（管理科学与工程专业论文）基于网格的决策支持系统（gbodss）模型及资源管理研究.pdf

基于网格的决策支持系统( gb o ds s ) 模型及资源管理研究 摘要 网格技术有效连接地理分布式资源以解决大规模问题，并支持开放的 标准和动态服务，很适合d s s 平台的构造需求，对d s s 理论与应用带来 巨大的变革意义。因此，基于网格的开放式决策支持系统( g b o d s s g r i d b a s e do p e nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ) 成为d s s 发展的新方向。g b o d s s 以网格技术为平台，所含资源包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资 源、知识资源等几乎所有互联网资源。这些丰富多样的资源能从信息、软 件工具、硬件平台等各方面给决策者提供强有力的支持。而如何对这些资 源进行有效的管理和配置成为g b o d s s 的核心问题之一。本文围绕 g b o d s s 体系结构和资源管理机制进行理论研究，主要工作和创新成果有 以下几个方面： ( 1 ) 在对目前g b o d s s 体系结构和a g e n t 技术详细分析的基础上对决策 支持系统模型进行改进，将多a g e n t 和移动a g e n t 运用到g b o d s s 中，帮 助决策者在网格环境中，进行决策任务处理和决策资源管理。 ( 2 ) 本文提出一种经济模型研究g b o d s s 中的资源管理问题。原理是 建立一个经济学中商品市场模型的交易环境，提供网格环境中进行资源管 理和交易的基础设施，依据资源的供需、价值，利用价格协商协议进行资 源定价。 ( 3 ) 为资源交易a g e n t 设计一种协商机制，买卖双方的协商过程是不断 调整利润率水平，从而动态适应并调整买卖双方报价，实现对网格虚拟组 织中分布的决策资源进行有效的组织和管理，消除信息孤岛，提高了网格 环境中的信息资源利用率，最终使得每个决策者都能够充分利用这些资源 协同工作。 ( 4 ) 网格环境中的决策资源能从信息、软件工具、硬件平台等各方面给 决策者提供强有力的支持。本文将网格技术、a g e n t 技术支撑的决策支持 系统应用于供应链决策事务中，帮助决策者智能、快速、经济、科学的规 划运输路线、设施布局等，适应经济全球化的需求。 关键词：决策支持系统；a g e n t ；决策资源管理；商品市场机制 r e s e a r c ho nm o d e l sa n dr e s o u r c e sm a n a g e m e n to fg r i d b a s e do p e nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ( g b o d s s ) a b s t r a c t g r i d t e c h n o l o g y e f f e c t i v e l y c o n n e c t st h e g e o g r a p h i c a l l y d i s t r i b u t e dr e s o u r c e ss oa st os o l v el a r g e s c a l ep r o b l e m s i ts u p p o r t s o p e ns t a n d a r d sa n dd y n a m i cs e r v i c e s ，w h i c h i s v e r ys u i t a b l ef o r c o n s t r u c t i n gd s sp l a t f o r ma n db r i n gt r e m e n d o u ss i g n i f i c a n c et ot h e c h a n g e so fd sst h e o r ya n da p p l i c a t i o n t h e r e f o r e ，g r i db a s e do p e n d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ( g b o d s s ) h a sb e c o m ean e wd i r e c t i o nf o rt h e d s sd e v e l o p m e n t g b o d s st a k e sg r i da sap l a t f o r mw h o s er e s o u r c e s i n c l u d e c o m p u t i n gr e s o u r c e s ，s t o r a g er e s o u r c e s ， c o m m u n i c a t i n g r e s o u r c e s ，s o f t w a r er e s o u r c e s ，a n dk n o w l e d g er