（光学工程专业论文）货车转向架关键零部件寿命管理决策支持系统的研究(1).pdf

憩塞交逐丈学冁1 ：磷宠生学& 论文5 8 6 0 3 3 摘要 本文对货车转向架关键零部件寿命管理研究的内容及决策支持 系统，特别是决策支持系统的模型库及其管理系统技术进行了研究。 本文在麓妥介绍决策支赫系统( d s s ) 鹃蔫本内容及今后发矮趋 势的綦础上，论述了模型表示方法、模型雕的组织与存储、模型的 选择葶n 模型的组禽过程，分析了货车转向架关键零部件损伤模式、 原潮及寿命管理磷究豹主要内容，最嚣提爨了关键零部件寿命管理 决策支持系统的结构、系统实观的目标和功隧以及模型滕系统构造 的方法，并探讨了实现该系统的关键技术。 本文酶瓣究王作不仅对转淘絮关蕤零帮 串静寿命管瑷静迸一步 研究提供一定的决策参考，而殿为今后货率其它关键零部件及整个 系统鲍寿命管理次策支持的研究也作了初步的尝试。 关键词：转向架，关键零部件，寿命管理，模型库， 决繁支持系统 蓖嘉交逶天掌琰圭秘宠生学篷沧交 l i f e - s p a nm a n a g e m e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mo ft h eb o g i ek e yp a r t s o fr a i l w a yw a g o nw a sd i s c u s s e di nt h i st h e s i sa n dt h em o d e lb a s ea n d m a n a g e m e n ts y s t e mw e r cs p e c i a l l ys t u d i e d a f t e r i n t r o d u c i n gt h e b a s a lc o n t e n ta n dd e v e l o p m e n tt r e n do f d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，t h ef o l l o w i n gc o n c e p t sw e r er e f e r r e d ：m o d e l e x p r e s s i n gm e t h o d ，m o d e lb a s es t r u c t u r ea n ds t o r a g e ，m o d e ls e l e c t i o na n d i n t e g r a t i o n t h e nt h es c a t h em o d ea n dr e a s o no ft h ek e yp a n sa n dt h em a i n c o n t e n to fl i f e - s p a nm a n a g e m e n tr e s e a r c hw e r ea n a l y z e d a tl a s t ，t h e s t r u c t u r e ，t a r g e ta n df u n c t i o no ft h es y s t e mw e r ep u tf o r w a r d ，t h es t r u c t u r e o fm o d e lw a sd e s i g n e d ，a n dm o r e o v e r , d a t ac o l l e c t i o n ，w h i c hw a st h ek e y a s p e c to ft h es y s t e m ，w a sp o i n t e do u t t h er e s e a r c hw o r kd o n ei nt h i st h e s i sc a nn o to n l yg i v es o m e d e c i s i o n r e f e r e n c ef o rp e o p l ew h ow i l la p p l yt h e m s e l v e st ot h ef u r t h e r s t u d i i e so nl i f e s p a nm a n a g e m e n to fb o g i ek e yp a r t s , b u ta l s op u ta w a y f o r t h er e s e a r c ho nl i f e s p a nm a n a g e m e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mo fo t h e r k e yp a r t so fr a i l w a yw a g o ni nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：b o g i e ，k e yp a r t s ，l i f e s p a nm a n a g e m e n t ，m o d e lb a s e ， d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m 北京交通大学硕士研究生学位论文 第1 章绪论 1 1 决策支持系统的产生及发展 1 1 1 决策支持系统的产生背景 信息系统( i n f o r m a t i o ns y s t e m s ，i s l 的发展始于电子数据处理 饵l e c t r o n i cd a t ap r o c e s s i n g , e d p ) ，经过管理信息系统( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m s ，m i s ) ，最后形成决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m s ，d s s ) 。