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(xué)導(dǎo)彈學(xué)院雷英杰計(jì)算機(jī)是當(dāng)代發(fā)展最為迅速的科學(xué)技術(shù)之一，其應(yīng)用幾乎已深入到人類活動(dòng)和生活的一切領(lǐng)域，大大提高了社會(huì)生產(chǎn)力，引起了經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、社會(huì)結(jié)構(gòu)和生活方式的深刻變化和變革。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)具有極大的綜合性質(zhì)，與眾多科學(xué)技術(shù)相交叉而反過來(lái)又滲入更多的科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)它們的發(fā)展。計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他學(xué)科相交叉產(chǎn)生了許多新學(xué)科，推動(dòng)著科學(xué)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(jiǎn)稱IDSS)是決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystems，簡(jiǎn)稱DSS)與人工智能(Artificialln

2、telligence，簡(jiǎn)稱AI)相結(jié)合的產(chǎn)物，它將人工智能中的知識(shí)表示與處理的思想引入到DSS，其獨(dú)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(diǎn)。智能決策支持系統(tǒng)是以信息技術(shù)為手段，應(yīng)用管理科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及有關(guān)學(xué)科的理論和方法，針對(duì)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(jìn)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(jī)交互信息系統(tǒng)。實(shí)踐表明，只有當(dāng)決策支持系統(tǒng)具有較豐富的知識(shí)和較強(qiáng)的知識(shí)處理能力時(shí)，才能向決策者提供更為有效的決策支持。考慮到IDSS是在傳統(tǒng)DSS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以這里先介紹有關(guān)決策、決策科

3、學(xué)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(wù)處理中解脫出來(lái)。缺點(diǎn)：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(shè)計(jì)，信息共享，部門協(xié)調(diào)。缺點(diǎn)：難于適應(yīng)多變的內(nèi)、外部管理環(huán)境，對(duì)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(biāo)：

4、對(duì)管理者做決策提供技術(shù)支持。背景：運(yùn)籌學(xué)模型發(fā)展已經(jīng)比較完善，多目標(biāo)決策分析突破了單一效用理論的框架，計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能特別是知識(shí)處理技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)。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(diǎn)，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(shí)用系統(tǒng)被開發(fā)出來(lái)，投入實(shí)際應(yīng)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(chǔ)信息論信息是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中普遍使用的個(gè)重要概念。信息論是運(yùn)用信息的觀點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)其有目的性行為的研究方法計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形處理技術(shù)、知識(shí)處理技術(shù)等。管理科學(xué)與運(yùn)籌學(xué)管理科學(xué)MS(ManagementScience):面向管理者，研究決策問題，如決策目標(biāo)、決策效能等。運(yùn)籌學(xué)OR(OperationsResearch):提供一系列優(yōu)化、仿真、決策等模型。信息經(jīng)濟(jì)學(xué)在信息時(shí)代，研究信息的產(chǎn)生、獲得、傳遞、加工處理、輸出等方面的價(jià)值問題。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度，研究信息產(chǎn)生和

6、獲得的成本是多少？利潤(rùn)是多少？即研究信息價(jià)值問題。行為科學(xué)研究決策者的決策風(fēng)格、在決策過程中的決策行為等，指導(dǎo)DSS的設(shè)計(jì)和開發(fā)。涉及到?jīng)Q策者的心理學(xué)。人工智能將人工智能技術(shù)用于管理決策是一項(xiàng)開拓性工作。當(dāng)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(shí)來(lái)選擇和組合模型，完成問題的推理和運(yùn)行，為用戶提供智能的交互式接口。人工智能技術(shù)作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究的前沿，近十年取得了驚人的進(jìn)展，呈現(xiàn)了光明的前景。專家系統(tǒng)、智能機(jī)器人和模式識(shí)別是人工智能中最活躍、最富有成果的三個(gè)研究領(lǐng)域。其中專家系統(tǒng)ES(ExpertSystems)研究，取得了許多實(shí)用化的成果。當(dāng)今世界上已經(jīng)有上千個(gè)專家

