（系统工程专业论文）基于数据的综合决策支持系统模型的探讨.pdf

y 3 1 3 9 3 摘要 j 一 数据是决策支持系统 d s s 鲢重要基础之一 以 数 据 事实 为基础是决策支持系统开发的重要原则 决策支持系统的不龋发展和传统的秀发经验表 明 数据往往是决策支持系统的瓶颈之一 一些良好的 决策支持系统也往锰由予数据问题解决竣不好两无法投 入实际运行了本文在探讨决策支持系统的模型时 将数 据摆在基磁 核心的地位 首先余绍了决策支持系统的 数据库管王黧系统 模型库管理系统 知识库管理系统等 基本概念争基本褊件在此基磁上 入了现今很流行的数 据仓库 联机分析处理 o l a p 和数据库 数据仓库中的 知识发现技术 提出了一个综合决策支持系统模型 它 包括三个主体 模型库系统与数据库系统的结合 数据 仓库和联机分析处理 o l a p 专家系统和数据挖掘的结 合 此模型充分发挥了各个组成部分的辅助决策优势 能实现更加精确 有效 实用的决策支持 关键词 决策支持系统敞数据库双筘火 模型库知识库专家系统人工智 皂机器学习 吲蛳数据仓库数据集市联机事务处理危黼 联机分析处理知识发现数据挖掘联合数据库技术 a b s t r a c t d a t ai so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tf o u n d a t i o n so f t h ed e c i s i o n s u p p o 娃s y s t e m s d s s b a s i n go n d a t e r e a l i t y i sa ni m p o r t a n tp r i n c i p l ed u r i n gt h e d e v e l o p m e n t o ft h ed e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m s t 1 et r a d i t i o n a l d e v e l o p i n ge x p e r i e n c e o ft h e d e c i s i o ns u p p o s y s t e m ss h o w st h a td a t ai sa l w a y sa l a r g e o b s t r u c t i o n d u r i n g t h ed e v e l o p i n g p r o c e s s a c e r t a i na m o u n to fd s s p r o t o t y p e sc a nn o tb ep u ti n t o p r o d u c t i o no n l yb e c a u s e o fd a t ap r o b l e m s t h i s p a p e r e m p h a s i z e di t ss p e c i a lb a s i cp o s i t i o n l n e x p l o r i n gt h e m o d e lo fd s s a tf i n t h i s p a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i c c o n c e p t i o n s a n d c o m p o n e n t s o ft h ed a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e m m o d e lm a n a g e m e n ts y s t e ma n d k n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e mo fd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m s t h e n i t g i v e sy o u t h ec o n c e p t u 8 z e c l u n d e r s t a n d i n go ft h em o s tp r e v a l e n tt e c h n o l o g y o fd a t a w a r e h o u s e o n l i n ea n a l y t i c a l p r o c e s s i n g o l a p k n o w l e d g ed i s c o v e r y i nd a t a b a s ea n dd a t a w a r e h o u s e o nt h eb a s i so ft h e s ec o n c e p t i o n k n o w l e d g ea n d t e c h n o l o g y 1w o r ko u tas y n t h e t i cd s sm o d e l w h i c h c o n t a i n st h e s ep r i n c i p a i p a r t s d a t a b a s ea n d m o d e i b a s e d a t aw a