专家与决策支持系统——第四章.ppt

第四章决策支持系统 第四章决策支持系统 4 1决策支持系统的原理和结构4 2模型库系统4 3决策支持系统的开发技术4 4决策支持系统的设计与开发4 5决策支持系统实例 4 1决策支持系统的原理和结构 4 1 1决策支持系统基本原理4 1 2决策支持系统两类基本结构4 1 3决策支持系统的统一结构形式 4 1 1决策支持系统基本原理 一 辅助决策方式二 决策支持系统的特色 l 以数据形式辅助决策如 分析企业的经营情况 销售 产量 利润 客户 纳税数据等 MIS是进行大量数据处理以数据形式辅助决策的 从这一点上讲 DSS与MIS相同 一 辅助决策方式 2 以模型和方法的形式辅助决策模型是对现实系统的抽象 运筹学的研究在于建立模型和方法实现辅助决策 3 以多模型组合形式辅助决策如 模型软件包决策支持系统正是按这种形式的辅助决策方式的需要建立起来的 二 决策支持系统的特色 强调 数据 模型 和 对话 结合起来解决半结构化和非结构化问题 对 数据 的要求是数据处理功能 即对数据的存取 数据的检索 产生报表和图形 对 模型 的要求是利用模型 特别是优化模型得出辅助决策信息 对 对话 的要求是能修改模型 从而改变方案达到更大范围内的辅助决策 DSS三部件结构的进步点在于 1 模型库系统 模型库管理系统 模型库 在MIS中 使用的模型数量较少 不必建立模型库 在运筹学中 单模型辅助决策 一般模型软件包就可以满足要求 不必建立模型库系统 DSS将众多的模型按一定的结构形式组织起来便利于多模型的管理 单模型的运行 模型的组合运行 2 模型 数据 和 对话 三部件的统一体 1 数据库和模型库的结合数据库主要用于数据处理 在决策支持系统中支持多模型的组合运行 对于单模型的运行 通常不需要数据库 每个模型用自己的数据文件就可以 如FORTRAN PASCAL C等 运筹学的单模型运行正适合于用高级语言编制程序和运行 对于多模型的组合运行 共享数据需放在数据库中 DSS在运筹学的基础上发展起来 将模型库系统和数据库系统有机结合 2 对话 部件的综合集成作用人机对话一般用于模型运行中的交互 显示辅助决策信息和交互信息 输入需要的数据或者控制信息 对于DSS的对话部件 一个主要的任务就是完成三部件的综合集成 识别问题 分解问题 达到更强的辅助决策能力 决策支持系统综合定义 决策支持系统是利用数据库 人机交互进行多模型的有机组合 辅助决策者实现科学决策的综合集成系统 4 1 2决策支持系统两类基本结构 一 三部件 结构形式二 三系统 结构形式 数据部件 它由三个子系统组成 即人机交互系统 对话部件 模型库系统 模型部件 数据库系统 数据部件 此种结构可以看作在MIS的对话部件和数据部件的基础上增加了模型部件而形成的 一 三部件 结构形式 对话部件 模型部件 DSS的 三部件 结构形式 各组成部分的功能和技术 一 人机对话部件用户通过 人机交互系统 控制实际DSS的运行 人机对话部件包括的功能 1 提供丰富多彩的显示和对话形式 2 输入输出转换 3 控制决策支持的有效运行 二 数据部件1 数据库存储的组织形式数据库用来存储大量数据 一般组织成易于进行大量数据操作的形式 典型的数据组织模型有网络模型 层次模型 关系模型等形式 2 数据库管理系统功能数据库建立 删除 修改 维护 数据存储 检索 排序 索引 统计等功能 关系型 网状型 层次型 3 数据库管理语言体系数据库管理系统语言体系一般由两部分构成 1 数据库定义语言 DDL 用于定义数据的结构 比如创建 修改或者删除数据库对象 如 CREATETABLE DROPTABLE等 2 数据库操作语言 DML 提供对数据库中的数据进行操作 包括数据库的建立 维护 数据字典的建立和维护 数据查询 检索以及数据处理等手段 如 SELECT INSERT DELETE等 三 模型部件 1 模型库的特征模型不同于数据 模型的2种形式 l 模型的静态形式 总是以某种计算机程序形式表示的 如数据 语句 子程序 对象等 这种物理形式在模型库中具体为 模型名称及相关的计算机程序 模型功能的分类 模型的输入输出数据 控制参数等属性 它可以类似于数据的形式表示出来 2 模型的动态形式 它可以以某种方法运行 进行输入 输出 