（控制理论与控制工程专业论文）大规模one+to+one营销优化软件的设计与实现.pdf

人规模o n c t o o n e 营销优化软件的吐汁与实现 摘要 o n et oo n e 营销是分析型c r m ( c u s t o m e rr e l a t i o nm a n a g e m e n t ) 的战略核心，然而目前世界上大部分c r m 软件不具备对o n et o0 n e 营销问题的优化求解能力，不能够精确获得对企业最有利的营销方 案，无法帮助企业实现利润最大化，极大地降低了c r m 系统的分析 决策水平。因此，开发一个能够快速准确求解大规模o n et o0 n e 营销 优化问题的软件显得尤为重要。 本文针对o n et oo n e 营销优化问题，设训和开发了，o n et o0 n e 营销优化软件w h c r m 。论文首先从理论和技术两个方面研究o n et o o n e 营销优化问题软件实现的可行性，并根据数据流图，确定了软件 的总体架构。接着，基于关系数据库设计的规范化理论，综合运用数 据库设计的相关优化方法，完成了对o n et oo n e 营销数据库的设计， 为软件提供了数据支撑。最后，采用模块化的程序设汁思想，实现了 软什的营销管理、自动建模及优化计算等功能，并运i j 动态链接库、 多线程、数据访问接口、内存池等多种软件技术，优化了应用软件的 性能。 为评估软件解决大规模o n et oo n e 营销优化问题的实际性能，对 w h c r m 和国际上流行的g l p k ( g n ul i n e a rp r o g r a m m i n gk i t ) 优 化软件包进行了比较测试，测试结果证实了w h c r m 无论在计算时 间还是在内存消耗卜性能都更为优秀，其采用的l p m d p ( l i n e a r p r o g r a ma l g o r i t h mb a s e do nm i n i m u md e g r e ep e r m u t a t i o n ) 算法快速、 精确，达到了国际先进水平。 关键词o n et oo n e 营销优化，w h c r m ，自动建模，大规模，l p m d p 算法 由南大学顶l 学位沧史 大娥模o n et oo n e 特销优化软件的设汁实现 a b s t r a c t o n e - - t o - o n em a r k e t i n gi st h es t r a t e g i ck e r n e lo fa n a l y t i c a lc r m ( c u s t o m e rr e l a t i o nm a n a g e m e n t ) b u tm o s tc r ms o f t w a r ei nt h e w o r l dc a nn o td e a lw i t ho n e - - t o - o n em a r k e t i n go p t i m i z a t i o np r o b l e ma n d h a v en o tt h ec a p a b i l i t yo fo b t a i n i n gt h eb e s ts a l es c h e m at oh e l pt h e c o r p o r a t i o n sg e tm a x i m u mp r o f i t t h ea n a l y t i ca n dd e c i s i o n - m a k i n gl e v e l o ft h e mi sv e r yp o o rs oi ti sv e r yi m p o r t a n tt od e v e l o ps o f t w a r et h a tc a n s o l v eo n e - t o o n e m a r k e t i n go p t i m i z a t i o np r o b l e mq u i c k l y a n d a c c u r a t e l y i nt h i sp a p e r ，ak i n do fa p p l i c a t i o ns o f t w a r ec a l l e dw h c r mi s d e v e l o p e dt od e a lw i t ho n e - t o - o n eo p t i m i z a t i o np r o b l e m t h em a i n f r a m e w o r ko fw h c r mi sf i r s t l ye s t a b l i s h e db a s e do i lt h ed a t a d i a g r a m a f t e ra n a l y z i n gt h ef e a s i b i l i t yo fo n e t o o n eo p t i m i z a t i o ns o f t w a r ef r o m t h e o r ya n dt e c h n o l o g y s e c