早在五六十年代，e d p 主要被用来进行单项数据处理 和编制报表等事务管理，主要且的是为了提高工作效率，避免大量计 算数据和编制报表等繁杂劳动。6 0 年代中期，由于对计算机系统与各 种任务及各因素之间的协调与配合出现新的要求，这样便形成了m i s 。 m i s 主要用来处理模型简单和结构化较强的决策问题，可以说，m i s 对合理改善信息处理的组织方式和技术手段、提高信息处理的速度、 工作效率和管理水平所做的贡献是不可否认的。7 0 年代开始，随羞人 工智能( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a t ) 和计算机技术的发展，高层管理和决 策人员面临着战略决策、发展规划等重大决策问题。它们涉及面j ， 变化凶素多，往往要求及时反映方案的综合结果，d s s 就是在这种情 况下产生的。 1 1 2 决策支持系统的发展过程 6 1 1 7 1 1 9 1 d s s 的应用发展过程经历了这样几个阶段： ( 1 ) 7 0 年代初，d s s 刚刚起步，此时的d s s 主要实现辅助管理者 北京交通人学顺i ： o f 究生学位论文 对半结构化问题的决策过程其主要标志是将交互式技术应用于管理 任务。 ( 2 ) 7 0 年代中后期，d s s 主要实现支持管理和决策者做出判断， 强调的是“支持过程”( s u p p o r tp r o e e s s ) 而不是“决策过程”( d e c i s i o n p r o c e s s ) 。 ( 3 ) 7 0 年代术到8 0 年代初，d s s 已酱遍流行，此时的d s sl ：要 注砸捉高决策的“有效f r ( e f f e c t i v i t y ) 而不是“效率”( e f f i e e n c y ) 。 ( 4 18 0 年代中后期，实用d s s 相继涌现，此时的d s s 功能已经很 强，而且人工智f l ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a t ) 技术，尤其是知识工程 ( k n o w l e d g ee n g i n e e r i n g ，k e ) 和专家系统( e x p e r ts y s t e m s ，e s ) 的思想 和方法渗透到d s s 领域，此时的d s s 更加注重系统的“柔性” ( f l e x i b i l i t y ) 。 ( 5 ) 最近几年，d s s 则更加强调各种技术的综合运用，而且又先 后提出了群决策支持系统( g r o u pd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ，g d s s ) ， 分布式决策支持系统( d i s t r i b u t e dd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ，d d s s ) ， 智能决策支持系统( i n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ，i d s s ) ，决策 支持中心( d e c i s i o ns u p p o r tc e n t e r ，d s o ，综合决策支持系统 ( s y n t h e s i z ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ，s d s s ) 等更高层次的决策支持 系统，它们分别适应不同要求、不同层次决策部门的需要，对于提高 各级决策部门的管理水平和控制能力将会有很大的帮助。 1 2 货车转向架关键零部件进行寿命管理决策支持系 统( h c d s s ) 研究的必要性 2 北京变通人学硕i ：研究生学位论文 1 2 1 社会发展的要求 人类社会正在从工业社会步入信息社会，信息处理的自动化完 全可以和物质生成的自动化相媲美，后者通常称为工业革命。如同 工业革命导致了彻底的社会变革一样，这场信息处理技术的革命将 给社会造成同样的影响，如果工业革命的口号是：“时间就是金钱， 效率就是生命。”的话，则信息时代的今天，应该是：“信息即尾金 钱，决策即是生命。” 当前这场信息处理技术的革命，包括摄影、电影、音响、无线电、 电视和电话，它们用于存储、传播和显示信息。然而，在这场革命中， 更令人瞩目的是计算机，它和其它装置的区别主要表现在：其既能存 储和显示信息，又能完成信息转换这一主要功能。