決策支持系統(tǒng)發(fā)展綜述

1、精心整理決策支持系統(tǒng)發(fā)展綜述空軍工程大學導彈學院雷英杰計算機是當代發(fā)展最為迅速的科學技術(shù)之一，其應用幾乎已深入到人類活動和生活的一切領(lǐng)域，大大提高了社會生產(chǎn)力，引起了經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會結(jié)構(gòu)和生活方式的深刻變化和變革。計算機科學技術(shù)具有極大的綜合性質(zhì)，與眾多科學技術(shù)相交叉而反過來又滲入更多的科學技術(shù)，促進它們的發(fā)展。計算機科學與其他學科相交叉產(chǎn)生了許多新學科，推動著科學技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域發(fā)展。智能決策支持系統(tǒng)(IntelligentDecisionSupportSystems,簡稱IDSS)是決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystems，簡稱DSS)與人工智能(Artificialln

2、telligence，簡稱AI)相結(jié)合的產(chǎn)物，它將人工智能中的知識表示與處理的思想引入到DSS，其獨特的研究方法和廣泛的發(fā)展前途使之一出現(xiàn)就成為決策支持技術(shù)研究的熱點。智能決策支持系統(tǒng)是以信息技術(shù)為手段，應用管理科學、計算機科學及有關(guān)學科的理論和方法，針對半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的決策問題，通過提供背景材料、協(xié)助明確問題、修改完善模型、列舉可能方案、進行分析比較等方式，為管理者做出正確決策提供幫助的智能型人機交互信息系統(tǒng)。實踐表明，只有當決策支持系統(tǒng)具有較豐富的知識和較強的知識處理能力時，才能向決策者提供更為有效的決策支持?？紤]到IDSS是在傳統(tǒng)DSS基礎上發(fā)展起來的，所以這里先介紹有關(guān)決策、決策科

3、學和決策支持技術(shù)的基本概念。、DSS的產(chǎn)生與發(fā)展1.1DSS的產(chǎn)生背景電子數(shù)據(jù)處理EDP(ElectronicDataProcessing):提高了工作效率，把人們從繁精心整理瑣的事務處理中解脫出來。缺點：僅局限于具體信息處理，不共享，不考慮整體或部門情況。管理信息系統(tǒng)MIS(ManagementlnformationSystems):整體分析，系統(tǒng)設計，信息共享，部門協(xié)調(diào)。缺點：難于適應多變的內(nèi)、外部管理環(huán)境，對管理人員的決策幫助十分有限。決策支持系統(tǒng)DSS(DecisionSupportSystems):70年代中期Keen和ScottMorton在管理決策系統(tǒng)(1971)書中提出。目標：

4、對管理者做決策提供技術(shù)支持。背景：運籌學模型發(fā)展已經(jīng)比較完善，多目標決策分析突破了單一效用理論的框架，計算機軟、硬件及網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能特別是知識處理技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、各類工具軟件的發(fā)展與完善，構(gòu)成了DSS形成與發(fā)展的技術(shù)基礎。1.2DSS的發(fā)展70年代，ScottMorton在管理決策系統(tǒng)(1971)書中首次提出DSS。PeterG.W.Keen等人編寫了一套叢書，闡明DSS的主要觀點，初步構(gòu)造出DSS的基本框架。1978至1988年，DSS得到迅速發(fā)展，許多實用系統(tǒng)被開發(fā)出來，投入實際應用，產(chǎn)生明顯效益。1988至現(xiàn)在，DSS技術(shù)持續(xù)發(fā)展，目前已基本成熟。新一

5、代DSS研究仍然十分活躍。1.3DSS的理論基礎信息論信息是現(xiàn)代科學技術(shù)中普遍使用的個重要概念。信息論是運用信息的觀點，把系統(tǒng)看作是借助于信息的獲取、傳送、加工處理、精心整理輸出而實現(xiàn)其有目的性行為的研究方法計算機技術(shù)計算機軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、圖形處理技術(shù)、知識處理技術(shù)等。管理科學與運籌學管理科學MS(ManagementScience):面向管理者，研究決策問題，如決策目標、決策效能等。運籌學OR(OperationsResearch):提供一系列優(yōu)化、仿真、決策等模型。信息經(jīng)濟學在信息時代，研究信息的產(chǎn)生、獲得、傳遞、加工處理、輸出等方面的價值問題。從經(jīng)濟學的角度，研究信息產(chǎn)生和

