决策支持系统开发技术PPT课件.ppt

决策支持系统的设计开发 1 第二讲第四章决策支持系统的设计开发 4 1决策支持系统的开发技术4 1 1DSS的技术进步4 1 2DSS的主要关键技术4 2模型库系统4 2 1模型库4 2 2模型库和方法库4 2 3模型库的组织和存储4 2 4模型库管理系统4 3DSS的设计和开发4 3 1DSS的开发过程4 3 2DSS的一般设计方法4 3 3DSS的开发 2 4 1决策支持系统的开发技术 4 1 1DSS的技术进步从提出决策支持系统概念以来 随着计算机技术的进步 决策支持系统也在逐步完善和提高 决策支持系统自身的技术进步经历如下几个阶段 1 交互建模的决策支持系统2 组合模型的决策支持系统3 智能决策支持系统4 自动生成智能决策支持系统 3 4 1决策支持系统的开发技术 1 交互建模的决策支持系统 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 如即增加减少目标函数或约束方程 对于常用的数学模型 如多目标规划模型自动建摸技术只是针对单模型的建模以及程序的自动生成 4 4 1决策支持系统的开发技术 2 组合模型的决策支持系统模型库系统除了能支持单模型的运行外 还能支持组合模型的运行 模型的连接是通过共享数据来实现的 共享数据都存放在数据库中 这样 模型库和数据库的结合是保证组合模型运行的基础 多个数学模型和多个数据处理模型的组合 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 有了决策支持系统 就应该让计算机自动实现多个不同类型的模型进行自动连接 5 4 1决策支持系统的开发技术 3 智能决策支持系统决策支持系统中的组合模型主要是数学模型和数据处理模型 它们都是以定量方式辅助决策 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 专家系统的核心是知识库加推理机 其中知识库是以定性的产生式规则为主体 专家系统以定性的方式辅助决策 智能决策支持系统以定性和定量相结合的方式辅助决策 它是决策支持系统的又一次上升 6 4 1决策支持系统的开发技术 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是需要一个系统控制程序来完成的 决策支持系统的控制程序包括 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 它实现了多模型的组合运行 完成了数据 模型 人机交互 只是推理的有机组合 达到定性定量相结合的辅助决策 利用系统快速原型开发技术来自动生成决策支持系统的控制程序 这将是决策支持系统更高的技术阶段 7 TheDSSAnalysisandDesignProcessDSS的分析与设计过程 系统开发生命周期 SystemDevelopmentLifeCycle SDLC 法体现了一种关于系统设计与实施的普遍存在的观点 它将整个过程描绘成一系列递归的阶段 每一个阶段都有自己需要的输入 处理和输出 8 ClassicalSystemDevelopmentLifeCycle 9 在问题定义 ProblemDefinition 阶段 系统分析人员评价组织中问题的性质 并得出一份描述这些问题和组织环境的文档 一旦完成了这些工作 就可以进入可行性分析 FeasibilityAnalysis 阶段 评价能否通过将若干个应用程序集成到信息系统中 有效地解决上一个阶段总结出的问题 这个阶段的工作包括将当前的实际系统转化成一系列的逻辑模型 从而从独立于系统实现的角度观察隐含的过程 这个阶段要综合考虑当前可用的技术 人力和财力资源 以及政治和法律上的约束 做出最初的可行性分析 10 在系统分析 SystemAnalysis 阶段 系统分析员要关注对新系统的特殊需求的决定 收集资料和文档化 在这些需求的基础上 设计 Design 阶段的工作包括为系统的每一个组成流程 数据项 以及它们之间的交互关系建立详细的模型 对最后的逻辑模型还要进行调整 从而突出对新系统的特殊需求 并解决旧系统的不足之处 在编程 Programming 阶段 通过开发或直接获取为满足用户需求所必须的软件和硬件 将新系统的逻辑模型转换成物理系统 接下来是测试 Testing 阶段 最终得到的系统被投入一系列测试性的运行 以确认它能否满足需要 系统实施 Implementation 后还要进行最后的安装 维护 Maintenance 阶段也就紧跟着开始了 为了提高系统的性能 同时也增加它的功能 还要对运行中的系统作各种各样的改善 11 TheDSSAnalysisandDesignProcess BesidesSDLC