為了選擇而做的大量的理性分析活動(dòng)，主要包括信息收集、確定目標(biāo)、制定方案和選擇分析等四個(gè)環(huán)節(jié)。1、信息收集

收集必要的信息是決策分析各個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，決策人要通過(guò)對(duì)關(guān)鍵信息的分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而明確決策分析的起點(diǎn)。

2、確定目標(biāo)

目標(biāo)是決策人一種主觀愿望，它表述了在一定環(huán)境條件下，決策人所希望達(dá)到的結(jié)果；它使得人們的經(jīng)營(yíng)管理行為有了目的性，反映出需求和價(jià)值趨向。3、制定方案

人們要確定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可用的資源及其約束，以及決策環(huán)境制約，決策方案被表述為滿(mǎn)足這些約束的資源分配量或使用量的系統(tǒng)組合。

84、選擇分析

決策分析人員根據(jù)價(jià)值準(zhǔn)則體系，對(duì)多方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較，指出各備選方案對(duì)目標(biāo)的貢獻(xiàn)，最終提供給決策人拍板選擇。

91、國(guó)家要根據(jù)其國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展戰(zhàn)略，制定行業(yè)或產(chǎn)業(yè)政策，明確林業(yè)行業(yè)或產(chǎn)業(yè)的地位、作用及發(fā)展原則，進(jìn)而框定全國(guó)范圍內(nèi)的林業(yè)區(qū)劃，從而確定了森林資源宏觀管理的對(duì)象、權(quán)限及管理機(jī)制。從決策的內(nèi)容上看，它實(shí)際上主要是編制一種土地利用規(guī)劃，解決不同產(chǎn)業(yè)的土地資源分配問(wèn)題和制定土地開(kāi)發(fā)、利用政策，是整個(gè)森林資源管理的前提和基礎(chǔ)。這個(gè)層次的宏觀決策問(wèn)題主要由中央政府負(fù)責(zé)解決。屬于國(guó)家級(jí)森林資源宏觀管理。（第一節(jié)引言）三、森林資源經(jīng)營(yíng)管理的層次與決策分類(lèi)102、在國(guó)家的法規(guī)、政策和規(guī)劃的基礎(chǔ)上，地方政府中的林業(yè)主管部門(mén)將根據(jù)其自身的資源、經(jīng)濟(jì)情況，制定相應(yīng)的林業(yè)規(guī)劃──確定林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)模、布局及相關(guān)政策，協(xié)調(diào)各級(jí)林業(yè)部門(mén)的資源分配和利益沖突，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的宏觀目標(biāo)。地方政府的宏觀管理行為主要體現(xiàn)為協(xié)調(diào)、控制、服務(wù)。管理上追求經(jīng)濟(jì)行為的有序性、資源配置與利益分配的公平性和資源發(fā)展的均衡與可持續(xù)性而資源利用的效率性原則，將由市場(chǎng)機(jī)制和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主體企業(yè)來(lái)主要承擔(dān)。這便形成了森林資源宏觀管理的另一個(gè)層次。

（三、森林資源經(jīng)營(yíng)管理的層次與決策分類(lèi)）113、林業(yè)企業(yè)要根據(jù)效率優(yōu)先的原則和自身各方面的條件，制定企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃或經(jīng)營(yíng)方案。主要包括森林資源利用規(guī)劃，即分析資源承載力，予測(cè)資源消長(zhǎng)趨勢(shì)和市場(chǎng)與非市場(chǎng)需求情況，制定相應(yīng)的資源經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，尋求實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的途徑，即分析資源及企業(yè)環(huán)境約束、確定經(jīng)營(yíng)活動(dòng)時(shí)序和相應(yīng)的投入。由于森林資源本身的時(shí)空特性，這些規(guī)劃通常是中、長(zhǎng)期的，帶有明顯的宏觀管理的性質(zhì)，與地方行政上的森林資源管理成互補(bǔ)關(guān)系。其次，分解、落實(shí)企業(yè)經(jīng)營(yíng)方案，制定、實(shí)施具體的作業(yè)計(jì)劃等等。（三、森林資源經(jīng)營(yíng)管理的層次與決策分類(lèi)）12第2節(jié)木材生產(chǎn)決策

