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基于网格的决策支持系统及其资源管理的研究 摘要 随着i n t e r n e t 的飞速发展和信息数量的急剧膨胀，管理者面对的 决策问题和决策环境日益复杂，他们对决策支持系统的依赖也越来越 强，而传统的d s s 已经无法适应日益复杂的决策环境和满足日益增 长的实际应用的要求。网格技术被称作是互联网的第三次技术浪潮， 为决策支持系统的发展带来了机遇和挑战。网格技术的新思想和网格 平台具有的优秀特性使其非常适合作为决策支持系统的支撑平台，将 网格技术与决策支持系统相结合，能给决策支持系统带来新的变革， 也对网格技术的应用起到推动作用。 本文首先对基于网格的开放式决策支持系统框架进行研究，在此 基础上对系统进行了分析与设计，并将人工智能中的a g e n t 技术和 m a s 技术引入到决策支持系统的建模之中。 决策资源的管理是决策支持系统研究的难点之一，本文以开放式 网格服务架构为基础，提出了以服务为中心的决策资源管理方法，利 用语义w e b 技术解决了决策服务的注册和发现问题，并提出了一种 基于市场竞标机制的决策服务的交易模型。 本文的最后用一个应用实例验证了基于网格决策支持系统理论 与方法的合理性、有效性和可行性。 关键词：决策支持系统网格资源管理a g e n t 语义w e b t h er e s e a r c ho fg r l d8 a s dd e c l s l o n s u p p o r ts y s 丁e ma n dl t sr e s o u r s e m a n a g e m e n t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e m e ta n dt h ea m o t t n to fi n f o r m a t i o na t e e x p a n d i n gr a p i d l y , m a n a g e r sf a c et h ep r o b l e mo fd e c i s i o n m a k i n ga n dp o l i c y - m a k i n g e n v i r o n m e n tb e c o m e si n c r e a s i n g l yc o m p l e x 。t h e i rd e p e n d e n to fd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e mh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l ys t r o n g t h et r a d i t i o n a ld s s h a sb e e nu n a b l et oa d a p t t ot h ei n c r e a s i n g l yc o m p l e xd e c i s i o n * m a k i n ge n v i r o n m e n ta n dm e e tt h eg r o w i n g d e m a n d so fa p p l i c a t i o n g r i dh a sb e e nc a l l e dt h et h i r di n t e r n e tt e c h n o l o g i e st i d e ， w h i c hh a sb r o u g h tt h eo p p o r t u n i t i e sa n dc h a l l e n g e st od e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m d e v e l o p m e n t n e w i d e a so ft h eg r i da n dt h ee x c e l l e n tc h a r a c t e r i s t i c so fg r i d p l a t f o r m sh a v em a k ei t w e l ls u i t e da sap l a t f o r mo fd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m 。g r i d c o m b i n e sd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mc a nb r i n ga b o u tn e wc h a n g e st od e c i s i o ns u p p o r t s y s t e ma l s oc a np l a yac a t a l y t i cr o l eo nt h ea p p l i c a t i o no f 蟛dt e c h n o l o g y t h i sp a p e rf i r s tr e s e a r c ht h ef r a m e w o r ko fg r i d b 