therearetwootherapproachestoDSSdevelopment ROMCanalysis thisapproachasksthedevelopertounderstandrepresentations R 表述 operations O 操作 memoryaids M 记忆辅助 andcontrols C 控制 Representationsincludechartsandtables Functionalcategoryanalysis 功能分类分析 thedeveloperidentifiesthespecificfunctionsnecessaryforaspecificDSSfromabroadlistofavailablefunctions 12 FunctionalCategories功能分类分析 Selection locatingknowledgewithintheknowledgebaseforuseasinputAggregation 聚合 creationorderivationofsummarystatistics suchasaveragesortotalsEstimation creationofmodelparameterestimatesSimulation creationofknowledgeaboutexpectedoutcomesorconsequencesofspecificactions 13 FunctionalCategories cont Equalization 均衡 creationofknowledgeregardingconditionsnecessarytomaintainconsistencyOptimization discoveringwhatsetofparametervaluesbestmeetasetofperformancemeasures 14 功能分类分析 15 原型 Prototyping 开发方法 原型开发方法的前几个阶段类似典型的SDLC方法 主要差别最初发生在开始收集需求和原型的第一轮开发上 一旦有了第一个原型 反复的过程就开始了 不断对原型做小的修改 直到存在一个能够准确的反映DSS的用户需求和稳定的系统 这个过程需要系统分析人员和用户之间进行非常充分的交流 合作关系比采用基于SDLC的设计方法要紧密得多 16 PrototypingversusSDLC Throwawayprototypesareusedfordemopurposesonlyandthendiscarded InDSSdevelopment aniterativeprototypeismoreoftenused PrototypingoftenreducesdevelopmenttimeandcostovertheSDLCapproach Also thehigherlevelofuserinvolvementcanleadtogreatersupportfortheDSSfrommanagement AdvantagestothemorecautiousapproachofSDLCarethatdocumentationisoftenmorecomprehensiveandthereisbetterunderstandingofthesystem sbenefitsandcorrespondingcosts 17 4 1决策支持系统的开发技术 4 1 2DSS的主要关键技术一 建模技术二 接口技术1 模型部件存取数据库的接口2 综合部件存取数据库的接口3 综合部件对模型的接口三 综合部件的集成技术 18 4 1决策支持系统的开发技术 一 建模技术建模技术是交互式建模决策支持系统的关键技术 建模技术一般是先选择适合于实际问题的模型 按该模型的数学结构建立该问题的数学方程 即确定模型参数 方程的系数和常数等 编制实际该问题的模型程序 建模就是一个实际系统模型化的过程 系统建模主要在于 1 分析和设计实际系统 2 预测或预报实际系统的未来发展趋势 3 对系统实行最优控制 19 4 1决策支持系统的开发技术 二 接口技术1 模型部件存储数据库接口模型程序一般采用FORTRAN PASCAL C等高级语言 即数值计算语言编制 这些语言不具有数据库操作功能 当各模型程序所需的数据都放入数据库后 由于高级语言不具有数据库操作功能 模型存储数据库的接口就显得特别重要了 模型程序用到数据时 需要通过这个接口去存取所需数据 决策支持系统需要把数据计算和数据处理结合起来 而目前没有一种计算机语言具有二者兼顾的功能 有效的途径是解决好模型存取数据库的接口 20 4 1决策支持系统的开发技术 二 接口技术2 综合部件存储数据库接口综合部件存取数据接口类似于模型对数据库的接口 