决策支持系统的构造与系统结构课件

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1、第三章 DSS的构造与系统结构,主要内容: 1、DSS的基本部件； 2、DSS的人机界面和问题处理系统； 3、四库系统；,1 前言,1.1 DSS的基本部件,DSS的基本部件，在不同的历史时期，是不一样的。它随着DSS的发展而变化。 （1）20世纪70年代 在整个70年代，初级决策支持系统阶段，研究开发出了许多较有代表性的DSS。到70年代末，DSS大都由模型库、数据库及人机交互系统等三个部件组成。,“三部件”结构形式,对话部件 数据部件 模型部件,（2）20世纪80年代 80年代初，DSS增加了知识库与方法库，构成了三库系统或四库系统。 并且在这5个部件的基础上，又开发了各自的管理系统，即对

2、话管理系统、数据库管理系统、模型库管理系统、知识库管理系统、方法库管理系统。因此，DSS由十个基本部件组成。,1.1 DSS的基本部件(续),（3）20世纪80年代以后 随着计算机集成制造系统（CIMS）概念的提出，有人提出，DSS是由语言系统（LS）、问题处理系统（PPS）和知识系统（KS）三部分组成。,1.1 DSS的基本部件(续),人机交互主要通过语言系统（LS）和问题处理系统（PPS）来实现的。 LS的主要功能： 提供给决策者的所有语言能力的总和称为语言系统(LS)。 （1）自然语言转化为机器能够理解的形式；(笑话) （2）机器对问题的解答或系统内部的其他信息转化为自然语言，并向用户输

3、出。,1.1 DSS的基本部件(续),问题处理系统（PPS） 问题处理系统是针对实际问题，提出问题处理方法、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。,广义的KS： 主要包括数据、模型、狭义的知识等。 基于上述分析，DSS的核心部件还是5个： 人机接口（对话系统） 数据库 模型库 知识库 方法库。,1.1 DSS的基本部件(续),1.1 DSS的基本部件(续),两库系统,DSS 组成的发展：,数据库、模型库、方法库、知识库,数据库、模型库、方法库,数据库、模型库,群体、分布、综合,1

4、.1 DSS的基本部件(续),1.2 DSS的目标,DSS的目标的因素：工作的环境和决策的任务 决策的环境： (1)作业调度。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和细致； (2)运筹管理。半结构化问题。定量计算和推理分析要求较高。是DSS最能发挥作用的问题域。 (3)战略规划。一般难以结构化和定量化。定量分析较少或比较粗糙，综合性比较强的。在这个层次上，人对于系统的影响也显得重要一些。,一般而言，DSS的目标及功能设计主要由管理人员和DSS开发者商定，但应考虑如下问题： (1)实用性：要优先考虑对于辅助决策确实有用的功能。 (2)合理性：逻辑分析上要是合理的。 (3)可能性

5、：要尽量考虑目前可以实现的功能。 (4)阶段性：开发一个十分完善的DSS需要较长的时间，应该按阶段划分任务，边开发边使用。,1.2 DSS的目标（续）,决策的任务,1.2 DSS的目标（续）,DSS的功能,（1）信息服务。它又可以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。 （2）科学计算。信息服务要为科学计算提供支持，所以一般认为具有科学计算功能的DSS等级要高一些。在DSS中的科学计算并不是OR的优化计算，也不是其他模型计算的软件包，而是指在辅助决策时进行的必要的计算。这种计算模型不追求复杂性

6、，而注意用户的参与和选择，因此，在实现计算功能时，人机对话十分重要。,（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。为了强化决策咨询的功能，有时可为DSS开发一个准专家系统。 （4）人工智能。具有人工智能的支持功能是最理想的DSS，它追求的目标主要是人和机器充分的交互，达到共同协作完成决策任务。具有智能的DSS可以认为达到了最高的支持水平。,1.2 DSS的目标（续）,DSS的功能,2.1 人机界面 人机界面（又称用户界面、对话系统、人机接口），是DSS的重要组成部分，它把用户与四库联在一起，并对DSS的运行操作进行控制。 人机交互作用是靠人机界面