当人们意识到人的 思维过程土包括了信息转换时，就会理解具有这一功能的计算机的特 殊意义所在。计算机是当今仅有的、可以模仿人的思维过程的工具， 计算机技术迅速发展，导致了人、机信息处理系统的产生。彻底地改 变了信息处理仅依靠体力和脑力进行加工的状况。但是，信息处理的 本身并不是目的，它只是达到目的的一种手段，只有决策才是最终的 产品，这也正是决策支持系统研究的主题。 在这一切的失误中决策的失误是最大的失误，这已经成为人们 的共以。决策的成功必将带来巨大的政治影响、经济的发展和军事的 胜利，这种例子不胜枚举。而我们所处的时代是知识高度增长和高度 综合的时代，是一个错综复杂、瞬息万变的时代，在各级领导者的面 前，信息的洪流排山倒海，需决策的问题堆积如山。那么，要对这些 信息进行去伪存真、由表及里的科学加工，从而做出科学的决策，除 了需要科学的决策程序，科学的决策技术，科学的思维方式外，还需 3 北京交通人带颂士研究生学位论立 依禳= 挚家们的洋细分析和计算，并利用决策支持系统来完成。 1 。2 2 国民经济发展的邈切需要 交j 迹运输足斛民经济的先行官，社会经济的发展过程中面临的最 大问题之一就是不断增长的交通需求和不能满足其需要的交通运输 爱运辘设备获凌之凝靛矛蘑。铁路是国家熬鬟妥基礁设憝，是技术密 集型产业，它的科技水平和整体素质是反瞅阑家现代化耩度的一个重 要方灏，是综合国力的重要组成部分。我国怒一个以内陆为主的困家， 又楚一令发震孛鬻豢，姨经济爱震兹旁疫羲，在我翟实骧传绞产鼗彝 现代化转换过程中的相当长的一段历史时期内，铁路运输都是一种重 要的运输方式，处予特别重要的地位。而铁路货车是铁路运输的重要 没蠡，是完成铁路赞运任务懿秘葳基礁，必然在羲魏形势下嚣羲着握 速和煎载两大课题。特别是1 9 9 7 年以后的几次铁路运输提速，使货 车的使用条件进步恶化。按2 0 0 0 年底的统计数据，货车在货物周 转爨上占国内苦释运输方式懿魄蓬达弱5 0 ，8 ，年货运量达1 6 5 4 9 8 万 t ，货物周转量达1 3 3 3 6 亿t k m ，每辆保有货率年产量达3 0 3 1 万t k m ， 每辆邋用货车h 产量达8 5 1 8 t k m 。上述指标均处于世界领先水平，但 两辩赛车关建零郝传的损伤凌瓣趋严重，瑟纛我藿赞车及备舔传一蠢 也没有实行寿命管理，整车及零部件均实行根据状态报废。这样做不 仅撮菇了货车及配件的维修成本，同时也绘货车安全带来严重的隐 患。阂蓝，遴遘对我莺铁路货窜技术管理瑗狡翡分辑，尽快对我国货 车及零部件实行潜命管理成为溺务之急。从糯展开对货率转向架关键 零部件的寿命管瑕决簧支持系统的研究也就鼹得蔸为重簧，这对今霜 货絮及其它关谴零部彳孛醵寿命管理决策支持系统翦研究其有一定参 4 一 北京变通人学坝j ：研究生学位论文 考意义。 1 。3 嫠车转向絮关键零部锋进行寿舒管理决策支持系统 ( h c d s s ) 研究内容及嗣标 1 3 1h c d s s 研究内容 寿命管理是程卜产实践中探索和建立怒的对产品避 行全过程质 量控制的先进、科学的管理模式。在科学搜术突飞猛进，产品结构越 来越笈杂，镬矮秘境爨盏残酪，馊矮窝绫骖赞蠲不叛增长黥谤嚣下， 更需鼹认真探索和深入研究如何建立和确定寿命模型。对赞车及其关 键零部件实施寿命管理，是保诞铁路运输安全钓重要手段之一，是保 委运瘸货车整髂鼓零获态稳定瓣疆燕之一，爨货车实蓬掺潮羧革瓣主 要内容之一。 决策支持系统中的模型库魑d s s 最重癸也是最有特色的部件之 一，模壁痒及其警疆系绞是实瑷d s s 茨关键。本文就是逯建镑对实舔 应嗣中的货车转向絮关键零部俅寿命管理挟簸支持系统的开发，对决 策支掩系统的模型庠及其管理系统进行了深入的研究。 本论文按敬下方式缀织： ( 1 ) 介绍了决策和决策支持的基本原理，弗在此基础上论述了决策 支持系统( d s s ) 的熬本内容、现阶段几种主鼗的d s s 系统以及今后发 震斡戆势。 ( 2 ) 首先介绍了模型的概念、用途和特点，然后详细论述了模型表 示方法、模型侔缎织与存储，模型的选择秘模型的组台过程。 f 3 ) 在详鲴分凝了货车转蠢絮关键零帮嵇损傻模式及焚骧霹静基 础上，指出了货率转向架关键露部件寿命管瑷研究的主要内容。 * 5 - 北京交通人举颁l ：研究生学位论文 ( 4 ) 这一章络仑汗发的货车转向架关键零部件寿命管瑗决策支持 系统，提出了决策系统的总体设计及系统要嶷现的目标和功能，然后 秘造了辐应豹摸受体系，最蜃分辑了系统实域麓关键技术。 ( 5 ) 最后部分澍全文进行了总结，分析了论文撰写过糕中遇到的 问题及困难，并提出了今后的研究方向。 。3 2h c d s s 达翻酶目标 本文所进行研究的货车转向架关键零部件寿命管理决策支持系 统是熬于货车转向絮关键零部件寿命管理的研究，即指以零部件经济 建实瑷其服役垒寿命为嚣标，禚瓣零部 孛状态避行釜溅翻译倍赘鏊疆 上优化零部件使用、维修与寿命管理的新技术。所以该系统研究的目 标是：实现对货车转向架关键零部件及整个转内架系统逃彳亍科学有效 醵寿命管瑾，默霹对子进一步完善堡车维修翻壤，达到健纯资金投入， 降低乍辆的乖故笈f h 继续摊谶货车维修制腱改革，为我嗣铁路货车 维修、零部件服役海命延长、镣理水平和设计与世界先进承平接轨提 供一定静借鉴。 