20世纪90年代前 高级语言对数据库的接口还没有成熟产品 需要自行设计和开发 90年代初 出现了CodeBase软件 它完成了对dbf格式的数据库进行存取的操作 到了90年代中期以后 才出现ODBC这样通用的数据接口 这为决策支持系统的开发提供了有力的工具 21 4 1决策支持系统的开发技术 二 接口技术3 综合部件对模型的接口 根据综合部件的需要 随时要调用模型库中某些模型的程序运行 按模型库存储组织结构形式 综合部件对模型程序的调用需通过模型字典作桥梁在调用模型执行程序文件 DSS总控程序 模型字典 模型执行程序 DSS控制权交给模型目标程序 当模型程序执行完后 又返回到DSS总控程序 控制权又返回到DSS总控程序 目前计算机语言的发展一般都具有这种调用模块程序的功能 22 4 1决策支持系统的开发技术 三 系统综合集成技术 决策支持系统由 综合 模型 数据 三部件组成 如何使三部件有机集成是系统的又一关键技术 综合部件是关键 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的控制程序 从组合模型的工作可以看出DSS控制程序需要具有的功能有 23 4 1决策支持系统的开发技术 三 系统综合集成技术 1 模型的调用 包括数学模型的调用和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 我们可以采取两种途径来进行 1 自行设计这种多功能的集成语言来满足决策支持系统的需要 2 选用功能较强的集成语言 如 C PASCAL 24 决策支持系统的开发工具 Sprague和Carlson在1982年提出了一种长见易懂的DSS开发工具的归类方法 DSS开发工具的分类 DSS的基本开发工具 DSS生成器 专门的DSS应用系统 25 决策支持系统的开发工具 DSS工具DSS工具是可用来构造专用DSS和DSS生成器的基础技术与基本硬件和软件单元 不同的DSS在开发技术与构件上都有共性部分 例如 开发语言 结构框架 基本算法 输入输出程序等 DSS工具的实例净现值计算程序 彩色图像工具 线性规划软件包 数据库查询软件 风险分析功能等 26 决策支持系统的开发工具 DSS生成器DSS生成器是一种能用来迅速和方便地研制构造专用DSS的计算机硬件和软件系统 包括数据管理 模型管理和对话管理所需的技术以及能将它们有机地结合起来的接口 通过DSS生成器可根据决策者的要求 决策问题域与决策环境等在较短的时间里生成一个专用的DSS 很多DSS生成器都已经商业化了 电子表格程序包 微软的Excel 较典型的DSS生成器实例有 Execucom公司的IFPS 交互式财务计划系统 专门用于生成财务计划决策支持系统 Boeing计算机服务公司的EIS ExecutiveInformationSystem Tymshare公司的Express等 27 决策支持系统的开发工具 专用的DSS专用DSS是面向用户的能够提供决策支持功能的基于计算机的信息系统 目前的DSS都是针对某一个或某一类特定的问题域的 因此专用DSS就是我们通称的DSS 在医药领域使用的DSS虽然一个医药专家面临的每一种特定情况都是独一无二的 但是DSS丰富的医药知识基础可以应付大部分情况 因此为了获取必要的决策支持 采用一个商业上可行的DSS辅助诊断和治疗各种疾病 和采用DSS生成器自行开发一个DSS相比 是一种更加方便 经济而且可靠的方法 专用DSS属于最高层次 它可由DSS工具构成 亦可以由DSS生成器产生 DSS生成器可以被设想为一个由各种DSS工具组成的软件包 28 4 2模型库系统 4 2 1模型库一 模型库的发展模型是以某种形式对一个系统的本质属性的描述 以揭示系统的功能 行为及其变化规律 模型的应用经历了三个阶段 1 模型程序2 模型程序包3 模型库 29 4 2模型库系统 1 模型程序 模型程序是利用计算机语言来描述模型的算法过程 人工算法必须通过计算机语言转换成计算机算法 计算机程序又分为源程序和目标程序 源程序 阅读和修改目标程序 操作和运算由源程序转换成目标程序时通过编译程序来完成的 目前 对数学模型采用的计算机语言有FORTURN PASCAL C ADA等 在计算机上利用模型程序的运算达到辅助决策 收到了很好的效果 30 4 2模型库系统 2 模型程序包 为了减少人们重复编制模型程序 出现了模型程序包 由专人编制的各种模型程序组成的是程序包 用户根据需要对于相应的模型程序 输入所需的数据就可以在计算机上计算出模型的运行结果 目前的模型程序包主要以数学模型为主题 如运筹学软件包 Mathlab Mathcad 3 模型库 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 