o n d l y , a c c o r d i n gt ot h e r e l a t i o n a ld a t a b a s e n o r m a l i z a t i o nt h e o r y , t h eo n e t o - - o n em a r k e t i n gd a t a b a s ei sd e s i g n e dt o p r o v i d ed a t as u p p o r tt ot h es o f tb yu s i n gs o m ed a t a b a s eo p t i m i z a t i o n t e c h n i q u e s i nt h ee n d ，f o l l o w i n gm o d u l a r i z a t i o np r o g r a m m e rp r i n c i p l e ， w h c r mi m p l e m e n t s m a r k e t i n gm a n a g e m e n t ，a u t om o d e l i n g a n d o p t i m i z a t i o nc o m p u t e rf u n c t i o n ，e t c f o ri m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f a p p l i c a t i o n ，af e w s o f tp r o g r a m m i n gt e c h n i q u e ss u c ha sd y n a m i cl i n k i n g l i b r a r y , m u l t i t h r e a d ，d a t aa c c e s s i n gi n t e r f a c e ，m e m o r yp o o la n ds oo na r e a p p l i e d i no r d e rt oe v a l u a t et h e a c t u a l p e r f o r m a n c e f o r l a r g e s c a l e 0 n e t o o n em a r k e t i n go p t i m i z a t i o np r o b l e m w h c r i v li st e s tw i t h g l p k ( g n ul i n e a rp r o g r a m m i n gk i t ) ，w h i c hi sap o p u l a ro p t i m i z a t i o n s o f t w a r ep a c k a g e t h et e s tr e s u l ts h o w st h a tw h c r mi sm o r es u p e r i o rt o g l p ki nt h er e s p e c to fb o t hc o m p u t i n gt i m ea n dm e m o r yc o n s u m p t i o n t h ef a s ta n dp r e c i s el p m d p ( l i n e a rp r o g r a ma l g o r i t h mb a s e do n m i n i m u md e g r e ep e r m u t a t i o n ) a l g o r i t h mu s e di nw h c r ma c h i e v e s i n t e m a t i o n a la d v a n c e d1 e v e l k e yw o r d so n e t o o n em a r k e t i n go p t i m i z a t i o n ，w h c r m ，a u t o m o d e l i n g ，l a r g e s c a l e ，l p m d pa l g o r i t h m i l 原创性声明 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： 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论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 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：豳日期：! 堕年兰月互日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南人学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以公开学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：鲑导师签名：芝垒生日期：堕年旦月兰阳 中南大学硕：j ：学位论文 第一章结论 第一章绪论 客户关系管理( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ，简称c r m ) 是一种旨 在改善企业与客户之阳j 关系的新型运作机制，它实施于企业的市场、销售、服务 与技术支持等与客广有关的领域，是一个充分体现“以客户为中心”管理思想的 全新电了商务平台“。