6 - 北京交通人学 f 甄。e 研究生掌墩论文 第2 章决策支持系统基础理论 2 ，1 决策支簿豢缝禳惫 2 ， 。 决菱支持系统豹定义 造今为止，仍然没有一个举术界公谈静d s s 酶定义。辩表2 - 1 猁 出了谯一定时期内舆有较大影晌的d s s 定，憩。可以看出，这些定义的 鑫浚赢苇蘸。毒懿获d s s 缀嚣么凄茨，餐靛聚获d s s 熬籍蜜臻荬嚣 标麟发。显然，没有一个公认的、确切的赢义的学辩领溅脊扩展的灵 活性+ 葡旦可以狲濒改变其研究方向，这柱十几年d s s 的发展事实中 可凝诞实这一意。然露没褰患冀羲曩瑟交会绘d s s 霰竣整寒覆多麓 厨，澎响d s s 的发展，甚黧为其进一步歼艘和应用带浓损失。k e e n 在1 9 8 6 年就明确提出：在d 黜的来来研究中，必须解执定义问题， 餐不麓霉次露产燮簌疆羹蹇曳采了藜。秀了蕊缮孺骞d s s 璞途帮霎蔑 的成槊，也为了溅握d s s 的椭念实质和拣撵它在决策中瓣作用， 本 文并不绘出d s s 的定义，只烧通过描述d s s 的几个特性来帮助人们 瑗辩d s s 。 d s s 的基本特授可归结为以下几点：i f 1 ) 企图磐瑰精层警理者缀鬻嚣糕的绩橼他程度不礴、谶甥不够充 努赫鼹瑟； ( 2 ) 把模型兢分析技术与传统的数据存墩技术以及檎索技术结合。 璐) 易予为萼# 诗冀规专业入罴跌交互会落灼方式使燃。 转注重灵漆魏及莛盛效，戳覆籍逶惑舔壤雾矮产黪决簧手最交 。亨一 北京交通人学硕士研究生学位论文 化。 ( 5 ) 支持但不是代替决策者制定决策。 附表2 一ld s s 的定义 定义者d s s 定义定义的依据 g o r r y 和d s s 足基于计算机的交互系统，用来蒂助决策者利用数 词题类型、系统 s c o t t m o r t o n据和模型求解结构化比较差的问题。支持功能 l i t t l ed s s 作为基于模型的一整套过程，用来处理数据和辅助系统功能、接口 管理者在决策过程中进行判断 特点 a l t e ri 常规e d p 比较进行定义：d s s 的甩法是主动的用户应用模式、系统 足行业和职业管理人员目的是效能，目标是灵活性。目标 m o r r 翔c h a n gd s s 为：1 ) 可扩充的系统：2 ) 能够支持专门的数据分析 应用模式、系统 和决策建模过程；3 ) 以未来计划为目标：4 ) 以不规则的 能力 未经事先计划的时问问隔使用系统。 b o n c z e k 等 d s s 是由三个互相鞋系的部分组成，郾语言子系统、指 系统组成 示子系统和问题处理子系统 k e e n d s s 是一个发展演进过程的产物，在这个过程中，用户开发过程 建造者和子系统本身都有能力互相影响，结果带来了系 统的逐步完善，形成了系统的使用模式 t u r b o n d s s 是一个灵活性、适应性很强的交互式计算机信息系 系统使用、输出 统，它使用决策规划、模型和数据库，并把它们与综合结榘 性数据库和决策者的认识能力结合起来，从而形成特定 的可以实现的决镱以求解那些难以用管理科学优化模 型牟身粜检验的问趣。因此d s s 的目标是表示支持复 杂的决蕈年n 增加决策的有效性。 其实，我们也可以从d s s 的名称本身来理解决策支持系统。 “d e c i s i o n ”意味着姆决问题，制定出最终解决方案，指导人们的实 践活动：“s u p p o r t ”注重于理解人们的实际活动并给予帮助；“s y s t e m ” 则指一个人机交互的系统以及设计和实施中的系统。 2 1 。2 决策支持系统的结构形式 一8 北京交通大学硕士研究生学能论文 决策支持系统的结构是决定决策支持系梳功能静重黉藤因，西北 决策支特系统的结构研究是决饿支持系统的设计者和开发者一直十 努关心游海邃。爨嚣嚣羹壹，d s s 毫畜霓静公认戆框絮结穗。按臻瘁 的种樊和个数，可以把d s s 划分为如下类粼： 二= 库结构系统包岔数据库朔模型库。这愁1 9 8 0 年s p r a g u e 提出的， 蹩d s s 鼹基零臻稳。燕嚣掰膏冀它结擒摇絮均莛莲瑟基璐上发襄逛柬 的。这一结构是面向数据处理的决策支持系统结构的，适阁于一些较 窄的特定应用领域，如财务计划、销售利润、成本、投资笛。 三蓐缝鞫系缎题蠹鼗蠢瘁、模型疼、方法瘴。它莛二瘁络褥翡改 进，怒将二库d s s 中的模型库巾的决策方法分离出来，缀成方法库。 另种三库结构包含数据库、模型库和信息库。 鼹库维捺系统包含籍谈霹、数据库、貘嫠簿帮方法瘁，这是t 9 8 5 年b e l e w 在s p r a g u e 功能框架的基础上提出的实为智能决娥支持系统 ( 以下滴称i d s s ) 的耪结构，b e l e w 称之为浚进链。演逃链可用柬支 持鼹户簿学嚣过程鞠耀题戆识攒过程，这一结梅是匿蠢熟识登瑾翡凌 策支持系统结构。 轰库结构系统包盘数据库、模型霹、方法岸、知识露靼文本库。 这是媾瓣达等在透蓐结药静萋勰上予1 9 8 8 年提出羲一羚国s s 静堰黎 结构。五个库子系统之间有一种层次顺序联鬻，即文本席数据库 横型痒方法痒知识藤。这一颁黟反殃了售息缭擒化程度 翡提寓竣及薷惠耪烁纯程度嚣提麓，这静袋系焉演述链表示。