模型库像数据库一样 是一个共享资源 模型库的模型除了数学模型以外 还有数据处理模型 图形和图像模型 报表模型 智能模型等 31 4 2模型库系统 二 模型库中模型的种类和表示模型库的模型除了数学模型以外 还有数据处理模型 图形和图像模型 报表模型 智能模型等 这是组合多个模型所需要的 多种模型扩充了辅助决策能力 一 数学模型 方程形式 算法形式 程序形式 二 数据处理模型 对数据库中的数据的处理 三 图形 图象模型 用于人机交互的 四 报表模型 是数据处理的结果 五 智能模型 专家系统 32 4 2模型库系统 4 2 2 模型库和方法库一 模型库和方法库的比较把模型库和方法库都作为DSS的重要组成部分时 一般将方法库看成由基本方法和标准算法组成 它为模型提供了基本模块和程序 1 一个模型有多个不同的方法 2 多个方法组成一个模型从以上两点来看 模型和方法是不同的 模型接近于实际问题 方法接近基础和求解 模型是由方法组成的 33 4 2模型库系统 4 2 2模型库和方法库二 模型库和方法库的统一 一 模型和方法的统一模型和方法有不同之处 一般用数学方程表示模型 用求解算法表示为方法 它们代表了同一个问题 即模型和方法是同一个问题的两个侧面 二 省略方法库 34 4 2模型库系统 4 2 3模型库的组织和存储模型库是由字典库和文件库两者组成 一 字典库模型字典库对模型的名称 编号 模型文件等进行说明 1 字典库的作用 1 字典是模型文件的索引 2 字典便于对模型的分类 3 字典方便了对模型的查询和修改 2 字典库的组织结构字典库的组织结构一般有文本形式 菜单形式和数据库形式等 1 文本形式 模型字典内容用文本形式进行存储 2 菜单形式 模型字典用一个层次式的菜单来表示 3 数据库形式 按照关系数据库的组织形式存放 DSS一般采用这种形式 便于模型的分类 查询和修改 35 4 2模型库系统 4 2 3模型库的组织和存储二 模型文件库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 按模型分类建立子目录 按模型文件的类别建立子目录2 模型文件的调用对模型文件的运行 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 36 4 2模型库系统 4 2 4模型库管理系统 ModelBaseManagementSystem MBMS 一 模型库管理系统的发展模型库管理技术经历了三个发展阶段 1 程序文件这一阶段 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 源程序用PASCAL语言编写的后缀为 PAS 目标程序文件名的后缀为 EXE 2 模型软件包对大量较通用的模型又专职人员预先编制程序 统一挂在交互菜单下 37 4 2模型库系统 3 模型库管理系统建立了大量模型的有效的组织机构 模型不是简单地挂在菜单下面 而是挂在管理系统下 有效地对模型进行存储 修改 查询 调用 模型之间不仅可以相互独立 而且可以相互组合 目前 计算机建模主要表现在两方面 1 在已有的数学模型结构中生成方程的系数2 选择基础模型并将它们组合成大模型 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 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反复执行 38 4 2模型库系统 二 模型库管理系统的功能1 模型的存储管理 1 模型的表示 数学模型 数据处理模型 图形 图像模型 报表模型 2 模型存储的组织结构 模型字典库 存储的是模型文件名 模型文件库 在模型字典中应指明模型文件的存取路径 3 模型的查询和维护查询 对模型字典库和文件库进行查询维护 对模型进行增加 插入 删除 修改等工作 39 4 2模型库系统 2 模型的运行管理 1 模型程序的输入和编译 2 模型的运行控制 3 模型对数据的存取3 支持模型的组合模型的组合包含两个问题 一个是模型间的组合 另一个是模型间数据的共享和传递 40 4 2模型库系统 三 模型库管理系统的语言体系模型库管理系统各功能的实现是由模型库管理语言体系来完成 1 模型管理语言 ModelManagementLanguage一MML 完成对模型的存储管理以及对模型的查询和维护 2 模型运行语言 ModelRunLanguage一MRL 完成对单模型的调用 运行以及支持模型的组合运行 3 数据接口语言 DataInterfaceLanguage一DIL 模型对数据库的操作需要接口 完成接口的语言DIL来实现的 通用的数据接口ODBC软件 41 4 3DSS的设计和开发 4 3 1DSS的开发过程一 