7、系統(tǒng)，應(yīng)用于醫(yī)療、診斷、探礦、軍事、調(diào)度、質(zhì)譜分析、計(jì)算機(jī)配置、輔助教育等各種領(lǐng)域，并已開始涉足財(cái)務(wù)分析、計(jì)劃管理、工精心整理程評(píng)估、法律咨詢等管理決策領(lǐng)域。DSS和ES:處于不同的學(xué)科范疇，有著不同的解決問題的方法。DSS主要運(yùn)用數(shù)據(jù)和模型，ES主要運(yùn)用知識(shí)和推理。在管理科學(xué)領(lǐng)域，一個(gè)是方興未艾，一個(gè)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(huì)把計(jì)算機(jī)用于決策支持技術(shù)推向一個(gè)新的高度。決策的正確性關(guān)系到經(jīng)營(yíng)效果和事業(yè)成敗，決策理論、決策方法和決策工具的科學(xué)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(shí)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(qiáng)的人工智能語(yǔ)言，都為DSS的發(fā)展走向更加實(shí)用的階段提供強(qiáng)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(yù)測(cè)的關(guān)系決策：創(chuàng)造未來(lái)，基于預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)將來(lái)一個(gè)目標(biāo)。預(yù)測(cè)：預(yù)言未來(lái)，基于分析、研究、仿真、實(shí)驗(yàn)。例如：災(zāi)害預(yù)測(cè)與防災(zāi)決策、日常預(yù)測(cè)與決策、經(jīng)營(yíng)預(yù)測(cè)與決策、宏觀預(yù)測(cè)與決策、貫序預(yù)測(cè)與決策、為重大決策作預(yù)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(yùn)用分析的觀點(diǎn)。OR：處理結(jié)構(gòu)化問題，研究對(duì)象主要集中在數(shù)學(xué)規(guī)劃、決策論、對(duì)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(chǔ)、加工處理各種信息，監(jiān)測(cè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，利用歷史數(shù)據(jù)預(yù)精心整理測(cè)未來(lái)，用指定的數(shù)學(xué)方法分析數(shù)據(jù)，提供全面數(shù)據(jù)和分析報(bào)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(dāng)?shù)臎Q策支持，是MIS的高級(jí)階段。（4）DSS與ES的關(guān)系IDSS=DSS+ESES:利用知識(shí)和推理機(jī)，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(xué)主要研究：確定目標(biāo)、設(shè)計(jì)方案、評(píng)價(jià)方案三個(gè)基本階段。這三個(gè)基本階段又分別稱為理解、設(shè)計(jì)、選擇活動(dòng)。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(duì)某一過程的環(huán)境和規(guī)律，能否用明確的語(yǔ)言（數(shù)學(xué)的或邏輯學(xué)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(gè)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(yàn)作出判斷的問題。三個(gè)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(gè)或二個(gè)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(fù)責(zé)人（運(yùn)籌管理）、頂層負(fù)責(zé)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(yùn)籌管理戰(zhàn)略規(guī)劃支持需求結(jié)構(gòu)化庫(kù)存報(bào)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(chǎng)、經(jīng)費(fèi)預(yù)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(yàn)和直覺24決策風(fēng)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(gè)人的術(shù)語(yǔ)來(lái)考慮冋題。組合起來(lái)，共有四種類型的決策風(fēng)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(yùn)用量化信息，喜歡運(yùn)用成本效益分析和評(píng)價(jià)的研究作為輔助決策的工具。思辯型（NT）：善于思索未來(lái)的可能性，喜歡運(yùn)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(dāng)前的環(huán)境，喜歡運(yùn)用決策小組進(jìn)行決策。直觀推斷型（NF）:十分重視現(xiàn)實(shí)的可能性，喜歡運(yùn)用雙向調(diào)整的方法來(lái)達(dá)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。現(xiàn)在，經(jīng)典提法是：DSS=四庫(kù)系統(tǒng)+對(duì)話系統(tǒng)（人機(jī)界面）四庫(kù)系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、模型庫(kù)系統(tǒng)、方法庫(kù)系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。當(dāng)前，也有人講5庫(kù)系統(tǒng)（+文本庫(kù)）、6庫(kù)系統(tǒng)（+圖形庫(kù)）、7庫(kù)系統(tǒng)（+語(yǔ)音庫(kù)）