它的解决方案通常以产品和资源为基础，以客户服务为中 心，以赢得市场并取得最大回报为目标，通过信息的有效集成进行客户快速反应， 给予客户一对、交互式的个性化服务，从而提l 亩客户的终生价值口】。 c r m 的核心思想是“一对一营销( o n et oo n em a r k e t i n g ) 州3 4 1 ，“一对一 营销”这一术语，最初由美国的唐佩伯斯和马莎罗杰斯搏士于上世纪9 0 年 代中期提出。该理念是指企业以小i 司的方式对待不i i 日的顾客，通过收集客户信息， 做到识别客户、区分客户、与客户进行互动交流、为客广定制产品或服务。满足 每个客户独特的个性化要求，从而提高客户的满意度和忠诚度1 5 j 。一对一营销优 化的实质就是钊对不同的客户，在满足商业规则及不同客户特定需要等约束条件 下，决定最优销售实施方案，使企业获利最大。 随着c t l m 软件的发展，c t l m 可分为操作型、协作型和分析型三种。 对 一营销优化技术凭借其能够大幅度的提高企业利涧的特点又成为分析型c r m 的 重要组成部分，受到了国内外众多企业和c r m 厂商的重视，设计与开发一个大 规模o n et oo n e 营销优化软件成为一个亟待解决的问题。 1 1 研究背景 随着i n t e r n e t 时代的到来，电子商务得到了飞速发展，全球市场竞争的加剧 和客户需求多元化的要求，给传统的商业经济模式带来了巨大的冲击。传统企业 基于4 p ( p r o d u e t 产品，p l a c e 渠道，p r i c e 价格，p r o m o t i o n 促销) 的竞争模式已 逐渐被基于客户关系的经营理念所取代，未来市场的竞争已经演变为服务手段的 竞争，建立和发展长期的客户关系是企业成功的关键，以此为特征的c r m 软件 系统已成为食业赢得竞争优势的重要手段。 据调查，9 3 的c e o 认为客户关系管理是企业成功和更富有竞争力的最重 要的因素。根据i d c 研究公司的预计，在未来，客户关系管理软件的市场销量 将以每年1 7 7 的速度不断增长，预计销售额将从2 0 0 0 年的6 2 亿美元增长到 2 0 0 5 年的1 4 0 亿美元，c r m 正逐渐成为现代企业牛存的根本和制胜的关键。c r i v l 软件具有广阔的市场前景，已经存全球范罔内成功的应用于各个领域，日前国外 中南大学坝l 学位论文第一章绪论 已经有很多成功应用c r m 的实例。国内c r m 软件应用起步较晚，但却显示出 强劲的发展势头，其显著的价值提升能力已经得到业界的认同，金融、电信、保 险等行业以及一些大型公司已经开始应用c r m 系统。随着c r m 管理理念及其 价值被越来越多的企业所重视，国内的c r m 市场也即将进入高速发展阶段。 在c r m 软件的发展力程中，人们最初着重考虑的是操作型c r m 和协作型 c r m ，主要解决的是围绕客户信息进行的各个部门的协同工作，也就是指在市 场、销售、服务等方面，对企业的前端管理业务流程进行重新规划和调整，以最 佳的工作方法来获得最好的效果。在大量的客户数据积累起来后，对客户数据的 分析以及在此基础上进行的o n et oo n e 营销优化就成为重点，它能更加有效的帮 助企业配置资源，确定营销决策与方案，保证企业获取最大的利润。但是，o n e t oo n e 营销优化涉及的问题非常的多，不同的行业有不同的营销规则，同一行业 的不同企业有不同的销售环境，不同的客户对产品有不同的需求，不同的产品还 存在一些自身的约束条件等。当营销规模非常大的时候，如何利用软件技术解决 这样一个优化问题是比较困难的。因此市场上能够较为有效的帮助企业进行一对 一营销优化的c r m 软件尚不多见，许多厂家和研究机构也都在对一对一营销优 化等分析型c r m 的关键技术进行研究。 针对目前c r m 软件的发展情况可以得出，如何把企业对客户的“一对一营 销”优化行为融入到c r m 当中来，如何对该优化问题进行提炼与建模并利用信 息技术进行分析和编程求解，最终开发山相关软件帮助企业进行营销决策是 c r m 管理软件发展的必经之路。 本文设计和开发的w h c r m 正是一种能够较为快速和准确的求解o n et o o n e 营销优化问题的软件包。它针对一类大规模o n et oo n e 营销优化模型，应用 先进的基于最小度排序的线性规划( l p m d p ，l i n e a r p r o g r a m a l g o r i t h mb a s e do n m i n i m u md e g r e ep e r m u t a t i o n ) 算法，实现了大规模的营销信息采集、管理、自 动建模以及优化计算等功能，能够从大量的营销信息中挖掘出有效数据，建立营 销优化模型并计算出确保企业赢利最大的最佳营销方案，达到帮助企业进行营销 决策的目的。