决策支持系统及其发展课件

第十一章决策支持系统及其发展1/25/20231第一节DSS的产生与发展1/25/20232

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。

1/25/202331.1DSS的产生背景电子数据处理——EDP（ElectronicData Processing）

管理信息系统——MIS（Management InformationSystems）决策支持系统——DSS（DecisionSupport Systems）

1/25/20234电子数据处理EDP（ElectronicDataProcessing）

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。

1/25/20235管理信息系统MIS（ManagementInformationSystems）：

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。1/25/20236决策支持系统DSS（DecisionSupportSystems）：

70年代中期Keen和ScottMorton在《管理决策系统》（1971）一书中提出。目标：对管理者做决策提供技术支持。1/25/20237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。

1/25/202381.2DSS的发展70年代，ScottMorton在《管理决策系统》（1971）一书中首次提出DSS。PeterG.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。

1/25/202391.3DSS的理论论基础础信息论论计算机机技术术管理科科学与与运筹筹学信息经经济学学行为科科学人工智智能1/6/202310(1)信息论论信息是是现代代科学学技术术中普普遍使使用的的一个个重要要概念念。信息论论是运运用信信息的的观点点，把把系统统看作作是借借助于于信息息的获获取、、传送送、加加工处处理、、输出出而实实现其其有目目的性性行为为的研研究方方法。。1/6/202311(2)计算机技技术计算机软软件技术术计算机硬硬件技术术计算机网网络技术术计算机图图形处理理技术计算机知知识处理理技术等等。1/6/202312(3)管理科学学与运筹筹学管理科学学MS（ManagementScience））：面向管理理者，研研究决策策问题，，如决策策目标、、决策效效能等。。运筹学OR（OperationsResearch）：提供一系系列优化化、仿真真、决策策等模型型。1/6/202313(4)信息经济学在信息时代，，研究信息的的产生、获得得、传递、加加工处理、输输出等方面的的价值问题。。从经济学的的角度，研究究信息产生和和获得的成本本是多少？利利润是多少？？即研究信息息价值问题。。1/6/202314(5)行为科学研究决策者的的决策风格、、在决策过程程中的决策行行为等，指导导DSS的设设计和开发。。涉及到决策策者的心理学学。1/6/202315(6)人工智能将人工智能技技术用于管理理决策是一项项开拓性工作作。当前研究究的IDSS就是DSS与AI技术相结合的的产物，它用用领域专家的的知识来选择择和组合模型型，完成问题题的推理和运运行，为用户户提供智能的的交互式接口口。1/6/202316人工智能能技术作作为计算算机应用用研究的的前沿，，近十年年取得了了惊人的的进展，，呈现了了光明的的前景。。专家系统统、智能能机器人人和模式式识别是是人工智智能中最最活跃、、最富有有成果的的三个研研究领域域。1/6/202317其中专家家系统（（ExpertSystems,即ES）研究究，取得得了许多多实用化化的成果果。