计算等处理 这种形式的属性是无法或很难以类似于数据组织的形式来描述的 2 模型库管理系统 静态管理功能和动态 运行 管理功能 l 模型库的静态管理 包括 模型库的建立 删除 模型字典的维护 模型添加 删除 检索 统计等功能 模型的各种计算机程序的维护 如源程序 执行程序等的管理和维护 2 模型的动态管理 包括 控制模型的运行 模型不但可以单独运行 还可以组合运行 能够提供顺序 选择 循环等三种基本的运行控制机制 负责模型与数据库部件之间的联系 同数据库管理系统进行数据交换 3 模型库管理系统的语言体系模型库管理系统语言体系包括两个方面 1 模型管理语言 MML 完成对模型的存储管理和对模型的查询 维护 2 模型的运行语言 MRL 完成对单模型的调用 运行以及支持模型的组合运行 对单模型的调用运行用命令来完成 对模型的组合运行则要求模型运行语言编制成程序来运行 二 三系统 结构形式 一 基本结构1981年R H Bonezek等人提出了决策支持系统 DSS 的三系统结构形式 即由语言系统 LS 知识系统 KS 和问题处理系统 PPS 三个部分组成 该结构的最大特点在于知识系统 包含了人工智能的成分 1 语言系统提供给决策者的所有语言能力的总和称为语言系统 LS 一个语言系统既包含检索语言 也包含计算机语言 决策者利用语言系统的语句 命令 表达式等来描述决策问题 编制程序在计算机上运行 得出辅助决策信息 2 知识系统知识系统是问题领域的知识 最基本的知识系统由数据文件或数据库组成 数据库的一条记录表示一个事实 更广泛的知识是对问题领域的规律性描述 用定量方式表示为数学模型 数学模型一般用方程 方法等形式描述客观规律性 这种形式的知识称为过程性知识 用定性方式描述 一般表现产生式规则 除了数理逻辑中的公式 微积分公式等这种精确知识外 一般表现为经验知识 它们是非精确知识 3 问题处理系统问题处理系统是对描述的决策问题进行识别 分析和求解问题的过程 问题处理系统必须具有明确的识别问题的能力 它能把问题的陈述转化为相应可执行的操作方案 什么时候执行什么 什么时候得到问题的解答 具有问题分析能力 这是一个在模型 知识 数据和用户之间反复交互的过程 二 三系统 结构形式特点 1 强调问题处理系统的重要性不同的决策问题需要进行的问题处理是不相同的 如何解决实际问题就是问题处理系统的关键所在 问题的解决首先需要对问题进行形式化描述 包括数据 知识的表示 组织 存取和利用 再对问题的求解提出方法和途径 使之能够得到问题的解答 在问题求解时要利用知识系统中的知识 2 强调语言系统利用计算机对问题求解 支持决策是需要通过计算机语言来完成的 计算机语言种类很多 目前计算机语言仍属于 上下文无关文法 它离自然语言相差较远 为了有效地进行问题求解 一般在计算机的输入和输出方面采取简化的自然语言以及有效的人机交互环境来帮助人的理解和使用 可以认为 语言系统是利用计算机语言来形式化描述问题处理系统和知识系统的 它使决策支持系统能在计算机上实现 3 把数据 模型 规则统一归为知识系统从知识的广义角度看 数据是事实型知识 模型是过程性知识 规则是产生式知识 这些知识都为解决决策问题提供服务 可把数据 模型 规则统一看成是为问题处理系统服务的知识 三 问题处理系统 问题处理系统是DSS的核心 它的功能包含 信息收集 问题识别 模型生成 问题求解等 1 信息收集 信息收集是问题处理的基础 信息来源 用户 知识系统 来自用户的信息借助于语言系统经过编译技术转换成问题处理系统所需要的内部信息 来自知识系统的信息是对数据的存取和对模型的调用 为问题处理系统服务 2 问题识别完成将实际问题转换成计算机能进行求解的过程 这要通过对问题的分解 分析 建立问题求解的总框架模型 这种总框架模型包括各组成部分的目标 功能 数据和求解要求 它们一定是能够在计算机上得到解决的 或者是把它们变换成计算机能够求解的 3 模型生成模型生成重点在于根据问题识别的总框架模型 生成决策支持系统总框架模型 决定各组成部分是建立新模型 还是选择已有的成熟模型 多模型如何组合 需要利用哪些数据 是采用数值计算模型还是采用知识推理模型 4 问题求解 总模型连接所需的基本模型 所需要的数据 通过它们之间的接口技术和系统集成技术把它们组成一个有机整体 