傳統(tǒng)的森林經(jīng)理學(xué)（ForestManagement）是以木材永續(xù)利用為主要內(nèi)容的。相對(duì)于近期發(fā)展而來(lái)的森林多資源永續(xù)利用（Multiple-use）和現(xiàn)代森林資源經(jīng)營(yíng)管理（森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)或森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)），傳統(tǒng)森林經(jīng)理學(xué)實(shí)際是用材林經(jīng)理學(xué)（TimberManagement）。盡管人們現(xiàn)在比較強(qiáng)調(diào)森林多資源利用和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，然而木材生產(chǎn)仍然是林業(yè)主業(yè)之一。二次世界大戰(zhàn)以后現(xiàn)代管理科學(xué)（運(yùn)籌學(xué)）和計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，人們開(kāi)始用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法更科學(xué)地揭示和描述了森林資源動(dòng)態(tài)，并根據(jù)需要建立了大量決策模型，以解決日益復(fù)雜的木材生產(chǎn)決策問(wèn)題。其中，以數(shù)學(xué)規(guī)劃方法（含線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃等）應(yīng)用得最為廣泛和成熟。

13一、同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整模型

1．森林調(diào)整

同齡林是人們組織經(jīng)營(yíng)森林的一種模式，它的集中作業(yè)（整地、選苗、造林、撫育和皆伐等）方式既經(jīng)濟(jì)、方便又便于機(jī)械化和管理。*同齡林結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單而易于控制，其核心就是：尋求理想穩(wěn)定的齡級(jí)（面積或蓄積等）結(jié)構(gòu)，并籍此持續(xù)經(jīng)營(yíng)（采伐、更新、生長(zhǎng)），最終獲得均衡的木材收獲。圖10-1和圖10-2示意出2種不同的同齡林經(jīng)營(yíng)單位及其經(jīng)營(yíng)過(guò)程。

14

幼中成幼中成幼中成成幼中成幼中成幼中中成幼中成幼中成幼伐成、植幼、生長(zhǎng)

圖10-1

理想森林結(jié)構(gòu)及其永續(xù)利用（一個(gè)輪伐期）示意圖

15

圖10-2非理想森林結(jié)構(gòu)及其經(jīng)營(yíng)過(guò)程（一個(gè)輪伐期）示意圖

幼成成幼幼成幼中成中幼幼中中幼中成幼成中中成成中成幼中伐成、植幼、生長(zhǎng)162．森林結(jié)構(gòu)與森林經(jīng)營(yíng)的數(shù)學(xué)描述

圖10-1是一種直觀圖示模型，卻無(wú)法用它做準(zhǔn)確的定量化分析。同齡林結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)描述很簡(jiǎn)單。

1）首先，設(shè)同齡林經(jīng)營(yíng)單位應(yīng)該包含n個(gè)齡級(jí)。如圖10-1所示同齡林經(jīng)營(yíng)單位有3個(gè)齡級(jí)，即n=3。同時(shí)，經(jīng)營(yíng)活動(dòng)被分在m個(gè)分期進(jìn)行（通常1個(gè)分期等于1個(gè)齡級(jí)）。如圖10-1所示1個(gè)輪伐期（m=3個(gè)分期）。2）其次，記ai

(t)表示t分期第i齡級(jí)森林因子（如面積）數(shù)，其中，i=1,2,…,n。則向量a(t)=(a1(t),a2(t),…,an(t))T表示t分期的森林結(jié)構(gòu)。如下面例10-2中a(0)=（13300，5900，4500）T就表示同齡林經(jīng)營(yíng)單位期初的面積齡級(jí)結(jié)構(gòu)（不均衡）。3）最后，用Pt表示t分期內(nèi)的森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)（含采伐、更新、撫育等），則第t分期的森林結(jié)構(gòu)變化可表示為如下形式：a(t+1)=Pt[a(t)]，即森林結(jié)構(gòu)a(t)經(jīng)過(guò)t分期經(jīng)營(yíng)活動(dòng)Pt

