决策支持系统 第3章 DSS的系统结构、模型库和数据库.ppt

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1、第三章 系统结构与功能 DSS 2020 6 13 2 DSS的关键特征和功能 人机结合 主要在半结构化和非结构化的情形下 通过将人类判断和计算机信息结合起来以支持决策者 面向不同管理层次 从最高行政管理人员 到部门负责人员 再到生产管理人员 支持个人和群体 缺少结构化的问题经常需要不同部门和不同层次的人员 甚至组织外的人员参与 并通过网络协作组成虚拟团队 支持相互关联和连续性决策 决策是一个多次 反复的过程 支持决策的各个阶段 情报 设计 选择和实施 DSS的关键特征和功能 支持各种决策过程和类型 确定的 风险的和不确定的决策 战略和战术决策 短期和长期决策 单目标和多目标决策 但阶段和多阶

2、段 静态的和动态的决策等 时间的适应性 多变的环境 快速的反应 使用方便舒适 用户友好 图形化 自然语言交互 Web界面 改进决策效果 准确 及时 高质量 DSS的关键特征和功能 决策者完全可控 决策者能够完全控制决策制定的各个阶段 支持而非取代 定制化开发 用户可以自己开发和修改 模拟化 能够根据决策环境建立不同的分析模型 模拟对比 评价择优 接口开放 可获得不同数据源 格式和类型 如GIS OOS等 分布式应用 可供组织的不同地域 不同部门和不同层次人员在线使用 3 1决策支持系统结构的分析 一 三部件 或 三角式 结构形式 1980年Spraque提出著名的决策支持系统的三部件结构 一

3、三部件 结构形式 一 对话部件1 提供丰富多采的显示和对话形式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 数据库存贮的组织形式2 数据库管理系统功能3 数据库管理语言体系 三 模型部件1 模型库的特征模型的表示形式 程序形式 计算机内 模型的动态形式 运行程序2 模型库管理系统静态管理 类似数据库的管理 动态管理 运行控制 3 模型库管理系统的语言体系管理语言操纵语言4 模型库管理系统的特定功能模型程序的编辑和编译 一 三部件 结构形式 续 二 三系统 结构形式 用户 语言系统 LS 问题处理系统 PPS 知识系统 KS 1981年R H Bonczek等人提出了决策支技系统

4、DSS 的三系统结构形式 二 三系统 结构形式 续 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 它可由用户或由模型来检索数据的语言 也包含计算机语言 它由用户操纵模型计算的语言 二 三系统 结构形式 续 2 问题处理系统 问题处理系统是针对实际问题 提出问题处理的方法 途径 利用语言系统对问题进行形式化描述 写出问题求解过程 利用知识系统提供的知识进行实际问题求解 最后得出问题的解答 产生辅助决策所需要的信息 支持决策 二 三系统 结构形式 续 3 知识系统 知识系统是问题领域的知识 它包含问题领域中的大量事实和相关知识 最基本的知识系统 KS

5、 是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 它是按一定的组织方式进行存贮 特点 1 强调问题处理系统的重要性问题的解决首先需要对问题进行形式化描述 再对问题求解提出方法和途径 在问题求解时利用知识系统中的知识 2 强调语言系统决策支持系统需要它特有的语言系统 3 把数据 模型 规则统一归为知识系统数据是事实性知识 模型是过程性知识 规则是产生式知识 它们统一构成知识系统 二 三系统 结构形式 续 小结 由于三系统中包含知识系统 不少人将它看成智能系统 把决策支持系统属于人工智能范畴 三 决策支持系统的三库结构形式 三库结构形式是具有数据库 模型库和方法库的三个库及相应的管理系统