这也是本课题与其它c r m 相比的独特之处。 1 2 国内外研究现状 c r m 在国外的发展已有十余年，从9 0 年代初基于部门级的专用解决方案如 销售队伍自动化( s f a ) 、客户服务和支持( c s s ) 发展到以客户为中心的整体制 造解决方案”1 ，尤其i n t e m e t 应用的迅猛发展及成熟的电子商务平台大大推进了 中南大学坝i ：学位论义第一章绪论 c r m 的广度和深度。日前，客户关系管理相关技术的研究与应用依然是学术界 和：i j 业界的热点。在c r m 软件产品方面比较著名的有s i e b e l 、s a p 、o r a c l e 、s a s 、 7 f e r a d a t a 和m a r k e t s w i t c h 等公司【7 “1 1 。其。p ：s i c b c l 以其产品可伸缩性好，产品 线艮，产品功能齐全并能提供不同行业的应用解决方案而处于市场领导地位； s a p 以系统集成性好，分析功能较为完善，融合了e b u s i n e s s 、商业智能、财务 知识，而且与操作型c r m 形成了一个闭环结构等特点而著称；o r a c l e 的c r m 在客户智能方面具有较强的优势，其借助于功能强大的o r a c l e 分布式数据库， 能够实现多渠道的贯通，因此一直在c r m 市场占据一定的地位。相比基于商业 规则的s i e b e l 、s a p 以及o r a c l e 的c r m 产品而言，s a s 、t e r a d a t a 和m a r k e t s w i t c h 的c r m 产品在优化方面做的更有特色一些，它们产用了纯数学的最优化计算方 法，把c r mq j 的一些优化问题转换成线性或者非线陛的规划问题求解。下面简 要介绍s a s 、t e r a d a t a 和m a r k e t s w i t c h 的c r m 优化解决方案。 s a sc r _ m 在最优化方面，它们所采取的方法1 1 2 15 为： 1 ) 对于分配问题，s a sc r m 使用a s s i g n 程序求解，目的是将n 个o f f e r 分配给n 个客户，每个客户得到一种o f f e r ，从而使费用最小； 2 ) 将c u s t o m e r - o f f e r - c h a n n e l 组合问题看成为一个运输问题。s a sc r m 使 用t r a n s 程序求解这个运输问题，目的是在c u s t o m e r 与c h a n n e l 之间、 o f f e r 与c h a n n e l 之间找到一条耗费最小的流程： 3 ) 采用基进行l u 分解的修正s i m p l e x 法、内点算法、整数规划问题的分 支定界算法求解l p 线性规划问题； 4 ) 采用信赖域方法、n e w t o n r a p h s o nm e t h o d w i t h l i n es e a r c h 、 n e w t o n r a p h s o nm c t h o d , m t hr i d g i n g 、拟牛顿法、d o u b l e d o g l e g 法、共 轭梯度法、n e l d e r - m e a d 单纯形法等求解全局非线性规划问题。对非线 性最小二乘问题采用l e v e n b e r g m a r q u a r d t 方法和拟牛顿法。 m a r k e t s w i t c ht r u es u i t e ”是m a r k e t s w i t c h 公司研制开发的最优化决策应 用软件，它由外出营销( t r u ef o ro u t b o u n dm a r k e t i n g ) 、电子商务( t r u ef o r e c o m m e r c e1 m ) 、贸易建模( t r u ef o rt r a n s a c t i o n a lm o d e l i n gt m ) 、收集晟优 ( t r u e f o r c o l l e c t i o n s o p t i m i z a t i o n7 m ) 、呼叫中心( t r u e f o r c a l l c e n t e r s1 m ) 、 网络广告( t r u e f o r w e b a d v e r t i s i n g ) 、信用最优( t r u e f o r c r e d i t o p t i m i z a t i o n ) 和定价最优( t r u ef o rp r i c i n go p t i m i z a t i o nl ”) 八大部分组成，通过确定对 不同的客户进行不同的交互活动，从数学意义上最大化商业活动的利润和投资回 报率( r o i ) ，并且t r u es u i t e 将优化部分加入到设计和实施o n et oo n e 营销 的需求链中，使得需求链由数据仓库、数据挖掘、营销优化以及活动实施四个部 中南大学坝上学位论文第章绪沦 分构成。