變成了新的森林結(jié)構(gòu)a(t+1)。17由于Pt比較抽象難于理解，我們還可以用另外的形式表示經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。如設(shè)xij：第i分期采伐第j齡級(jí)森林的面積。ui表示第i分期更新面積。例10-2同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整問(wèn)題已知:一個(gè)同齡林經(jīng)營(yíng)單位的面積結(jié)構(gòu)和收獲表如表10-5。經(jīng)營(yíng)規(guī)程要求：在一個(gè)分期內(nèi)應(yīng)采伐光最老齡（成熟）林分（III齡級(jí)），且及時(shí)更新。試尋找一個(gè)收獲調(diào)整方案，使得在3個(gè)分期內(nèi)把森林調(diào)整到理想森林結(jié)構(gòu)，即第3分期末經(jīng)營(yíng)單位各齡級(jí)面積均衡，并且3個(gè)分期木材總收獲量最大。18表10-5經(jīng)營(yíng)單位期初面積齡級(jí)結(jié)構(gòu)和單位面積收獲表

設(shè)xij：第i分期采伐第j齡級(jí)森林的面積。其中i=1,2,3;j=1,2,3

ui

：第i分期更新面積。其中i=1,2,3齡級(jí)(組)I(幼)II（中）III（成）面積(hm2)1330059004500單位蓄積（m3/hm2）10028040019根據(jù)經(jīng)營(yíng)規(guī)程要求，表10-6列出了該經(jīng)營(yíng)單位森林結(jié)構(gòu)（保留面積表—含更新面積）、變化表和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)（采伐面積表）。其中，第i分期的更新面積ui=xi1+xi2+xi3（i=1,2,3）。

初始齡級(jí)初始面積保留面積表采伐面積表

x31+x32+x33

x21+x22+x23x21+x22+x23-x31

x31

x11+x12+x13x11+x12+x13-x21x11+x12+x13-x21-x32

x21x32I1330013300-x1113300-x11–x2213300-x11–x22-x33x11x22x33II59005900-x125900–x12-x23

x12x23

III45004500

-x13

x13

分期0123123表10-6

保留面積與采伐面積表

20方案1：xij=0其中i=1,2,3;j=1,2,3

無(wú)人工干預(yù)，任其自然生長(zhǎng)?？赡艿环辖?jīng)營(yíng)規(guī)程要求。

方案2：x11=13300；x12=5900，x13=4500，其它xij=0

符合經(jīng)營(yíng)規(guī)程要求，但不符合調(diào)整要求3．線性規(guī)劃模型（LinearProgramming簡(jiǎn)作LP）比如大家都知道的定周問(wèn)題：用有限長(zhǎng)度的席子，圍一個(gè)面積最大的矩形院子。它可以被敘述成為數(shù)學(xué)規(guī)劃（MP）問(wèn)題。首先，設(shè)矩形院子的長(zhǎng)和寬分別為x和y。則x和y是可為人控制的因素，被稱(chēng)作決策變量。由于席子長(zhǎng)度有限，所以x和y取值也受到限制。不妨設(shè)席子總長(zhǎng)為L(zhǎng)，則x和y滿(mǎn)足x+y≤L/2，這些含決策變量的數(shù)學(xué)方程式被稱(chēng)為約束。顯然，x和y取值不同，院子的面積xy的大小就不一樣。我們的目標(biāo)是尋找使面積（xy）最大的設(shè)計(jì)方案，數(shù)學(xué)記為maxz=(xy)，稱(chēng)z=(xy)為目標(biāo)函數(shù)（決策變量的函數(shù)）。

21目標(biāo)：3個(gè)分期總收獲量最大=（x11+x12+x13）+（x21+x22+x23）+（x31+x32+x33）（10-5）約束：

a.

a.第3分期末各齡級(jí)面積均衡1)I齡級(jí)面積

x31+x32+x33=79002)II齡級(jí)面積

x21+x22+x23-x31=7900

3)III齡級(jí)面積x11+x12+x13-x21-x32=7900a.