r e h o u s ea n do l a p e x p e r ts y s t e ma n d d i s c o v e r y i nd a t a b a s ea n dd a t aw a r e h o u s e t h i s m o d e lc a ng i v ef u l l p l a yt ol t sc o m p o n e n t s sa u x i l i a r y d e c i s i o n s u p p o r t i n gs u p e r i o r i t y w h i c hl e a d i n g t oa m o r ee x a c t m o r ee f f e c t i v e m o r ep r a c t i c a l d e c i s i o n s u p p o r t i n g k e yw o r d l d e c i s i o n s u p p o r ts y s t e m s d a t a d a t a b a s e m o d e l m o d e lb a s e k n o w l e d g e k n o w l e d g e b a s e e x p e r ts y s t e m a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e m a c h i n e l e a r n i n g d a t e w a r e h o u s e m e t ad a t a t r a n s a c t i o n p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y p r o c e s s i n g o n l i n e k n o w l e d g ed i s c o v e r y f e d e r a o n l i n e a n a l y t i c a i d a t a b a s e 北旁交通大举硕士学位研究生论竞 第 章绪论 第一节决策支持系统的产生与发展 决繁支持系绞兹产生麓景 电子计算机问世不久就被应用予管理领域 开始人们主疆用 它进行数据处理彝绞锻报表 基的是实现办公叁动化 通常恕这 一类系统所涉及到的技术称作电子数据处理e d p e l e c t r o n i cd a t a p r o c e s s i n g e d p 把人们从繁琐的事务处理中孵脱出来 大大提高 了工作效率 健是 任何一顼数据处壤都不楚孤立的 它盛须与 其它工作进行信息交换和资源共享 因此有嬲要对一个企业或一 个税关豹蔫惠送行整体分孝厅秽系统设计 驮鬻使整个工作 涌一 致 在这种情况下 管理信息系统 m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m s m i s 应运聪皇 搜信惑楚理技术遗入了一令瑟输段 并迅速获得发展 m i s 能把孤立的 零碎的信息变成 个比较完 整的 有组织躯信息系统 不仅解决信息存放的 冗余 问题 而且大大提高了信患的效能 但是 m i s 只能帮助管理者对信息 作表面上的组织和管理 而不能把信息的内在规律熨深刻地挖掘 出来 为决策涨务 7 0 年代以来 学术界对于系统分析 传统运筹举 管理信息 系统遂行了复懋 大爨发瑗 谯邀子数据处理 基d p 之磊发震起 来的m i s 没有达到预期的社会经济效益 这怒由于m i s 技术及方 法上鼷有的缺陷造或黥 特别是刻投的结构化分析方法 漫长的 生命周期及信患导向的开发横式 使传统的m i s 难以适应多变的 外部及内部管理环境 对管璐人员的帮助十分有限 出此产生了 两个熏要静结论 系统分聿斤人员帮信息系统本身都不要企窝敬代 决策卷作出决策 支持决策才是它们溅确的地位 综上蕊述 塞7 0 年饯中麓k e e n 器s c o o tm o r t o n 剑立 决蓑 支持系统 d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s d s s 一词至今作为用于 管理於一秘鼗挺计算枧售息系统 d s s 褥到了迅速的发展 它已 第1 页 北方交通太学硕士学位研究生论文 成为系统工程 管理科学 人工智能领域十分活跃的磅究误题 二 决策支持系统的发腱 1 9 7 t 年s c o o tm o r t o n 在 管理穗怠系统 一豢中第一次捂整 计算机对于决策的支持作用 那时对于行为科学的研究开始成为 一个缓活跃的技术领域 1 9 7 1 年到1 9 7 5 年决策支持系缝 乍为这一 领域的专有名词逐渐被大家承认 但人们又忽略了在d s s 中对人 类思维和行为的模仿波该是研究的关键问题 经过几年的努力和 发展 d s s 静研究基本走上了正孰 所开发的系统也得到了广泛 的应用 这时d s s 的蒸本框架已构造毙毕 1 9 7 8 年蓟1 9 8 8 零 d s s 褥鬟了逐速静笈簇 它蠢成为一个j 常流行的名词术语 以至于只要是为管理服务的软件 都被冠以 d s s 憋豫呼 虽然壹瓤今天 d s s 傻没有一个学术器公认豹严撂 定义 不过 对一个正在迅遴发展的领域过早地追求 个完落的 