决策支持系统发展综述

1、决策支持系统发展综述决策支持系统发展综述雷雷 英英 杰杰空军工程大学导弹学院二系空军工程大学导弹学院二系2003年年8月月2022-4-14雷英杰2一、一、DSS的产生与发展的产生与发展二、二、DSS的基本概念的基本概念三、三、DSS的构造与系统结构的构造与系统结构四、新一代四、新一代DSS的研究与发展的研究与发展2022-4-14雷英杰3一、一、DSS的产生与发展的产生与发展二、二、DSS的基本概念的基本概念三、三、DSS的构造与系统结构的构造与系统结构四、新一代四、新一代DSS的研究与发展的研究与发展2022-4-14雷英杰4 计算机是当代发展最为迅速的科学技术之计算机是当代发展最为迅速的

2、科学技术之一，其应用几乎已深入到人类活动和生活的一一，其应用几乎已深入到人类活动和生活的一切领域，大大提高了社会生产力，引起了经济切领域，大大提高了社会生产力，引起了经济结构、社会结构和生活方式的深刻变化和变革。结构、社会结构和生活方式的深刻变化和变革。计算机科学技术具有极大的综合性质，与众多计算机科学技术具有极大的综合性质，与众多科学技术相交叉而反过来又渗入更多的科学技科学技术相交叉而反过来又渗入更多的科学技术，促进它们的发展。计算机科学与其他学科术，促进它们的发展。计算机科学与其他学科相交叉产生了许多新学科，推动着科学技术向相交叉产生了许多新学科，推动着科学技术向更广阔的领域发展。更广阔的

3、领域发展。 2022-4-14雷英杰5 智能决策支持系统智能决策支持系统IDSS（Intelligent Decision Support Systems）是决策支持系统）是决策支持系统DSS 与人工智能与人工智能AI （Artificial Intelligence）相结合的产物，它将人工智能中的知识表示与相结合的产物，它将人工智能中的知识表示与处理的思想引入到处理的思想引入到DSS，其独特的研究方法和，其独特的研究方法和广泛的发展前途使之一出现就成为决策支持技广泛的发展前途使之一出现就成为决策支持技术研究的热点。术研究的热点。2022-4-14雷英杰6 决策支持系统是以信息技术为手段，应用

4、管理科学、计算机科学及有关学科的理论和方法，针对半结构化和非结构化半结构化和非结构化的决策问题，通过提供背景材料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式，为管理者做出正确决策提供帮助的人机交互信息系统。 2022-4-14雷英杰7 智能决策支持系统是以信息技术为手段，应用管理科学、计算机科学及有关学科的理论和方法，针对半结构化和非结构化半结构化和非结构化的决策问题，通过提供背景材料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式，为管理者做出正确决策提供帮助的智能型人机交互信息系统。 2022-4-14雷英杰8 IDSS是一个新的正在发展的研究领域，涉及ID

5、SS的文献大量涌现。有文献将IDSS称为基于知识的DSS。尽管这些研究侧重点不尽相同，但它们的一个共同特点就是人工智能技术融于传统的DSS之中，弥补传统DSS单纯依靠模型技术与数据处理技术，以及用户高度卷入而可能出现意向性偏差的缺陷。2022-4-14雷英杰9一、DSS的产生与发展1.1 DSS的产生背景的产生背景电子数据处理电子数据处理EDP（Electronic Data Processing） 管理信息系统管理信息系统MIS（Management Information Systems）决策支持系统决策支持系统DSS（Decision Support Systems） 2022-4-14

6、雷英杰10 电子数据处理EDP（Electronic Data Processing） 提高了工作效率，把人们从繁琐的事务处理中解脱出来。缺点：仅局限于具体信息处理，不共享，不考虑整体或部门情况。 2022-4-14雷英杰11 管理信息系统 MIS（Management Information Systems）： 整体分析，系统设计，信息共享，部门协调。缺点：难于适应多变的内、外部管理环境，对管理人员的决策帮助十分有限。2022-4-14雷英杰12 决策支持系统DSS（Decision Support Systems）： 70年代中期Keen和Scott Morton在管理决策系统（1971）