进行问题求解 得到支持决策的信息反馈给决策用户 4 1 3决策支持系统的统一结构形式 一 对两种观点的讨论二 DSS的统一形式 一 对两种观点的讨论 1 对 对话 模型 数据 三部件结构的看法优点 明确了三部件之间的接口关系和集成关系 便于决策支持系统的设计和关键技术的解决 便于和其它系统区别 和管理信息系统 MIS 的区别在于DSS多了模型部件 和专家系统 ES 的区别在于DSS是以模型 数据部件进行数值计算为主体的系统 而ES是以定性知识进行推理为主体的系统 缺点 没有突出DSS的问题处理特性 问题处理系统是解决决策问题的核心 它虽然用到模型和数据 但对不同的DSS 问题处理是大不相同的 作为该三部件结构 可以理解为DSS的问题处理系统隐含在人机交互系统中 没有突出语言系统 DSS所采用的语言有特殊的要求 它包含数据库语言和高级语言的双重功能 作为该三部件结构 可以理解为DSS的语言系统也隐含在人机交互系统中 2 对 LS PPS KS 三系统结构的看法 优点 突出了问题处理系统的重要性 在设计和开发DSS时 应重点考虑决策问题的处理 明确了语言系统在人机交互中的作用 人机交互是要通过语言系统来完成的 决策问题的形式化也要用LS来描述 统一了知识的看法 将数据 模型 规则看成是知识的不同表现形式 缺点 忽略了数据库系统 模型库系统的相互关系 这对于开发决策支持系统是不利的 不适合与其它系统的区别 如对管理信息系统的区别 对专家系统的区别都不明显 如果把LS看成是数据库语言 把KS看成是数据库 把PPS看成是管理信息处理 则该 LS PPS KS 就是MIS 如果把LS看成是LISP或PROLOG 把KS看成是知识库 把PPS看成是推理机 则该 LS PPS KS 就是ES 这样 从宏观上看不便于它们之间的区别 这是该结构的致命弱点 二 DSS的统一形式 DSS的 三部件 结构形式 人机交互及问题处理系统 综合部件 DSS统一结构形式 1 人机交互与问题处理系统 综合部件 的功能 人机交互控制模型的运行多模型的组合运行数值计算和数据处理组合多模型辅助决策 分别运行各自开发的模型 模型间的数值计算和数据处理只能由人在计算机外进行 2 DSS语言 调用模型运行能力 数据库存取能力 数值运算能力 数据处理能力 人机交互能力等五种综合能力 决策支持系统语言 DSS语言 DSS语言应是数值计算语言和数据处理语言的综合 4 2模型库系统 4 2 1模型库4 2 2模型库与方法库4 2 3模型库的组织和存储4 2 4模型库管理系统 模型库系统的结构 4 2 1模型库 一 模型库的概念和特点二 模型库中模型的种类和表示三 模型库技术发展的三个阶段 一 模型库的概念和特点 概念 模型库是将众多的模型按一定的结构形式组织起来 通过模型库管理系统对各个模型进行有效的管理和使用计算机软件系统 模型库的特点 1 模型库中的模型可以重复使用 即可以被不同系统所调用 是一个共享资源 避免了冗余 2 通过模型库可以将多个模型组合起来构成更大的模型 二 模型库中模型的种类和表示 一 数学模型 二 数据处理模型 三 图形 图像模型 四 报表模型 五 智能模型 一 数学模型 数学模型的表示形式 方程形式算法形式程序形式 1 方程形式 例如 y a bx或 方程形式的特点 反映了变量之间的关系 直观性 便于理解 便于人们掌握事物的内在本质 不利于计算 对模型的介绍 解释说明一般用方程形式 2 算法形式 模型的算法是用一系列演算步骤来表示模型的求解过程 例如 线性规划模型输入 目标函数中各目标变量的系数 确定极值 多个约束方程的系数 约束值以及约束关系 利用 单纯形法的演算步骤 求出理想的目标值和变量值 算法形式的特点 很实用但不直观模型的运算一般采用模型的算法形式 3 程序形式 利用计算机语言按模型的算法步骤编制模型程序 在计算机中进行计算 数学模型程序一般利用数值计算语言来编制 特点 程序方式往往把模型 算法 数据统一在一个程序中 不便于模型的修改和集成 二 数据处理模型 数据处理模型是完成一定任务的数据处理过程的程序 包括 对数据的选择 投影 旋转 排序等 数据处理模型一般采用数据库语言来编制数据处理过程的程序 如 80年代dBASEIII是数据库语言的代表 90年代FoxPro