对于优化部分，t r u es u i t e 运用数学上最优化的思想来建模，并_ i ：| j 非线性的观点来解决o n e t o o n e 优化这个庞大规模的线性规划问题。它们使用的 算法在计算速度上与现有的一些线性规划方法相比：当变量比较小( 几十或几百) 时运算速度与一般线性规划方法相似，甚至更慢，但当变量数比较大( 如达到 1 0 5 数量级) 时，其运算速度会比一般的线性规划算法要快很多。 t e r a d a t ac r m 由分析、建模、个性化、通信、最优化和交互等六个功能模 块组成。浚产品在元数据驱动环境巾，使用聚类法将客户分块，根据公司的总体 目标将各个客户按优先级别进行排序，从而做到有的放矢。在优化方面，主要是 针对通信环节，通过数据挖掘技术，分析历史数据，掌握客户喜好，并通过交互 环节实时收集客户回应，优化同客户交流的对话内容、通汛途径以及交流的频率 和信息。 国内目前c r m 软件也以较快的速度发展，出现了许多c r m 软件供应商， 如用友、创智、金蝶、联成互动、q u i c k c r m 等。这些大公司大都做过管理软件， 有一定的技术积累，但由于在理论和关键技术方面的研究相对较弱，他们的产品 相对国外的产品在功能上较为逊色，大多数是对国外软件基本功能的一些模仿， 缺乏自己的核心技术，尤其是分析型c r m 较少。c r m 软件大都侧重于对市场 营销、销售和服务等的管理以及生成各种报表、统计数据等，涉及c r m 的优化 尤其足一对一营销优化问题的软件少之又少。 总的来说，在国外，除部分公司如m a r k e t s w i t c h 和s a s 采用了纯数学上最 优化计算方法外，大多数c r m 软件开发商使用商业规则推理的方法来实现c r m 的优化功能，因此不能真正确保企业获利最大，倒时当企业客户规模非常庞大的 时候，进行o n et oo n e 营销优化处理的时间也非常长。而在国内，大多数c r m 软件偏向于信息管理，优化决策水平低。 1 3 主要研究内容 w h c r m 研究的就是如何针对不同的客户信息、产品情况以及销售渠道得 到一个最有利于企业的c u s t o m e r - - p r o d u c t - - c h a n n e l 的销售方案。论文土要的研 究内容包括一下几个方面： 1 ) 针对o n e t oo n e 营销优化问题，进行软件的可行性研究和详细的需求分 析，确定软件的总体结构； 2 ) 通过埘营销行为的分析，综合考虑建模和优化汁算的需要，确定并优化 营销数据库的逻辑设计与物理设计： 中南火学硕士学位论文第一章绪论 3 1 通过客户、产品和销售渠道的管理模块实现对营销信息的采集、修改、 删除等信息管理功能： 4 1 针剥不同的营销目的以及不同的营销约束条件，对大量的营销信息进行 分析处理，挖掘出真正有效的营销数据，建立好营销优化问题的数学模 型： 5 ) 采用课题组白行开发的基于最小度列排序的优化算法对各种营销模型进 行计算，获取不同条件下的优化解； 6 ) 基于m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库在v i s u a lc + + 60 的环境下完成 整个应用软件的编程实现与测试发布。 1 4 论文构成 本文第一章首先介绍c r m 的基本知识和发展情况，引出o n et oo n e 营销优 化问题的研究背景，阐明了开发大规模的o n et oo n e 营销优化软件的重要性，并 简要讲述了国内外相关的研究情况，指出本文所研究课题的独特性。 第二章从软件的可行性研究入手，通过对该课题的需求进行分析，最终确定 软件的总体设计方案，包括软件总体结构、数据流程以及功能分配等。 第三章在对数据库进行需求分析的基础上，确定了数据库的逻辑设计、数据 库的物理实现与优化方案，最后介绍了数据库的备份与恢复策略。 第四章主要讲述软件的编程实现，包括应用软件的功能模块划分、各个功能 模块的详细设计、算法的编程实现以及所用到的一些软件技术和优化方法。 第五章介绍了软件测试的目的及意义，给出了软件的测试方法，并通过测试 结果的分析，指明了w h c r m 的在解决较大规模o n et oo n e 营销优化问题上的 优越性。 第六章对本文所做的工作加以总结，并对软件的完善和课题的进一步深入研 究提出了建议，最后肯定了课题的研究意义，展望了课题的发展前景。 中南大学硕上学位论文 第二章软件的系统分析与总体垃汁 第二章软件的系统分析与总体设计 任何一个软件的开发过程都必须遵循软件：l 程的思想这样列能够最大程度 的提高软件开发效率，减少重复劳动，保证软件的质量。现代软件工程的实现途 径是生命周期方法学，它把软件生命周期划分为软件定义、软件开发和软件维护 三个阶段“，各个阶段之间的任务彼此间尽可能相对独立，同一阶段各项任务的 性质尽可能相同，从而降低各个阶段任务的复杂程度，有利于软件开发的组织管 理。 软件定义通常分为i 个阶段即问题定义、可行性研究和需求分析，软件定 义又称为系统分析。软件开发通常包括总体设计、详细设计、编码和单元测试、 综合测试。其中前两个阶段又称为系统设计，后两个阶段又称为系统实现。 本文按照软件工程的思想来进行w h c r m 的设计和实现。本章着重介缁 w h c r m 的系统分析，并在此基础上提出系统的总体设计方案。