7、来实现的。,2 DSS的人机界面和问题处理系统,早期的DSS以命令语言和对话管理系统构造人机界面； 理想的人机界面是利用自然语言实现人机沟通。 20世纪80年代以后，DSS利用语言系统（LS）和问题处理系统（PPS）实现人机交互功能。 新一代的DSS，其人机界面应当满足以下要求：,2.1 人机界面(续),2.1 人机界面(续),1、交互为决策者提供进一步理解决策问题的过程。 由于决策问题的复杂性，决策者开始时往往不能全面深入地了解问题的每一个侧面。 因此，DSS决策支持的出发点，应该是在人机界面的支持下，通过试探性的和启发性的问题求解方法，帮助决策者逐步加深和调整对问题结构的认识。 DSS应该

8、能够通过人机交互向决策者展示问题的各个侧面，使决策者对问题的认识逐渐深入化、具体化、清晰化，交互作用应该是一个启发用户思维的过程。,2.1 人机界面(续),2、交互给决策者一种“身临其境”的感受。 要使决策者感觉到自己在操作计算机，而且借助于计算机系统提供的一些信息进行决策，而绝不是计算机代替决策者作出决策。 3、交互提供DSS适应新的决策问题及环境的手段。 通过人机交互，决策者应该能够构造新的决策问题，增加新的模型及与模型有关的概念、数据和知识。 DSS应该能够根据用户操作过的记录，适当调整自己的界面系统。,4、交互应该为决策者提供控制的权力。 决策者能够根据个人的风格、偏好等作出决策。 5

9、、交互接口的有效性直接影响DSS的有效性。 即要求人机界面要十分友好。 DSS的人机界面，应该完成的任务如下： (1)提供DSS的控制机构，容许决策者控制DSS的运行、控制系统各部件的工作。 (2)向决策者提供多种形式的交互形式。,2.1 人机界面(续),(3)产生输入/输出，使决策者能正确地输入有关数据和参数，系统正确地输出决策辅助信息。 (4)具有反馈、提示和帮助功能。 (5)适应性：随着环境和需求的变化，界面应该能够扩充和调整。 (6)保密性：只有核定过的用户才能使用系统。,2.1 人机界面(续),人机界面所要完成的功能 (1)要能够理解用户的要求，并提示用户输入必要的数据，提供方便的输

10、入方式。 (2)协调系统各组成单元之间的通信与运行。 (3)引导决策过程，根据用户的要求调用系统各个模块，组合生成所需要的模型及其参数。 (4)给用户提供一个对话环境，使用户能充分了解系统的运行状态、运算结构和推理结论。 (5)给用户一些必要的提示。 (6)产生直观明确的表达形式,2.1 人机界面(续),3.1 数据库系统(DB) DB是DSS的一个最基本的部件。任何一个DSS都不能缺少DB及其管理系统。 大型的CIMS（计算机集成制造系统）中，常采用集总数据库系统（Integrating DB system）,以达到资源共享的目的，局部DSS也可能不再有自己的数据库。,3 四库系统,3.1

11、数据库系统（续）,（1）DSS与MIS的DB及管理系统的根本区别：目标不同 DSS使用的数据库是支持决策，因此它对综合性数据和数据的预处理比较重视。 MIS支持日常事务的处理，所以它特别重视对原始数据的收集、整理和组织。 与MIS的数据库相比，DSS的数据库要庞大、复杂的多。 从资源共享的角度来看，MIS与DSS在组织机构内部使用的也许是同一数据库。,DSS、MIS与DB的关系,3.1 数据库系统（续）,注：（1）双箭头表示信息流向，单箭头表示任务或命令下达。 （2）DSS决策者一般不直接与DBA（数据管理员）打交道，特殊情况下才与DBA打交道。,（2）DBA和DBMS的区别： 1）DBA表示