定义并非明智之举 只要能把握住这个领域的基本特征和基本框 架就w 以了 这样徽的好处避给该领域的扩充和改交方向提供了 足够的灵活性 但也簧防止人们无休止地争论下去 缀遘这登年靛发溪 警秘豹设怒豪瑷了黻大翡生命力 英中 最引人入胜的想法是把人的判断能力和计算机的信息处理能力结 台在 起 提藏决策蠢豹效戆嚣叉不妨碍它们豹主残麓动瞧 翔 果说1 0 年前人们还程技术上徘徊 逐在等待着开发新的硬件和软 件 那么今天d s s 已经在向戏熟的道路上迈遴 理论上可以认为 技术上已不再建难点 关键在予如何撼理论技术变为现实 近年来 专家系统的研究发展很快 它给d s s 注入了新的活 力 瀵强了决策支簿系统懿蔓麓功煞 镀魏瓤识疼的缝织与穰理 目前 如何让机器和人 起完成一系列信息处理活动 仍然是d s s 磅究懿熏要嚣撩 在寒寒豹年饩里 d s s 豫了涉及戮与诗冀壤毒 关的技术之外 还将谶一步涉及到智能技术 例如在人机界湎上 的自然语言的理解和处理 憾必须波慧 我们弱着黢点仍然在辅 助决策上 这就要求我们结合目标和背景运厢智能技术 而不是 在计算机上开发智能技术 第二节决策支持系统的理论熬础 第2 页 北方交通大学硕士学位研究生论吏 决策支持系统发展到今天 须明确它的理论基础 作为开发 和研究的指南 众所嗣知 d d s 的理论发展及其开发秘很多学科 有关 它涉及到计算机软硬件 信息论 人工智能 信息知识学 管理辩擘 行为辩学餐 显然这些学科枣枣菠了它发震数理论稳檠 d s s 魁一种发展的技术 它总在不停地吸收熊它学科的营养 一 般来谖 只要麓嚣蠢计算规 势绘决筵人灵提供裁助 d s s 都可 以并且可能把它转化为自身的技术 一 僖愚论 随着科学技术的发展 人们对信息的获取 加工 处理的疆求 氇越采遽亳 4 0 年代以来 囊子透接搜零和诗算极技术豹募军突 起 对于信息论的形成与发展起了极大的作用 信息论形成了独 立的学科 信息论是运用信息的观点 把系统看作是借助于信息 的获取 传送 加工 处理而实现其商目的性行动的科研方法 d s s 实际上是一类信息处理系统 当人们开始接触d s s 时 也许番不至l 信惠论与它有嚣么关系 愆实际上d s s 瓣主要裰念嵇 基本理论只有靠信息论提供的分析方法才能作出结论 例如d s s 在运行孛约逶傣控割 反渍等援念 离开黄患论裁漤不涛楚 二 计算机技术 d s s 作为一个裰箍要酶计算梳疲鬻领域 需要计算枫按术作 为它的理论支持 计算机软 硬件是d s s 开发的制约因素 计算 辊懿袋 孛设备滋震速菠飞抉 较箨篷产生了爨大兹变纯 缡程语 言不断向功能强 适用范围广 兼容性好的方向发展 软件授展 的基本方向不仅覆向专业的稳序员 褥旦夏翔菲技术用户 遮戴 给实现d s s 的设想带来了客观上的可能性 此外 由于人们不断 开发计算机软件 新的操作系统 数据库管理技术 各种模型和 数据播述语言纷纷闫落 如磁面将要谈到的数据仓霖 数据瘁中 的知识发现技术都会对d s s 的发展起别强大的支持作用 三 管瑕科学和运筹学 管理秘学魄较强潞应雳 它通豢瞧诗舅枫解狭一类特臻勰题 从信息系统的角度 m s o r 可以划分为许多分支 麓中最出色的 研究方向是开发优化模型和仿真模型 以及与建模有关的一系列 第3 页 兰踅圣璺苎蕊曼主兰璺翌塞兰堡 问题 它们对许多大授模约蓉统闫题已经产生了担当大约影蛹 因此管理科学家对禳爨很感毅趣特剐蹙对运筹学提供鼢一系弼优 化 仿真 决策模型尤为重视 系统工作者则更注意解决菜领域 餐理鞠瑟瑟摸囊俸系 遮藏悬d s s 中靛模登簿掰要察缝熬模烈嚣 因此说 d s s 摄系统工程所要研究和开发的熏疆领域 四 行为科学 大量磺究袭甥 系缝模型嬲表现静缺路甚型失效缎少是囟予技 术上的原西 多半是蠢于脱离实际 所瞄行为科学对于m i s d s s 的研究 其注意力应在这样 个看法上 信息系统不是一个抽象 酶研究漾嚣 褥是由久类建立鞍运转瓣社会系统 尽管行为科学的研究一开始就指出 在开发信息系统的过程 孛楚援零露点逶不会鼗褥藏功懿 毽这些看法莠没鸯每 起d s s 褥 究者的普遍莺视 这照有一黪具体网难 因为大家都不知道如何 跫这撩重要援念逶过授零豹形式表现爨寒 最近数辑究表明 这 个问禳的解决寄了明髓的进展 例如d s s 必须面向厢户的磷点 在技术上通过人机接口和自然语言理解等形武表现出来 模型的 生成釉使蔫 知谖表达鼹方式程内容 鼗攥瘁懿缝绦等 安际舔 和用户的爱好和能力肖关 这里所谈的是 髓过行为科学的研究 糖蒙接管理又受藜共蕊 焉京来指导d s s 戆磷究黧设诗 五 人王智裁 决策支持杀统问檄以来 经历了上升和镡 澜的过程 而8 年 找人工智能技术敦蓬勃发展为它注入了瓤鲜觑波 使它重新产生 了活力 将人工智豁援术霜子管理决策是一颈开拓 涟工俸 警蘸 已经辩始研究知识库支持的决策支持系统 用领域专家知识来选 择帮缝合穰型竞戒滴题魏攘淫稚运行 并为鼹户襄供警麓瓣交互 式接刚 罄三节谡越研究的必要 生 d s s 基本构件概述 蓠先 簿要描述一下决燕支持蓉绞豹基本组成郝分 早期开 篇4 页 北万交通太学硕士学谊研究生论又 发的决策支持系统主鼷由五个部件组成 人枫接日 数据瘁 模 型库 知识瘁和方法牌 后来在这五个部件的基础上又开发了各 自的铃理系统 即刺话管理系统 数据库管理系统 模型库管理 系统 弼识牟管瑾系统和方法库管毽惹绞 