系统分析与总 体设计是整个软件开发的基础，个详细准确的系统分析和完善可行的总体方案 将决定该软件的成败与否。 2 1 问题定义 w h c r m 旨在处理大规模o n et oo n e 营销优化问题，它需要在大量的营销 数据和约束条什下尽可能迅速利准确的寻找出确保企业赢利最大的销售方案来。 所谓的营销数据指的是十万甚至百万规模的客户、数十种产品信息、数种销售渠 道信息。约束条件指的是营销方案必须满足客户对产品和销售渠道的独特要求、 产品本身的约束、销售渠道本身的约束以及企业对营销目标的约束等。销售方案 则表现为c u s t o m e r - - p r o d u c t - - c h a n n e l 的组合，即企业以何种渠道向某个客户推 销某种产品，其中一个p r o d u c t 和c h a n n e l 的组合又称为一个o f f e r ，因此销售方 案也可以表示为企业向某个客户推销某种o f f e r 。 由上可见，w h c r m 实际上要解决的是一个组合寻优问题，即寻找到一个 最佳的c u s t o m c r - - p r o d u c t - - c h a n n e l 组合方案，达到最优的营销效果，即企业获 利最大。对于这样一个问题，显然仅仅遵循一些商业规则，是无法真正获得最优 解的。本文从另个角度入手，通过分析营销行为的特点，建立对应的数学模型， 把营销行为转换成一类带有等式或者不等式约束条件的标准线性规划问题，并针 对该问题变量数远大于约束条件的特点，寻求对应的解决方案。 中南大学顾：k 学位论文 第二乖软件的系统分忻与总体设计 2 2 可行性分析 可行性分析是任何软件开发所必需的工作，它主要是探讨对于问题定义阶段 所确定的问题是否有可行的解决办法。可行性分析阶段需要导出系统的高层逻辑 模型( 通常用数据流图表示) ，并在逻辑模型的基础上分析系统的技术可行性、 经济可行性和操作可行性。 图2 iw h c r m 数据流图 数据流图1 7 i 描绘系统的逻辑模型，图中不包含任何具体的物理元素，只是描 绘信息在系统中流动和处理的情况。通过对o n et oo n e 营销优化问题的分析，得 到w h c r m 的数据流图如图2 1 所示。 在图2 1 中，方角矩形表示数据的源点或者终点；园角矩形代表变换数据的 中南大学颐上学位论文 第一二奇软件的系统分析与总体设计 处理；丌口矩形代表数据存储；箭头表示数据流，即特定数据的流动方向；d 1 、 d 2 、d 3 、d 4 和d 5 是对存储数据的标号。 通过对w h c r m 数据流图的研究可以看出：软件的输入数据为操作员手动 录入的客户、产品和渠道等营销信息；而营销信息、模型信息、营销方案和最优 解都是输出数据；m p s ( m a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gs y s t e m ) 文件和l p ( l i n e a r p r o g r a m m i n g ) ”。o 文件的数据则单独存储，不在人机界面上显示，但由于这二 种文件实质采用a s c a l l 编码，可通过接口蛹用相关文本l 具进行查阅。 同时，可以看出w h c r m 在技术上着重需要解决以下三个问题： 1 ) 对营销信息、模型信息、优化结果的信，皂、管理； 2 ) 建立营销优化模型： 3 ) 进行优化计算。 对于以上三个问题，经过调研分析和课题的前期准备，在理论和技术上都找 到了相应的解决方案： 1 ) 大型关系数据库理论的发展和应用使得信息管理系统的开发技术已经 非常成熟，各种前端开发工具如v i s u a lc + + 、d e l p h i 的强大功能能够满 足m i s 系统的编程需要； 2 ) 通过对o n et oo n e 营销理论的研究，建立了该优化问题的数学模型。数 据挖掘技术和数据库查询技术的应用能够从大量的营销数据中获取有 效的模型数据，从而实现软件层次上的模型建立； 3 ) 通过对各种传统线性规划算法的b e n c h m a r k 验i l f l 2 1 , 2 z ，在性能较为优秀 的l i p s o l 算法的基础上，经过改良和创新，发明了一种基于最小度列排 序的l p m d p 算法。相关实验验证该算法能够快速准确的求解较大规模 的o n e t o o n e 营销优化问题； 4 ) 数据结构相关知识的应用能够有效的处理w h c r m 软件中的各种数据， w i n d o w s 环境下内存受限系统软件开发的相关理论能够提供较好的内 存分配与管理技术，使得w h c r m 得以快速的求解大规模的o n et oo n e 营销优化问题。 f h 以上四点可以看到，利用现有的一些软件理论和技术，并结合自行研发的 优化模型及优化算法等相关知识，已经能够满足w h c r m 的开发需要。 同时，w h c r m 在开发上所需要的经济成本是比较小的，而其能迅速准确 中南( 学顾士学位论文第二章软件的系统分忻与总体殴计 解决大规模o n et oo n e 营销优化问题f l o _ 鲜明特点必将成为未来分析型c r m 的一 个重要部分，带来的经济效益将大大超过其本身的开发成本，因此它的开发在经 济卜也是可行的。 