e s o u r c e se t c t h e s e v a r i o u sr e s o u r c e sc a np r o v i d ei n f o r m a t i o n ，s o f t w a r et o o l s ，h a r d w a r e p l a t f o r m s ，a n do t h e r st os u p p o r td e c i s i o nm a k e r s a n dh o wt om a n a g e a n da l l o c a t et h e s er e s o u r c e se f f e c t i v e l yh a sb e c o m eo n eo ft h ec o r e i s s u e s o fg b o d s s t h i st h e s i sh a sd o n es o m et h e o r e t i c a lr e s e a r c ho n t h eg b o d s sa r c h i t e c t u r ea n dr e s o u r c em a n a g e m e n tm e c h a n i s m t h em a i nw o r ka n da c h i e v e m e n t sa r ea sf o l l o w i n g ： ( 1 ) t h ed s sm o d e li si m p r o v e di nt h ed i s s e r t a t i o na f t e ra n a l y z i n g t h ec u r r e n tg b o d ssa r c h i t e c t u r ea n da g e n tt e c h n o l o g y ；m o r e o v e r ，w e i n t r o d u c et h em o b i l ea g e n ta n dm u l t i - a g e n ts y s t e mt og b o d s st oh e l p d e c i s i o n - - m a k e r s d e a l i n g w i t h d e c i s i o n - - m a k i n g a n dr e s o u r c e s m a n a g e m e n ti nt h eg r i de n v i r o n m e n t ( 2 ) t h i s d i s s e r t a t i o n p r e s e n t s a ne c o n o m i c m o d e lf o rr e s o u r c e m a n a g e m e n ti ng b o d s s t h ep r i n c i p l ei s t oe s t a b l i s hac o m m o d i t y t r a d i n gm a r k e te n v i r o n m e n t ，a n dp r o v i d e r e s o u r c em a n a g e m e n ta n d t r a n s a c t i o ni n f r a s t r u c t u r ei n g r i de n v i r o n m e n t ；t h ep r i c i n gd e p e n d so n t h en e g o t i a t i o na g r e e m e n t sa c c o r d i n gt ot h es u p p l y ，d e m a n d ，a n dv a l u e s o fr e s o u r c e s ( 3 ) an e g o t i a t i o n m e c h a n i s mi s d e s i g n e d f o rt h e r e s o u r c e t r a n s a c t i o n a g e n t s d u r i n g t h e n e g o t i a t i o np r o c e s s ，b o t h b u y e r sa n ds e l l e r sa d j u s tm a r g i n sa n dp r i c e sc o n s t a n t l ya n dd y n a m i c a l l y i n t h i sw a y ，w ec a no r g a n i z ea n dm a n a g ed e c i s i o n m a k i n gr e s o u r c e s d i s t r i b u t e di n g r i d v i r t u a l o r g a n i z a t i o n s c o n s e q u e n t l y ，e v e r y d e c i s i o n m