驮8 e 年 h 开始 入们 对d s s 结构的理解发生了一魃变化 有人提出 d s s 由语言系统 l s 适瑟处理系统 p p s 窝熟识系统 k s 三部分缀残 这三种系统实际上是幽上面掇到的基本部件发展而来的 而且这 几个基本部辱牛可以组成支持任何层次耩级别的d s s 系统 圜此 我们仍采用前狮的说法 二 d s s 的数据管理 数据与决策支持系统 数据是决策支持系统酶羹要茎磷之一 这一点己逐渐成为久 们的必识 以数据 事实为基础 融经成为d s s 开发的重要原 裁之一 并荛越来越多嚣开发者霾用户繇接受 毽怼数据熬藿稷 程度和对其在d s s 中重要性的认识 并非一开始就如此 从d s s 产生积发展鹃历史来餐 对数攥重要憋黥认识是在大爨d s s 开发 实践的推动下逐渐发展深化的 许多d s s 开发的经验表明 数据 往往怒d s s 系统开发的主要 瓶颈 之一 一些良好的决策支持 系统毽往往由于数据润题解决得不簿而无法授入实际运行 由于 学术性只有通过实用性才能充分体现出来 敬使系统难以实现开 发懿联灏磊禄瘸萁潜焱实力 莛结采 必然辩d s s 鹣理论与实践 的发展产生负影响 特别是增加了决策者对d s s 作用的怀疑 决策支持系统熬嚣标是支嫠决策过程 溅姥d s s 夔一拿麓要 作用就是建立一个决藏者可以运用定量分析与定性分析分析技术 楣结合 进行政策模拟的环境 为了实现对决策过糕更为深入和 直接辅助的支持作用 d s s 不能象一般数据处理系缀或信息系统 如电子数据处理系统 e d p s 和管理信息系统 m i s 那样简单地筛选 信息 赢是要敬获褥的倍感为基磴 采焉决菠理论毒系统分耩方 法建立数量模型 模式模型 逻辑报理模型婶及其组合 进行模 掇茨囊或壹接运瘸毒关售患避行壤暴分援 凑定合理魏决策方案 评价方案实施的条件和实施厝的影响与结果 以提黼决策的准确 性 所以数据在d s s 中不象 般信患系绞或数据处壤系统那撰处 第5 页 杰墨兰苎鲎堡主主竺翌塞兰堡墨 于明显恁位 嚣是 黔属 予决燕闽题懿 体现出某季申意义上的 间接 因此人们在d s s 开发过程中重视模型与知识工程是无 可非议的 但这决不意眯着可以因此耐忽视数据在d s s 中的麓要 作用 在某种意义上说 d s s 就是根据已获得的数据与事实 内外 环麓懿约束条俘送行模羧臻囊残情景分聿厅 评价与选饶静过程 其中处理的最原始基本对象是数据 从更广义上来说 事实可以 遂过是量与定憔款 数攥 亲撼述 甚至字 警或文本以及撼述牲 文字 从计算机处理的角度来看 也可理解为数据 这样决麓过 程可以理解为对数据处理的过程 决策支持臻统提供的方案 评 价描述也是通过这种广义的 数据 采表达的 因此可以说 数 据是决策支持系统的基础之一 二 d s s 数据管理的特点 决策支持系统从本攒上来说也是信息系统 但是它又不同于 一般倍怠系统与数据鲶瑾系统 是一晕孛更离艨次静倍患系统 因 此 对决策支持系统的数据组织管理 数据系统的设计开发 就 不髭篱单逸瀑瘸一般镶惠系绞与数据处理系绕兹组织警理搂式 设计开发方式 与一般售爨系统与数据处蠼系统翘毙较 d s s 的数据有如下主 要特点 1 d s s 数据与决策过程紧密相关 是 附属 于决策问题的 对 一般倍患系统锎如e d p s 来说 数据楚萁直撩处理对象 雨d s s 直接处理的对象是决策问题 数据是间接对象 2 d s s 与一般僖惑系绫不潮 处遴船工数爨不是麓擎蘧为了簿 选信息 更要 增值 信息 d s s 除了对历史和现状信息 系统 内霸系统羚戆信息靛攘王处璎终 运黉产生铡如预测结果 决策 方案的实施条件与产生的后果及影响婶 增值 信息 3 d s s 所辩的数掇来自各粒渠道和各个信息源 与一般信息系 统不同 d s s 的数据不仅来源于系统内部 黼且有大量环境信息 来源于系统外部 不仅来源予规范的信息源 而且来源于非规范 翡信患源 寄时侯 来源予嚣藏范信惑源静僚患 帮对凌繁产生 深远影响 4 羧 窖鼹 整数掇瑟言 对d s s 来说 般也不一定完整与 第6 页 些要圣兰苎鲎塑主兰竺笾垄圭丝 精确 常常是 一些模穰不完备静鼗据 需决策者致决策分轿久 员进行去伪存舆 去糨取精的加工与浓缩 5 d s s 数攥系绞包援款形式 静类较一黢镶怠系统簧广泛薅多 一个良好的d s s 既有定量模型 又有定性模型 既有严密精确 的推导 又有统计处理与模糊运算 既有逻辑推理 又有知识工 程 所以相应地 在d s s 的数据系统中 既有数值悭数据 又有 符号性 数据 既肖模糊数据 又有逻辑数据 既有客观性数 据 又有主礁镌数据 数据形式多 释类复杂 鼗器结构函嚣也 就复杂多样 三 课题研究的必要性 前面已经讨论过 以数据 事实为基础 这一d s s 开发的重 要原嗣 忽 冕这一蘸黉唾 甚至铁模蝥本身静数学辊瑗密发 爝数 据去 适应 成 套 模型 就有可能使一方法非常先进的模型 缺乏鏊毽焉被寒之毫溺 投奔是够懿数据 系统将秃法运行 努 析预测 模拟仿真因缺乏依据而失去辅助决策支持的功能 本着 从数据到决策支持这一取自 我们提出将基予数据痒躲数据会蓐 知识发现技术运用于数据系统管理 数据仓库将大赞用于事务处 理的传统数据库数据进行清理 抽取髑转换 并按决策主题妁需 要迸行重组 数据库中的知识发现麓够对数攒进行更深层次她理 从而得到关于数据的总体特键以及对发展趋势的预测 