w h c r m 是拍：w i n d o w s 环境下开发，能够在w i n d o w s 9 8 及其以上的视窗操 作系统中运行。鉴于全球视窗系统在操作系统叶 处于垄断地位，w h c r m 也必 定适应绝大多数用户的需要，其在操作上也是可行的。 综上所述可见，w h c i u m 的特点使得其具备良好的发展前景，潜在的经济 效益巨人，系统具备了相关的理论依据和技术支撑，操作方式满足主流用户需要， 整个软件的开发具备可行性。 2 3 需求分析 需求分析是软件定义时期的最后阶段，它建直在问题定义和可行性分析两个 阶段之上，通过对系统的进步深入分析，确定系统必须实现何种功能，达到何 种效果。 结合对w h c r m 数据流图的分析，得到它的功能需求如下： 1 ) 能够对大量的营销数据进行信息管理； 2 ) 能够从营销数据中挖掘出有效信息并让用户自行选择不同的营销目标 和约束条件进行建模； 3 ) 模型既要可以保存到数据库内，以供优化计算调用也要能转换成通用 的线性舰划文件如m p s 文件或者l p 文件： 4 ) 软件既要能够针列咱身数据库内4 i 刷的优化模型进行优化计算，又要能 够针对m p s 文件或者l p 文件进行优化计算，得到最佳的营销方案和最 优解。最优解指的是优化计算时间和目标值； 5 ) 能够对优化模型、营销力案和最优解进行信息管理。 w h c r m 的性能要求如下： 1 ) 能够准确有效的进行信息管理，包括营销信息、模型信息和营销方案等； 2 ) 能够在数秒或者数十秒内完成对自定义优化模型的建立： 3 ) 能够在几分钟或者几十分钟内获得十万或十万以上规模客户的o n et o o n e 营销优化问题的最优解； 中南大学硕一i 学位论文 第二章软件的系统分析与总体设计 4 ) 能够安全良好的运行在多语言环境的w i n 9 8 及其以上的视窗操作系统 下。 2 4 总体设计 在软件开发过程中，系统的总体设计非常重要。结构组织优秀的系统使得开 发过程更有条理性、丌发工作更加清晰，而一个糟糕的系统设计往往会导致整个 软件的重新设计和编码。总体设计通常包括软件的系统结构设计、功能模块划分 等。 2 4 1w i t c r m 系统结构 通过对o n et oo n e 营销优化问题的分析，结合系统分析阶段确定的w h c r m 数据流图，可以得到w h c r m 的系统结构如图2 2 所示。 图2 2 w h c r m 系统结构图 图2 2 中，指向数据库和文件系统的实线表示数据的存储，指向人机界面的 实线表示数据的显示，出数据库和文件系统指出的长划线表示数据的读取，由人 机界面指向营销数据的短划线表示营销数据的录入，人机界而指向建模过程的短 划线代表由用户自定义模型参数。虚线矩形代表优化处理过程，这是w h c r m 的核心操作。 从纵向上看，w h c r m 实际上是一个三层结构，即后台数据层、事务处理 中南大学颇：i 学出论文 第二章软件的系统分析与总体设计 层、用户界面层。后台数据层包括营销数据库和文件系统，数据库可选用主流的 大型关系数据厍管理系统如s q ls e r v e r 、o r a c l e 等建立：事务处理层的任务是完 成刺数据的处理、模型的建立、和算法的执行等；用户界面层的任务是完成相关 数据的输入、显示等。通过设计数据输入输出接口，可将以上三层融合成一个完 整的软件。 从横向上看，w h c r m 表现为营销管理、优化建模及优化计算三个行为。 为此，可把软件划分为营销、模型及优化计算三个中心。营销中心包括客户中心、 产品中心及渠道中心，分别处理对应的营销信息：模型中心包括建模巾心及模型 信息浏览中一t l , ，完成对模型数据的筛选及显示；优化计算中一t l , 包括计算中心及优 化结果浏览中心，处理计算过程并显示对应的结果信息。这三个中心完成软件的 主要任务，也是事务处理层的具体体现，同时又和后台数据层及用户界面层紧密 连接。 2 4 2 功能分配 根据w h c r m 的需求分析和总体结构设计的要求，确定其功能分配如下： 1 ) 营销管理模块 完成对客户、产品和销售渠道相关信息的录入、修改、删除、显示、杏询等 管理功能。 2 1 优化建模模块 提供自动建模机制，根据用户选择的优化目标和营销约束条件，针对用户定 义的不同客户、产品和销售渠道条件，筛选有效的营销信息，生成对应的模型数 据，建立优化模型。并将优化模型的数据信息保存到数据库内或者根据需要转 换成m p s 、l p 文件。 可对建立的优化模型进行信息管理，包括对模型相关信息的查询、删除、浏 览等。 3 ) 优化计算模块 调用优化算法，选择对数据库内建立的优化模型或者m p s 、l p 数据文件进 行优化计算，获得最优解和最佳营销方案。 根据优化模型进行计算时，用户可任意选取某个已经建立的优化模型，若没 有建立任何模型，用户则需返回优化建模模块，建立优化模型。 根据m p s 文件进行优化时，由于m p s 文件并不包含客户数、产品数和渠道 中南大学硕卜学位论文 第二章软件的系统分析与总体设计 数等信息，用户必须指定产品数和渠道数，客户数则可计算得出。此外，用户还 必须指定m p s 文件数据的排序基准。 