6、獲得的成本是多少？利潤是多少？即研究信息價值問題。行為科學研究決策者的決策風格、在決策過程中的決策行為等，指導DSS的設計和開發(fā)。涉及到?jīng)Q策者的心理學。人工智能將人工智能技術(shù)用于管理決策是一項開拓性工作。當前研究的IDSS就是DSS與AI技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它用領(lǐng)域?qū)＜业闹R來選擇和組合模型，完成問題的推理和運行，為用戶提供智能的交互式接口。人工智能技術(shù)作為計算機應用研究的前沿，近十年取得了驚人的進展，呈現(xiàn)了光明的前景。專家系統(tǒng)、智能機器人和模式識別是人工智能中最活躍、最富有成果的三個研究領(lǐng)域。其中專家系統(tǒng)ES(ExpertSystems)研究，取得了許多實用化的成果。當今世界上已經(jīng)有上千個專家

7、系統(tǒng)，應用于醫(yī)療、診斷、探礦、軍事、調(diào)度、質(zhì)譜分析、計算機配置、輔助教育等各種領(lǐng)域，并已開始涉足財務分析、計劃管理、工精心整理程評估、法律咨詢等管理決策領(lǐng)域。DSS和ES:處于不同的學科范疇，有著不同的解決問題的方法。DSS主要運用數(shù)據(jù)和模型，ES主要運用知識和推理。在管理科學領(lǐng)域，一個是方興未艾，一個是后起之秀，各有特色。但是它們的互相結(jié)合和互相滲透，將會把計算機用于決策支持技術(shù)推向一個新的高度。決策的正確性關(guān)系到經(jīng)營效果和事業(yè)成敗，決策理論、決策方法和決策工具的科學化和現(xiàn)代化是正確性的重要保證。人工智能將為DSS提供有效的理論和方法。例如，知識的表示和建模，推理、演繹和問題求解及各種搜索技

8、術(shù)，再加上功能很強的人工智能語言，都為DSS的發(fā)展走向更加實用的階段提供強有力的理論和方法的支持。1.4DSS與相關(guān)技術(shù)的關(guān)系（1）決策與預測的關(guān)系決策：創(chuàng)造未來，基于預測，實現(xiàn)將來一個目標。預測：預言未來，基于分析、研究、仿真、實驗。例如：災害預測與防災決策、日常預測與決策、經(jīng)營預測與決策、宏觀預測與決策、貫序預測與決策、為重大決策作預備性研究等。（2）DSS與MS/OR的關(guān)系MS:處理結(jié)構(gòu)化問題，運用分析的觀點。OR：處理結(jié)構(gòu)化問題，研究對象主要集中在數(shù)學規(guī)劃、決策論、對策論等理論和方法上。DSS：處理戰(zhàn)略、規(guī)劃等半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化一類的決策問題。（3）DSS與MIS的關(guān)系MIS：收集、傳

9、遞、存儲、加工處理各種信息，監(jiān)測運營數(shù)據(jù)，利用歷史數(shù)據(jù)預精心整理測未來，用指定的數(shù)學方法分析數(shù)據(jù)，提供全面數(shù)據(jù)和分析報告。面向管理人員，提供低層次的決策支持。DSS:面向決策者，提供適當?shù)臎Q策支持，是MIS的高級階段。（4）DSS與ES的關(guān)系IDSS=DSS+ESES:利用知識和推理機，處理半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問題。DSS:使用數(shù)據(jù)和模型，處理結(jié)構(gòu)化問題，與ES結(jié)合后，可處理半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問題。二、DSS的基本概念21決策過程決策過程：如圖1所示。決策科學主要研究：確定目標、設計方案、評價方案三個基本階段。這三個基本階段又分別稱為理解、設計、選擇活動。22決策問題的類型決策問題的類型（按結(jié)構(gòu)

10、化程度分為）：結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化三種。結(jié)構(gòu)化程度：對某一過程的環(huán)境和規(guī)律，能否用明確的語言（數(shù)學的或邏輯學的，精心整理形式的或非形式的，定量的或推理的）給予清晰的描述。結(jié)構(gòu)化問題：能夠描述清楚的問題。三個階段都能使用確定的算法或決策規(guī)則。非結(jié)構(gòu)化問題：不能夠描述清楚，而只能憑直覺或經(jīng)驗作出判斷的問題。三個階段都不能使用確定的算法或決策規(guī)則。半結(jié)構(gòu)化問題：介于兩者之間的問題。一個或二個階段能使用確定的算法或決策規(guī)則。23決策問題的性質(zhì)和層次決策冋題的層次：辦事員（作業(yè)調(diào)度）、部門負責人（運籌管理）、頂層負責人（戰(zhàn)略規(guī)劃）。按照決策冋題的層次和類型，決策冋題可分為9類，如表1所示。表1決策