FoxBase Sybase 目前Oracle SQLServer等 三 图形 图像模型 图形模型一般以向量数据形式表示或以绘图程序形式表示 向量数据形式表示的特性直接可以显示在屏幕上 绘图程序形式表示的图形在显示时 需要运行该程序 使它在屏幕上画出来 图像模型是以点阵数据形式表示的 图像的数据文件一般存储量很大 图像要求愈清晰 色彩愈丰富 数据量愈大 几种常用图像的数据量 四 报表模型 报表 人机交互形式 数据处理结果 模型报表模型是以程序形式表示的 如投入产出表生成程序等 各种类型的报表生成软件都可以看作是报表模型 五 智能模型 智能模型是以智能程序形式表示的 它处理的对象是知识 知识不同于数据 也不同于数学模型的方程和算法 专家系统用得最多的知识是产生式规则 以 if条件then结论 形式表示 智能模型可以用PROLOG LISP C语言等表示 突出的优势是便于模型的组合与集成 三 模型库技术发展的三个阶段 1 模型程序 程序文件 模型程序是利用计算机语言来描述模型的算法过程 模型 算法以程序文件形式存放在计算机的存储器中 由操作系统的文件管理系统统一管理 程序文件分为源程序文件和目标程序文件 如 C FORTRAN 使用程序时 启动目标程序文件名即可 问题 模型 算法和数据不独立 2 模型软件包 模型软件包只适合各模型独立使用 不适合多模型的组合 目前的模型程序包主要以数学模型为主体 如运筹学软件包等 问题 模型 算法和数据三者的独立性问题没有根本解决 3 模型库系统 数据共享模型可重复调用适合多模型组合问题存储模型类型多样 数学模型 数据处理模型 图形图像模型 报表模型 智能模型等 达到决策支持的层次 4 2 2模型库与方法库 一 模型库和方法库的比较二 模型库和方法库的统一 一 模型库和方法库的比较 一般把方法库看成由基本方法和标准算法组成 它为模型提供基本模块和程序 1 一个模型有多个不同的方法 例如 线性规划模型可以有 单纯形法 改进单纯形法 两阶段算法等三种不同的方法 2 多个方法可以组成一个模型 例如一个评价模型可以是某些统计方法和评价方法的组合与集成 一 模型库和方法库的比较 模型接近于实际问题 方法接近基础和求解算法 模型是由方法组成的 二 模型库和方法库的统一 一 模型和方法的统一一般用数学方程表示为模型 用求解算法表示为方法 例如 线性规划模型 一般用目标函数和约束条件来表示 即方程形式 而它的解法 即单纯形法 可看成方法 本质上相同 是同一问题的两个侧面 从宏观上看 可以把模型和方法统一看成是模型 特别是在计算机中 模型的方程形式不是主要的 模型的算法才是主要的 一般将模型的方程形式以文本形式作为模型的说明文件 而模型的算法编制成计算机程序 用以完成模型的计算 达到模型的求解目的 这样 用模型的计算程序代表模型就很自然了 1 一个模型有多个不同的方法 的统一看法 一个模型有多个不同的方法 但这不同方法的实际运行效果是相同的 在计算机中一般选取一个方法编制成程序即可 用它代表模型 例如 用表上作业法 标号法 图上作业法 的程序代表运输问题模型 在计算机中着重利用模型的运行结果 而不注意对模型的求解算法 2 多个方法组成一个模型 的统一看法 模型本身就是可以大也可以小的 可以是基础的 也可以是组合的 对于构成模型的基础方法 可看成是基础模型 多个方法组成的模型看成是组合模型 预测模型中 相关分析方法和线性回归方法就可以看成是相关分析模型和线性回归模型 它们都是基础模型 而它们组成的预测模型就是组合模型 二 省略方法库 计算机上的 库 不是个单纯的 库 而且还含有一个 库 的管理系统 该管理系统要具有对 库 进行有效管理的功能 模型库和方法库都存在时 不但增加了各自库管理系统的工作而且也为两库之间的联系增加了困难 因为模型与方法间要通过两个库管理系统来联系 这样做并没有什么好处 除非某些特殊情况 需要分成两个库外 一般把模型库和方法库合为一个 4 2 3模型库的组织和存储 一 模型字典库二 模型文件库 模型库的组成 模型都以程序形式或数据文件表示 程序和数据都以文件存储 模型的程序文件 源程序和目标程序 一个模型至少有两个文件 模型的说明文件 包括模型的方程形式以及算法的自然语言描述 模型的数据描述文件 