DSS系统分析包括确定实际决策问题目标 对系统分析论证 二 DSS初步设计DSS系统初步设计完成系统总体设计 进行问题分解和问题综合三 DSS详细设计包括各个子问题的详细设计 数据设计和模型设计 和综合设计 数据设计包括数据文件设计和数据库设计 模型设计包括模型算法设计和模型库设计 综合设计包括对各个子问题的综合控制设计 42 4 3DSS的设计和开发 四 各部件编制程序1 数据部件的处理 2 模型部件的处理3 综合部件处理五 DSS集成1 接口问题2 集成问题3 形成DSS系统 43 44 4 3DSS的设计和开发 4 3 2DSS的一般设计方法一 设计思想 45 4 3DSS的设计和开发 二 设计内容在DSS运行结构中 最关键的是总控程序的设计 其次是模型程序的设计 在DSS管理结构中最困难的是模型库管理系统的设计 1 总控程序的设计 1 对每个模型的控制运行 2 模型间数据的加工 3 人机交互设计 2 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要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 46 4 3DSS的设计和开发 4 3 3DSS的开发综合部件的总控程序开发 数据接口 模型库系统 一 综合部件的总控程序开发从DSS总控程序的设计中可知它要完成的工作为 控制模型程序的运行 存取数据库的数据 进行数据处理 进行数值计算 完成人机交互 1 研制适合于决策支持系统开发的集成语言 2 以某功能较强的计算机语言为主语言 47 4 3DSS的设计和开发 二 数据接口1 自行研制数据库接口2 利用数据库接口的商品软件三 模型库系统模型库系统还没有成熟的商品软件 也没有统一的规范 开发者可以根据实际决策问题的需要自行设计 目前已发表一些研究报告 可作参考 48 GeneralizedDSSDevelopmentProcess 49 DSSDevelopmentProcess DSS的开发过程 Forunstructuredproblems weemployanalternatedevelopmentstrategy Therearesevenbasicactivitiesinthisprocess notallmaybeperformedineveryproject Problemdiagnosis formalidentificationoftheproblemcontextIdentificationofobjectivesandresources specificobjectivesmustbedescribedandavailableresourcesidentifiedSystemanalysis threecategoriesofrequirements functional interface andcoordination areestablished 50 DSSDevelopmentProcess Theremainingstepsare Systemdesign thedeterminationofcomponents structure andplatformSystemconstruction aniterativeprototypingapproach withsmallbutconstantrefinementemployedSystemimplementation wheretesting evaluation anddeploymentoccursIncrementaladaptation thisfinalstageisacontinualrefinementoftheactivitiesoftheearliersixstages 51 系统分析 系统分析DSS开发过程的这个阶段是为了详细地确定对DSS的需求 Holaspple Park和Whinston在1993年提出 对DSS的需求可分三个基本种类 1 功能需求 FunctionalRequirements 2 界面需求 InterfaceRequirements 3 协调需求 CoordinationRequirements 52 功能需求DSS这个类别的需求主要是存储 获取以及生成对解决问题有用的知识 它的例子包括用一个专门的DSS存储大量的产品销售信息 取得特定的部分或一些信息的特征 估计隐含假设或者内和完成含变量的一个或多个变化对销售的影响 界面需求可以证明 DSS的性能是和它的界面质量和功能紧密相关的 对界面的需求主要是指DSS的交互功能 在这个阶段 设计人员必须确定各种对DSS的用户可行的交互渠道和方式 以及相应的条件 菜单 报表结构 命令界面和输出格式都要在