当今今世界上上已经有有上万个个专家系系统，应应用于医医疗、诊诊断、探探矿、军军事、调调度、质质谱分析析、计算算机配置置、辅助助教育等等各种领领域，并并已开始始涉足财财务分析析、计划划管理、、工程评评估、法法律咨询询等管理理决策领领域。1/6/202318DSS和和ES：：处于不不同的学学科范畴畴，有着着不同的的解决问问题的方方法。DSS主主要运用用数据和和模型，，ES主主要运用用知识和和推理。。在管理理科学领领域，一一个是方方兴未艾艾，一个个是后起起之秀，，各有特特色。但但是它们们的互相相结合和和互相渗渗透，将将会把计计算机用用于决策策支持技技术推向向一个新新的高度度。1/6/202319决策的正正确性关关系到经经营效果果和事业业成败，，决策理理论、决决策方法法和决策策工具的的科学化化和现代代化是正正确性的的重要保保证。人人工智能能将为DSS提提供有效效的理论论和方法法。例如如，知识识的表示示和建模模，推理理、演绎绎和问题题求解及及各种搜搜索技术术，再加加上功能能很强的的人工智智能语言言，都为为DSS的发展展走向更更加实用用的阶段段提供强强有力的的理论和和方法的的支持。。1/6/2023201.4DSS与相关技术术的关系决策与预测测的关系DSS与MS/OR的关系DSS与MIS的关关系DSS与ES的关系系1/6/202321(1)决策与预测测的关系决策：创造造未来，基基于预测，，实现将来来一个目标标。预测：预言言未来，基基于分析、、研究、仿仿真、实验验。例如：灾害害预测与防防灾决策、、日常预测测与决策、、经营预测测与决策、、宏观预测测与决策、、贯序预测测与决策、、为重大决决策作预备备性研究等等。1/6/202322(2)DSS与MS/OR的关系MS：处理结构化问题，运用用分析的观观点。OR：处理结构化问题，研究究对象主要要集中在数数学规划、、决策论、、对策论等等理论和方方法上。DSS：处理战略、、规划等半半结构化和和非结构化化一类的决决策问题。。1/6/202323(3)DSS与MIS的关系MIS：：收集、传传递、存存储、加加工处理理各种信信息，监监测运营营数据，，利用历历史数据据预测未未来，用用指定的的数学方方法分析析数据，，提供全全面数据据和分析析报告。。面向管理人员员，提供低低层次的的决策支支持。DSS：：面向决策策者，提提供适当当的决策策支持，，是MIS的高高级阶段段。1/6/202324(4)DSS与ES的关系IDSS=DSS+ESES：利用知识识和推理理机，处处理半结结构化和和非结构构化问题题。DSS：：使用数据据和模型型，处理理结构化化问题，，与ES结合后，，可处理理半结构构化和非非结构构化化问题。。1/6/202325第二节DSS的基本概概念1/6/2023262.1决策过程程设计方案评价方案确定目标实施方案环境1/6/2023272.2决决策问题题的类型决策问题的的类型（按按结构化程程度分为））：结构化决策策问题半结构化决决策问题非结构化决决策问题1/6/202328结构化程度：：对某一过程的的环境和规律律，能否用明明确的语言（（数学的或逻逻辑学的，形形式的或非形形式的）给予予清晰的描述述（定量的或或推理的）。。1/6/202329结构化化问题题：能够描描述清清楚的的问题题。三三个阶阶段都都能使使用确确定的的算法法或决决策规规则。。非结构构化问问题：：不能够够描述述清楚楚，而而只能能凭直直觉或或经验验作出出判断断的问问题。。三个个阶段段都不不能使使用确确定的的算法法或决决策规规则。。半结构构化问问题：：介于两两者之之间的的问题题。一一个或或二个个阶段段能使使用确确定的的算法法或决决策规规则。。