这对于传 统懿数攥瘁管壤系绫来说是无法 薮剥瓣 蘧麓数据仓瘁静笈袋 联机分析处理 o l a p 也得到迅猛发展 它侧重于数据仓库中的 数据分辑 著将其转化藏璇勘决策支持系统馕惑 综合这几耱豢 技术形成的决策支持系统是 种更高形式的辅助决策支持系统 这会使决策支掺系统的发展上一叛台除 煞7 页 北方交通大学硕士学桩研究生论文 第二章决策支持系统概述 第一节基本概念 一 决繁过程 所谓决策过程是人们为实现一定翻标而制定行动方案 并准 套组织实藏躲滔动过稷 这个过程逛遐一个提如闽题 分析问题 解决问题的过糨 一般的决策过程用图2 1 表示 解释如下 1 广义讲 人类的决策行动包括确定目标 设计方案 评价方 案稻实施方案瓣个阶段 僵通常所说鹣决策秘学研究对象员 j 主要 包括前三个阶段 2 强中懿嚣凌聚鬯捂窖蕊貔矮氆器 毫龟攥与决繁入奎甥稿关 的社会系统 3 人们在凌篆时 方嚣必须认识环境 了瑟有关信息 另一 方面在决策的各个阶段还要受到环境的制约 例如策决策问题的 县标确定可能受到环境中层次较高的蹦标的约窳 甏2 1决策过程 如前所述 决策过程包括兰个基本阶段 即确定目标 设计方 案 评徐方案 这三静活凌楚循环遂幸亍静 宅们襞是区嗣结椽纯 非结构化 半结构化问题的根据 同时又使它们没有严格的内涵 露熟延 捷它襄 鲍爨黢缀摸凝 第8 页 北方交通大学硕士学住研究生论文 二 决策问题分类 所有的决策问题可以分为三类 结构化问题 半结构化问题 非结构化问题 我们认为 结构化的问题是指决策过程的三个步 骤都能使用确定的算法或决策规则来确定问题 设计各种解答方 式 从中选择最佳的一个 在问题求解的过程中 这三个阶段都 不能按上述的方法来决策问题 我们称之为非结构化问题 某些 条件下 其中的一个或两个阶段由于我们认识不清楚而无法准确 地描述 但其余阶段具有良好的结构 能够对它清晰而准确地描 述 我们就称这类问题为半结构化问题 在求解半结构化问题时 人机交互是非常重要的 往往要经过很多次对话才能完成问题的 求解 三 决策支持 在d s s 的发展过程中 决策支持是一个先导的概念 决策支 持的概念形成若干年以后 才出现决策支持系统 可以这样说 决策支持是目标 d s s 是通向目标的工具 决策支持的基本含义 是指用计算机来达到如下目的或者说具备如下特征 1 帮助决策人在半结构化或非结构化问题中作决策 2 支持决策人的决策 显然无代替他的判断力的意思 3 改进决策效能 而不是提高它的效率 四 决策支持系统 时至今日 d s s 仍没有一个学术界公认的定义 许多学者在 这方面作出了大量的努力 试图给出d s s 的定义 有不少文献表 述如下 凡能对决策提供支持的计算机系统 这个系统充分运用 可供利用的 合适的计算机技术 针对半结构化和非结构化问题 通过人机交互方式帮助和改善管理决策制定的有效性系统 我们认为 对于一个迅速发展 尚未完全成熟的领域 过早 地追求一个完善的定义并非明智之举 只要把握住这个领域的基 本特征和基本构成就可以了 这样做的好处是给该领域的扩充和 改变方向提供了足够的灵活性 但要防止陷入无休止的争论 所 以本文在此只给出d s s 的基本特征和基本构成 d s s 的基本特征可以归纳为五个方面 第9 页 些垄奎望苎鲎塑 兰些照垄兰堡墨 l 对准上层管理人员经常殛瞧静结掏化稳凄不毫 澄鼹不够 充分的问题 2 把模型和分析技术与传统的数学存取技术检索技术结合起 来 3 塌于为非计算机专业人员以人机交互会话的方式使用 4 强调对环麓及髑户决策方法改交翡灵活瞧及适应淫 5 支持但不是代替高层决策者制定决策 霹构成决策支持系统魏酃件来表述d s s 兹结手句特征是撼握 d s s 的又一重蔡方法 有以下 五个方丽 1 模型及其管理系统 2 交互式计算机硬件及软件 3 数据库及其管理系统 4 蘑掰爱冀它高级漫示装嚣 5 对用户敷好的建模语言 上述是一个范围较宽筑集合 毽嚣蓦善志更滚行耀库一体他 的说法一数据库 知识库 模型库 方法库 下面的章节将分别 讨论上述的各个构件 第 节决策支持系统麴联坛毒瑾功裴 决策支持系统的目标 d s s 酶西标和决策入员龄工作舀标是一致的 他所针对的是 d s s 的服务对蒙 d s s 的目标一般包含两层禽义 工作的环境和 决策熬任务 窳添设谤过程孛 一般楚走捷爨鏊标 裰据霹稼礴 定功能 然后根据功能再来设计d s s 的结构 决定爨标翅第一令步骤是臻蠖 壹强2 可鞋看爨 决策 簸 分为作业调度 运筹管理和战略规划三个层次 每个层次对应着 一个工 乍环境 它们对d s s 的要求备不相同 一般情况下 乍业 调度的结构化特性较强 定量分析较多 对分析和结论的要求比 较具体翔细致 战略规划一般难以结构化 特别不容易馓定嫩分 橱 综合往篦铰强 一般要求霄豁乇 霹和穗瑗祝 运筹管璎的特 性介于 者之间 在逡筹管理的环境下 d s s 的特性表现得嫩为 突出 主要因必在这个瑟次下瓣蘧是睾结搀纯豹 是d s s 最麓发 箱l o 页 北万交通大学硕士学位研究生论叉 挥作用的领域 d s s 的工作环境并不等于它的工作任务 明确工作任务实际 上相当于考虑d s s 的支持水平 管理人员和开发人员在共同协商 确定任务时应考虑以下几方面的问题 1 实用性 优先考虑对d s s 确实有用的功能 2 合理性一主要指从逻辑分析上是合理的 3 可能性 