a k e rc a n g e t e l i m i n a t i n gi n f o r m a t i o n i n f o r m a t i o nr e s o u r c e s e a s y a c c e s st o t h e s e i s o l a t i o na n d r a i s i n g r e s o u r c e s t h r o u g h t h eu t i l i z a t i o no f ( 4 ) d e c is i o n m a k i n gr e s o u r c e si ng r i de n v i r o n m e n t p r o v i d e d e c i s l o nm a k e r sw i t hs t r o n g s u p p o r tf r o mt h ei n f o r m a t i o n ，s o f t w a r e t o o l s ，h a r d w a r ep l a t f o r m s ，a n do t h e ra r e a s t h i st h e s i sc o n d u c tg r i da n d a g e n tt e c h n o l o g yt ot h es u p p l yc h a i nd e c i s i o n m a k i n gs u p p o r ts y s t e m t od e a lw i t hd a i l yd e c i s i o nm a k i n gp r o b l e m s i ti sp r o v e dt ob eu s e f u li n h e l p i n gd e c i s i o nm a k e r st op l a nt r a n s p o r tr o u t e s ，f a c i l i t i e sl a y o u te t c i n t e l l i g e n t l y ，q u i c k l y ，e c o n o m i c a l l ya n ds c i e n t i f i c a l l y ，w h i c hm e e t st h e n e e d so fe c o n o m i cg l o b a l i z a t i o n k e y w o r d s ： d s s ；a g e n t ；d e c i s i o n m a k i n g r e s o u r c e s m a n a g e m e n t ； c o m m o d i t ym a r k e tm e c h a n i s m 图1 1 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图3 1 图3 。2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 - 9 图3 10 图3 11 图4 1 图4 2 图5 1 图5 2 图 图 图 图 插图清单 网格资源管理分层模型4 基于两库的d s s 体系结构9 基于知识的d s s 体系结构1 0 基于决策支持中心的d s s 结构1 l 沙漏形状的五层结构14 o g s a 网格体系结构模型15 o g s i 向w s r f 发展示意图1 6 o g s i 层次模型17 基于w e b 服务规范的w s r f 1 7 基于网格的决策支持系统模型框架18 网络与开放分布式环境下多a g e n t 协同工作系统2 2 多a g e n t 系统中a g e n t 结构图2 3 移动a g e n t 系统结构图2 5 移动a g e n t 服务器结构2 5 移动a g e n t 模型2 6 移动a g e n t 的生命周期2 7 移动a g e n t 系统模型2 7 基于a g e n t 的网格体系结构2 8 基于移动a g e n t 的网格资源管理模型3 0 基于a g e n t 的g b o d s s 模型3 1 基于a g e n t 的g b o d s s 运行流程图3 3 g b o d s s 决策资源管理经济模型3 8 经济模型时序图4 0 供应链决策支持系统功能结构图4 5 直接运输网络4 8 送奶路线的直接运送4 8 所有货物通过配送中心的运送4 9 配送中心利用送奶路线送货4 9 基于网格的运输决策支持系统结构图5 2 插表清单 表5 1不同运输网络的优点和缺点5 0 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金目墨王 些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：2琵 签字日期：黼年：；月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 金目墨王些太堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权合肥工业大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：慧 签字日期：吩年；月1 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：中国电子科技集团第3 8 研究所 通讯地址：合肥市淠河路8 8 号 翩签名：韵丢掀 签字日期：弘9 年；月f 日 电话：13 9 6 514 0 2 4 6 邮编：2 3 0 0 31 致谢 值此论文完成之际，谨向导师杨善林教授致以衷心的感谢和崇高 的敬意! 