b.每個(gè)分期采伐光III齡級(jí)林分22

4)第3分期x13=45005)第2分期x12+x23=59006)第1分期x11+x22+x33=13300c.采伐面積非負(fù)

7）xij≥0i=1,2,3;j=1,2,3數(shù)學(xué)上稱(chēng)滿(mǎn)足約束1）—7）的向量X=（x11,x12,……,x33）T為線性規(guī)劃（LP1）的可行解。例如：X*=（0，5900，4500，0，7900，0，0，2500，5400）T就是一個(gè)可行解（代入1）—7）可使等式成立），即它是一個(gè)符合要求的收獲調(diào)整方案，告訴我們何時(shí)伐、伐多少等,其目標(biāo)值（代入（10-5）式）為8524000（m3）。而X’=（13300，0，4500，4900，0，5900，7900，0，0）T也是一個(gè)可行解，但它的目標(biāo)值為7270000（m3）。雖然X’、X*都是符合要求的收獲調(diào)整方案，但采用X*比X’要好，因?yàn)樗目偸斋@量要大，數(shù)學(xué)上稱(chēng)X*比X’要優(yōu)。

a.

b.每個(gè)分期采伐光III齡級(jí)林分23在數(shù)學(xué)上求解線性規(guī)劃通常要利用所謂的單純形法（比求解多元一次方程組復(fù)雜得多），并且一般需依賴(lài)計(jì)算機(jī)。

例如Lindo就是一個(gè)流行的數(shù)學(xué)規(guī)劃軟件包；MicrosoftOFFICE中的Excel也提供了規(guī)劃求解辦法。

下面以（LP1）為例說(shuō)明用Excel如何求解線性規(guī)劃問(wèn)題。

1)啟動(dòng)Excel：新建一個(gè)工作簿，打開(kāi)一個(gè)空工作表sheet1，并在sheet1上建立（LP1）模型—數(shù)據(jù)和公式（如圖10-4）。

2)打開(kāi)Excel的“工具（T）”欄的“規(guī)劃求解（V）”菜單（如圖10-5）

3)按模型要求輸入目標(biāo)函數(shù)、決策變量（可變單元格）、約束等單元地址（如圖10-6）后，選擇“求解（S）”按鈕即可。

4)計(jì)算結(jié)果如圖10-7所示.24其中，第4行（b4：j4）顯示最優(yōu)解X*，目標(biāo)值為K6單元所示的8524000。同時(shí)，如果需要，“求解”運(yùn)行時(shí)可選擇各種技術(shù)報(bào)告（運(yùn)行結(jié)果、靈敏度分析、極值報(bào)告等）。把圖10-7中X*的數(shù)學(xué)最優(yōu)解翻譯成采伐計(jì)劃語(yǔ)言（表10-7），森林經(jīng)營(yíng)管理人員便可作出“何時(shí)采伐、采伐多少”等安排，即第1分期采伐2齡級(jí)森林5900hm2和3齡級(jí)森林4500hm2，第2分期采伐2齡級(jí)森林7900hm2，第3分期采伐2齡級(jí)森林2500hm2和3齡級(jí)森林5400hm2等。該采伐計(jì)劃不僅保證計(jì)劃期末各齡級(jí)面積均衡，同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)劃期內(nèi)收獲最大。

25表10-7例10-2森林資源結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

齡級(jí)

采伐面積分期123合計(jì)1

59004500104002

7900

79003

250054007900合計(jì)

16400990026300至此，例10-2所提出的同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整問(wèn)題解決了.利用數(shù)學(xué)方法和相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件既科學(xué)準(zhǔn)確又方便快捷。當(dāng)然這里的例子很簡(jiǎn)單，讀者可以歸納出n個(gè)齡級(jí)和m個(gè)分期一般調(diào)整模型。并利用它作更符合實(shí)際需要的決策分析。比如，確定最短調(diào)整期的收獲調(diào)整方案等。26參考文獻(xiàn)

[[1]Davis,L.S.&K.N.Johnson，1987，F(xiàn)orestManagement(3rded)，McGraw-HillBookCompany[2]達(dá)耶等著（黃中立等譯），1992，森林資源管理