11、問題的類型作業(yè)調(diào)度運籌管理戰(zhàn)略規(guī)劃支持需求結(jié)構(gòu)化庫存報表、零件定貨線性規(guī)劃、生產(chǎn)調(diào)度新廠位置選擇EDPMS/OR半結(jié)構(gòu)化股票管理、貿(mào)易開發(fā)市場、經(jīng)費預算資本獲利分析DSS非結(jié)構(gòu)化為雜志選擇封面聘用管理人員研究、開發(fā)分析經(jīng)驗和直覺24決策風格按獲取數(shù)據(jù)的方式分：感知型（S）、直覺型（N）。感知型一一喜歡與特定冋題有關(guān)的硬數(shù)據(jù)。直覺型一一喜歡描寫可能性的整體信息。按處理數(shù)據(jù)的方式分：思考型（T）、感覺型（F）。思考型一一喜歡用邏輯或其他規(guī)范化的手段去推理。感覺型一一喜歡用個人的術(shù)語來考慮冋題。組合起來，共有四種類型的決策風格：系統(tǒng)型（ST）、思辯型（NT）、司法型（SF）、直觀推斷型（NF）。系統(tǒng)

12、型（ST）：喜歡運用量化信息，喜歡運用成本效益分析和評價的研究作為輔助決策的工具。思辯型（NT）：善于思索未來的可能性，喜歡運用帶有靈敏度分析的決策樹作為精心整理決策的幫助司法型（SF）:注意力集中于當前的環(huán)境，喜歡運用決策小組進行決策。直觀推斷型（NF）:十分重視現(xiàn)實的可能性，喜歡運用雙向調(diào)整的方法來達到?jīng)Q策的目的。三、DSS的構(gòu)造與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSS的構(gòu)造研究主要解決DSS的組成問題，即組成DSS的部件?，F(xiàn)在，經(jīng)典提法是：DSS=四庫系統(tǒng)+對話系統(tǒng)（人機界面）四庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)、方法庫系統(tǒng)、知識庫系統(tǒng)。當前，也有人講5庫系統(tǒng)（+文本庫）、6庫系統(tǒng)（+圖形庫）、7庫系統(tǒng)（+語音庫）

13、、8庫系統(tǒng)（工具庫）等。DSS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要研究DSS各主要部件的連接關(guān)系。31人機界面技術(shù)主要研究內(nèi)容集中在：可視化圖形界面技術(shù)基于多媒體技術(shù)的界面技術(shù)自然語言界面技術(shù)3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)，其基本技術(shù)與一般數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)基本相同。但有自己的特點。共同點：數(shù)據(jù)的獨立性最小冗余度最大的共享性精心整理統(tǒng)一管理與控制適當?shù)姆从硶r間整體性(完整性)可修改性和可擴充性安全和保密簡明性DSS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點：面向決策支持過程組織和管理數(shù)據(jù)面向模型、面向模型生成來使用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)描述方式要面向不同的決策者33模型庫系統(tǒng)模型一一是以某種形式對一個系統(tǒng)的本質(zhì)屬性的描述，揭示系統(tǒng)的功能

14、、行為及其變化規(guī)律。模型庫系統(tǒng)一一以庫的形式對模型進行組織和管理，包括模型庫及模型庫管理系統(tǒng)。模型庫(ModelBase)提供模型的存儲和表示模式，模型庫管理系統(tǒng)提供模型的提取、訪問、更新和合成等操作。人們認識客觀世界一般有三種方法：邏輯推理法實驗法模型法模型法是我們認識客觀世界的最得力、最方便、最有效的方法。注意，并非所有模型都是數(shù)學模型，并非所有模型都是定量的。例如，門捷列夫元素周期表。精心整理3.3.1模型群解決軟科學所涉及的問題時，可利用的模型已達100多個，根據(jù)他們的功能和用途可分為若干模型群。（1）預測模型群定性模型：特爾斐法、主觀概率預測法、交叉影響巨陣法等定量模型：回歸預測、平