感谢杨老师在科研和学术工作上给予我的支持和关怀。感谢 杨老师在论文期间给予我的细心指导和帮助。杨老师深厚的学术造 诣、敏捷的思维、严谨的工作作风、对科学前沿敏锐的洞察力、勇往 直前的开拓精神都使我受益匪浅。 感谢尊敬的马溪骏老师，感谢马老师在我两年半的学习和生活中 给与我的指导和帮助，感谢她对我的谆谆教导和无微不至的关怀。正 是她的关心使得我能顺利地完成学业。马老师严谨的治学态度、精益 求精的工作态度和诲人不倦的师者风范，让我深受感染。 感谢合肥工业大学管理学院的梁昌勇、刘心报、付超、胡笑旋等 老师对我的关心、指导和帮助，感谢网络所所有同学对我学习和生活 上的关心和帮助，让我感受到一个大家庭的温暖。 感谢父母和家人这么多年对我学业的支持并为我承担的压力。他 们的关爱是我在漫长的求学路上支持下来的精神源泉。在论文得以完 成之际，与他们分享这其中的甘苦，并感谢亲人们对我殷切的期望和 无私无悔的支持。 感谢各位评审专家，感谢他们在百忙中抽出时间对论文进行了仔 细的评阅。 在此向所有帮助和关心过我的人们表示衷心的感谢。 作者：王慧 2 0 0 7 年12 月31 日 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 决策支持系统( d s s d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ) 的概念最早是由s c o t t m o r t o n 和k e e n 于上世纪7 0 年代提出【l j ，在随后的几十年内得到了迅速发 展，成为系统工程、管理科学、人工智能等领域十分活跃的研究课题。 从基于主机的d s s ，到c s 模式的d s s ，以至于当今流行的基于w e b 的d s s ，网络技术每发展一步，对d s s 的概念、架构及功能都产生巨大的 影响。特别是网格技术的发展与成熟，引起了d s s 的又一次革新。网格技 术有效连接地理分布式资源以解决大规模计算问题，并支持开放的标准和 动态服务，很适合d s s 平台的构造需求，对d s s 理论与应用带来巨大的 变革意义。因此，基于网格的开放式决策支持系统( g b o d s s g r i db a s e d o p e nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ) 川【3 j 成为d s s 发展的新方向。 g b o d s s 是一种以融合网格技术、对策与决策科学、分布式人工智能、 管理科学等学科为基础的知识集成系统。 全球化的发展趋势对决策支持系统的开放性、共享性、协同性等方面 提出了更高的要求与挑战。在这些方面，g b o d s s 具有其独有的优势： ( 1 ) 决策系统的开放性。开放性【4 】是指系统对象及其子系统与系统环境 之间有物质、能量和信息的交换。集中式决策支持系统并不具备开放式特 征，现在研究较多的基于w e b 的决策支持系统也没有建立真正的开放语义 与标准。而网格作为决策支持系统的环境，其结构、标准等都是开放的， 网格的开放性决定着决策系统的开放性，这种开放性表现为系统资源、系 统的结构与标准以及系统的应用是开放的，使决策支持系统不仅作为资源， 而且作为全球共享的一种服务。 ( 2 ) 决策资源与服务共享的充分性。网格是在互联网基础上建立的一个 全新的计算平台，管理跨组织、跨管理域的资源与服务。这种“海量”资源 与服务无疑对复杂决策任务的求解提供有力支持，g b o d s s 能够充分利用 “海量”资源与服务，从“海量”资源和服务中发现、挖掘与复杂决策任务求 解相关的资源和服务。 ( 3 ) 复杂决策任务求解的协同性。网格主要解决计算密集型、数据密集 型与要求协同工作等应用，这种环境下的决策任务比传统的决策任务更为 复杂，这些复杂任务的决策无论是战略决策、战术决策还是作业决策，从 性质上更加非结构化、从认识程度上更加不确定、从复杂程度上更加复杂。 单个的决策智能体很难适应复杂的决策任务求解，需要多个智能体相互协 同工作有求解复杂的决策任务。g b o d s s 融合了网格技术、多a g e n t 技术 以及分布式决策支持系统，它通过对复杂决策任务的建模与任务分解，把 一个复杂的决策任务分解成一系列子任务，每个子任务由不同功能的 a g e n t 进行协同决策，这样复杂任务的决策就转化为由不同a g e n t 或多 a g e n t 联盟对分布式子任务的决策。