可对优化结果进行信息管理。不同情况下的营销方案和最优解可保存到数据 库或者文件系统中，以便用户查阅。 2 5 数学模型与优化算法 w h c r m 是把普遍的o n et oo n e 营销行为转换成数学模型，然后利用数学 规划算法的思想进行解决。它主要应用了一个o n et oo n e 优化模型和一种 l p m d p 优化算法。优化模型与优化算法的相关研究是由课题组其他成员负责， 出于介绍w h c r m 实现的需要，本文简要介绍二者的基本内容。 2 5 1 优化模型 假设一个企业面临 个客户，并提供m 种o f f e r ( 包括研十营销渠道，g 种产 品，m = l x g ) ，则其o n e t o o n e 营销优化模型如公式( 2 1 ) 所示盼“j ： m a xa ( x ) = o t p ( x ) 一p s ( x ) + z z ( x ) s t x f b ，j = 1 ，2 ，n i = 1 z 。= l ，j d x f w ，i = q ，b s x u 【1 一e f ( i j , o 川= 0 ，i ：1 ，2 ，m ； 吒兰1 ，= 1 ，2 ，n ；k = 1 ，2 ， 拒 x i = 0 ，1 ，i = 1 ，2 ，m ；= 1 ，2 ， ( 2 1 ) 公式( 2 1 ) 中，d ( x ) 代表目标函数，p ( x ) 表示实施营销方案工将为企业 带来的总收入，s ( z ) 指企业实施营销方案x 的总成本，客户数z ) 表示所有 购买商品的客户总数，口、和y 分别表示该次营销活动在销售收入，成本消耗 以及客户数方面的侧重程度系数。 各约束条件的意义分别如下所述。 1 ) b a , ，= 1 ，2 - ，”是考虑客户接受o f f e r 的数量约束，而表示o f f e r i = l n， 一 g 川 ： 中南大学硕 。学位论文 第二章软件的系统分析与总体吐计 的分配方案，b j 表示客户j 可接受o f f e r 的最大数： 2 ) x ，= 1 ，d 表示老客户，只接受第衍十o f f e r 约束，d 表示这类特殊老客 户的集合； 3 ) x 。w i , i = 1 , 2 ，m 表示商品库存量约束，w k 是第i 利1o f f e r 能提供给 客户的上限值； 4 ) o ，s 表示总成本约束，s 为营销费用的最大预算值； 5 ) x 。 1 一e ，( ，p ) 】- 0 ，i = 1 , 2 ，m ；j = 1 , 2 ，”表示o f f e r 适应性约束。其 中， 州。叫：鬟票黧慧荔篓煞 6 ) b l ，j = 1 , 2 ，h ；女= 1 ，2 ，g 约束条件避免通过多种途径向同一客 x f 户推销同一种产品，g 表示推销同种商品的o f f e r 集。 在公式( 2 i ) 中，多种约束条件可能需要同时考虑，也可能只考虑其中的 某几种约束，根据用户选择具体考虑。 2 52 优化算法 由公式( 21 ) 可以看出，o n et oo n e 营销优化问题实际上是个大规模的0 1 整数规划问题，其优化变量数和约束条件的数目将分别达到1 0 8 和1 0 6 的数 量级，若采用o 一1 规划算法求解，不仅费时，而且内存消耗巨大，无法得到优 化结果。通过对公式( 2 1 ) 的分析，发现除营销费用约束外，其它约束条件的 系数均为1 ，那么用线性规划算法求解该问题可获得它的近似0 1 规划解。因 此，可相应的简化模型，去掉o l 整数约束条件，把原问题转化成线性规划问 题，利用某些线性优化算法进行求解，蛀后再对结果进行修正，获得最优解。结 果修j e 的原则是：若优化计算得到的x 小于( ) 5 则修正为0 ；反之，大于或者 等于o5 ，则修正为1 。 w h c r m 中采用的优化算法是l p m d p 算法 2 ”，该算法的思想如图2 3 所不。 由图2 3 可见，运用l p m d p 算法求解o n et oo n e 营销优化问题分为三个阶 段：即预处理、主迭代及结果修计：。 预处理过程通过合理简化o n et oo n e 营销模犁，将其转化为标准的线性规划 问题，对该线性规划问题的求解又是通过求解相应的对偶问题来实现的。由线性 中南大学硕士学位论立 第二章软件的系统分析与总体设计 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一t o n et oo n e 营销优化问题 线性规划问题 对偶问题 预处理 k k t 变换 部分变量具有非负约束的方程组问题i l l 。 日自t 口r 笛a 二1 ) l t 。 1i 算法初始化 1 r 后向跟踪法 l ，l选择中心参数与步k = 厂叫 计算预测方向 块高斯淌去法 i -j 、 主迭代 l - + i 计算纠正方向 l d l 因式分解 l 列近似最小度排序 ly 获得最优解 l 。 结果修止 0 1 规划解 士 图2 3l p m d p 算法原理图 中南：j 、：学颤l 学位伶文第二币软件的系统分忻与总体跬汁 规划的相关理论得知，若对偶问题可解，那么原问题必定满足k k t ( k a r u s h k u h n t u c k e r ) 条件，通过k k t 变换，最终将原问题转化为