1/6/2023302.3决决策问题题的性质和和层次作业调度运筹管理战略规划支持需求结构化库存报表、零件定货线性规划、生产调度新厂位置选择EDPMS/OR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非结构化为杂志选择封面聘用管理人员研究、开发分析经验和直觉1/6/2023312.4决决策风格格按获取数据据的方式分分：感知型（S）直觉型（N）感知型———喜欢与特特定问题有有关的硬数数据据。直觉型———喜欢描写写可能性的的整体信息息。1/6/202332按处理数据据的方式分分：思考型（T）感觉型（F）思考型———喜欢用逻逻辑或其他他规范化的的手段段去推理理。感觉型———喜欢用个个人的术语语来考虑问问题题。1/6/202333组合起来，，共有四种种类型的决决策风格：：系统型（ST）思辩型（NT）司法型（SF）直观推断型型（NF））1/6/202334第三节DSS的构造与系统统结构1/6/202335DSS的构造造研究主要解解决DSS的的组成问题，，即组成DSS的部件。。现在，经典提提法是：DSS=四四库系统+对话系系统（人机界面））四库系统：数数据库系统、、模型库系统统、方法法库系统统、知识库系系统。1/6/202336近年来，有的的学者提出增增加DSS的组成成部件，从而而形成5库、、6库、7库库、8库等群群库结构。即即：DSS=群群库系统+对话系系统（人机界面））群库系统：数据库、模型型库、方法库库、知识库、、文本库、图形形库、语音库库、工具库、、地理信息库……………………1/6/202337DSS的系统统结构构主要要研究究DSS各主要要部件件的连连接关关系。。1/6/2023383.1人机界界面技技术主要研研究内内容集集中在在：可视化化图形形界面面技术术基于多多媒体体技术术的界界面技技术自然语语言界界面技技术1/6/2023393.2数据库系系统数据库系系统包括括数据库库及其管管理系统统，其基基本技术术与一般般数据库库及其管管理系统统基本相相同。但但也有自自己的特特点。1/6/202340共同点：：数据的独独立性最小冗余余度最大的共共享性统一管理理与控制制适当的反反映时间间整体性（（完整性性）可修改性性和可扩扩充性安全和保保密简明性1/6/202341DSS数据库系统统的特点：：面向决策支支持过程组组织和管理理数据面向模型、、面向模型型生成来使使用数据数据描述方方式要面向向不同的决决策者1/6/2023423.3模型库库系统统模型———是是以某某种形形式对对一个个系统统的本本质属属性的的描述述，揭揭示系系统的的功能能、行行为及及其变变化规规律。。模型库库系统统———以库库的形形式对对模型型进行行组织织和和管理理，包包括模模型库库及模模型库库管管理理系统统。1/6/202343模型库（ModelBase）提供模型的存存储和表示模模式。模型库管理系系统提供模型型的提取、访访问、更新和和合成等操作作。1/6/202344人们认识客观观世界一般有有三种方法：：逻辑推理法实验法模型法模型法是我们们认识客观世世界的最得力力、最方便、、最有效的方方法。1/6/202345注意：并非所所有模模型都都是数数学模模型，，并非非所有有模型型都是是定量量的。。例如，，门门捷列列夫元元素周周期表表。1/6/202346模型群解决软科学所所涉及的问题题时，可利用用的模型已达达100多个，根据他他们的功能和和用途可分为为若干模型群群。1/6/202347（1）预测模型群定性模型：特特尔斐法、主主观概率预测测法、交叉影影响巨阵法等等定量模型：回回归预测、平平滑预测、马马尔柯夫链预预测等回归预测：一一元回归、多多元线性回归归、非线性回回归等；平滑预测：平平均预测法、、指数预测法法等1/6/202348（2）系统结构模型型群主要用来分析析社会经济系系统以及其他他系统的结构构，反映系统统各要素之间间的主要联系系和关联作用用，从宏观上上和结构上来来揭示系统的的运行规律。。