g b o d s s 适用于更高的决策层次和更 复杂的决策环境，它遵循网格环境下开放式标准与协议，动态地挖掘和组 织与决策任务相关的网格资源和服务，通过不同功能的自主a g e n t 协同地 求解复杂的决策任务。 上述特征表明g b o d s s 是一个开放的庞大的知识系统，应能自主地与 环境交互，能对复杂的、非结构化的、定性与定量相结合的决策任务协同 求解提供支持。本文在前人工作的基础上，提出了改进的g b o d s s 模型， 并通过引入市场机制的方法研究了决策资源管理问题。 从更深层意义上讲，网格环境下g b o d s s 不仅是一种资源，更是一种 服务，是对全球性的复杂决策任务的决策支持提供服务。g b o d s s 的研究 不仅为全球化的复杂任务的决策支持与有效求解提供新的方式与途径，而 且将改变决策支持方法、结构与过程，为决策支持系统提供新的理论与工 具。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 决策支持系统 决策支持系统的研究经历了经典的决策支持系统、基于多a g e n t 技术 的决策支持系统与基于互联网的决策支持系统的研究过程。不同的研究阶 段丰富了决策支持系统的语义、结构、应用等内容。 自从7 0 年代决策支持系统出现以来，经典的决策支持系统研究工作出 现资源组织与用户运行两种模式。资源组织模式强调的是决策支持系统组 成与结构，包括3 种基本类型：( 1 ) 多库系统1 5 】，有由数据库、模型库组成 的两库系统，有由数据库、模型库以及方法库组成的三库系统；( 2 ) 基于知 识的系统1 6 ，在上述库基础上引入知识库，使决策支持系统具有智能，也 称为智能决策支持系统；( 3 ) 决策支持中心 7 1 ，它是由决策资源中心以及一 组决策专家组成。用户运行模式强调的是决策支持系统中用户的交互。 经典的决策支持系统存在维护性差、灵活性不强以及复用性差的缺点， 严重地制约了决策支持系统的研究与应用。多a g e n t 技术与互联网技术等 技术的发展带动了决策支持系统的发展。 a g e n t 技术应用于决策支持系统中的研究主要有系统的结构、多 a g e n t s 之间的协作规划与求解机制等。t u n g 8 j 提出一个面向目标基于行为 的采用多a g e n t s 合作的决策支持的体系结构，采用软件a g e n t 作为决策支 持系统的组件建立协作的决策支持系统；而且采用双层方法建立基于 a g e n t 的决策支持系统，即：第一层是一个指派模型，搜索、识别与选择 适合于完成指定任务a g e n t ，另一层是为所有的个体a g e n t 设计协调与协 2 作策略。网络技术的发展促进了a g e n t 技术在分布式决策支持系统的研究， 喻永新【9 】研究了分布式决策支持系统的模型聚结与选择问题。刘金琨【l0 】将 界面智能体、移动智能体和信息智能体应用于决策支持系统中，利用界面 智能体的人机协调技术构成一个人机共存的智能决策支持环境，利用移动 智能体与信息智能体实现人机决策的网络化。杨善林j 采用多a g e n t s 技 术构造d i d s s ，d i d s s 是由不同网络结点的a g e n t 组成，通过多a g e n t s 协作求解问题对决策提供支持。琚春华【1 2 】【i3 】在分布式决策支持系统研究成 果的基础上提出了基于a g e n t 软件合成的协同交互a o d d s s 的构建，包括 a g e n t 结构、模型和知识的描述、a g e n t 间协同交互和复杂问题的分布式求 解方法。 互联网技术的发展带动了决策支持系统的研究与发展，一些国际学术 研究者或组织从事基于互联网的决策支持系统的研究，取得了很大成功， 在相关的国际决策支持系统会议上或学术期刊上有很多的论文采用 i n t e r n e t 或w e b 技术研究决策支持问题。具有代表性的研究工作有b h a r g a v a 研究的决策网( d e c i s i o n n e t ) 4j 和mg o u l 研究的开放式决策支持系统i l5 1 。 决策网核心技术是为决策技术建立一个电子市场，包括消费者、提供者以 及连接它们经纪人b r o k e r ，市场有助于为匹配消费者、提供者以及决策技 术招集和提供服务；g o u l 提出并验证了在企业组织之间与组织内部配置与 共享专业d s s 协议组的设计需求，提出了模块化分层式协议规范与3 个样 本客户界面，其核心工作是为i n t e r n e t 决策支持系统配置提出称为开放式 d s s 协议的一套协议集。和决策网比较，g o u l 采用开放式协议代替决策网 中经纪人连通消费者与提供者。就涉及的决策资源来说，基于w e b 的d s s 是提供数据服务、计算服务或模型服务。j e u s f e l de t a l 把这种思想引升到 i n t e r n e t 上的决策组件i l 引，而且设计了连接分布式决策组件的脚本语言。 