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 ，a n dt h e na n a l y s i sa n dd e s i g nt h es y s t e m so n t h i sb a s e a n du s i n gt h ea r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c ea g e n ta n dt h em a st e c h n o l o g yi nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mm o d e l i n g d e c i s i o n - m a k i n gr e s o u r c em a n a g e m e n ti so n eo ft h ed i f f i c u l t i e s o fd e c i s i o n s u p p o r ts y s t e mr e s e a r c h ，t h i sp a p e rb a s eo n t h eo p e ng r i ds e r v i c ef r a m e w o r k ，p o s e da m e t h o do fd e c i s i o n - m a k i n gr e s o u r c em a n a g e m e n tw h i c ht a k i n gt h eg r i ds e r v i c ea s c e n t e r u s i n gs e m a n t i cw e bt e c h n o l o g yt os o l v et h er e g i s t r a t i o na n df o u n dp r o b l e m s o f t h ed e c i s i o ns e r v i c e s , a n dt h e np o s e dad e c i s i o n m a k i n gs e r v i c e st r a n s a c t i o nm o d e l b a s e do nm a r k e tb i d i n gm e c h a n i s m s a tl a s t ，u s e dap r a c t i c a la p p l i c a t i o nt op r o v et h et h e o r ya n dm e t h o do fg r i db a s e d d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e ma r er e a s o n a b l e ，e f f e c t i v e n e s sa n df e a s i b i l i t y k e y w o r d ：d s s ；g r i d ；r e s o u r c em a n a g e m e n t ；a g e n t ；s e m a n t i cw e b i i 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的 成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位 发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发 表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研 究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：弛德、敦 川年 月z 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 囱即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名：孙往螺、导师签名 词年7 月z 日 g - 西大掌硕士掌位论文l 于用格的决策支持系筑a 其资纛蕾理的研究 第1 章绪论 1 1 决策支持系统研究综述 ，1决策支持系统的发展过程 1 9 7 1 年s c o t tm o r t o n 提出了决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m , d s s ) 的概念，d s s 是在管理信息系统( m i s ) 基础上发展起来的。m i s 是利用数据库技 术实现各级管理的管理业务，在计算机上进行各种事务处理工作，d s s 则是要 为各级管理者提供辅助决策的能力【”。 到目前为止，d s s 在学术界仍然没有一个公认的定义，s c o t tm o r t o n 教授把 这样的系统定义为“基于计算机的交互式系统，用以帮助决策者使用数据和模 型去解决结构化较差的问题”：夏威夷大学r h s p m g u e 教授进一步对d s s 作了 狭义和广义的区分，他认为狭义的d s s 指的是能够利用数据和模型来帮助决策者 解决非结构化问题的，高度人机交互的计算机信息系统，而对决策的制定有所 贡献的信息系统均可划归广义上的d s s l 2 j 。 