12、对数据的管理作用。它既可以表示人，也可以抽象地表示管理职能。 2）DBMS表示管理作用的实施方法，是计算机软件。 MIS的DBMS主要用于信息服务和日常事务处理，它对数据的组织、查询、检索、统计等功能要求较高，通常要求制表、绘图、显示等功能。 DSS的DBMS，要求对数据的预处理和分析能力较强。,3.1 数据库系统（续）,(1)、MB是DSS最具特色的部件。 除DSS的设计思想不同于MIS以外，DSS为决策者提供推理、分析、比较选择的模型库。 (2)、MB和MBMS在DSS中占据着十分重要的地位。 但是，MB并不是DSS必不可少的部件，少数仅通过信息服务的DSS就可以没有MB；一些向ES方向发

13、展的DSS也不太重视MB。,3.2 模型库系统(model base system,MBS),（3）DSS中的MB并不追求模型本身的完美和复杂，也不认为模型可以解决一切问题。 其目标是在决策者需要时按照他的要求构造模型。 MB中的模型不一定很复杂，但要符合实际，要实用。 （4）必须有模型库管理系统（MBMS）。 由于模型的生成、修改、更新、删除、连接是经常性的操作，所以模型库的管理非常重要。,3.2 模型库系统（续）,MBMS的主要功能与作用为： (1)模型库与模型字典的定义、建立、存储、查询、修改、删除、插入、重构等。 (2)构建新的模型。根据用户的要求，将简单的子模型通过串联或并联构造成一

14、个更为复杂的模型。 (3)模型的运行控制。控制模型运行时的数据输入和输出，一个模型可能被另一个模型调用。 (4)数据库接口的转换。MBMS提供了模型运行时对数据库访问的标准接口。减少了模型对数据库管理系统的依赖。,3.2 模型库系统（续）,3.3 知识库系统(knowledge base system,KBS),当DSS走向智能化的时，知识库和推理机就显得特别重要。 DSS中构建知识库的目的：是为了扩大与决策者的共同论域，以便更好地沟通思维。 知识库的开发，要考虑以下问题： (1)为自然语言理解创立语义和语用的环境； (2)为建模和数值计算提供必要的分析基础； (3)补充和延拓决策人员的思维能

15、力。,开发知识库的关键技术：知识的获取和解释、知识的表示、知识的推理，以及知识库的管理和维护。 （1）本质上讲，这些技术和知识工程、专家系统所使用的技术没有什么区别。 （2）DSS特别重视推理和计算的结合，以及机器推理对于决策者思维的延拓能力。而在ES中，计算是很少的。 （3）知识库中，演绎推理和归纳推理是其基本方法和核心内容，逻辑推理和似然推理是其主要特征。,3.3 知识库系统(续),补充： （1）推理过程：对知识的选择和运用的过程，称之为基于知识的推理。 （2）演绎推理：它是由普遍性的前提推出特殊性结论和推理。演绎推理有三段论、假言推理和选言推理等形式。,3.3 知识库系统(续),例1：如

16、果排进河中的污水含汞量过高，那么这些汞就会被河中的藻类等浮游生物所吸收；这些浮游生物为鱼所食，汞就会在鱼体内积蓄起来，人吃了较多的这种鱼，就会产生汞中毒。所以要消除汞中毒，必须禁止向河中倾倒垃圾。 例2：鸟会飞燕子是一只鸟因此燕子会飞,（3）归纳推理：由特殊的前提推出普遍性结论的推理。（特殊到一般） 铁钉接入电路中灯泡亮了，说明铁容易导电； 铜钥匙接入电路灯泡亮了，说明铜容易导电； 铝丝接入电路中灯泡亮了，说明铝容易导电。 由此可以推断：金属容易导电。 （不完全归纳推理，完全归纳推理） 简言之：演绎推理的形式是：因为 A 且 B，所以 C；因为 C 且 D，所以 E归纳推理的形式是：因为 A如此，B如此，C亦如此，所以，XXXXX（总结或表述）,3.3 知识库系统(续),（4）逻辑推理（确定性推理）：所处理的事实与结论之间存在着确定的因果关系，事实也是确定的。 （5）似然推理（不确定性推理）： （6）推理机是基于知识推理的计算机实现，它包括推理和控制两个方面。控制策略决定了对知识进行选择