另外一些研究者研究了d s s 的w e b 决策机制，p o w e r 【1 7j 系统地研究了这种 决策支持机制，并且把这种决策支持机制划分为5 种类型：数据驱动型、 模型驱动型、知识驱动型、文档驱动型以及通信驱动型。s r i d h a r 【l8 l 在 i n t r a n e t 环境下建立了决策支持系统的数据会话的结构，利用网上资源对 决策进行支持，详细地探索了w e b 技术如何改进组件的功能，提出了基于 w e b 的决策支持主要类型的分类学方法。b a ”j 设计了c l i e n t b r o k e r s e r v e r 框架，实现基于w e b 的d s s 的信息集成。k e r s t e n 2o 】开发了i n s p i r e 原型 研究与指导d s s 上通过w e b 协商。d o n g 【2 l j 提出了一个基于w e b 的d s s 生成器体系结构框架，该框架利用不同的软件a g e n t 提高现有d s s 的功能。 k w o n l 2 2j 提出了一种基于w e b 的d s s ，和w e b 技术，文本元数据w e b 服 务，以提高决策服务的开发与集成。 从目前的d s s 构建平台来看，基于w e b 的d s s 构建平台具有许多优 势：用户界面友好、覆盖区域广、资源丰富、易构建，正因如此，基于w e b 的d s s 也获得了越来越多的应用，逐渐成为d s s 的主流。但是，w e b 作为 d s s 的构建平台也有一些缺陷，如缺乏全局的管理和协调机制，w e b 上各 站点间关联松散等等，这些缺陷导致了运行其上的决策资源组织和管理的 困难。虽然w e b 实现了各站点网页间的连接，但是未能实现应用层的相互 连通，这使得w e b 上的决策资源协同工作、有效管理与利用仍旧非常困难。 随着第三代互联网浪潮网格技术的出现【2 3 1 ，它所具有的分布式资源共 享与协同工作的典型特征为研究和开发新一代的d s s 提供了更高的平台 文献 2 提出了g b o d s s 的框架模型( g r i db a s e do p e nd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m s ) 的概念，并对该系统的体系结构进行了研究。文献【2 4 】利用g l o b u s 工具对g b o d s s 的实现方案进行了研究。文献 2 5 】对g b o d s s 进行了规范 化的描述，分析了由决策资源到决策服务转化的机制，并对g b o d s s 和传 统d s s 进行了比较。本文利用a g e n t 技术，改进g b o d s s 模型，更适应 决策环境和网格环境的复杂性，提高了智能性。 1 2 2 网格资源管理 网格计算环境中的资源在地理上是广泛分布的，而且每个资源都归属 于不同的组织，都有各自的资源管理机制和政策，因此，如何对网格计算 环境的资源进行管理是实现高性能联合计算，共同完成重大应用问题的关 键，而网格中的资源管理主要是通过网格资源管理系统( g r i dr m s ) 来实现 的。目前网格资源管理系统模型主要分为三类：分层模型、抽象所有者模 型、计算经济模型【2 引。 1 分层模型 分层模型在实践中己被大多数网格系统所使用，基本思想是将整个资 源管理系统分成若干功能层，较高层次的组件可以利用较低层次组件提供 的服务实现自身的功能。 网 格 用 户 应 用 程 序 作业 作 业 控 制 代 理 访问控制代理 叫全局调度器 领域控制代理 望叫分配代运 图1 1 网格资源管理分层模型 如图1 1 所示，用户提交作业给作业控制代理，由它负责作业在系统中 4 箸世 盟 一 的分配和预留。作业控制代理调用访问控制代理，从而决定系统是否能容 纳附加作业，且当系统饱和时拒绝或推迟作业。全局调度器为输入的作业 计算一个或多个进度表，利用网格信息系统进行资源发现并且咨询领域控 制代理来决定当前的状态以及可用的资源。领域控制代理也就是局部资源 管理器，它接受委托负责管理待使用的资源，它所控制的资源集合构成一 个控制域。接着，全局调度器计算映射集合并将这些映射传递给分配代理。 配代理就进度表中的资源与领域控制器代理协商，并对资源进行预约。适 当的时候，作业控制代理和另一个分配代理合作，此代理与领域控制代理 协调并开始任务的运行。 2 抽象所有者模型 通常，网格资源的用户并关心的是与某些实体就需要使用的资源的情 况、资源的价格以及付款方式等达成一致。因此，一般与用户交涉的实体 并不是真正的资源所有者，而是能与所有者交涉的代理人，但用户可以抽 象的将代理人当作资源的所有者，这种代理人即被称作“抽象所有者” ( a b s t r a c to w n e r ，简称a o ) 。通过协议或对话，客户和a o 之间以协商的 方式对获取和使用资源进行安排。 抽象所有者模型在资源共享过程中遵循定购和交货模式，模型中存在 拥有网格资源的抽象实体，用户只需要同这个抽象所有者协商就获取所需 资源。此模型虽然简洁明了，但仍有许多尚待解决的问题，如客户如何发 现拥有需要的资源的a o 。