正因为d s s 在学术界还没有严格的定义，所以为各学科领域的技术融入到其 中提供了灵活性，在科学技术迅猛发展的今天，各种新的技术都有可能为d s s 的发展开辟新的天地。在d s s 几十年的发展历程中，已经有很多学科领域的技术 与d s s 相结合，形成了各具特色的决策支持系统。 1 9 8 0 年s p r a g u e 提出了决策支持系统三部件结构，即对话部件、数据部件( 数 据库和数据库管理系统) 、模型部件( 模型库和模型库管理系统) ，即两库结 构。该结构明确了d s s 的组成，为d s s 的研究奠定了基础，后来逐渐又引入了知 识库和方法库形成了目前流行的四库结构，甚至可以加入文本库、图形库等， 形成五库、六库结构例。 1 9 8 1 年b o n c z a k 提出了d s s 三系统结构，即语言系统( l s ) 、问题处理系统 ( p p s ) 、知识系统( k s ) 。这是d s s 与人工智能结合的思路，它将专家系统与决策 支持系统结合起来，从而能够利用专家系统定性分析与决策支持系统定量分析 的优点形成了一种更高形式的决策支持系统智能决策支持系统( i d s s ) 【4 j 。 随着数据信息量的增长，决策者需要从大量的数据中提取有用信息，由c o d d 提出的关系数据库和o l a p 技术以及后来的数据仓库和数据挖掘等新技术为d s s 开辟了新的途径，数据仓库能够解决d s s 中数据存储的问题，o l a p 和数据挖掘 广西大学司e 士掌位论文l 于网格的决蕈支持暮统夏其资源管理的研究 能对数据仓库中的数据进行有效的分析，从而提高了决策分析支持的能力【习。 在决策理论的发展方面，经典的决策分析已经有相当完善的理论体系，但 随着决策环境复杂度的增加，面向个体的d s s 逐渐显示出局限性，这时的决策一 般不能由单一的决策者完成，需要多个决策者协作才能做出正确的决定。群决 策支持系统( g d s s ) 和组织决策支持系统( o d s s ) 就是在此背景下出现的【6 l ， 它们是指多个决策者通过彼此间的通信和协作产生决策方案，并最终通过协调 和评估形成决策结果。 在与网络技术的结合方面，出现了分布式决策支持系统( d d s s ) ，它由多 个物理上分离的信息处理节点构成了计算机网络，网络的每个节点至少含有一 个d s s 或具有若干决策支持功能，它以计算机网络通信技术为信息交互基础，通 过网络连接的工作平台和分布式数据库、模型库提供的各种格式的数据、信息 和工具，支持分布在异地的d s s 彼此交互，从而使它们共同地为决策问题提供正 确及时的决策支持i n 。 1 1 2 决策支持系统发展面临的挑战 随着社会的进步和科学的发展，决策支持系统的发展也面临着一些挑战。 首先是决策者面临这日益复杂的决策环境，2 0 世纪9 0 年代以来出现了一些新的 企业模式和管理理念，如企业再造工程、虚拟企业、企业动态联盟和电子商务 等1 8 j 。商业实体的边界不断扩展并变得模糊起来；产品和服务的市场正在向全球 化发展，这些新的模式使企业的决策环境更加复杂并呈现出分布的趋势。企业 所面临的决策问题要受到更多因素的影响，正逐渐由个人决策向群体决策、跨 组织决策和分布式决策转变，商业决策和规划的复杂性不断增加。传统集中式 的d s s 功能很难再达到用户的期望。 其次，随着i n t e m e t 的兴起和发展，网络空间上的经济活动正在迅速膨胀， 许多企业把自己的生存和发展与i n t e r n e t 联系在一起，使用i n t e r n e t 不仅能缩短企 业之间在时间和空间上的距离，提高获取信息的数量、质量和速度，还能够加 强企业间的合作。面向i n t e r n e t 的信息系统已经成为企业信息化的发展不可缺少 的部分。 总之，企业经营和决策环境的变化对d s s 提出了更高的要求但现有的d s s 模 型已经很难适应这种新的要求，决策支持系统从理论到应用框架都面临着一场 重要的变革。 2 g - 西大学硬士掌位论文a t - 2 p 网格的决，l 戈静，；统覆其资蔫【蕾直的研究 1 2 网格技术研究综述 1 2 1 网格的概念 网格的概念是在2 0 世纪9 0 年代提出的1 9 ，网格的创始人之一，美国阿岗 ( a r g o n n e ) 国家实验室的科学家i a nf o s t e r 这样描述网格：“网格是构筑在互联网 上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、 远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和交互 性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格功能则更 多更强，能让人们透明地使用计算、存储等其它资源【1 0 1 。”在他看来网格的特征 是共享与协作而不是它的规模。 网格是借鉴了电力网的概念提出来的，它的最终目标是使用户在使用网格 时就如同现在使用电力一样方便。在使用电力的时，不需要考虑电是从哪个电 站传输过来的，也无需考虑是水电还是火电或其他形式的电能，我们使用的是 一种统一的形式“电能”。