系统结构模型型、层次分析析模型、投入入产出模型、、系统动力学学模型等。1/6/202349（3）数量经济模型型群：计量经经济模型、经经济 控制制论模型等。（4）优化模型群：：线性规划、、非线性规划划、 动态态规划、目标标规划和最优优控制等（5）不确定模型群群：模糊数学学模型、灰色色模 型、、随机模型等等（6）决策模型群：：单目标风险险性决策、多多目标标决策，以及及一些不确定定性决策方法法等（7）系统综合模型型群：即大系系统理论。1/6/202350模型体系解决某一特特定系统工工程问题的的一系列模模型。（从从概念上））1/6/202351模型库模型库提供供模型的存存储和表示示模式。模型库管理理系统提供供模型的提提取、访问问、更新和和合成等操操作。模型的表示示形式：模型的程序序表示：基基于程序的的表示方法法。模型的数据据表示：基基于数据的的表示方法法。模型的逻辑辑表示：基基于知识的的表示方法法。1/6/202352当前研究课课题模型的自动动生成技术术模型管理的的人工智能能方法模型管理与与数据管理理的结合1/6/2023533.4方法库系统统方法库系统统（MBS））综合了数据据库和程序序库。方法库———类似于程程序库，包包含面向多多种应用的的程序包或或功能程序序。1/6/202354方法库库管理理系统统———对程程序方方法提提供多多种功功能操操作。。具有扩扩充的的程序序组件件可与多多种数数据库库系统统相连连接可随时时加入入新的的程序序组件件1/6/2023553.5知识库系系统基本概念念数据———客观事事物的属属性、数数量、位位置及其其相互互关系等等的抽象象表示。。信息———数据所所表示的的含义（（语义）），因而而说“数据是信信息的载载体”。知识———信息之之间结构构化的关关联关系系。1/6/202356知识的分分类事实———指人类类对客观观事物属属性的值值或状态态的描描述。（（不包含含任何变变量）规则———表示因因果关系系的知识识，分为为前提（（条件））和结论论两部分分。规律———带有变变量的规规则。所所以，规规则是规规律的的例化。。1/6/202357知识的属性真实性相对性不完全性模糊性可表示性1/6/202358推理方法演绎推理：P→Q，由前提到结结论归纳推理：由由个别到一般般，“主观不充分置置信推理”联想与类比综合与分析预测假设与验证1/6/202359从另外外的角角度还还可分分为演绎推推理、、归纳纳推理理、缺缺省推推理确定性性推理理、不不确定定性推推理单调推推理、、非单单调推推理启发式式推理理、非非启发发式推推理基于知知识的的推理理、统统计推推理、、直觉觉推理理正向推推理、、逆向向推理理、混混合推推理、、双向向推理理————推推理理控制制策略略1/6/202360知识库系系统知识库———提提供知识识的表示示和存储储。知识库管管理系统统——提提供对知知识（规规则）的的存储、、检索、、修改、、检查等等操操作。。推理机———利利用知识识库中的的知识进进行推理理，对给给定问题题进行求求解，得得到到结论论。1/6/202361知识的表表示方法法一阶谓词词逻辑表表示语义网络络表示产生式规规则知识的框框架表示示脚本表示示过程表示示Petri网表表示面向对象象表示1/6/202362第四节新新一一代DSS的研究与与发展1/6/202363群决策策支持持系统统（GDSS））分布式式决策策支持持系统统（DDSS）智能决决策支支持系系统（（IDSS）决策支支持中中心（（DSC）战略决决策支支持系系统（（SDSS）智能交交互综综合I3DSS1/6/202364（1）群决策支持持系统（GDSS））支持多人或或集体共同同决策：利利用通信技技术（网络络、电话会会议、电子子信息交换换）、计算算机技术（（多用户系系统、4GL、数据据库、数据据分析OLAP、数数据存储、、数据仓库库、数据挖挖掘）和决决策支持技技术（议程程设置)、、AI与推推理技术、、决策模型型方法———如决策树树、风险分分析、预测测方法等，，结构化群群决策方法法——如德德尔菲法等等）相结合合。