目前尚未出现典型的采用抽象所有者模型的网 格资源管理系统有具体的网格计算系统采用，而大部分p 2 p 计算系统很可 能会基于这种模型。 3 计算经济模型 经济学方法在计算机系统资源管理中的应用，是近二十年来非常活跃 的一个研究领域，相关的研究工作为数众多【2 7 】 2 引。经济学方法成功的管理 了当前人类经济生活中存在的分布性和异构性。经济模型增强了网格的社 会结构，因此保证了它的稳定和效率。由于网格环境的动态性，不可能预 先定义一个资源的价格、性能、供求关系的数据来实现网格资源的中介。 借鉴人类社会的市场调节模型，需要在网格中建立一个市场模型，通过市 场机制调节供求关系和资源价格，提供一个公共的解决方案。在基于经济 机制的网格计算环境中，资源管理系统需要为资源消费者和资源生产者提 供表达他们需求，以及能够方便地实现他们的目标的工具和机制。作为研 究热点，基于经济模型的网格资源管理具有很大的应用价值，代表性的研 究成果和项目有g r a c e t 29 1 ，g r i d s i m e 30 1 ，g c o m m e r c e t 3 1 】等。 本文借鉴经济学方法，管理决策资源。在经济学方法中，资源调度不 是静态地由单个调度实体来完成，而是由终端用户的要求直接驱动。一个 常规的花费模型一般关注的是运行时应用的软件和硬件花费，而经济模型 主要对最终用户的服务收费。在竞争的经济市场中，基于需求和可供使用 资源的贸易是主要驱动力。因此，我们着重强调单个用户在网格中与其他 用户以及网格服务提供者和资源拥有者的竞争。 1 2 3 研究现状分析 网格技术与d s s 研究现状表明，网格网络技术每发展一步，对d s s 的概念、框架及功能产生巨大的影响。第一代网络技术( t c p 、i p 技术) 使计算机硬件互连，d s s 从基于主机( m a i n f r a m e ) 的d s s 发展为基于 c l i e n t s e r v e r 的d s s ；第二代w e b 技术的诞生，实现了w e b s i t e 互连，d s s 从基于c l i e n t s e r v e r 的d s s 发展到基于w e b 的d s s 的转变，这是现代最 流行的d s s 。基于w e b 的d s s 具有学多优良特性，如友好的标准的用户 界面、全球互连、具有丰富的决策资源，但是w e b 作为d s s 平台具有一 些根本弱点，如位置和网页的连接是脆弱的，且缺乏管理机制；现在代表 第三代i n t e r n e t 革命的最先进技术一一网格引起d s s 发展的很多革新思想 与技术，网格的出现作为一种有效的技术连接地理分布式资源以解决大规 模问题，支持开放的标准和动态服务，这些特征很适合d s s 平台的构造需 求，它将大大改进d s s ，对d s s 理论与应用带来巨大的变革意义。 网格具有资源共享、异地协同工作、支持开放标准等特性，能够克服 w e b 平台给d s s 带来的困难，较好地解决当前d s s 中存在的一些问题： ( 1 ) 决策服务运行环境的局限。在传统的d s s 中，多数决策技术必须在特定 的软件和硬件环境下运行，而其使用者却又往往不具备所需的运行平台， 使得这些决策技术很难得到应用。而在网格环境下，d s s 可以提供决策服 务的运行环境，使决策系统在其提供者的服务器环境下运行，克服了因运 行环境不同而导致的兼容性问题，同时还解决了决策系统的升级问题。( 2 ) 缺乏动态决策服务。传统的d s s 有很强的针对性，并且建成后很难修改， 而决策者面对的情况在不断变化着，d s s 难以跟上需求的变化。在网格环 境下，决策技术的提供者提供决策技术的形式将是决策服务，可以动态地 注册和删除，还可以根据决策者的需要进行动态组织，构成动态d s s ，适 应需求的变化。( 3 ) 信息资源的利用率不高。目前，绝大部分的互联网资源 都处于闲置状态，没有得到充分的利用。网格强大的信息服务和资源管理 能力能对这些分布的资源进行有效地组织和管理，大大提高信息资源利用 率。( 4 ) 协同工作支持不充分。网格可实现几乎所有互联网上资源的共享， 而这些丰富多样的资源能从信息源、软硬件环境等方面给决策者提供强有 力的支持。决策者可充分利用这些资源协同工作，解决问题。另外，网格 还能实现应用层的相互连通，加强决策者间的协同工作能力。此外，在网 格环境下，人工智能技术的使用将使d s s 具有智能程度高、界面友好等特 6 点，平台更具灵活性。此外，由高性能计算机和高速通信网络组成的网格 环境增加了功能强大的安全、故障检测与修复等服务，将使d s s 具有更高 性能，更加安全可靠。 同时通过网格技术与决策支持系统研究现状可以看到：在网格环境下 将决策支持系统作为一种服务，采用a g e n t 技术研究复杂决策任务的协同 求解是一种有效的方法。随着网格技术的广泛应用，丰富的网格资源为复 杂问题求解提供的重要的资源支持，研究基于网格的开放式决策支持系统 是未来决策支持系统研究与网格应用技术的发展方向。 g b o d s s 以网格技术为平台，扩展了以往d s s 系统中资源的范畴。