蒎滨逐 链外，五库之间聪宵信息的提取关系、调用靛系等。 二、三库结构楚基于数蕴分橱窝数擅剿敝瓣，是d s s 发曩豹初级 除溪，又巍传统d s s 。透、纛潞i d s s ，是d s s 发展懿离缀静段。 * 壁 北京交通太学磷士研究生学位论文 尽管d s s 在形态上各色备样，但它们谯结构上有一个基本特征 集成性，对不问形态的d s s 进行分解时，又会发现d s s 主要由 矗个邸件缓成：夫雾接嗣、鼗糍簿、模鍪i 痒、酝滚瘁、方法痒。每个 库又带有各自的管理系统，即对话管理系统、数据库管理系统、模型 库管理系统、知识艨管理系统、方法库管理蓉统。因此一般地说，大 部分d s s 都爵暖谈为是这卡个蒸本部 季懿不溺豹集成移缀会，霹这卡 个部件可以组成实现支持任何层次和级别的d s s 系统。一个典型的决 策支持系统结构如图2 2 所示。 图2 - 2 d s s 系统结构 2 2 决策支持系统的类型旧跏 d s s 是- - i 1 歼放的交叉学萃年，它主要的理论基础燕倍崽论、计 算机技术、管理科学和运筹学、行为科学、人工智能以殿信息经济 学。嚣辩学特副楚诗冀瓿技术、阏络技拳逐尼年麓飞速发震为d s s 的发展提供了强大的推动力。以下所列出的几种d s s 类溅是d s s 当 - 擒 北京交通大学顶十研究生学位论文 前研究的重点。 i 鳖i2 - 3g d s s 体系结构图 2 2 1 群决策支持系统( 6 0 s s ) g d s s 是在多个d s s 和多个决策者的基础上进行集成、优化的结 果，即g d s s 是集成多个决策者的智慧、经验以及相应的决策支持系 统组成的集成系统，它以计算机及其网络为基础解决一些半结构化、 非结构化问题，其体系结构如图2 - 3 所示。如何设计开发g d s s 米支 持群决策足个复杂的仃务，但随着通信、计算机等各种技术的进步， 如电子会议、局域网、远距离视讯会议以及决策支持软件的研究成果， g d s s 技术将发展得越来越成熟。 g d s s 中用到了通信技术( 包括电子信息、局域或广域网、电话会 议、储存和交换设备等) 、计算机技术( 包括多用户系统、第四代语言、 数据库、数据分析、数据存储和修改能力等) 、决策支持技术( 包括议 程设置、人工智能和自动推理技术、决策模型方法决策树、风险分析、 北京交通犬 碰士研究生学挝谚文 预测方法等) 以及缩输化的群决策方法。 g d s s 适用予知识繁多、内部和外部情况发杂、形势建化急剧为 符征静决蒙蓐境，这释坪装袋器淡策交霉受频繁、更重要了。照籀 年f 早j l 丌始，g d s s 技术在斑论上的研究就已取得了令人瞩日的进 展，g a l l u p e 在1 9 8 5 年就开发了个g d s s 越本框架，夔阑的波音公 司、i b m 公司等e i 将g d s s 鬏入癍藤，获攥了较好效鬃。 2 2 ，2 分布式决策支持然缆( d d s s ) d d s s 是醭突出多于饕理经甏上努襄瓣决策箨磐霞势发诗冀、蛰 调一激地求解问题。这些分布猩不同物理位髓上盼决策体构成计算机 网络，网络的每个结点至少含谢个决镶支持系统或有若干辅助决策 熬功缝。d d s s 彀禽鸯褫箍台怒来魏软、醭静嚣帮凳。d d s s 繇窕重 点最分布性和并靛性。人们在耕究人类利用知识求解问腻的过程中发 现：大型复杂系统的求解需要辫个专业人员协干# 完成。例如，在军事 指簿决策过程孛，盛子醴瑟环骧复杂，蘸霭广，蓓墓静牧爨嚣要努毒 在不湖地理位置的多个传感器糊信息处理系统同时工作，以便获得完 整、准确的当女# 形势信息，两魁军事决策鹩制定也器要器缎军事专家 籀甄协霹。d d s s 綦是将“秘撵”雩# 走一个爨簧瓣瘸蘧求髂方法慕磅 究。研究d d s s 的个重要原嗣是某些问蹶领域的知识和行为在空间 土、时闫上或逻辑上本身具有分布性；另一个重要甄嚣鼹d d s s 技术 霹姆大型复杂阏麓分佬残多个子褥蘧，使系统鬟予拜发帮簧瑾，同霹 各予累统并行工作可提高整个大系统的求解效率和速度；避有助于增 强系统豹霹靠性、闯题袋解能力、容错毙力嬲不耱魂知谈处理毙力。 d d s s 适蘑予燹裔斡决策朦次耪更复杂瓣决蘸环壤，它支持瑟商 - 堇2 。 北京交通大学域士研究生学挝论定 的对羰已不仅仅限于单个的决蒲入。或代表间机构的决策群，丽是 若干县有一定独立性又存在某种联系的决策缀织。随着i n t c r n c t 网络 豹避速爱褒，各释鼹壤羚、广域弱抟骜及分密式搡侉系统、分毒式数 据库、知识库等成巢的取得健d d s s 发展成为可能。 2 。2 3 警麓决策支持系统( i t ) s s ) 1 d s s 是d s s 和a i ( 人工智能) 楣结合的产物，它着重研究把a l 的 知识推理技术和d s s 的基本功能模块有机城结合起来。 d s s 蔻够鞍霄效遮支蓊拳络梅耗嚣嚣弦褥讫麓踅翁解决，这类蕊 题单纯用定量方法光法解决，慧少不能完垒解决。为此必颁在d s s 中 建立知识库，以襻放各种规则、因果关系、决策人员的缀验等，此外 还斑有缘合裁廷魏识瘴、蒙据霹秘定量谤黧维慕进行黎壤帮阉逶求瑟 的撒理机。近年来人工智能领城中专家系统) 的研究发展很快，专 家系统主要参与解决管理科学中的半结构化翔非结构化嗣鼹，d s s 主 要是运鼹羧蠢帮模型来解决阏惩，瑟专家系统主要是遮蔫舞谖帮接 理。