网格也希望给最终的使用者提供与地理位置无 关、与具体的计算设施无关的通用计算能力。 中国科学院计算所李国杰院士认为：网格实际上是继传统因特网、w e b 之 后的第三个大浪潮，称之为第三代因特网。简单的讲，传统的因特网实现了计 算机硬件的连通，w e b 实现了网页的连通，而网格试图实现互联网上所有资源 的全面连通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知 识资源等【i ”。 在网格中通过任何一台计算机都可以得到无限的计算能力，可以接入浩如 烟海的信息。这种环境将能够使各企业解决以前难以处理的问题，最有效地使 用他们的系统，满足客户需求并降低他们的计算机资源总成本。它所要达到的 目的有三个，其一是资源的集中，使用户能够将企业整个i t 基础设施看作是一 台计算机，能够根据需要找到尚未被利用的资源。其二是数据共享，使企业接 入远程数据。其三是通过网格来加强合作，使分散在各地的组织能够在一定的 项目上进行合作，整合业务流程，共享从工程蓝图到软件应用程序等所有信息。 1 2 2 国外网格研究现状 g l o b u s 是最著名的网格项目，是在美国a r g o n n e 国家实验室领导下由多机 构合作的一个网格计算项目。g l o b u s 提供了一个使应用程序能够在单一的虚拟 广西大掌硕士掌位论文| i 于网格的决策支静幕筑反其资萄【蕾理的研究 机上处理分布、异构计算资源的软件基础部件。g l o b u st o o l k i t 是g l o b u s 联盟开 发的实现网格的一组工具，是目前构建网格系统事实的标准。 2 0 0 2 年由g l o b 璐项目组和i b m 在w e bs e r v i c e s 技术的基础上共同提出了新一 代的网格结构开放式网格服务体系结构( o g s a ) 1 1 2 | 。w e bs e r v i c e s 技术提供了 一套与平台无关、与程序设计语言无关的软件规范，通过使用i n t e m e t 应用层标 准协议来整合异构环境中的不同应用，实现信息资源在i n t e r n e t 应用层面的共享。 o g s a 将w e bs e r v i c e s 技术纳入到原有的网格技术之中并对w e bs e r v i c e s 框架进 行了扩展，采用o g s a 之后网格的一切对外功能都以网格服务( o d ds e r v i c e ) 来体 现，它定义的服务包括网络上的计算机设备、应用程序、数据、仪器设备等一 切可以在网格环境中共享的资源。将一切都抽象为服务有利于通过统一的标准 接口来管理和共享网格上功能各异的资源。 目前国外网格技术主要应用在分布式超级计算、分布式仪器系统、数据密 集型计算、远程沉浸和网格信息集成应用等五个方面i l 习： 1 ) 分布式超级计算( d i s t r i b u t e ds u p e r c o m p u t i n g ) 。分布式超级计算是指将分 布在不同地点的超级计算机用高速网络连接起来，并通过网格中间件形成比单 台超级计算机强大得多的计算平台。目前该类的主要应用有：美国的军事仿真 s fe x p r e s s 、德国爱因斯坦研究所开发的分布式异构计算环境c a c t u s 、美国宇航 局n a s a 的信息动力网格i p gi n f o r m a t i o np o w e ro d d 等。 2 ) 分布式仪器系统( d i s t r i b u t e d n s m m a e n t a t i o ns y s t e m ) 。分布式仪器系统 是指用网格管理分布在各地的贵重仪器系统提供远程访问仪器设备的手段，提 高仪器的利用率大大方便用户的使用。分布式仪器系统主要应用有远程医疗和 远程访问贵重仪器项目x p o r t 。 3 ) 数据密集型计算( d a t ai n t e n s i v ec o m p u t i n g ) 。数据密集型计算对应于数 据网格，与数据网格相比更侧重于数据的存贮传输和处理数据密集型计算的应 用。主要包括欧洲数据网格d a t a g r i d 、物理网络g r i p h y n ( g r i dp h y s i c sn e t w o r k ) 和大规模的洲际数据网格试验床d a t a t a g 等。 4 ) 远程沉浸( t e l e i m m e r s i o n ) 。远程沉浸是一种特殊的网络化虚拟现实环 境，它建立在高速网络基础上，是协同可视环境c v e ( c o l l a b o r a t i v ev i r t u a l e n v i r o n m e n t s ) 音频视频会议以及超级计算机和海量数据存储的有机融合。远程 沉浸的典型应用包括希腊的虚拟历史博物馆共享的爱奥尼亚s h a r e dm i l e t u s 项 目、美国的协同学习环境n i c e 和数据可视协同分析环境c a v e 6 d 。 4 g - 西大掌硕士掌位论文| ；于网格的决策支持秉统a 其资禳蕾勇l 的研究 5 ) 网格信息集成。