所 含资源包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、知识资源等几乎 所有互联网资源。这些丰富多样的资源能从信息、软件工具、硬件平台等 各方面给决策者提供强有力的支持。而如何对这些资源进行有效的管理和 配置成为g b o d s s 的核心问题之一。决策资源管理和调度问题包括了用户 对决策资源的发现和选择；合理、高效地分配资源；网格环境中各实体对 决策资源使用代价的协商；对用户状态和资源状态的实时监控和动态更新 等等。g b o d s s 中的决策资源与传统决策资源的差异很大，传统的集中式 的决策资源管理方法没有考虑网格上决策资源的分布性、自治性、动态性 和异构性的特点，缺乏统一的标准和规范，不具备全球范围的规模可扩展 性，因而传统的集中式的管理方法很难适用于网格上决策资源的管理。网 格资源管理方法启示了我们，可以借鉴相关有效方法对网格环境中的决策 资源进行管理。 1 3 研究思路与结构安排 本文对基于网格的决策支持系统的概念和框架结构进行研究，分析了 基于网格的决策支持系统的特点和系统的流程，分析网格技术以及多 a g e n t 技术、移动a g e n t 技术的特点，以及对决策支持过程所起到的具体 的支撑作用，并改进了基于网格的决策支持系统模型。在此基础上，进一 步对决策资源管理进行重点研究，提出用市场经济模型解决网格环境下海 量决策资源的共享和交易问题，达到资源优化配置，辅助决策者进行科学 决策。最后通过一个在供应链运输决策领域的实例，验证前面的概念、理 论、方法、模型的合理性和可行性。 本论文的内容组织如下： 第一章为绪论，阐明研究背景和研究意义，给出决策支持系统和网格 技术的研究综述，进而整理出本文的研究思路和结构安排。 第二章为g b o d s s 系统结构，详细分析了传统决策支持系统的基本框 架，网格技术为决策支持系统带来的变革以及网格体系结构，在此基础上 进一步分析g b o d s s 系统的特点和流程，并说明了此系统的优越性。 7 第三章为具有a g e n t 的g b o d s s 模型，在目前g b o d s s 体系结构和 a g e n t 技术的基础上对决策支持系统模型进行改进，将多a g e n t 和移动 a g e n t 运用到g b o d s s 中，帮助决策者进行决策任务处理和决策资源交易。 第四章为具有a g e n t 的g b o d s s 决策资源管理模型，介绍了决策支持 系统的资源管理，和网格环境下的资源管理，引入经济学原理，提出用市 场模型解决决策资源的交易问题。并为资源交易a g e n t 设计一种协商算法。 第五章将前文提出的理论、方法、模型用到供应链决策实例中，详细 说明了其在运输问题决策方面的应用，验证了合理性和可行性。 第六章是对全文研究工作的总结，并指出今后进一步研究的方向。 8 第二章g b o d s s 体系结构 随着科学技术水平的发展，实现决策支持的方法也会越来越先进。研 究与开发d s s ，就要探讨d s s 的构造和系统结构。本章首先分析基于多库、 知识、以及决策支持中心的决策支持系统的体系结构，提出传统体系结构 的不足；然后介绍了能够改进d s s 的网格技术，简要介绍了五层沙漏结构、 o g s a 、w s r f 三个网格体系结构，以及基于网格的d s s 结构，之后详细 分析了基于网格的决策支持系统的运作过程以及优点。 2 1 传统d s s 的体系结构 决策支持系统( d s s ) 的体系结构是指构成d s s 的各组成部分的排列、 组织和相互作用的方式。系统的功能决定于系统的结构，结构是功能的内 在体现，因而对d s s 体系结构的研究是研究d s s 的前提和基础 目前普遍把d s s 体系结构分为两大类【4 5 】：一类是以s p r a g u e f 3 2 1 两库结 构为基础的多库体系结构，另一类是b o n c z e k ”】的基于知识的体系结构。 前者核心在于以各种库及其管理系统为决策提供支持支持，而后者的核心 在于系统的问题处理子系统。这两种框架结构各有优缺点，都为决策支持 系统的发展进步都起到重要作用。 2 1 1 基于多库的d s s 体系结构 基于多库的d s s 结构是在两库结构的基础上提出来的。两库结构由 三个部分组成：数据系统、模型系统和人机对话系统，如图2 1 所示。 图2 1 基于两库的d s s 体系结构 对话部件是人机接口模型部件，也是决策支持系统的核心，通过它调 用数据库的数据和模型，管理和存储决策问题的求解等，都由对话系统实 现。 该结构形式明确了的组成，也反映了的关键技术模型库管理系统、部 件的接口、系统的综合集成。该结构形式对d s s 的发展做出了很大贡献。 9 后来又在s p r a g u e 的两库结构的基础上增加了知识库、方法库、文本库、 图形库等，因此三库、四库、五库、六库的结构模式应运而生。基于多库 的结构模式为定性与定量相结合的模式提供了支持，人机界面变得更加友 好。但是弊端也随之出现，结构松散，知识表达因为库的增加而复杂化； 各子系统之间不能实现一致的信息组织与处理，效率不高等【34 1 。 2 1 2 基于知识的d s s 体系结构