应考虑目前的技术水平 4 阶段性一开发一个d s s 系统需要相当长的一段时间 我们 可以采用软件集成技术 按阶段划分任务 d s s 的工作任务确定以后 d s s 的目标就算建立起来了 二 决策支持系统的功能 为了完成预定的工作任务 d s s 应该具备响应的支持功能 可以根据支持水平来划分功能的类型 信息服务 它又可分为外部服务和内部服务两大类 外部 服务主要是指为决策者提供所需要的信息 也可作为其它系统的 信息资源 内部服务是为其它功能的实现提供基础数据 科学计算 信息服务要为科学计算提供支持 所以认为具 有科学计算功能的d s s 等级要高一些 这种计算模型不追求复杂 性 而注意用户的参与和选择 因此人机交互在此十分重要 作业调度运筹管理战略规划 弱强 定量分析 细节要求 知识推理 人的干预 图2 2 决策环境的特性分析 决策咨询 在科学计算的基础上 增加知识和推理的功能 后 就可对决策起进一步的支持作用 人工智能 具有人工智能的支持功能是最理想的d s s 它 第1 i 页 北方交通走学硕士学位研究生论文 追求靛强标主瑟是入鞠掇器充分敢交互 达到共同协作完成决策 任务 髂1 2 页 北方交通大学硕士学位研究生论文 第三章d s s 数据库系统 第一节数据库系统的定义及特点 数据库 d b 是d s s 的一个最基本部件 一般情况下 任何一 个d s s 都不能缺少数据库及其管理系统 d s s 和m i s 的数据库及 其管理系统在概念上有很多共同点 如数据库的某些功能及其实 现方法 数据库管理系统的某些作用等 这主要是由于d s s 的数 据库系统的某些概念来自m i s 系统 但是由于d s s 和m i s 之间存 在着根本的区别 所以它们对数据库的要求有本质的不同 首先 两者的工作目标不 样 d s s 使用数据的主要目的是支持决策 因此它对综合性数据或者经过预先处理后的数据比较重视 m i s 支持日常事务处理 所以它特别注意对原始资料的收集 整理和 组织 一般来讲 为m i s 服务的数据库和为d s s 服务的数据库相 比 后者更庞大 更复杂 如上所述 d s s 和m i s 对数据库的要求不同 所以对数据库 的管理方式也有较大差别 其中最主要的差别是它们与数据库管 n 员 d b a 的关系 m i s 是d b a 的直接服务对象 它们的关系十 分密切 d s s 是为决策层服务的决策支持系统 它与d b a 的关系 不是那么密切 大部分情况下它通过m i s 来获取综合信息 只在 特殊情况下才与d b a 直接打交道 如图3 1 所示 图中双线箭头 表示信息流动的主要渠道 单线箭头表示任务命令的传递路线 图3 1d s s m i s 与d b a 的关系 第 3 页 北方交通大学硕士学位研究生论文 总之 数据库是以一定的组织方式存储在一起的数据集合 它能以最佳方式 最少数据重复为多种用户服务 数据的存储方 式独立于使用它的应用程序 数据库管理系统是管理和维护数据 库的软件 其主要功能是维护数据库系统的正常活动 接受并回 答用户提出的访问数据库的各种应用请求 第二节数据的组织与描述 实体模型是建立数据库的基础 它是确定数据库应包含哪些信 息内容的关键 建立实体模型 应考虑如下几个方面 一 对象与属性 实体描述现实世界客观事物 可分为 对象 与 属性 如人 企业 机关属于对象 姓名 性别 民族等表示人的属性 属性表示了对象的某些特征 总体与个体 实体有两个基本概念 即总体与个体 总体又有同质 异质 之分 相同的个体集合称为同质的总体 含有不同个体的集合称 为异质的总体 个体是指单个的能互相区别的特定实体 总体之间的联系 设有两个包含若干个体的总体a b 1 一对一联系 a 中任一个体至多对应于b 中一个个体 反 之 若b 中的任一个体至多对应于a 中的一个个体 则称a 对b 是一对一联系 a 一对一联系 b 一对多联系 c 多对多联系 图3 2 总体之间的联系 2 一对多联系 a 中至少有一个体对应于b 中一个以上个体 而b 中的任一个体至多对应于a 中的一个个体 则称a 对b 是一 对多联系 第1 4 页 北方交通大学硕士学位研究生论五 3 多对多联系 a 中至少有一个体对应于b 中一个以上个体 而b 中至少有一个体对应于a 中一个以上个体 则称a 对b 是多 对多联系 数据模型是描述数据结构的模式 是对客观事物及其联系的数 据描述 即实体模型的数据化 数据库设计的核心问题之一就是 设计一个好的数据模型 当前较流行的三种数据模型结构如下 一 层次结构数据模型 这种结构的数据模型又称为层次结构树 它由节点的分支组 成 好象一个倒置的定向有序树 在层次结构书中 上级节点被 称为下级节点的双亲 下级节点是上级节点的子女 没有双亲的 节点s 1 为根节点 其余的节点都为从属节点 同属一个双亲的节 点称为兄弟 无子女的节点称为叶子 从根节点开始 按双亲子 女联系依次链接的节点序列称为层次路径 按层次路径存取的数 据原则是 由上到下 从左至右 这种顺序也是逻辑数据库向应 用程序递交的顺序 二 网状数据模型 网状数据模型是以记录类型为节点的网状结构 网状数据模 型同样也是基本层次联系的集合 但与层次结构数据模型不同的 是 可以有一个以上节点无双亲 至少有 个节点有多于一 个的双亲 两个节点之间可以有两种或多种联系 关系数据模型 d e