1/6/202365（2）分布式决策策支持系统统（DDSS）研究DSS在分布式式环境中、、与分布式式技术相结结合相关的的技术问题题。1/6/202366（3）智能决策支持持系统（IDSS）智能决策支持持系统IDSS（IntelligentDecisionSupportSystems）是是决策支持系系统DSS与与人工智能能AI（ArtificialIntelligence）相结结合的产物，，它将人工智智能中的知识识表示与处理理的思想引入入到DSS，，其独特的研研究方法和广广泛的发展前前途使之一出出现就成为决决策支持技术术研究的热点点。1/6/202367智能决策支持持系统是以信信息技术为手手段，应用管管理科学、计计算机科学及及有关学科的的理论和方法法，针对半结构化和非非结构化的决策问题，，通过提供背背景材料、协协助明确问题题、修改完善善模型、列举举可能方案、、进行分析比比较等方式，，为管理者做做出正确决策策提供帮助的的智能型人机机交互信息系系统。1/6/202368IDSS是一一个新的正在在发展的研究究领域，涉及及IDSS的的文献大量涌涌现。有文献献将IDSS称为基于知知识的DSS。尽管这些些研究侧重点点不尽相同，，但它们的一一个共同特点点就是人工智智能技术融于于传统的DSS之中，弥弥补传统DSS单纯依靠靠模型技术与与数据处理技技术，以及用用户高度卷入入而可能出现现意向性偏差差的缺陷。1/6/202369AI与DSS技术相结合合，形成了高高级别的、具具有知识处理理能力的DSS。组成：四库系系统+接口。。知识库、数数据库、模型型库、方法库库及人机接口口，还有问题题求解模块。1/6/202370DSS人工智能专家系统机器学习人工神经元网络专家知知识优优势IDSSDSS+ES结合专专家知知识和和DSS模模型分分析的的优点点形成成智能能DSS（（IDSS）提高支支持非非结构构化决决策能能力知识获取困难知识库智能DSS的基基本概概念1/6/202371专家系系统是是一种种知识识系统统利用专专家知知识及及知识识推理理等来来理解解与求求解问问题将ES和和传传统DSS结结合合而形形成的的IDSS：：增设了了知识识库、、推理理机与与问题题处理理系统统人机对话话部分还还加入了了自然语语言处理理功能IDSS在用用户决策策问题的的输入、、决策问问题的描描述、决策过程程的推理理，问题题解的求求取与输输出等方方面都有了显显著的改改进1/6/202372人工神经经元网络络采用物物理器件件或计算算机模拟生物物体中神神经网络络的某些些结构与与功能ANN属属于基基于案例例学习的的模型吸取了生生物神经经网络的的部分优优点ANN由由许多多简单处处理单元元互连而而成局部神经经元损坏坏后不影影响全局局的活动动ANN具具有良良好的自自组织、、自学习习和自适适应能力力特别适用用于处理理复杂问问题或开开放系统统能弥补专专家系统统的不足足1/6/202373典型的结构构为四库结结构数据库模型库人机接口方法库管理系统模型库管理系统用户数据库管理系统方法库知识库知识库管理系统自然语言处理系统问题处理系统推理机智能DSS的结构1/6/202374IDSS具具有人工工智能的行行为向人类靠拢拢了一大步步使不熟悉机机器的人也也能方便地地使用DSSIDSS：：更好地理解解人能积累已有有知识能获得新知知识提高分析和和求解能力力增设：自然语言处处理系统知识库推理机问题处理系系统1/6/202375自然语言表达的决策问题系统能理解的方式表达的决策问题人机接口自然语言处理系统问题处理系统语法、语义义结构分析智能DSS的结构----智智能人机接口1/6/202376问题处理系统统工作流程问题求解器结构化问题：模型选择或构造