13、、8庫(kù)系統(tǒng)（工具庫(kù)）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(jī)界面技術(shù)主要研究?jī)?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(yǔ)言界面技術(shù)3.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，其基本技術(shù)與一般數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)基本相同。但有自己的特點(diǎn)。共同點(diǎn)：數(shù)據(jù)的獨(dú)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(dāng)?shù)姆从硶r(shí)間整體性(完整性)可修改性和可擴(kuò)充性安全和保密簡(jiǎn)明性DSS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)：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(lái)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(kù)系統(tǒng)模型一一是以某種形式對(duì)一個(gè)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(kù)系統(tǒng)一一以庫(kù)的形式對(duì)模型進(jìn)行組織和管理，包括模型庫(kù)及模型庫(kù)管理系統(tǒng)。模型庫(kù)(ModelBase)提供模型的存儲(chǔ)和表示模式，模型庫(kù)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(rèn)識(shí)客觀世界一般有三種方法：邏輯推理法實(shí)驗(yàn)法模型法模型法是我們認(rèn)識(shí)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(xué)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(xué)所涉及的問題時(shí)，可利用的模型已達(dá)100多個(gè)，根據(jù)他們的功能和用途可分為若干模型群。（1）預(yù)測(cè)模型群定性模型：特爾斐法、主觀概率預(yù)測(cè)法、交叉影響巨陣法等定量模型：回歸預(yù)測(cè)、平

15、滑預(yù)測(cè)、馬爾柯夫鏈預(yù)測(cè)等回歸預(yù)測(cè)：一元回歸、多元線性回歸、非線性回歸等；平滑預(yù)測(cè)：平均預(yù)測(cè)法、指數(shù)預(yù)測(cè)法等（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型群主要用來(lái)分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(lái)揭示系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)力學(xué)模型等。（3）數(shù)量經(jīng)濟(jì)模型群：計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、經(jīng)濟(jì)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(dòng)態(tài)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃和最優(yōu)控制等（5）不確定模型群：模糊數(shù)學(xué)模型、灰色模型、隨機(jī)模型等（6）決策模型群：?jiǎn)文繕?biāo)風(fēng)險(xiǎn)性決策、多目標(biāo)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(kù)模型庫(kù)提供模型的存儲(chǔ)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(shí)的表示方法。3.3.4當(dāng)前研究課題模型的自動(dòng)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(kù)系統(tǒng)方法庫(kù)系統(tǒng)（MBS）綜合了數(shù)據(jù)庫(kù)和程序庫(kù)。方法庫(kù)一一類似于程序庫(kù)，包含面向多種應(yīng)用的程序包或功能程序。方法庫(kù)管理系統(tǒng)一一對(duì)程序方法提供多種功能操作。具有擴(kuò)充的程序組件可與多種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相連接可隨時(shí)加入新的程序組件3.5知識(shí)庫(kù)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(yǔ)義），因而說“數(shù)據(jù)是信息的載體”知識(shí)信息之間的結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)關(guān)系。3.5.2知識(shí)分類事實(shí)指人類對(duì)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(shí)，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(shí)的屬性真實(shí)性相對(duì)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(gè)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(yù)測(cè)假設(shè)與驗(yàn)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(shí)的推理、統(tǒng)計(jì)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(shí)庫(kù)系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)提供知識(shí)的表示和存儲(chǔ)。知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)提供對(duì)知識(shí)（規(guī)則）的存儲(chǔ)、檢索、修改、檢查等操作精心整理推理機(jī)利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行推理，對(duì)給定問題進(jìn)行求解，得到結(jié)論。3.5.6知識(shí)的表示方法階謂詞邏輯表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)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(luò)、電話會(huì)議、電子信息交換）、計(jì)算機(jī)技術(shù)（多用戶系統(tǒng)、4GL、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)分析OLAP、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘）和決策支持技術(shù)（議程設(shè)置、AI與推理技術(shù)、決策模型方法如決策樹、風(fēng)險(xiǎn)分析、預(yù)測(cè)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(jí)別的、具有知識(shí)處理能力的DSS。組成：四庫(kù)系統(tǒng)+接口。知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)及人機(jī)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(lái)的。