网格信息集成应用主要集中在信息网格的研究上，信息 网格研究的中心问题有如何描述信息、存储信息、发布信息和查找信息；如何 充分利用现有网络技术如m 1 p 、x m l 、w s d l 、u d d i 、s o a p 等构成一个完 整的服务链；信息的语义，表示即如何赋予信息以内涵；以及如何避免信息的 二义性；如何对信息加密防止信息泄露等等。美国军方的全球信息网格g i g 是 目前正在研制的最大信息网格项目。 1 2 3 国内网格研究现状 目前，我国已开展了“中国国家网格”、“教育科研网格”、“织女星网格” 和“先进计算基础设旖北京、上海试点工程”等网格项目的研究。网格计算研 究主要集中在中科院计算所、清华大学等几家在高性能计算方面有较强实力的 研究单位【1 4 】。在8 6 3 计划的支持下，我国的多项网格研究已经取得了突破。 国家高性能计算环境( n a t i o n a lh i i g hp e r f o r m a n c ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n t ， n h p c e ) 是国家级高性能计算和信息服务的战略性基础设施。该项目的目标是 建立一个计算资源广域分布、支持异构特性的计算网格示范系统，它把我国的8 个高性能计算中心通过i n t e m e t 连接起来，进行统一的资源管理、信息管理和用 户管理，并在此基础上开发了多个需要高性能计算能力的网格应用系统，已取 得了一系列研究成果。计算所在国家高性能计算环境之后，推出了“服务网络” 概念，并把网格研究统称为“织女星网格( v e g a g r i d ) ”。其目标是使同一个 平台同时具备大规模的数据处理能力、高性能计算能力、资源共享和提高资源 利用率的能力。“织女星网格( v e g a g r i d ) ”主要研究了网格硬件层面、网格 系统软件层面、网格应用层面的内容。 中国教育科研网格的目标是将广泛分布在中国教育科研网c e r n e t 和高校 中的异构海量资源集成起来，实现c e r n e t 环境下资源的有效共享，消除资源孤 岛，提供有效的服务，形成高水平低成本的服务平台，将高性能计算送到教育 和科研网用户的桌面上，成为国家科研教学服务的大平台。 国家地质调查应用网格( n g g ) 基于网格技术，以“服务”为中心，提出 并构建了从信息获取、处理到应用的完整的7 层体系结构。同时结合行业应用需 求，着重研究资源管理、资源交易、服务等关键技术，提出了一种新的服务链 模型( 服务资源网) ，实现地质调查领域的资源共享和信息服务。 中国气象应用网格的目标是以“十五”国家科技攻关项目“中国气象数值 广西，“弗司n b 掌位论文基于网格的决策支持j ；统反其资嗣【蕾理的研究 预报系统技术创新研究”的研究成果为基础，研制基于网格技术的数值天气预 报软件及其支持软件；利用中国气象局已有的卫星气象通讯网络和高性能计算 资源，深入研究数值预报工作流管理、服务网格构造、防火墙突破等技术。 1 3 网格技术对决策支持系统的影响 从d s s 的发展情况来看，当前的决策支持系统发展遇到了许多的困难。一方 面，传统的d s s 体系结构已经很难适应当今技术的发展，进入信息时代，信息资 源数量急剧增长，经济社会瞬息万变，传统的决策支持系统缺乏开放性，显然 无法适应这种变化，也就无法对决策问题做出客观的、可靠的求解；另一方面 决策者对决策支持系统的依赖越来越强，当今企业要想在各自领域取得成功， 必须能够熟练的对不断变化的经济环境做出反应。对客户要求的变化迅速做出 响应，并在短时间内改变行动步骤，以此来赢得竞争，而决策者面对的是日益 复杂的决策环境和决策任务，他们更希望能够得到决策支持系统的帮助。 目前经济全球化、网络化的大环境下，企业需要创建一个随需应变的运行 环境一个具有集成、开放、虚拟和自主特性的基础设施，这需要一个强劲 的i t 运作环境来支持，但就1 1 前国际上各企业的规模和能力看来，要想构建一个 这样的属于企业自己的决策环境几乎是不可能的，那将涉及庞大的经济开支， 对任何企业来说都是无法承担的。 网格技术，正好能够应对上述的挑战，是企业构筑集成、开放、虚拟和自 主的决策环境的支撑技术。网格技术以i n t e r a c t 上的“大规模资源共享和协同” 为核心，具有支持并行处理和异地协同工作，支持开放标准，支持动态变化服 务，可实现高度智能人机对话等优秀特性，是企业构筑随需应变环境的组成模 块，它使各类组织在提高效率的同时，降低运行成本。利用网格技术i t 部门可 以汇聚不同的各种资源，如计算资源、数据资源、模型资源、知识资源等创建 统一的系统。在网格计算的核心，它能够以虚拟的方式在一个企业、行业的内 部对各种资源进行共享、管理和访问。通过这种资源的虚拟化，可以对那些需 要快速解决的复杂的决策难题进行研究，提供随需应变的决策支持系统。 网格非常符合网络环境下d s s 构建平台的要求，并且能够为d s s 发展中所遇 到问题提供许多新的解决方法和思路。因此我们认为将网格作为决策支持系统 的支撑平台是一种必然的选择，这不仅将推动d s s 更进一步的发展，并有可能带 6 , r - 西大学嘎士掌位论文i ：于用格的茸 蕈支持系统覆其资葛【蕾理的研究 来d s s 从理论到应用的深远变革，所以本文开展对基于网格的开放式毋策支持系 统概念、思想和模型的研究。 