d s s 与专家系统的结合，使d s s 注入了新的活力，增强了d s s 系统的主动功能。它识的互摆结合鄹互相渗透，将会把计冀扭用于决 蓑支持技本箍海令薪魏赢度。人王餐麓将瓷d s s 提热蠢效匏理潦帮 方法。例如，知识的表示和建摸，推理、演绎和问题求解以及各种搜 索鼓术，再热上功能缀强数人工智能语言等，都为d s s 的发展转向更 热实麓除段提供强有力兹理论与方法懿支持。 2 2 4 决策支持中心( d 8 c ) 1 9 8 5 年出o w e n 等天提窭一个决策支持巾心f 璜；c ) 靛概念，瑟一 * 王3 北京交通大举j 藏士研究生学位论文 个由了解决策环境的信息系统维成的决策支持小组作为决策支持中 心的拨心，该中心聚用先进的信息技术。通常d s c 在其位鬣上和高层 领导专分接运，戳蠖魏及嚣建箍珙决策支拷，决策支持小缀遗簿淫餐 开发戏修改d s s 以支持高层领导做出的紧急弹廿重要的决策。 d s c 的特点是处在高层次麓要决策部位，有一批参与政策制定、 决策分板藉系统拜襞戆专家，装餐存诗算瓿等先进浚蠢，遴过入规缝 合等多种方式支持高层决策者做出应急和璧鞭决策的广义d s s 。在 d s c 巷统中，决策澎将要解决的闷题先发送给决策专家小组，通过网 络、多媒俸设备秘獒它瑗代毒乏懿浚釜，召西懿援会议，蠢逶过毫予 公告牌、电子白板发稚各自意见和信息。在避一过程中，可以借鉴兰 德公州成功的决浆方法，例如特尔斐法。每位专家把自己的处理意见 透过两络发送绘，j 、缝久受，在数方法中建议专家苓进程瑟瓣蘑交滚， 也不公布他们的姓名和职务，以免彼此受到影响。此外专家之间还可 采刚其它研讨方式对间题进行定性分析，讨论闯题，交流思想，直接 懿交滚有髓于癌笈创造往愚缝，胃视纯静会议形成了一耱学零经戆氛 围。专家小组在讨论中首先发袭自己的意见，根据特尔斐法的规则把 各利噫见综合集成，然后孬讨论，再集成，避螽得出问题的定性描述 模羹。然器焉阕襻鹃工作方式凳成定量禳蘩，这辩把定蘩模婆闻系统 的其窿信息发送给计算机决策支持系统，最艏得出定量分析结果。通 过网络把定量分析络果送给专家决策小组，进鼋亍又一轮的分析、集成、 整理，经过多次镶邵，壹至褥鞠满意酶决策意觅，将意觅交给决策者， 为决策提供依据，从而实现了从定性到定量、再到定性的螺旋式上升 豹决策过程。 2 2 5 综合决策支持系统( s d s s ) + 1 4 北京交通大学颂士研究生学位论文 s d s s 是在d s s 原有三库的基础上，结合数据仓库、联机分析处 理( o l a p ) 及数据开采技术，形成综合决策支持系统。s d s s 结构如图 2 - 4 所示。 图2 - 4s d s s 结构图 综合结构体系包括三个主体：第一个主体是模型库系统和数据库 系统的结合，它是决策支持的基础，为决策问题提供定量分析( 模型计 算) 的辅助决策信息：第二个主体是数据仓库、o l a p ，它从数据仓库 中提取综合数据和信息，这些数据和信息反映了大量数据的内在本 质；第三个主体是专家系统和数据开采的结合。数据开采从数据库和 数据仓库中挖掘知识，并将其放入专家系统和知识库中，通过知识推 理的专家系统达到定性分析辅助决策。数据开采的方法和技术主要包 括并联规则开采方法、多层次数据汇总归纳、决策树方法、神经网络 1 5 北京交通大学硕士研究生学位论文 方法、遗传算法、公式发现、统计分析方法、模糊论方法、可视化技 术等。 综合体系结构的三个主体可以相互补充又可以相互结合。可根据 实际问题的规模和复杂程度，决定是采用单个主体辅助决策还是采用 两个或三个主体相互结合辅助决策。利用第一个主体的辅助决策系统 就是i d s s ，利用第二个主体的辅助决策系统就是新的决策支持系统。 将三个主体结合起来所形成的s d s s 是一种更高形式的决策支持系 统，其辅助决策能力将比其它各种决策方法上一个新的台阶。 2 3 决策支持系统的发展趋势 一 d s s 的研究和发展趋势将向深度和广度两个方向扩展。深度指 d s s 本身。硬件环境可望给计算机带来根本性交化，第五代智能机和 神经网络的出现，多媒体技术的研究和应用，通讯和网络技术的飞速 发展都会大大提高支持效率，这些变化预示着群体的和界面更为友好 的d s s 将成为未来模式。软件环境也会大大改善，人工智能技术的研 究，智能型的“五库”协调发展研究、模型管理体系的研究等都将是 d s s 软件的重要发展方向。广度是指开发应用的范围。战略d s s 、智 能d s s 、群体d s s 、分布式d s s 、决策中心d s s 将是今后的主攻方 面，其应用将以广阔多层次的形式全方位展开。 1 6 北京交通犬举j l 冁士研究生学位论文 第3 章决策支持系统建模技术 3 1 模型的概念 3 。1 ，lf l - 么是模型 模型是指人们在认识与改造客观世界的道程中，为了燕理资料、 形成思路、交流认议、组织行动而形成的关予客观存在的领域、问题、 范围瓣一令表短颡舔毽，曩嚣又楚窖褒事秘熬麴象囊穰矮。它燕瑷菜 种形忒对一个系统的本质属性的描述，以揭泳系统的功能、行为及其 变化规律。 