15、滑預測、馬爾柯夫鏈預測等回歸預測：一元回歸、多元線性回歸、非線性回歸等；平滑預測：平均預測法、指數(shù)預測法等（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型群主要用來分析社會經(jīng)濟系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，反映系統(tǒng)各要素之間的主要聯(lián)系和關(guān)聯(lián)作用，從宏觀上和結(jié)構(gòu)上來揭示系統(tǒng)的運行規(guī)律。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型、層次分析模型、投入產(chǎn)出模型、系統(tǒng)動力學模型等。（3）數(shù)量經(jīng)濟模型群：計量經(jīng)濟模型、經(jīng)濟控制論模型等。（4）優(yōu)化模型群：線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、目標規(guī)劃和最優(yōu)控制等（5）不確定模型群：模糊數(shù)學模型、灰色模型、隨機模型等（6）決策模型群：單目標風險性決策、多目標決策，以及一些不確定性決策方法等（7）系統(tǒng)綜合模型群：即大系統(tǒng)理論。3.

16、3.2模型體系解決某一特定系統(tǒng)工程問題的一系列模型。（從概念上）3.3.3模型庫模型庫提供模型的存儲和表示模式。模型的表示形式：精心整理模型的程序表示：基于程序的表示方法。模型的數(shù)據(jù)表示：基于數(shù)據(jù)的表示方法。模型的邏輯表示：基于知識的表示方法。3.3.4當前研究課題模型的自動生成技術(shù)模型管理的人工智能方法模型管理與數(shù)據(jù)管理的結(jié)合3.4方法庫系統(tǒng)方法庫系統(tǒng)（MBS）綜合了數(shù)據(jù)庫和程序庫。方法庫一一類似于程序庫，包含面向多種應用的程序包或功能程序。方法庫管理系統(tǒng)一一對程序方法提供多種功能操作。具有擴充的程序組件可與多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相連接可隨時加入新的程序組件3.5知識庫系統(tǒng)3.5.1基本概念數(shù)據(jù)一一

17、客觀事物的屬性、數(shù)量、位置及其相互關(guān)系等的抽象表示。信息一一數(shù)據(jù)所表示的含義（語義），因而說“數(shù)據(jù)是信息的載體”知識信息之間的結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)關(guān)系。3.5.2知識分類事實指人類對客觀事物屬性的值或狀態(tài)的描述。（不包含任何變量規(guī)則表示因果關(guān)系的知識，分為前提（條件）和結(jié)論兩部分。規(guī)律帶有變量的規(guī)則。所以，規(guī)則是規(guī)律的例化。精心整理3.5.3知識的屬性真實性相對性不完全性模糊性可表示性3.5.4推理方法演繹推理：P-Q,由前提到結(jié)論歸納推理：由個別到一般，“主觀不充分置信推理”聯(lián)想與類比綜合與分析預測假設與驗證從不同的角度還可分為演繹推理、歸納推理、缺省推理確定性推理、不確定性推理單調(diào)推理、非單調(diào)推理啟

18、發(fā)式推理、非啟發(fā)式推理基于知識的推理、統(tǒng)計推理、直覺推理正向推理、逆向推理、混合推理、雙向推理推理控制策略3.5.5知識庫系統(tǒng)知識庫提供知識的表示和存儲。知識庫管理系統(tǒng)提供對知識（規(guī)則）的存儲、檢索、修改、檢查等操作精心整理推理機利用知識庫中的知識進行推理，對給定問題進行求解，得到結(jié)論。3.5.6知識的表示方法階謂詞邏輯表示語義網(wǎng)絡表示產(chǎn)生式規(guī)則知識的框架表示腳本表示過程表示Petri網(wǎng)表示面向?qū)ο蟊硎舅?、新一代DSS的研究與發(fā)展（1）群決策支持系統(tǒng)（GDSS）支持多人或集體共同決策：利用通信技術(shù)（網(wǎng)絡、電話會議、電子信息交換）、計算機技術(shù)（多用戶系統(tǒng)、4GL、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析OLAP、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘）和決策支持技術(shù)（議程設置、AI與推理技術(shù)、決策模型方法如決策樹、風險分析、預測方法等，結(jié)構(gòu)化群決策方法一一如德爾菲法等）相結(jié)合。（2）分布式?jīng)Q策支持系統(tǒng)（DDSS）研究DSS在分布式環(huán)境中、與分布式技術(shù)相結(jié)合相關(guān)的技術(shù)問題。（3）智能決策支持技術(shù)（IDSS）AI與DSS技術(shù)相結(jié)合，形成了高級別的、具有知識處理能力的DSS。組成：四庫系統(tǒng)+接口。知識庫、數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫及人機接口，還有問題求解模塊。（4）決策支持中心（DSC）精心整理1985年歐文提出來的。