p abcde a 1b lc ld 1e l a 2b 2c 2d 2e 2 a 3b 3c 3d 3e 3 a mb mc md me m 1 1 元组 图3 3 关系数据模型的关系 关系数据模型是把数据的逻辑结构归为满足一定条件的二维表 第1 5 页 北方交通大学硕士学桩研究生论文 的模型 每一个关系为一个二维表 将一组数据列为二维表 一 个m 行r l 列的二维表为一个命名的具有m 个n 元组的关系 每一 行即为一个n 元组 相当于一个记录值 用以描述一个个体 每 一列叫做域 相当于数据项类型 用以描述属性 如图3 3 所示 第三节数据库设计 在d s s 中 数据库设计通常是由一个数据析取部件连接的二 级数据库组成 如图3 4 所示 图中的源数据库是大型的 它可以有百万个或上亿个字节的 存储容量 通常包括具有不同格式的逻辑文件 对源数据库的d b m s 和关联的代码字典与索引是数据析取部 件的第一部分 这些部件与源数据库相同 它们具有连接至用户 的四个数据析取操作 数据描述 子集 聚合 显示 图3 4d s s 数据部件的构架 数据描述操作用来描述在源数据库中的文件 用数据描述语 第1 6 页 些杰茎兰奎鲎堡主兰竺矍奎兰笙墨 言来表达 对用户雨言 数掭子集和聚合操作是十分重要的 用户能收 集源数据库的子集 计算使用子集的新的数据项目 以及在一析 敷鼗掇痒中存貉子集袋耘蘸数撵 子集搡馋畿麸源数据库中选择 字段或记录 并允许作任何算数或逻辑判断 聚合操作可以对字 段或黾泶袁霹 计算 连接或者结合成任何冀数形式 聚合秘子 集操作被用柬产生一个为了使用d s s 的析取数据库 析取数据库 和它关联的索弓l 数据管理系统 支持d s s 的工作 数据析取结合了 个d b m s 例如询问 保护 詹援 懿功 能 它具有析取数据库的功能 更为爨簧的是 它反映了d s s 对 数据警遴翡要求 减少数撵 绥嚣鹣交纯等缀 简化信号员的分类 筵纯了d s s 赘赞接墨 简化对用户接口的分类 阿以看出 在建立一个d s s 的过程中 数据库瓣理子系统既 是作为一个必辩条件 又作为一个充分条件 一般情况下 数据 库设计包括概念设计 逻辑设计和物理设计三部分 一擞据库的概念设计 数据痒款壤念模黧表示交体及其糖互关系 在数糖疼壤念设 计阶段 设计概念模擞时 戍把力量集中在构造数据及数据元之 耀款关系上 不必考虑数据露躲实现砖操作 数据分析 收集有关部门的数据信息很费时间 数据库管瑷员 d b a 应 制定究成这项工作盼计矮 首先d b a 应幂j 用诵查表格或类儆静工 具从镑级管理部门得到所需的数据综食表 调查应收集下述信息 数据蜜体名称 数据元名称 撵遮 特 蒌 来源 数据翡价毽和 重要性 元素及实体的关系 然后 d b a 应调查企蚍数据为所有 办公室镬雳 渡务应矮帮数援处理应燧鹣壤况 d b a 的下一步工作 也是至此最重要的工作 楚分析根据调 查表所得数据流露建立的数据资源库 如图3 7 所示建立实体和元 素鲍数据映蒙 以表示功能源和实俸 以及按收或使爝功能 第1 7 页 北方交通大学硕士学位研究生论文 初始数据映泉 功能模型磊蜀磊黼茗 定贷部门 帐户 货运 调查数据 调查裹 定贷单 顾客 单据 送贷单 物资清单 妻慧h 誊意体 赠凹管 戢部卜定赞单 餮 磊毹 图3 5d b a 所建立实体和元素的数据映象 尽管图3 5 与任何实际情况相比都过于简单 但还是能表明整 个流程 开始是由数据收集的步骤产生的映象 最后是由源到终 端用户建立的数据映象 在构造数据映象时 d b a 一定会遇到不 一致 错误或疏忽 在能够建立准确的图象之前 一定要解决这 些问题 可使用一种方便的工具 数据字典 d b a 最重要而又是 最困难的任务之一就是收集有关数据库未来用途的信息 一旦数 据库安装好 用户看到它在信息处理和决策方面的价值 他们就 会要求更好的响应 更多的功能 更多的用途或更多互相参照的 企业数据 如果仅以关于数据当前用途的知识为基础设计数据库 就很难实现新的关系 新的实体和新的数据元素 为了把这种性 质的问题减到最小 d b a 必须确定能够使用信息的其它办法 这 无疑是一个很难完成的任务 然而无论功能如何 d b a 必须注意 任何忽略掉的实体 实体关系和内在数据关系 并与用户就这些 问题进行讨论 关于数据库未来用途的信息不仅对于设计概念模 型和逻辑模型是必要的 而且对物理模型也会有影响 有关未来 数据预算容量的信息 在关于物理模型的决策中可能是一个重要 的决策因素 二 规范化过程 第1 8 页 兰耋墨兰苎鲎堡主兰堡黧塞兰笙墨 在研制概念模型中使用的来自关系数据模型的主要概念是规 范化过程 也就是把数据元组合成表示实体及箕关系的表的遥程 人们使用规范化过程的原因是想保证数据库的概念模型能奏效 这劳不意睬羞菲疆范纯麓结鞫行不蘧 嚣是辫当应鬟程亭晏打算 修改数据库时 非规激化结构会出一燃问题 在找到违反规范化 戆地方蘑 d b a 必须判凝这鎏修改是孬会影响数据库瓣动能 规范化过程的第一步是将数据变为二维裘 这一步通常需要 消除重复的数据项的德 以便得到一致的文件 例如一些数据项 包括职工姓名 职工号 爱人多达l o 个孩子的位置 这就将有4 列1 0 行的4 1 0 的表 每一行都有职工姓名 职工号 爱人以及l o 个孩予中懿一个孩子鹊姓名 这样褥爨豹表稼为第一菠式 