1 4 课题研究的意义 当今世界经济环境日益复杂和决策者对d s s 要求的提高，传统的d s s 所提供 的决策支持功能已经不能满足不断变化的环境和实际应用的需求，网格技术是 i n t e r n e t 信息技术的下一个浪潮，它正成为2 1 世纪人类社会的信息处理基础设施， 网格技术的特性使得网格技术非常符合网络环境下d s s 构建平台的基本要求，将 d s s 与网格技术相结合能给d s s 发展的带来新的变革，也能对网格技术的应用方 面起到积极的推动作用。 研究基于网格的开放式决策支持系统，对d s s 理论与实践均具有深远的意 义。首先对d s s 理论与方法来说它将引起d s s 系统模型和相关理论的一次重大变 革，在引入网格技术后势必会对传统d s s 的系统模型体系结构、运作流程、决策 支持方式、决策资源的描述管理和使用模式等加以改革和完善提出新的适合于 网格环境的d s s 系统模型和理论，从而促进决策支持系统理论和方法的发展。 此外，开展基于网格的决策支持系统的研究对网格技术的应用方面也具有 十分重要的意义。目前网格技术在应用方面主要还是分布式超级计算和分布式 仪器系统等方面，这些应用的环境相对简单，资源形式比较单一，实现和管理 相对比较容易。但网格技术要像i l i t e r n c t 实现完全开放的商业应用，需要面对的 是十分复杂的环境和庞大的异构资源，所以还有很多问题有待解决。研究基于 网格的决策支持系统及其资源的管理问题，对网格技术走向商业应用具有重要 意义。 目前基于网格的开放式决策支持系统作为网格技术在d s s 中的应用研究在 全球范围还处于起步阶段，在我国还是一个崭新的研究领域，开展本研究可推 动网格技术的应用促进d s s 理论与实践的发展，使我们在决策支持系统领域尤其 是在基于网格的开放式d s s 的研究方面能站立学科前沿位居领先水平。 1 5 本课题研究的内容和结构 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d s s 的特点和系统的流程，分析网格技术对决策支持过程所起到的具体 7 广冒r ，“# 硬士掌位论文基于网格的决策支持曩兢a 其资瀛管理的研究 的支撑作用；在此基础上，对基于网格的决策支持系统的体系结构进行分析和 设计；对决策资源管理进行重点研究，提出一套资源管理的方案；最后通过一 个应用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1 章为绪论，给出决策支持系统和网格技术的研究综述，分析了网格技 术对决策支持系统的影响，说明了本课题研究的目的和意义。 第2 章为基于网格的决策支持系统的体系结构，分析了系统的基本框架以 及系统的特点和流程，并说明了网格技术在决策过程中起到的具体作用。 第3 章为系统的设计和分析，在目前网格体系结构和实际网格应用模型的 基础上对决策支持系统的结构进行分析和设计，将a g e n t 技术引入到系统建模中 来。 第4 章为决策资源的管理，提出了以服务为中心的决策资源管理方法，用 语义w e b 技术解决了决策服务的注册和发现问题，并把市场竞标机制引入到决 策服务的交易过程中。 第5 章利用一个应用实例说明了前几章提出的基于网格的决策支持系统的 概念、理论、方法和模型的合理性和可行性。 第6 章是对全文研究工作的总结，并对今后的工作进行了展望。 8 广西大掣坷l 士掌位健文暮于用格的决策支持j ：缱反其资灞【管理的研究 第2 章基于网格的决策支持系统结构 2 1 引言 决策支持系统的体系结构是指构成决策支持系统的各个组成部分的排列、 组织和相互关系，系统的结构决定系统的功能，所以对d s s 体系结构的研究是 研究d s s 的前提和基础。 本章首先对传统的d s s 体系结构进行了分析，然后指出目前d s s 开发遇到 的困难，通过分析网格环境的特点，指出网格技术非常适合用于构筑i n t e m e t 环 境的d s s ，进而对基于网格的决策支持系统体系结构进行了分析。 2 2 传统的决策支持系统体系结构 自从2 0 世纪7 0 年代提出决策支持系统概念以来，决策支持系统已经得到很 大发展。结合d s s 的发展过程，依据d s s 组成部件的体系结构可以把d s s 分成两 种基本类型。一类是s p r a g u e 提出的以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 提出的基于知识的体系结构，这两种框架结构各有优缺点，都为决策 支持系统的发展做出重要贡献。 2 2 1 基于多库的决策支持系统 1 9 8 0 年s p r a g u e 提出了决策支持系统两库三部件结构，即对话部件、数据部 件( 数据库d b 和数据库管理系统d b m s ) 、模型部件( 模型库m b 和模型库管理系 统m b m s ) 1 3 , 1 5 , 1 7 j ，如图2 1 。对话部件作为人机接口；模型部件则是决策支持系 统的核心，其中存放各类型的模型，通过与对话系统交互以及调用数据库的数 据完成决策问题的求解；数据库用于管理和存储与决策相关问题领域的有关数 据。 9 广西大掣喊士掌位饨i 文 基于网格的决策支持系统a 其资蔫【蕾理的研究 图2 1 基于两库的d s s 系统结构 f i g u r e 2 - 1d s ss t r u c t u r eb a s e dd a t a b a s ea n dm o d u l eb a s e 该结构形式明确了d s s 的组成，也反映了d s s 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 的发展起了很大推动作用。 