对模型的输入数据和输出数据进行说明 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 需要建立一个字典库来索引描述对应的模型文件 模型库 模型字典库 模型文件库 一 模型字典库 1 模型字典库的作用2 模型字典包含的内容3 字典库的组织结构 1 模型字典库的作用 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 作用 1 模型文件的索引 2 便于模型的分类 例如 预测模型多达200多种 对预测模型进行分类就很有必要 按时间分类有 短期预测 中期预测 长期预测 按预测结果 按限制条件等都能分类 对模型分类 首先要对模型字典分类 3 便于模型的查询 修改和调用 2 模型字典包含的内容 1 模型的名称 内容 2 模型的编码 3 模型的类别 功能和用途 4 模型在模型库中存放的位置 5 模型来源 出处 6 模型的变量数和维数 7 模型使用的算法程序及在方法库中的位置 8 模型使用的数据名称 单位 精度及存放位置 9 用户文件 使用说明 10 模型框图 文字说明 11 建立模型的作者 时间 12 修改模型的作者 时间 13 审模型的作者 时间 14 模型入库时间 3 字典库的组织结构 字典库的组织结构一般有 1 文本形式模型字典内容用文本形式进行存储 这种形式把所有模型内容都以文字形式进行说明 存入到文本文件中 这种形式的模型字典只能起查询作用 2 菜单形式 模型字典用一个层次式的菜单来表示 菜单中的各项内容联系到各模型的模型文件 这样 把模型字典和模型文件联系上了 可以通过模型字典 菜单 运行模型文件 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 模型软件包就是采取这种形式 3 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 一个库存放一类模型 每个模型是一个记录 每个记录含模型的编号 名称 各种模型文件名等数据项 字典库实质上是数据库 需要把它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的分类 查询和修改 DSS一般采取这种形式 二 模型文件库 1 模型文件的存储方式2 模型文件的调用 1 模型文件的存储方式 1 直接在计算机操作系统管理下存储 2 建立子目录存储模型文件 按模型分类建子目录 按模型文件的类别建立子目录 2 模型文件的调用 模型文件的调用与模型文件的存储方式直接有关 调用模型文件首先要按它的存储路径找到该文件 然后 再启动该文件 对模型文件的运行 一般应该通过模型字典库 沿着模型文件的存储路径找到具体的模型文件 然后 启动它运行 4 2 4模型库管理系统 一 模型库管理系统的功能二 模型库管理系统的语言体系 一 模型库管理系统的功能 模型库管理系统的功能 1 模型的存储管理 2 模型的运行管理 3 模型的构模管理 支持模型的组合 1 模型的存储管理 模型的存取管理类似于一般数据库的数据存取管理功能 负责模型的装入 维护 修改 删除 更新 查询等功能 在模型库管理系统的支持下 用户可以根据模型名称 建模方法或模型功能等方式存取所需模型 模型的查询和维护 模型查询 首先要查询模型字典库 查到需要的模型名 再沿着该模型文件的存取路径查到相应的模型文件 模型查询包含着两部分内容 一个是模型字典库的查询 它类似于数据库的查询 另一个是模型文件的查询 这类似于操作系统的文件的查询 可以说 模型库的查询是数据库查询和操作系统的文件查询的结合 模型的查询和维护 模型的维护需要对模型进行增加 插入 删除 修改等工作 增加新模型 可以增加到模型的后面 也可以插入到同类模型中去 增加 插入 删除模型时 要先进行增加 插入 删除字典库中的模型记录 再沿存取路径去增加 插入 删除模型文件 修改模型一般不修改模型字典 只修改模型文件 2 模型的运行管理 模型的运行管理包括 模型程序的输入和编译模型的运行控制模型对数据的存取 1 模型程序的输入和编译 通过编辑系统编辑输入新的模型程序 这种输入的程序是源程序 用户编写 阅读和修改都很方便 但它下能直接运行 通过相应语言的编译系统可把源程序编译成目标程序 