非结构化问题：推论或知识推理问题分析器

问题描述人机接口自然语言处理系统结果四库系统求解资源智能DSS的的结构---问题处理系系统1/6/202377回答知识请求回答知识库维护请求知识库知识库管理系统推理机决策知识和经验知识特定问题领域专门知识从已知事实推出新事实智能DSS的的结构---知识库子系系统知识库子系统统：获取、解释、、表示、推理理及管理与维维护知识知识：有关规规则、因果关关系及经验等等1/6/202378存储知知识首首先要要表示示知识识知识的的表示示是知知识的的符号号化过过程常见的的知识识表示示形式式有：：逻辑表表示法法语义网网络表表示法法产生式式规则则表示示法框架表表示法法过程表表示法法1/6/202379推理是是指从从已知知事实实推出出新事事实的的过程程推理一一般由由三部部分组组成：：大前提提、小小前提提、结结论例：大大前提提－－拖拖债达达3级级及以以上的的客户户信用用低小前提提－－该该客户户拖债债达4级结论－－该该客客户信信用低低例：大大前提提－－与与信用用低的的客户户做交交易要要谨慎慎小前提提－－该该客户户信用用低结论－－与与该该客户户做交交易要要谨慎慎智能DSS的结结构---推理理机1/6/202380根据推推理方方向的的不同同，可可以分分出三三种推推理：：正向推推理、、反向向推理理、正正反向向混合合推理理例：从从某城城市到到一个个无直直达航航班的的城市市为确定定坐哪哪些航航班转转达，，即是是简单单的推推理问问题例：若事实实M为为真，，且有有规则则IFMTHENN，，则N为真真因此，若若事实任任务A是是紧急订订货为真真，且有有规则IF任务务I是紧紧急订货货THEN任务务I按优优先安排排计划则任务A就应优优先安排排计划1/6/202381输出W1W4W2W3X1X2X3X4输入加权传递加权和Y处理单元输入层隐蔽层输出层ANN在分分析与决策策中的应用用人工神经元元网络基本本原理1/6/202382什么是人工神经网网络？T.Koholen的定义：““人工神经网网络是由具有有适应性的的简单单元元组成的广广泛并行互互连的网络络，它的组组织能够模模拟生物神神经系统对对真实世界界物体所作作出的交互互反应。””1/6/202383脑神经信息活活动的特征(1)巨量并并行性。(2)信息处处理和存储单单元结合在一一起。(3)自组织自学习习功能。1/6/202384ANN研研究的目目的和意意义(1)通通过揭示示物理平平面与认认知平面面之间的的映射，，了解它它们相互互联系和和相互作作用的机机理，从从而揭示示思维的的本质，，探索智智能的本本源。(2)争争取构造造出尽可可能与人人脑具有有相似功功能的计计算机，，即ANN计算算机。(3)研究仿照照脑神经经系统的的人工神神经网络络，将在在模式识识别、组组合优化化和决策策判断等等方面取取得传统统计算机机所难以以达到的的效果。。1/6/202385神经网络研研究的发展展(1)第一一次热潮(40-60年代未未)1943年年,美国心心理学家W.McCulloch和数数学家W.Pitts在提出出了一个简简单的神经经元模型，，即MP模模型。1958年，，F.Rosenblatt等研制出出了感知机机(Perceptron））。(2)低潮潮(70-80年代初):(3)第二二次热潮1982年，美国物物理学家提提出Hopfield模型，它是是一个互联联的非线性性动力学网网络他解决决问题的方方法是一种种反复运算算的动态过过程,这是是符号逻辑辑处理方法法所不具备备的性质.1987年首届国际际ANN大会在圣地地亚哥召开开，国际ANN联合会成立立，创办了了多种ANN国际刊物。。1990年12月，北京召召开首届学学术会议。。1/6/202386生物神经元元网络基本本模型细胞体突触轴突树突输入输出信息处理电脉冲形成传输1/6/202387ANN类型型与功功能1/6/202388人工神神经网网络研究的的局限限性（1））ANN研研究受受到脑脑科学学研究究成果果的限限制。。（2））ANN缺缺少一一个完完整、、成熟熟的理理论体体系。。（3））ANN研研究带带有浓浓厚的的策略略和经经验色色彩。。（4）ANN与传统统技术术的接接口不不成熟熟。1/6/202389一般而言,ANN与经经典计算方法法相比并非优优越,只有有当常规方法法解决不了或或效果不佳时时ANN方法法才能显示出出其优越性。。尤其对问题题的机理不甚甚了解或不能能用数学模型型表示的系统统,如故障诊诊断、特征提提取和预测等等问题,ANN往往是最最有利的工具具。另一方面面,ANN对处理大量量原始数据而而不能用规则则或公式描述述的问题,表表现出极大大的灵活性和和自适应性。。1/6/202390ANN可看看作黑箱通过案例学习习能具备求解同同类问题的本本领尤其是那些机机理模糊或处处理频繁的问问题例如：图