6、它属于早期的DSS结构形式 三库结构形式其结构图 三 三库结构形式 决策支持系统的三库结构形式是把模型与方法分离的系统结构形式 对模型与方法的看法有不同的理解 1 模型与方法 的第一种理解用数学结构表示模型 用求解算法表示方法 例如 线性规划模型表示成目标方程和约束方程 线性规划方法是单纯形法 三 三库结构形式 2 模型和方法 的第二种理解把模型理解为算法加上数据 这时方法库称为算法库更合适 存放按算法编制的程序 在模型库中存放的是一个索引 该索引包括算法程序文件的地址和它所需数据的地址 三 三库结构形式 3 模型和方法 的第三种理解将模型库和方法库合一 模型和方法是同一个问题的两个侧面 从宏

7、观上看 可以把模型和方法统一看成模型 模型库与方法库的区别 方法库 基本方法和标准算法库模型库和方法库的比较1 一个模型可以有多个不同的方法运输问题模型 表上作业法 图上作业法 标号法2 多个方法组成一个模型预测模型 相关分析 线性回归 模型库与方法库的区别 3 模型是由方法实现的模型接近实际问题 用线性规划模型解决工农业中的优化问题方法接近求解算法 求出具体解4 模型和方法的表现形式不同 模型用数学方程形式表示 便于人们理解方法用程序形式表示 便于计算机求解 模型库与方法库的统一 1 一个模型有多个不同的方法 的统一看法一般选取一个方法编制成程序例如 运输问题有三个不同的计算方法 它们是等价

8、的 2 模型可以是基础的 也可以是组合的 构成模型的基础方法看成是基础模型 被构造成的模型就是组合模型例如 预测模型由相关分析方法和多元回归方法组成 它们分别称为基础模型 它们的组合称之为组合模型 省略方法库模型库和方法库都存在时 不但增加了各自库管理系统的开发工作而且也为两库之间的联系增加了困难 模型和方法的统一 三库结构就变成了三部件结构 省略了方法库 模型库与方法库的统一 续 四 决策支持系统的四库结构形式 为了提高决策支持系统功能 不少研制者在DSS三库结构的基础上增加知识库提高智能效果 比较典型的结构是四库三功能结构形式 四库三功能结构图 四 决策支持系统的四库结构形式 功能 1 信

9、息服务信息服务分为外部服务和内部服务两类 外部服务是指为决策者提供所需要的信息 也可以作为其他系统的信息资源 内部服务是为其他功能的实现提供基础数据 四 决策支持系统的四库结构形式 2 科学计算科学计算是以信息服务为基础 科学计算既包括模型库和方法库的数值计算 也包括辅助决策时所需要的其它数值计算 DSS的科学计算中还需要注意用户的干预和选择 提高科学计算效果 四 决策支持系统的四库结构形式 3 决策咨询在科学计算的基础上 增加知识和推理的功能后 就可以对决策起进一步的支持作用 知识和推理是人工智能专家系统的组成部分 该系统实际上是在增加智能的效果 该系统可以看成是一种初级的智能DSS 决策支

10、持系统的结构比较 决策支持系统有多种结构形式 但主要是两种基本结构形式 1 以 对话 人机交互 模型 数据 三部件组成DSS 2 以 语言系统 LS 问题处理系统 PPS 知识系统 KS 三系统组成DSS 1 对话 模型 数据 三部件结构的优点 明确了三部件之间关系 即它们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 便于和其他系统的区别 它和 管理信息系统 MIS 的区别在于DSS多了模型部件 它和 专家系统 ES 的区别在于DSS中是以 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 2 对话 模型 数据 三部件结构的缺点 没有突出DS

11、S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 没有突出语言系统 DSS所采用的语言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 可以理解为问题处理系统和语言系统都隐含在人机交互系统中 1 对 LS PPS KS 三系统结构的优点 突出了问题处理系统 PPS 的重要性 在设计和开发DSS时 应该重点考虑决策问题的处理 明确了语言系统 LS 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 规则看成是知识不同表现形式 2 LS PPS KS 三系统结构的