一j l 曼蘑言，貘燮懿基本内容包括鞋下咒令方嚣：系统孛毽会那些 实体；每一个实体麟本属性的豢挺与范围：实体之间、属性之间的相 互关系( 包括组成荚系、抽象关系、相互传递信息或驱动关系) ；它们 兹基零行为或蘸露；它键各蠡戳获整个系统隧辩阗发曩交纯静趋势毒 规律簿等。它包括了自然语言描述、图形描述、物理模仿、计算机模 仿、数学表达、逻辑表示等许多种类。 决策支持系统中翡模墅理论上是稽一个瀵簧l j 俸f 或者熏普遍浆一 个规则集1 对一定环境下所作决策的结果进行预测。决策支持模型往往 还包含对预测的评价，评价椽凇由用户定义决策支持模裂的规则体 是建立在一定环境下元素之闻鹣镁定关系集童豹，这些关系胃戮由方 程或特定的数学模型来表示，也可以用知识摩中的规则来寝示。 3 。 2 棱壅的特点与焉途 - 1 7 一 北京交通大学顿十研究生学位论文 人们在探索一些较复杂的现象和过程时，根据已经掌握的事实材 料，阿先建立一个适当的模型加以描述，进而认识和掌握其变化规律， 分析各个因素对决策问题的影响程度，为确定最优化决策提供定量依 抛。 帧) 诅般j 1 4 f 以_ 卜特t i ： f 1 ) 模型比现实世界容易操作，尤其一些参数值的改变在模型中操 作比实际问题中操作更容易。 ( 2 ) 有些实际问题很难、甚至根本不可能做实验，通过建立模型可 以克服这种困难，而且模型比现实容易理解一些。 ( 3 ) 有些变量在现实中需要很长时间才能观察出它的变化情况，但 用模型研究则很快看出变化规律，从而能最迅速抓住本质特征。 ( 4 ) 用模型研究变量之间的关系，可以节约时间，降低费用。 ( 5 ) 可以通过模型进行灵敏度分析，以便看出哪些因素对系统影响 更大。 模型的用途主要有： ( 1 ) 帮助决策者们更好地理解现有的系统并交流思想。 f 分析和设计实际系统：模型能够使决策者集中精力于系统中 最重要的部分，有利于产生更具创造力的解决办法。 ( 3 ) 预测或预报实际系统的未来发展趋势。 ( 4 ) 对系统实行最优控制：设定几个待选方案，比较预测的结果， 选择最优的方案。 3 1 3 模型的分类 模型的种类众多，按照不同的准则可以分成不同类型的模型。按 1 8 北京交通人学碗士研究生学位论文 系统状态分，模型可以分为静态模型和动态模型；按用途分，模型可 以分为描述性模型和指示性模型：按处理方式，模型还可分为数值分 析型与经验推导型：按表现形式分，模型可以分为物理模型、数学模 型、结构模型、仿真模型等。 3 2 模型库 模型库是提供模型存取和表示模式的计算机系统，它是模型库系 统中的基础部分和内核。模型库类似于数据库，因为它们都是相同对 象的集合体，但模型库又与数据库存在较大差别，因为模型和数据存 在很大的差别。 模型库与模型软件包也存在着较大的区别，在模型库中模型的存 储模式与其求解过程并不相连，而模型软件包则是为了某一目的建立 的有一定层次的独立程序及其集合，模型库存储的则是基本模型，可 利用这些基本模型再构造其它的模型。 模型库是d s s 的共享资源，它有一些具有支持不同层次的决策活 动的韭奉模型，j 川有一些为支持频繁操作的单一模型：还有一些用 于生成新模型的基本模块和基本要素。这样模型库就是一个“产生” 模型的基地，而不是预先建立的模型集合，通过模块的组合，可以使 模型父活地变史。凶此，动态性足模型库的个基本特征，也是研究 模型生成技术的前提。 另外，模型库是作为构成决策支持系统的三大部件除知识库，数 据库之外的另一重要部分，正如数据库加上数据库管理系统构成数据 库系统，模型库加上模型库管理系统也构成了模型库系统。 3 2 1 模型库的表示形式 1 9 北京交通太举琐士研究生学他论文 在模型库悉统中，为了潜强管瑾静灵添能秘减少存储静冗余，可 将拨燃分解成基零蚺元，出基凇单元组成攒溅。同时，跗横型的表示 藏鸯f 蠢露焘綦零黉袋： 致性：模擞的表示应该与数据酶表瀑裕致，驻鞴乎数据酶衔 接捌渊川，并便予统一的方式进行管理。 筷壤黎：攘聚褒嚣蠹渡巽簿篓零蕈嚣黪凌糍缝套魂繇，骧囊予多 个舔本模型组合成簸杂模型，能一个模型蒸镜能够适应寥种不同盼盘 川川t 境，南使校趔的建立、修潋潮维护。 蘧意露：不缀簿令蓑蘩纛浚猿立，器量整令骥鍪瘁黩浚与鼗蘩褰 和方法库分别独立有效，这样不仅模型的储敬不会影响剩数据及方 法，麟鼠便于模型澄源共享。锵前模型的表泳方法主要谢 程序表示、 耋g 鬃浚示纛逶餐袭零譬。 ( 1 1 程序表永形式 传统的模型液示方法都是稷岸表示。穰熨酥使用中，慰子简单的 穰黧簿蓑统，邃熬疆旁哥慧最一整蕊蒺疆爨、蘧舞完蘩、疆壹毽鞍强 的鞭序模块，丽调用它们的熏糨序可能只媳一个简单的调用和控制穰 块。鞴在功能较溅的模型痒系统中，这些秘序可能是功舷比较单一、 纛摸较，j 、蘧| 亘袄簸赘基誊臻黪撰羲，这蹙穰寤之舞毒瓿缝台器暌凌 擞怍僦i = i 以构成m 警决不同问题的模型或模烈体系，丽调j 1 | | 这些程序的 主稷净莓裁是一个劫筑狠强弱摭婆! 库系统，以有效地完成寄关模型的 定义、穆蘸、更赣、落矮葭及联矮羲攥等穗辘。簿簿，巍袋霹模螯鬻 中祷个实体( 程序) 的各种处理漩系，如层次的、合成的撼罴等。但是 或予模燮窝荬宴潍算法共存予程序之孛，掰辍无法实现浓解用户莉题 搂爨懿叁囊建立。狭策者螫霖投籀萁薅赛鬻；祷凝襄鑫求瓣褥嚣嚣一蒸 赞一 北京交通人学颂l ：研究生学位论文 列宏命令，瓒加了决策者的负獭，降低了求解问题的灵活性。