s p r a g u e 的两库结构对后来的d s s 结构产生了很大的影响，后来又在两库的基础 上增加了知识库、方法库、文本库、图形库等，出现了所谓三库、四库、五库、 六库的结构模式。基于多库的结构模式为d s s 提供了支持，随着各库增加，使得 d s s 的功能由定量计算扩大到定量与定性相结合，方便了对模型的管理，人机界 面变得更加友好。但是库的增加使系统的知识表达变得十分复杂，很难实现各 子系统之间的接口和知识的处理，如果不能实现一致的信息组织与处理势必导 致d s s 结构松散和处理效率低下【1 6 1 。 2 2 2 基于知识的决策支持系统 基于知识的d s s 体系结构是b o n c z e k 于1 9 8 1 年提出的。该结构由语言子系统 ( l s ) 、知识子系统( k s ) 、问题处理子系统( p p s ) 三部分组成【1 t m ，如图2 2 。语 言予系统是用户与系统联系的工具，用户的问题通过语言子系统来描述和响应； 知识子系统是d s s 能够解决用户问题的智囊，它主要包括一个综合的知识库，知 识库中存放有关问题领域的各种知识( 数据、模型等) ；问题处理子系统是d s s 核心部分，它完成系统的动态过程，即接受用户的问题，运用知识子系统的知 识，实现用户问题的求解过程。 i o | ；于阚格的决蕈支持j 潍及其资嗣【崔理的研究 图2 2 基于知识的d s s 系统结构 f i g u r e 2 - 2d s ss t r u c m r eb a s e dk n o w l e d g eb a s e 基于知识的d s s 体系结构明确了问题处理和语言系统的重要性，将专家系统 中的问题处理技术引入到了d s s 体系结构中，克服了d s s 缺乏知识的弱点，符合 d s s 智能化发展的趋势对d s s 的发展也起到了很大的促进作用。该结构在一定范 围内有其影响，但它忽略了d s s 中数据部件与模型部件的关系，仍然保留着专家 系统的求解思路，未能体现出d s s 模型驱动的特点。 2 2 3 分布式决策支持系统 随着网络技术的兴起和d s s 的发展，人们很自然的希望在更高的决策层次和 更复杂的决策环境下得到计算机的支持。许多大规模的管理决策活动己经不能 够用集中的方式进行，这些活动涉及到许多承担不同责任的决策人，决策过程 必须的信息资源或某些重要的决策因素分散在较大的活动范围，是一类组织决 策或分布决策。分布式决策支持系统( d d s s ) 就是为了适应这类决策问题而建 立的信息系统i ”j 。 分布式决策支持系统运用分布式计算机技术、分布式数据库、分布式人工 智能和通信网络等技术将多个物理位置分离的决策体联合起来，共同完成某个 问题的决策。d d s s 利用w e b 技术为用户提供了友好的界面，与传统的集中式系 统相比较，d d s s 可以将整个软件功能细分成多个子系统，使得系统便于开发和 管理，各子系统并行工作可提高整个大系统的求解效率和速度。但由于分布式 计算机系统和传统的w e b 技术存在局限性，d d s s 发展也面临难题。首先，由于 分布式计算机系统采用集中管理模式使得系统的开放性比较差，大规模复杂结 构化和半结构化决策问题的求解需要多领域专业知识，因而必须有一个庞大的 知识系统。但在分布式环境中知识库的内容、结构不易扩充，以满足各类用户 需求，造成了开发成本高，兼容性、扩展性差；维护麻烦，升级困难等问题。 其次在资源管理方面传统w e b 技术无法将互联网中各种异构的资源有效的整合 和管理，各类系统存在不兼容现象，无法实现大规模资源的共掣1 9 l 。 广西大掌习e 士掌位论文| i 于网格的决策支糟r 系统及| ；资嗣【蕾理的研究 2 3目前d s s 开发和应用遇到的困难 从以上对几种类型决策支持系统的分析可以看出，目前决策支持系统的开 发和应用遇到了困难，主要体现在以下几个方面： 1 ) 系统的复杂度高，实现困难；目前比较认同的决策支持系统结构是多库 结构，即由数据库、方法库、模型库、知识库等构成的决策支持系统。一般认 为库的数量越多，系统的功能就越强大，但是随着库的增加，系统会变的非常 复杂，各库之间的接口实现困难，模型库管理系统的开发并没有成熟的产品软 件支持，不像数据库管理系统那样容易实现，所以系统具有很大的开发难度。 2 ) 重复开发，浪费严重；不同企业或组织开发的决策支持系统，由于采用 的技术或结构不同，系统间很难相互融合，模块化程度低，当要开发新的系统 时无法使用其他系统已经开发好的部件，造成了重复开发和浪费的现象。 3 ) 决策资源的管理和使用缺乏有效的机制；广义来讲，凡是对问题的决策 起到帮助作用的资源都可以称为决策资源，一张图表、一个网页甚至一个专家， 都可以是决策资源。