即机器代码程序 2 模型的运行控制 模型程序的运行主要是计算机执行模型的目标程序 运行该目标程序有两种方式 独立运行该目标程序 只能单独运行模型 在总控制程序中运行该目标程序 能组合模型 3 模型对数据的存取 按照DSS的观点 所有数据应都放入数据库中 由数据库管理系统统一管理 为完成在模型程序中存取数据库中的数据这项工作 需要建立模型和数据库之间的接口 利用接口 ODBC ADO等 使模型能存取数据库的数据 这样 使模型库和数据库形成了统一整体 3 模型的构模管理 支持模型的组合 模型的组合包含两个问题 模型间的组合模型间数据的共享和传递 模型间的组合 形成复杂大模型的模型组合 所采用的嵌套结构形式 1 顺序结构关系 模型间按前后顺序依次执行 2 选择结构关系 模型间按选择条件决定执行哪个模型 3 循环结构关系 一个模型或多个模型的多次反复执行 模型组合顺序结构运行图 模型组合选择结构运行图 模型组合循环结构运行图 模型间数据的共享和传递 要实现模型间数据的共享和传递 必须 1 所有的共享数据应该都存放在数据库中 由数据库管理系统进行统一管理 2 为了实现模型对数据的有效存取 需要解决好模型存取数据库的接口等问题 这个接口保证各模型既可存取和修改数据库中任意位置的数据 也可以存取数据库中大量数据 二 模型库管理系统的语言体系 模型管理语言 ModelManagementLanguage MML 模型运行语言 ModelRunLanguage MRL 数据接口语言 DataInterfaceLanguage DIL 4 3决策支持系统的开发技术 4 3 1决策支持系统关键技术4 3 2建模技术4 3 3接口技术4 3 4系统综合集成技术4 3 5系统快速原型开发技术 4 3 1决策支持系统关键技术 一 技术发展阶段二 关键技术 一 技术发展阶段 1 交互建模的决策支持系统对模型的改变包括 1 修改模型中的数据 如修改模型方程中的系数 常数 约束关系等 2 修改模型方程中的变量数目 即增加变量或减少变量 3 改变模型方程的数目 如增加或减少目标函数或约束方程 2 组合模型的决策支持系统 模型的连接是通过共享数据实现的 对于两个数学模型的连接 往往在中间要增加一个或多个数据处理模型 模型的组合一般是多个数学模型和多个数据处理模型的组合 有时 还会增加人机交互模型 如多媒体表现模型 统计图形模型 数据变化趋势图形模型等多种类型的模型组合 组合模型的决策支持系统在辅助决策能力上有一个大的提高 3 智能决策支持系统 IDSS 智能决策支持系统是在组合模型的决策支持系统的基础上再结合专家系统而形成的 专家系统以定性方式辅助决策 智能决策支持系统是将定量辅助决策方式与定性辅助决策方式结合起来 达到定性和定量相结合辅助决策的能力 IDSS是决策支持系统又一次上升 4 自动生成智能决策支持系统 决策支持系统的多模型组合需要一个系统控制程序来完成 决策支持系统的控制程序包含模型调用 人机交互 数值计算 数据处理 知识推理等 它的处理流程是由人根据决策问题处理过程的要求编制的 利用系统快速原型开发技术来自动生成支持系统的控制程序 将是决策支持系统更高的技术阶段 二 关键技术 1 建模技术2 模型库系统3 接口技术4 知识推理5 系统综合集成技术6 系统快速原型开发技术 4 3 2建模技术 建模就是一个实际系统模型化的过程 凡是用模型来描述系统的因果关系或相互关系都属于建模 系统建模目的主要在于 1 分析和设计实际系统 例如 在人口控制论中 建立各种类型的人口模型 改变模型中的某些参量 可以分析研究人口政策对于人口发展的影响 2 预测或预报实际系统的未来发展趋势 例如 根据以往的测量数据建立气象变化的数学模型 用于预报未来的气象 3 对系统实行最优控制 建立模型的步骤 l 建立模型的数学结构 l 对大量的样本数据进行功能分析 2 建立以系统输入 输出变量为组成要素的结构模型 结构模型 描述系统结构性态 即系统的组成要素 要素之间的关系 以及各要素与外界之间的关系的模型 3 为各输出变量选择适当的模型结构 即输出变量与输入变量间函数关系的具体形式 比如线性的 非线性的等 2 确定模型的参数 l 确定变量 包括输入 输出变量和中间变量 2 确定变量的系数和有关常数 