12、缺点 忽略了数据库系统 模型库系统的相互关系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PROLOG 把KS看成知识库 把PPS看成是推理机 则该 LS PPS KS 就是ES 这是该结构的致命弱点 决策支持系统的统一结构形式 三部件结构中的最大弱点 在于 人机交互 部件太简化 该部件应该是三系统中问题处理系统和语言系统的综合部件 把 人机交互部件 改为 人机交互与问题综合系统 即 综合部件 更合适一些 它具有对决策问题综合 多模型组合运行 大量数据库的存

13、取 人机交互 为一个整体 形成实际决策支持系统 决策支持系统的统一结构形式 人机交互与问题综合系统 综合部件 可理解为对实际决策问题的集成处理与人机交互 它包含的功能有 人机交互控制模型的运行多模型的组合运行数值计算数据处理 决策支持系统的统一结构形式 续 决策支持系统的语言系统的功能要求比较高 即它应具有 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 我们称它为决策支持系统语言 DSS语言 DSS语言应是两类语言 数值计算语言和数据库语言 的综合 3 2数据库系统 一 数据管理技术的发展1 人工管理 50年代中期 数据不保存没有数据管理软件2 文件

14、系统 60年代中期 数据管理软件 文件管理系统面向单个应用 冗余度大 独立性差3 数据库系统 60年代后期开始 数据管理软件 数据库管理系统面向组织 冗余度小 独立性好 数据库系统一般由四部分组成 1 数据库 DB 2 数据库管理系统 DBMS 3 数据库管理员4 用户和应用程序数据库系统的核心是数据库管理系统和数据库 一 数据库系统组成 数据库系统组成结构图 二 数据库管理系统 数据库管理系统有四项主要功能 1 描述数据库描述数据的逻辑结构 存储结构等 2 管理数据库 1 控制数据库系统的运行 2 控制用户的并发访问 3 进行数据检索 插入 删除和修改的操作 数据库管理系统 3 维护数据库

15、1 初始数据的装入 2 修改 更新数据库 3 恢复故障的数据库 4 数据通信完成数据的传输 数据库语言 数据库管理系统是通过数据库语言来实现的 1 数据描述语言 DDL 及其编译程序用于描述数据库的数据结构 2 数据操作语言 DML 及其编译程序操作语言供用户存储 检索 修改数据库中的数据 数据库应用系统的设计过程主要是 1 系统需求分析 2 概念结构设计 3 逻辑结构设计 4 物理结构设计 三 数据库应用系统的设计和开发 物理结构设计 逻辑结构设计 概念结构设计 单用户视图 ER图 关系模型 一 系统需求分析 通过对用户的信息需求和处理需求的调查分析 得到系统所必须的需求信息 1 确定设计范

16、围确定计算机能够处理的范围和内容 2 数据收集和分析获得数据库设计所必须的数据信息 3 写出需求说明书对应用系统需求分析建立文档资料 包括 系统目标 功能 性能 运行环境 及功能结构图 数据流程图 数据字典等 二 概念结构设计 E R方法 实体 联系方法 由实体 联系 属性三个成份组成 二 概念结构设计 续 用E R图进行用户视图设计 三 逻辑结构设计 从E R图向关系模型转换 一个实体对应一个关系模型 实体的属性就是关系的属性 两个实体间的联系1 1联系 在两个实体各自的关系模式中各增加一个对方实体编码属性项 例如 教研室 教研室编号 主任编号 教研室名 主任 主任编号 教研室编号 姓名 两个实体间的联系 1 n的联系 在n方实体的关系模式中增加对方实体的编码属性项 例如 教研室 教研室编号 主任编号 教研室名 教员 教员号 教研室编号 姓名 年龄 n n的联系 除两个实体建立关系模式外 把 联系 也建立关系 学生 学生号 学生名 E课程 课程号 课程名 E选课 学生号 课程号 成绩 R 四 物理结构设计 设计数据在物理设备上的存储结构1 存储记录包括 数据项 指针和记录开销 2 访