7、一书中提出。目标：对管理者做决策提供技术支持。2022-4-14雷英杰13技术背景： 运筹学模型发展已经比较完善，多目标决策分析突破了单一效用理论的框架，计算机软、硬件及网络技术的迅猛发展，人工智能特别是知识处理技术的发展，数据库技术、图形显示技术、各类工具软件的发展与完善，构成了DSS形成与发展的技术基础。 2022-4-14雷英杰141.2 DSS的发展的发展70年代，Scott Morton在管理决策系统（1971）一书中首次提出DSS。Peter G. W. Keen等人编写了一套丛书，阐明DSS的主要观点，初步构造出DSS的基本框架。1978至1988年，DSS得到迅速发展，许多实用

8、系统被开发出来，投入实际应用，产生明显效益。1988至现在，DSS技术持续发展，目前已基本成熟。新一代DSS研究仍然十分活跃。 2022-4-14雷英杰151.3 DSS的理论基础的理论基础 信息论 计算机技术 管理科学与运筹学 信息经济学 行为科学 人工智能2022-4-14雷英杰16 (1) 信息论信息论信息是现代科学技术中普遍使用的一个重要概信息是现代科学技术中普遍使用的一个重要概念。念。信息论是运用信息的观点，把系统看作是借助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、输出而实现于信息的获取、传送、加工处理、输出而实现其有目的性行为的研究方法。其有目的性行为的

9、研究方法。2022-4-14雷英杰17(2) 计算机技术计算机技术 计算机软件技术计算机软件技术 计算机硬件技术计算机硬件技术 计算机网络技术计算机网络技术 计算机图形处理技术计算机图形处理技术 计算机知识处理技术等计算机知识处理技术等。 2022-4-14雷英杰18 (3) 管理科学与运筹学管理科学与运筹学管理科学管理科学MS（Management Science）：）：面面向管理者，研究决策问题，如决策目标、向管理者，研究决策问题，如决策目标、决策效能等。决策效能等。运筹学运筹学OR（Operations Research）：）：提供提供一系列优化、仿真、决策等模型。一系列优化、仿真、决策

10、等模型。2022-4-14雷英杰19 (4) 信息经济学信息经济学 在信息时代，研究信息的产生、获得、传递、在信息时代，研究信息的产生、获得、传递、加工处理、输出等方面的价值问题。从经济学加工处理、输出等方面的价值问题。从经济学的角度，研究信息产生和获得的成本是多少？的角度，研究信息产生和获得的成本是多少？利润是多少？即研究信息价值问题。利润是多少？即研究信息价值问题。2022-4-14雷英杰20 (5) 行为科学行为科学 研究决策者的决策风格、在决策过程中研究决策者的决策风格、在决策过程中的决策行为等，指导的决策行为等，指导DSS的设计和开发。的设计和开发。涉及到决策者的心理学。涉及到决策者

11、的心理学。 2022-4-14雷英杰21 (6) 人工智能人工智能 将人工智能技术用于管理决策是一项开拓性工作。当前研究的IDSS就是DSS与AI技术相结合的产物，它用领域专家的知识来选择和组合模型，完成问题的推理和运行，为用户提供智能的交互式接口。 2022-4-14雷英杰22 人工智能技术作为计算机应用研究的前沿，近十年取得了惊人的进展，呈现了光明的前景。 专家系统、智能机器人和模式识别是人工智能中最活跃、最富有成果的三个研究领域。2022-4-14雷英杰23 其中专家系统（Expert Systems , 即ES ） 研究，取得了许多实用化的成果。当今世界上已经有上万个专家系统，应用于医

12、疗、诊断、探矿、军事、调度、质谱分析、计算机配置、辅助教育等各种领域，并已开始涉足财务分析、计划管理、工程评估、法律咨询等管理决策领域。 2022-4-14雷英杰24 DSS和和ES：处于不同的学科范畴，有着不同：处于不同的学科范畴，有着不同的解决问题的方法。的解决问题的方法。DSS主要运用数据和模型，主要运用数据和模型，ES主要运用知识和推理。在管理科学领域，一主要运用知识和推理。在管理科学领域，一个是方兴未艾，一个是后起之秀，各有特色。个是方兴未艾，一个是后起之秀，各有特色。但是它们的互相结合和互相渗透，将会把计算但是它们的互相结合和互相渗透，将会把计算机用于决策支持技术推向一个新的高度。