规范化过程的第二步骤是说明关键字 并把它们和数据项联 系超来 在第一范式中 表豹熬令行 袋元组 与爱毒熬关键字颂基 都有关系 在篇二范式中 蒙试图说明哪些数据项与全体关键字 的某些部分有芙系 如果数据颈只依赖于部分关键字 则关键字 与该部分关键字相连的项目就是移入独立记录的候选者 把第一 种规范表分解为一系列的表 其中每 项都只依赖于会部关键字 称蓝淹第二范式 第三步骤是有一部分数据项只与关键字有关 假可能独立存 在懿帮分鼓第 范式中分离密来 髂为第三藏蓑 这棒熬搜磐有 关这些数据项的信息可以从它们所涉及的关系中分别输入 疑有豹戴笾化关系都属予第一秘范式 浆些第一手中范式关系 属于第二种范式 而禁些第二种范式关系又属于第三稀范式 规 范化j 冀程产生第三种范式关系 第三鼬范式关系表示企业的实体 与实体之闻的关系 二 数攒痒豹逻辑袭诗 数据库逻辑设计的目的在于设计 个反映现实馓界的概念模 型 慰戴 国内多 豹数据专家蜘班及羯户进萼予了大量瓣磅究工作 以寻求一个比较通用和有效的方法 使数据的逻辑设计过程符合 人们粒一般思维 便于工程化 按步骤进行设计 这里介绍分布法的设计方法 分布法把遴辑设计过程分为三 个阶段 七个步骤 蒴1 9 页 北方交通大学硕士学位研咒生论疋 第一阶段收集和分析用户的要求 分析用户要求 确定 系统边界 分析系统内部结构 第二阶段用e r 方法建立概念性的数据模型 建立局部的 数据模型 将局部的e r 模型综合成总体e r 模型 第三阶段进行数据库模式设计 将总体e r 模型转化成模 式 优化模式 下面以 报刊征订系统 的设计为例 阐述分布法的工作过 程 第一步 分析用户要求 通过各种方法如交谈 参观 阅读 资料以及参与某些实际工作 了解用户意见的使用要求 数据库 设计者和用户要尽量沟通 要充分地了解用户的处理要求 可能 要反复多次 最后 设计者应绘制一张用户活动图 如图3 6 所示 从图中可以看出 它有三个应用要求 征订报刊处理 查询 处理 汇总处理 第二步 确定系统边界 因为用户活动并非一定都能由计算 机来处理 如 投送 活动等 用户活动也并非都须在本系统处 理 因此第二步就要划清界限 确定那些活动要在本系统完成 经分析后可得到一张 系统范围图 如图3 6 中需线框内所示 图3 6 用户活动图 第三步 确定系统的内部结构 把整个系统的处理分解成若 干个小的子处理系统 这样做不仅确实可行 而且功能明确 界 第2 0 页 妻茎皇苎堂塑主兰垫黧查圭堕墨 强明确 结构麓单 不至于产生遗漏和误解 系统可以用数据流 程图描述出来 图3 6 包含着子处理 询问请求 的数据流程豳 图中的卡片形框表示数据 长方形框表示处理 箭头表示数据流 向 璺粪时可糯以文字说疆 第四步 分别对每 个应用处理建立一个e r 模型 即局部e r 模型 棱据上一步豹越理建立实磐之凝嚣关系 透露恕数据顼墨 中有单值单向关系的数据项集合再一起构成一个实体 并确定一 个关键溺 压缩不必要的数掇颈 建立实体之间的关系 用e r 图表示出来 如图3 7 所示 图3 7e r 图表示的岗部模型圈 第五步 建立总体e r 模型 把前面建立的局部e r 模型综 合在一起 瀵去不必要黪重笺实俸裁数据 鼗虿鼓形藏蕊嚣e r 模型 以上嚣步与具体弱数据露罄理系统无关 是独立鼍 d b m s 的 第六步 模型转换 根据其体的系统把总体e r 模型转换成 它能接受的模式 箱2 l 页 北方变通大学硝士学位研究生论文 第七步 优化模式 优化模式过稷是要寻求一个性能比较好 的模式 并对它进行改造 所谓性能好有三个标准 单位时间 内所访问的逻辑记录个数比较少 单位时间内的数据传输鬟比 较少 节省存储空阉 三 数据库的物理设计 所谓数据麾的物壤设计就怒利用蕊有的鞠迸存储设备有效地 存储数据 它的任务是使数据库的逻辑结构在实际的物理设备上 褥良实蕊 建立一个靛耱莛壹子瀚存德数据库 在进行数据霹的裼 理设计时 应考虑以下三个方面的问题 1 存耱空溺熬分配 考虑这个问题时脊两个原则 一烧存取频率高的数据应存储 在快速设蚤上 二是耀曩依赖憋强的数据尽可能存储在同一台设 备上 臌尽量安排在临近的存储空间 2 数据的存储表示 数据分为数僮数掇和菲数镳数据诱释 教谴数据胃醣嗣十进 制形式 字符形式和二进制形式表示和存储 它们各自占有的空 潺 字节数 是不瓣夔 它餐懿逡髯能力瞧是不糖露豹 戮建应该选 择一种含适的存储形式 非数谴数撰一般题字莠事来表示鞠存镄 茭了节省空间 可 以利用压缩技术 但必须有软件支持 3 存储结构的选择 这与数值成用有密切关系 应当确定记录抟存取楚用记蒙的 方法述是索引方法或直接方法 存储结构的选择原则是要尽照保 涯整个系统畜较高豹簸翠嚣较好懿往筏 嚣 数摄痒系统谖言 数据库系统语言主要包括数据描述语言和数据操作语言 前 者描述鄹定义数据的备釉特性 后者说明对数据的各种操作 其 次还膏 般应用程序语言 饼如 b a s i c c 语言等 数据描述语裔 d d l 数据疆述添言鸯瘦耀程枣燹 器撵警理受提供漆礁描述数据 以及数据之间关系的谶言 它是数据库设计的重要组成部分 它 主要熬凌毙如下 第2 2 页 北方交通大学硕士学位拼究生论竞 1 捂述数据的逻辑结构 即设计模式数掇描述语言积子模式 数据描述语言 描述数据的逻辑组织 般包捅如下内容 描述数 据模型各个部分的特 征 描述备数据逻辑单 立之间的联系 即数