3 完善模型 3 验证模型 l 用样本数据验证模型 2 用测试例子检验模型 DSS所需要的是在己知数学结构的基础上建立实际问题的数学模型 而不是去建新模型的数学结构 对DSS而言 建数学模型的目的是利用该模型去辅助决策 4 3 3接口技术 模型部件对数据库的接口综合部件对数据库的接口综合部件对模型的接口综合部件对模型程序的调用需通过模型字典作桥梁 再调用模型执行程序文件 DSS总控程序调用模型程序的运行过程 4 3 4系统综合集成技术 综合部件是DSS关键 它要真正达到控制模型运行 大量的数据的存取以及多模型的组合运行 实现DSS的系统集成 综合部件完成对模型的组合 实质上要编制一个控制程序来完成对模型组合的控制 该程序称为DSS控制程序 DSS控制程序的功能 1 模型的调用 包括对数学模型的调用或数据处理模型的调用 2 各模型以外的数值计算 如变量的算术运算 3 各模型以外的数据处理 如修改数据库中某一个字段 某一个记录的数据 4 人机交互 如显示某个计算结果 输入一个数据或一个命令 5 对知识推理的调用 DSS的集成语言 对实际决策问题 完成组织和控制多模型的运行和对数据的存取 需要一种计算机集成语言 DSS语言 具有人机交互 数值计算 数据处理 模型调用 知识推理等多种功能的综合 4 3 5系统快速原型开发技术 快速原型方法是根据系统的需求迅速地产生出系统的原型 该原型能表现出系统的功能 行为特性 但不一定符合其全部要求 当用户对原型运行结果不满意时 能迅速修改原型 经过几次反复 可得到用户满意的应用系统 4 3 5系统快速原型开发技术 原型法的主要优点 开发时间短 用户反馈速度快 用户对系统及其信息需求和功能的理解增强 费用低 4 4决策支持系统的设计与开发 4 4 1决策支持系统的开发策略4 4 2决策支持系统的开发过程4 4 3决策支持系统的设计4 4 4决策支持系统的开发 4 4 1决策支持系统的开发策略 1 直接使用通用程序设计语言 如C PASCAL 汇编等 编写相应的DSS模块 2 采用第4代语言 4GL 开发相应的DSS模块 例如 SQL语言 表格开发程序和面向财务的语言 3 采用DSS集成开发工具 也称为生成器或生成机 生成决策支持系统 例如 PC上的Excel Lotus1 2 3等 以及更复杂的生成器Express 4 采用专门领域的DSS生成器生成专门领域内特定问题的决策支持系统 专门领域的DSS生成器用于构造高度结构化的系统 因此适合某些职能部门快速 反复地使用 5 应用CASE方法开发DSS 6 综合使用以上多种方法开发更为复杂的DSS 例如 在不同部件与集成层次上采用不同的方法 在能用DSS生成器的地方采用DSS生成器 在集成上可选择用集成软件与程序设计语言 4 4 2决策支持系统的开发过程 DSS初步设计 DSS系统分析 DSS详细设计 各部件编制程序 DSS集成 DSS开发流程 4 4 3决策支持系统的设计 决策支持系统总体结构 DSS管理结构 总控程序的设计 1 对每个模型的控制运行 2 模型之间的数据加工 对模型间的数据加工只能由总控流程来完成 若数据加工量很大 可以设计一个数据处理模型放在总控流程之外来进行 以便简化总控流程的工作 若数据加工量不大 仍由总控流程自身完成 3 人机交互设计 模型程序的设计 在模型库中将存放大量成熟的模型程序 但对实际决策问题还需编制有关的模型程序 包括数学模型程序 数据处理模型程序 图形和图像模型程序 报表模型程序等 这些模型程序的组合将完成实际决策问题 4 4 4决策支持系统的开发 开发决策支持系统从两方面入手 1 在DSS运行结构中主要是综合部件的总控程序的开发 2 在DSS管理结构中主要是模型部件的开发和模型与数据库的接口 综合部件的总控程序开发 DSS总控程序的任务 1 控制模型程序的运行 2 存取数据库的数据 3 进行数据处理 4 进行数值计算 5 完成人机交互 综合部件的总控程序开发 为解决DSS的开发 可以采用以下两种途径 1 研制适合于决策支持系统开发的集成语言研制新语言实质上是要研制新语言的编译系统 即对新语言提出语言文法以后 需要按该文法的语句研制编译系统 这项工作的工作量是很大的 但是 研制决策支持系统集成语言是解决决策支持系统开发的根本途径 2 