13、机用于决策支持技术推向一个新的高度。 2022-4-14雷英杰25 决策的正确性关系到经营效果和事业成败，决策理论、决策方法和决策工具的科学化和现代化是正确性的重要保证。人工智能将为DSS提供有效的理论和方法。例如，知识的表示和建模，推理、演绎和问题求解及各种搜索技术，再加上功能很强的人工智能语言，都为DSS的发展走向更加实用的阶段提供强有力的理论和方法的支持。2022-4-14雷英杰261.4 DSS与相关技术的关系与相关技术的关系 决策与预测的关系决策与预测的关系 DSS与与MS/OR的关系的关系 DSS与与MIS的关系的关系 DSS与与ES的关系的关系2022-4-14雷英杰27 (1)

14、 决策与预测的关系决策：决策：创造未来，基于预测，实现将来一个目创造未来，基于预测，实现将来一个目标。标。预测：预测：预言未来，基于分析、研究、仿真、实预言未来，基于分析、研究、仿真、实验。验。 例如：灾害预测与防灾决策、日常预测与决策、经营预测与决策、宏观预测与决策、贯序预测与决策、为重大决策作预备性研究等。2022-4-14雷英杰28 (2) DSS与MS/OR的关系MS：处理结构化结构化问题，运用分析的观点。OR：处理结构化结构化问题，研究对象主要集中在数学规划、决策论、对策论等理论和方法上。DSS：处理战略、规划等半结构化和非结构化一类的决策问题。2022-4-14雷英杰29 (3)

15、DSS与MIS的关系MIS：收集、传递、存储、加工处理各种信息，监测运营数据，利用历史数据预测未来，用指定的数学方法分析数据，提供全面数据和分析报告。面向管理人员管理人员，提供低层次的决策支持。DSS：面向面向决策者决策者，提供适当的决策支持，提供适当的决策支持，是是MIS的高级阶段。的高级阶段。2022-4-14雷英杰30 (4) DSS与ES的关系 IDSS = DSS + ESES：利用知识和推理机，处理半结构化和非结构化问题。DSS：使用使用数据数据和和模型模型，处理，处理结构化结构化问题，问题，与与ES结合后，可处理结合后，可处理半结构化半结构化和和非结非结 构化构化问题。问题。20

16、22-4-14雷英杰31一、一、DSS的产生与发展的产生与发展二、二、DSS的基本概念的基本概念三、三、DSS的构造与系统结构的构造与系统结构四、新一代四、新一代DSS的研究与发展的研究与发展2022-4-14雷英杰32二、二、DSS的基本概念的基本概念2.1 决策过程决策过程 设计方案评价方案确定目标实施方案环环 境境2022-4-14雷英杰332.2 决策问题的类型决策问题的类型决策问题的类型（按结构化程度分为）：决策问题的类型（按结构化程度分为）：l 结构化决策问题结构化决策问题l 半结构化决策问题半结构化决策问题l 非结构化决策问题非结构化决策问题三类。三类。2022-4-14雷英杰3

17、4结构化程度：结构化程度： 对某一过程的环境和规律，能否用明确的语言（数学的或逻辑学的，形式的或非形式的）给予清晰的描述（定量的或推理的）。2022-4-14雷英杰35 结构化问题：结构化问题：能够描述清楚的问题。三个阶段都能使用确定的算法或决策规则。 非结构化问题：非结构化问题：不能够描述清楚，而只能凭直觉或经验作出判断的问题。三个阶段都不能使用确定的算法或决策规则。 半结构化问题：半结构化问题：介于两者之间的问题。一个或二个阶段能使用确定的算法或决策规则。 2022-4-14雷英杰362.3 决策问题的性质和层次决策问题的性质和层次作业调度作业调度运筹管理运筹管理战略规划战略规划支持需求结

18、构化结构化库存报表、零件定货线性规划、生产调度新厂位置选择EDP EDP MS/ORMS/OR半结构化半结构化股票管理、贸易开发市场、经费预算资本获利分析DSS非结构化非结构化为杂志选择封面聘用管理人员研究、开发分析经验和直觉2022-4-14雷英杰372.4 决策风格决策风格按获取数据的方式分：感知型（S）直觉型（N）感知型喜欢与特定问题有关的硬数 据。直觉型喜欢描写可能性的整体信息。2022-4-14雷英杰38按处理数据的方式分：思考型（T）感觉型（F）思考型喜欢用逻辑或其他规范化的手 段去推理。感觉型喜欢用个人的术语来考虑问 题。2022-4-14雷英杰39组合起来，共有四种类型的决策风