模型方 法没有实现独立存放，使的模型的修改相当豳濉。模型运算的方法较 挚一，瓣一个模羹瓣运算爰藐采翅一耪方法，否翔将壤宓羹系统夔趸余 度。 ( 2 ) 模型的数搬表示 撼模型看终是从输入集到羧滋集载夔射，浚舞关系寿参数集合确 定，模型可描述为幽一组参数集台和表示模溅结构特征的数据集合的 框架，输入数掘集柱关系框架下进行若干关系运算，得出输出数据集， 这嚣，模墅运葵裁霹转换为数摆豹关系运葬。 模型的数据表尔法的组成如下s 模型关系：a ) m u d u l e ( 模块) ：b ) c o n t e n t ( 内容) 缀关系： a ) g e n u s ( j c 砉纛实俸) ：b ) c a l l s ( 内雾) ；c ) r u l e s d ) d a t a t e 幽予关系数据艨理论的成功威用，模型的数据表示法是把关系数 据露纛论应矮子模懋瘁管理豹夔篷，霞煮怒一令数据瘁管壤系统可敬 用来将d s s 的模型、数据和对话三个功能统一起来。 数据表示的优点主要是：可以引用发展 ! 馨比较成熟的关系数据库 管理技术实现穰黧鹣警理。模羹弼描述为鸯缝参数集会裙表示模鍪 结构特征的数据集台的框架。输入数据集在荚系框架下逃行若干关系 运算，褥出输出数据集。这样，模型运算就弼以转换为数摆的关系转 换。这释方法使禳麓单元易手每其它单元逶傣，并且横黧矮子更耨。 缺点主要是：当模型的结构比较复杂而且动态性较强时，采用数据管 理技本柬存镄模型就会感到十分困难。 ( 3 ) 模型的逻辑表示 。2 l 。 北京交通大学硕十研究生学位论文 模型不仅表示了它的输入输出之间运算关系和数据转换关系，同 时还确定了输入输出之间的逻辑关系，逻辑关系既可以描述定量模型 的输入输出关系，也可以描述更为广泛的模型( 定性的、逻辑的和概 念的模型) 的对应关系，因此，模型的逻辑表示对于描述含有定性、 定量、半结构化和非结构化的决策模型具有十分重要的意义。目i i ；j 主 要由谓词逻辑、语义网络、逻辑数和关系框架等几种方法。 3 2 2 模型库的组织和存储 模型库的组织和存储是模型库系统的重要问题。模型库的组织形 式与模型的表示形式有关。这里主要讨论用于货车关键零部件决策支 持系统模型的程序和数据文件形式的模型库的组织与存储。而这样的 程序又分为源程序和目标程序，这样，一个模型就至少有两个文件。 如果对模型进行文字说明，包括模型的方程形式以及算法的自然语言 描述，这将形成模型的说明文件。如果对模型的输入数据和输出数据 进行说明，又将形成模型的数据描述文件，这样，一个模型将对应四 个文件。对这些文件需要建立一个文件库。对大量模型统一组织和存 储，建立一个字典库来索引描述对应的模型文件就很有必要。这样， 模型库由字典库和模型文件库组成。 3 2 2 1 字典库 模型字典库需要对模型的名称、编号、模型的文件等进行说明。 ( 1 ) 字典库的作用 1 ) 字典是模型文件的索引。每个模型都有四个文件。这样，随 着模型的增多，相应的文件也就更多。为了方便各模型与模型文件的 2 2 北京交通人学 激上研究生学位论义 联系，建立索弓 是非常必要的。 2 ) 毫典便于对模型的分类。随着技术的发展，模型将会愈来愈 多，嚣羲痤廷残熬豹模型基经穰懑多了，对搂蓬豹势类缀鸯必要。铡 如，预测模型多达2 0 0 多种，对预测模型进错分类就很有必要，按时 间分类有：短期预测；中期预测；长期预测。按预测结果、 按限豢l 祭转蘩麓分类。对模型分类，善先要砖摸墼字典：朝廷。 3 ) 字典方便了对模型的查询和修改。由于字典是模懋文件的索 引，要燕询模型文件，通过索引熊迅速地查找到所需要的模型；同时， 也方嫠了霹模型文传簿修浚。对模鍪! 文 孛酌掺羧主要是对模型算法、 参数以及有关模型说明的修改。修改工作一般包括增加、删除和更新 等内容。 ( 2 ) 字凌露瓣缀缓续穆 字媳库的组织结构一般有文本形式、菜单形式和数搬库形式等。 1 ) 文本形式：模型字典内容用文本形式进行存储。这种形式把所 毒穰囊内容蠡葭文字形式送行涎麓。存入文本文终串。这耱形式懿模 型字热只能起查询作用。 2 ) 菜单形式：模型字典用一个层次式的菜单来表示。黎单中的各 顼囱察联系蠲各模黧瓣模鳖文僚。这稃，把禳鍪字典窝穰溅文锌联系 上了，w 以通过模型字典( 菜单) 远行模型文件( 模型目标程序文件) 和查 询模型文件( 模型源程序文件和模型说明文件) 。模型软传镪裁是采用 这种形式。 3 1 数据库形式：模型字典的内容按照关系数据库的组织形式存 放。按照模型分类就可以分别建立不同的字典库，一个瘁谨救一类模 型，每个模鍪是一条纪录，每个记录含模型瓣编号、名称、各种模鹜 * 2 3 - 北京交通大学硕士研究生学位论文 文件鬟等数据项，这样，字典席实际上是数据库，这需要搬和有关模 型文件本身联系起来。这种组织存储形式便于模型豹分类、查询和修 改。s d s s 一般采敬这释形式。 3 2 2 2 模型文件库 羧麓文薛是援黧耱主僖。穰鍪文传中深稔垮交舞稻蟊振程彦文箨 楚主般的模型文件，一个模型至少有2 - 4 个模型文件。模溅库中大量 的模烈就对应着大檄的模型文中# 。对这些模裂文件，如何稃储以及如 窿谲掰整令关键闻麓。 ( 1 ) 模型文件的存储方式 1 1 囊接在计算桃操作系统管理下存储。这种方式是最嬲单和省事