의사결정은 다양한 종류의 대상에, 그리고 그 존재의 다양한 조건 아래에서 적용된다. 의사결정이론 안에서 개발된 형식적 방법들을 살펴보면, 인간 활동의 서로 다른 영역에 걸친 의사결정 과정들이 많은 공통점을 지니고 있음을 알 수 있다.
형식적 의사결정 방법은 다음과 같은 경우에 유용할 수 있다.
- 해결이 필요한 문제 또는 문제 상황이 존재하는 경우. 흔히 바람직한 결과는 문제 상황을 해결하는 과정에서 달성해야 할 하나 또는 여러 개의 목표와 동일시된다.
- 문제를 해결하는 여러 방안, 목표를 달성하는 방법, 행동, 또는 그 중에서 선택이 이루어지는 대상들이 존재하는 경우. 의사결정이론에서는 이러한 방안들을 보통 대안이라고 부른다. 가능성이 하나뿐이어서 선택의 여지가 없다면, 의사결정 문제는 존재하지 않는다.
- 문제 해결과 목표 달성이 가능한 방식에 일정한 제약조건을 부과하는 요인들이 존재하는 경우. 이러한 요인들은 문제의 맥락에 의해 결정되며, 물리적, 기술적, 경제적, 사회적, 개인적 요인 등 다양한 종류일 수 있다.
- 문제 해결에 관심이 있으며, 하나 또는 다른 해결책을 선택할 권한을 가지고, 채택된 결정의 실행에 대한 책임을 지는 개인 또는 집단이 존재하는 경우.
결정이 문제에 대해 갖는 수명주기는 여러 단계로 구성되며, 다단계 반복 절차를 이룬다.
결정의 필요성은 문제 상황이 나타날 때 생겨난다. 이 경우 문제가 식별된다. 즉 문제에 대한 실질적 기술이 제시되고, 문제 해결의 바람직한 결과가 결정되며, 기존 제약조건이 평가된다.
다음 단계에서는 의사결정 문제가 정식화된다. 이를 위해서는 가능한 해결책(대안)의 집합을 결정해야 한다. 검토 중인 문제에 따라 가능한 해결책의 수는 몇 개에서 수십 개, 수백 개, 심지어 수천 개에 이를 수 있다. 이론적으로는 검토되는 대안의 수가 무한할 수도 있다.
가능한 모든 해결책을 온전히 기술하기 위해서는 대개 문제와 그것을 해결하는 대안적 방법들에 관한 다양한 정보를 수집하고 분석해야 한다. 필요한 정보가 없거나 이를 얻을 수 없는 경우 문제는 해결 불가능해질 수 있다. 이런 경우에는 문제에 대한 최초의 진술로 돌아가 그 기술을 수정해야 한다. 이러한 필요성은 해결 과정의 이전의 모든 단계에서도 발생할 수 있다. 복잡한 선택 상황에서는 단순화된 해결책을 얻기 위해 문제에 대한 전용 모델(대개 수학적 모델)을 개발해야 할 수도 있다.
두 번째 단계는 의사결정 문제의 정식화로 마무리된다. 여기서 주목할 점은, 해결하고자 하는 문제에 대한 상세한 실질적 기술이 이미 첫 번째 단계에서 이루어지면 이후의 가능한 해결 접근법이 크게 결정되며, 뒤이은 단계들의 전부 또는 다수를 건너뛰고 곧바로 의사결정 문제의 정식화로 이어질 수 있다는 것이다.
의사결정 문제가 정식화되고 나면 해결책 탐색이 시작된다. 이 단계는 첫째, 기존에 알려진 방법 중에서 문제 해결에 적합한 방법을 선택하거나 새로운 방법을 개발하는 것과, 둘째, 다양한 해결 방안을 평가·분석하고 그중 가장 선호되는 것을 선택하는 해결 과정 자체를 포함한다. 일부 문제에서는 최종 결과를 얻는 것이 어렵지 않다. 그러나 대개는 많은 사람들의 지식과 전문성, 그리고 현대 컴퓨팅 기술의 역량을 필요로 하는 매우 복잡하고 수고로운 절차인 경우가 많다.
동시에, 문제 해결 과정의 모든 단계를 마쳤다고 하더라도 항상 최종 선택을 내릴 수 있는 것은 아니다. 최선의 해결책을 찾을 수 없는 상황이 발생하기도 한다. 필요한 방안이 아예 존재하지 않을 수도 있다. 이런 경우에는 원래 문제의 진술을 수정하거나, 이전 단계로 돌아가 필요한 추가 정보를 수집하고, 문제의 형식적 진술이나 문제 상황의 모델을 수정하고, 검토되는 대안의 수를 확대하거나 축소하거나, 새로운 방안을 구성할 수 있다.
어느 경우든, 최선의 해결책을 찾는 과정은 설령 긍정적인 결과로 이어지지 않았다 하더라도 무의미하지 않다. 그것은 검토 중인 문제에 대한 새로운 이해를 촉발하고, 고려해야 할 새로운 측면을 부각시키며, 문제를 해결하는 다른 방법을 제시할 수 있다.
수용 가능한 방안이 발견되면 결정 실행 단계가 시작되며, 이 단계에서 채택된 결정이 실행되고, 실행 과정이 모니터링되며, 문제 상황 해결의 결과가 평가된다. 엄밀히 말하면 이 단계는 의사결정 절차에 속하지 않는다. 그러나 방법론적으로나 실무적으로나 결정 실행을 전체 도식에 포함시키는 것이 중요한데, 이 단계가 문제 상황의 발생·해결·소멸이라는 수명주기를 마무리 짓기 때문이다. 더욱이 채택된 결정의 실행은 그 자체로 새로운 해결을 필요로 하는 새로운 문제를 낳을 수 있다.
의사결정의 문제는 어떤 문제(과제)가 매우 복잡해져서 그것을 정식화(진술)하는 데 곧바로 적용할 수 있는 적절한 형식화 도구가 없고, 문제 정식화 과정에 다양한 지식 분야의 전문가들의 참여가 필요할 때 발생한다.
이는 문제의 정식화 자체가 문제가 되는 상황으로 이어지며, 이를 위해서는 전용 접근법, 기법, 방법의 개발이 필요하다. 이러한 경우에는 의사결정 문제(문제 상황)의 영역을 정의하고, 그 해결에 영향을 미치는 요인들을 식별하며, 결정을 내릴 수 있는 방식으로 문제를 정식화하거나 진술할 수 있게 해주는 기법과 방법을 선택할 필요가 있다.
따라서 결정을 내리기 위해서는 목표 달성 가능성을 평가하고 수단을 평가하기 위해 도입된 기준을 사용하여 목표와 그것을 달성하는 수단을 연결하는 표현을 얻어야 한다. 병행하여 발전해 온 다양한 응용 분야에서는 이러한 표현이 서로 다른 명칭으로 불려 왔다. 즉, 성과 기준, 효과성 기준 또는 효과성 지표, 목적함수 또는 기준함수 등이다. (러시아어 문헌에서는 이를 각각 tselevaya funktsiya(문자 그대로 “목표 함수”)와 funktsiya tseli라고도 부르는데, 둘 다 영어 용어 “objective function”에 대응한다.)