19、格：系统型（ST） 思辩型（NT） 司法型（SF） 直观推断型（NF）2022-4-14雷英杰40一、一、DSS的产生与发展的产生与发展二、二、DSS的基本概念的基本概念三、三、DSS的构造与系统结构的构造与系统结构四、新一代四、新一代DSS的研究与发展的研究与发展2022-4-14雷英杰41三、DSS 的构造与系统结构的构造与系统结构DSS的构造研究主要解决的构造研究主要解决DSS的组成问题，的组成问题，即组成即组成DSS的部件。的部件。现在，经典提法是：现在，经典提法是：DSS = 四库系统四库系统 + 对话系统对话系统 （人机界面）（人机界面）四库系统：数据库系统、模型库系统、方四库系统

20、：数据库系统、模型库系统、方 法库系统、知识库系统。法库系统、知识库系统。2022-4-14雷英杰42三、DSS 的构造与系统结构的构造与系统结构DSS的构造研究主要解决的构造研究主要解决DSS的组成问题，的组成问题，即组成即组成DSS的部件。的部件。现在，经典提法是：现在，经典提法是：DSS = 四库系统四库系统 + 对话系统对话系统 （人机界面）（人机界面）四库系统：数据库系统、模型库系统、方四库系统：数据库系统、模型库系统、方 法库系统、知识库系统。法库系统、知识库系统。2022-4-14雷英杰43近年来，有的学者提出增加DSS的组成部的组成部件，从而形成件，从而形成5库、库、6库、库、

21、7库、库、8库等群库库等群库结构。即：结构。即：DSS = 群库系统群库系统 + 对话系统对话系统 （人机界面）（人机界面）群库系统：群库系统：数据库、模型库、方法库、知识库、数据库、模型库、方法库、知识库、文本库、图形库、语音库、工具库、文本库、图形库、语音库、工具库、地理信息库。地理信息库。2022-4-14雷英杰44DSS的系统结构主要研究的系统结构主要研究DSS各主要部各主要部件的连接关系。件的连接关系。 2022-4-14雷英杰453.1 人机界面技术人机界面技术主要研究内容集中在： 可视化图形界面技术 基于多媒体技术的界面技术 自然语言界面技术2022-4-14雷英杰463.2 数

22、据库系统数据库系统数据库系统包括数据库及其管理系统，其基本技术与一般数据库及其管理系统基本相同。但也有自己的特点。2022-4-14雷英杰47共同点：l 数据的独立性l 最小冗余度l 最大的共享性l 统一管理与控制l 适当的反映时间l 整体性（完整性）l 可修改性和可扩充性l 安全和保密l 简明性2022-4-14雷英杰48DSS数据库系统的特点：l 面向决策支持过程组织和管理数据l 面向模型、面向模型生成来使用数据l 数据描述方式要面向不同的决策者2022-4-14雷英杰493.3 模型库系统模型库系统模型模型是以某种形式对一个系统的本质是以某种形式对一个系统的本质 属性的描述，揭示系统的功

23、能、属性的描述，揭示系统的功能、 行为及其变化规律。行为及其变化规律。模型库系统模型库系统以库的形式对模型进行组以库的形式对模型进行组 织和管理，包括模型库及模型库织和管理，包括模型库及模型库 管理系统。管理系统。2022-4-14雷英杰50模型库模型库（Model Base）提供模型的存提供模型的存储和表示模式。储和表示模式。模型库管理系统模型库管理系统提供模型的提取、访问、提供模型的提取、访问、更新和合成等操作。更新和合成等操作。 2022-4-14雷英杰51人们认识客观世界一般有三种方法： 逻辑推理法 实验法 模型法模型法是我们认识客观世界的最得力、最方便、最有效的方法。2022-4-1

24、4雷英杰52注意注意，并非所有模型都是数学模型，并非所有模型都是定量的。例如， 门捷列夫元素周期表。 2022-4-14雷英杰533.3.1 模型群 解决软科学所涉及的问题时，可利用的模型已达100多个，根据他们的功能和用途可分为若干模型群。2022-4-14雷英杰54（1）预测模型群 定性模型：特尔斐法、主观概率预测法、交叉影响巨阵法等 定量模型：回归预测、平滑预测、马尔柯夫链预测等 回归预测：一元回归、多元线性回归、非线性回归等； 平滑预测：平均预测法、指数预测法等2022-4-14雷英杰55（2）系统结构模型群 主要用来分析社会经济系统以及其他系统的结构，反映系统各要素之间的主要联系和关