以某功能较强的计算机语言为主语言 嵌入开发DSS需要的其它语言形成宿主语言 4 5决策支持系统实例 物资分配调拨问题根据各单位提出对物资的需求申请 按仓库的库存情况制定分配方案 再根据分配方案以及仓库和单位的距离制定物资运输方案 最后 按照物资运输方案制定各仓库的发物表和各单位的接收表 修改各仓库库存数和各单位的物资数 物资分配调拨流程图 4 5决策支持系统实例 一 物资申请和库存的计划汇总二 制定物资的分配方案三 物资调拨预处理四 制定物资运输方案五 制定物资调拨方案六 物资分配调拨决策支持系统结构 一 物资申请和库存的计划汇总 1 各单位按自己的需要提出对各物资的申请申请数据库为 其中Di表示第i个单位 SQ Wj 表示申请物资Wj的需要数量 将各单位的申请数据库汇总成各单位对某一物资的需要量 形成总申请数据库 其中SQ Di 表示第i个单位对物资Wj的申请数量 Q Wj 表示各单位对Wj类物资的申请之和 4 1 4 2 2 各仓库对各物资的可供应情况 其中Ki表示第i个仓库 XY Wj KD Wj 分别表示该仓库中物资Wj的现有数量和最低储备量 XY Wj KD Wj 表示物资Wj的可供量 将各仓库的多物资的可供应情况汇总成某一物资各仓库的可供量 形成总库存数据库 4 3 4 4 二 制定物资的分配方案 物资分配方案是利用物资分配模型来完成的 该分配模型是通过一系列公式来实现的 一 比较可分配情况对同一物资Wj计算总可供量S Wj 各仓库可供量之和 与总申请量Q Wj 各单位申请量之和 的大小 二 物资分配方法1 总可供量大于等于总申请量S Wj Q Wj 完全满足各单位的申请数量 即各单位分配数量FB Dj 等于它的申请量 4 5 4 6 2 按优先类别分配各单位按需要物资的程度有一个优先类别LP Dj 一般分l 2 3 4等类别 对第一类单位是重点保证 其它类别按类别大小削减 具体做法 2 总可供量小于总申请量S Q 有几种处理办法 1 按申请比例削减 计算第一类单位总申请量Q1 当可供量小于一类单位申请总量时 S Q1 一类单位分配数按比例削减 其它类单位分配数为零 当S Q1时 先满足一类单位申请量 即一类单位的分配数等于申请数 其它各类单位的可供量为 Sl S Q1 其它各单位的分配 计算其它各类单位的申请量 除一类外 4 7 计算差额 S Q2 S1 4 8 这个差额分配到非一类单位中去 按类别数愈高的单位削减量愈多的原则 计算非一类单位的削减量 利用类别数LP作为加权值参与公式计算 先计算非一类单位的加权 类别 申请数量为 计算非一类单位按各优先级的物资消减量 非一类单位的分配数为 FB P SQ P P 4 11 此公式在理论上是合理的 在实际计算中会出现 P SQ P 的现象 即FB P O为负数 这是不合理的 即该分配单位不但得不到物资 反过来要付出物资 之所以出现这种现象 主要是用类别数作加权 对于类别数大的单位 P 太大 为了消除这种现象 建立判别式 4 9 4 10 由FB P 0的要求得到判别式条件 类别数由大到小的计算 若则FB P 0 即该P类单位分配数为零 即不参加分配 在去掉P类的同时 SP中也要去掉SQ P LP P 的加权申请量 再用判别式计算类别数次大的单位 是否满足判别式 当判别式 4 12 成立时 利用非一类单位的分配数公式 4 11 计算满足判别式的各类单位分配数 4 12 物资分配模型与数据库的关系 物资分配数据库中每个记录表示每种物资分配给各单位的具体数量 三 物资调拨预处理 在制定物资分配方案中已确定了每种物资给各接收单位的分配数量 具体由哪个仓库调拨多少物资到哪个单位中去 就由运输问题的线性规划来解决 但决定哪几个仓库 哪几个接收单位之间实现调拨供应是需要进行预处理的 每种物资的调运中 参加调运的仓库和接收单位都不是一样的 是随机出现的 参加调运的仓库是由该仓库提供某物资的可供量是否大于零来决定的 参加调运的接收单位要看它接收某物资的分配数是否大于零来决定 每个仓库到所有接收单位的路程 存入一个距离数据库中 对每一种物资 由于参加调运的仓库和单位不同 要形成参加调运的实际距离矩阵 这就要对每个距离记录进行挑选 挑选后形成小的实际距离矩阵 在形成好实际调拨矩阵后 才可以进行运输问题线性规划运算 计算