使用现有的决策支持系统进行决策时会感觉到“资源匮乏”， 事实上目前i n t e r n e t 中存在着数量巨大的信息资源分散在世界的各个角落，它们 中必有对决策有价值的资源，而造成资源匮乏的原因是无法使用这些资源，首 先缺乏有效的资源共享机制目前的w e b 对资源的定位是基于“地址”的而不是基 于“内容”的，再加上搜索引擎的发展远远滞后于网络信息的增长速度，造成 了很多资源“找不到”的现象，形成了一个个的“资源孤岛”；其次是决策资 源存在的异构性，各种决策资源由于开发的组织、使用的技术、支持的平台不 同，具有很大的异构性，决策者往往不是软件专家，它们获得这些异构资源后 也无法在自己的系统中使用。 这些问题已经严重阻碍了决策支持系统的发展，已有的技术不能很好的解 决这些问题，必须寻求一种新的技术融入决策支持系统的体系结构中，网格技 术正能够迎合这种需要，为决策支持系统的发展开辟新的思路。 2 4 应用网格技术构建d s s 具有的优势 网格是要充分利用互联网中的现有软硬件资源，支持广域环境上的计算、 数据、存储、信息和知识资源的共享、互通与互用，以降低成本获得高性能。 利用网格技术来构建决策支持系统具有以下的优势： i i 于瑚格的决簟支，j 0 瞻及其资嗣e 管理的研究 1 ) 强大的资源共享能力。网格技术最突出的特点就是它的大规模资源共享， w e b 实现了网页资源的连通，但没有实现应用层面上的互连互通，而网格则试图 实现i n t e m e t 上所有资源的全面贯通，其中包括计算资源、存储资源、通信资源、 软件资源、信息资源、知识资源的全面共享。 网格首先有强大的资源共享机制，网格采用一种统一的形式网格服务 作为资源的统一表现形式，资源的细节对用户就隐藏起来了；网格还具有强大 的资源发布和发现机制，网格有全局统一的信息中心，网格中所有的资源信息 都要进行注册，信息中心提供了资源信息的注册、更新、查询、注销等信息服 务。利用网格构建的决策支持系统与以往的决策支持系统相比首先就具有可以 获得和使用丰富的决策资源的优势。 2 ) 具有很好的开放性，降低系统开发成本。网格区别于分布式系统的一个 特点就是，网格是一个开放的系统，网格支持基于i n t e m e t 的应用层开放技术标 准如x m l 、h t t p 、s o a p 、w s d l 、u d d i 等，无论是资源还是各种应用只要遵 循一定的标准都可以加入到网格系统中来。网格的这一特点保证了我们构建决 策支持系统时可以集成已有的决策资源或者决策应用，提高了决策资源的利用 率，避免了重复开发，节省了开发费用，缩短了开发周期，使得系统在短时间 内产生效益，以低成本换取了高性能。而且各种决策资源和应用采取分散管理， 系统的构建者无需在系统维护上花费大的开销。 ， 3 ) 异地协同工作。网格的另外一个主要特点就是它的协同性，网格能实现 应用层面的互联互通，因此网格可以使决策者协同工作。一方面是资源的协同 共享，不同用户可以在应用层面上使用共享资源，而无需关心资源的具体结构； 另一方面是解决问题的协同性，面对十分复杂的决策问题，可以通过多个组织 的协作来共同的解决，提高了决策的科学性和准确性，这与群决策支持系统 ( g d s s ) 和组织决策支持系统( o d s s ) 的思想是一脉相承的。 钔支持动态变化。新一代基于o g s a 的网格技术对原有的w e bs e r v i c e 技术 进行了扩展，加强了对w e b 服务的生命周期管理，能够支持动态的w e b 服务能快 速适应需求和环境的变化。 我们在构建决策支持系统时，就不会因为某个决策服务的失效而影响到整 个系统的功能，我们只要再寻找网格中具有相同功能的其他决策服务来代替就 可以了；而且根据决策的需要我们还可以很方便的集成新的决策服务来构建具 有不同功能的决策支持系统。 广西大掣嘎士掌咖呻e 支基于用格的决蕈支捌p 鼻疆乞反其资鞠【管理的研究 5 ) 高度智能的人机界面。网格环境具有高度智能的人机界面用户面对的 是一个满足任务需求的智能界面，只需要利用这个智能界面提交自己的任务请 求，由网格作为基础架构的计算环境将完成用户的请求；网格还可以将任务执 行的结果以不同的形式返回给用户。基于网格的人机界面比目前基于w e b 的界面 功能要强大得多，智能和丰富的人机界面保障了各种类型的管理人员可以方便 的使用决策支持系统的功能和理解决策问题的执行结果。 网格技术具有的优秀特性使其非常适合作为d s s 的开发和运行环境，能够给 目前发展处于困境中的决策支持系统带来一场新的变革，接下来我们将给出一 种基于网格的决策支持系统体系结构。 2 5 基于网格的决策支持系统体系结构 2 5 1 网格的体系结构 网格是在国际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，为网格应用提供全面的资源共享接口，实现分布资源的有效集 成，提供共享各资源的手段，提高资源的利用率，满足人们对广域范围内各种 资源的共享需求。 网格可以简单的划分为分布式资源、网格系统、网格用户三个层次【1 9 l ，网 格系统处在分布式资源和用户中间，作为用户和资源的一个桥梁，主要作用是 把用户和联系起来，提供用户对资源的透明使用，支持全方位的资源共享。 网格系统由一些具有不同功能的模块组成，如图2 3 所示1 2 0 。 界 面 管 理 资源管理l - 作业管理l 卜 数据管理 卜 _ j 通信与安全 信 息 管 理 公 共 管 理 图2 - 3 网格系统基本功能模块 f i g u r e 2 3 b a s ef u n c t i o nm o d u l eo f g r