25、联作用，从宏观上和结构上来揭示系统的运行规律。 系统结构模型、层次分析模型、投入产出模型、系统动力学模型等。 2022-4-14雷英杰56（3）数量经济模型群：计量经济模型、经济 控制论模型等。（4）优化模型群：线性规划、非线性规划、 动态规划、目标规划和最优控制等（5）不确定模型群：模糊数学模型、灰色模 型、随机模型等（6）决策模型群：单目标风险性决策、多目 标决策，以及一些不确定性决策方法等（7）系统综合模型群：即大系统理论。2022-4-14雷英杰573.3.2 模型体系 解决某一特定系统工程问题的一系列模型。（从概念上）2022-4-14雷英杰583.3.3 模型库模型库提供模型的存储

26、和表示模式。模型库管理系统提供模型的提取、访问、更新和合成等操作。模型的表示形式：l 模型的程序表示：基于程序的表示方法。l 模型的数据表示：基于数据的表示方法。l 模型的逻辑表示：基于知识的表示方法。2022-4-14雷英杰593.3.4 当前研究课题 模型的自动生成技术 模型管理的人工智能方法 模型管理与数据管理的结合2022-4-14雷英杰603.4 方法库系统方法库系统 方法库系统方法库系统（MBS）综合了数据库和综合了数据库和程序库。程序库。 方法库方法库类似于程序库，包含面向多类似于程序库，包含面向多种应用的程序包或功能程序。种应用的程序包或功能程序。2022-4-14雷英杰61方

27、法库管理系统对程序方法提供多种功能操作。 具有扩充的程序组件 可与多种数据库系统相连接 可随时加入新的程序组件2022-4-14雷英杰623.5 知识库系统知识库系统3.5.1 基本概念基本概念数据数据客观事物的属性、数量、位置及客观事物的属性、数量、位置及 其相互关系等的抽象表示。其相互关系等的抽象表示。信息信息数据所表示的含义（语义），因数据所表示的含义（语义），因 而说而说“数据是信息的载体数据是信息的载体”。知识知识信息之间结构化的关联关系。信息之间结构化的关联关系。2022-4-14雷英杰633.5.2 知识的分类事实指人类对客观事物属性的值或状 态的描述。（不包含任何变量）规则表示

28、因果关系的知识，分为前提 （条件）和结论两部分。规律带有变量的规则。所以，规则是 规律的例化。2022-4-14雷英杰643.5.3 知识的属性 真实性 相对性 不完全性 模糊性 可表示性2022-4-14雷英杰653.5.4 推理方法演绎推理：P Q，由前提到结论归纳推理：由个别到一般，“主观不充分置信推理”联想与类比综合与分析预测假设与验证2022-4-14雷英杰66从另外的角度还可分为 演绎推理、归纳推理、缺省推理 确定性推理、不确定性推理 单调推理、非单调推理 启发式推理、非启发式推理 基于知识的推理、统计推理、直觉推理 正向推理、逆向推理、混合推理、双向推理 推理控制策略2022-4

29、-14雷英杰673.5.5 知识库系统知识库 提供知识的表示和存储。知识库管理系统提供对知识（规则）的存储、检索、修改、检查等操作。推理机 利用知识库中的知识进行推理，对给定问题进行求解，得到结论。2022-4-14雷英杰683.5.6 知识的表示方法一阶谓词逻辑表示语义网络表示产生式规则知识的框架表示脚本表示过程表示Petri网表示面向对象表示2022-4-14雷英杰69一、一、DSS的产生与发展的产生与发展二、二、DSS的基本概念的基本概念三、三、DSS的构造与系统结构的构造与系统结构四、新一代四、新一代DSS的研究与发展的研究与发展2022-4-14雷英杰70四、新一代四、新一代DSS的研究与发展的研究与发展l 群决策支持系统（群决策支持系统（GDSS）l 分布式决策支持系统（DDSS）l 智能决策支持系统（IDSS）l 决策支持中心（DSC）l 战略决策支持系统（SDSS）l 智能交互综合 I3DSS2022-4-14雷英杰71（1）群决策支持系统（GDSS）支持多人或集体共同决策：利用通信技术（网络、电话会议、电子信息交换）、计算机技术（多用户系统、4GL、数据库、数据分析OLAP、数据存储、数据仓库、数据挖掘）和决策支持技术（议程设置)、AI与推理技术、决策模型方法如决策树、风险分析、预测方法等，结构化群决策方法如德尔菲法等）相结合。