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第十一章 决策支持系统

第十一章 决策支持系统. 11.1 决策支持系统概念 11.2 决策支持系统组成 11.3 智能决策支持系统 11.4 群体决策支持系统 本章小结. 1971 年 Keen: 提出“管理决策系统”（ MDS ）. 1978 年 Keen 和 Scott Morton 提出“决策支持系统”（ DSS ）. 形成 DSS 新学科. 9.1 决策支持系统概念 — 产生 1. 计算机的应用. 信息支持决策的研究. 9.1 决策支持系统概念 — 产生 3. 一般认为 ： DSS 结合与利用 计算机强大的信息处理能力

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第十一章 决策支持系统

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  1. 第十一章 决策支持系统 11.1 决策支持系统概念 11.2 决策支持系统组成 11.3 智能决策支持系统 11.4 群体决策支持系统 本章小结

  2. 1971年Keen: 提出“管理决策系统”（MDS） 1978年Keen和Scott Morton 提出“决策支持系统”（DSS） 形成DSS新学科 9.1决策支持系统概念 — 产生1 计算机的应用 信息支持决策的研究

  3. 9.1决策支持系统概念 — 产生3 一般认为： • DSS 结合与利用 计算机强大的信息处理能力 人的灵活判断能力 • DSS 以交互方式支持决策者解决 半结构化决策问题 非结构化决策问题 • 70年代，产生了许多较有代表性的 DSS

  4. 查询 定价 数据 模型 . . . . . . 企业产品 定价系统 9.1决策支持系统概念 — 产生4 DSS：针对半结构化和非结构化问题，提供决策 信息、帮助分析判断、支持方案选择 市场 经济 成本 同行 历史 ... 描述 过程 模拟 分析 报告 ...

  5. 三库系统 四库系统 集群系统 9.1决策支持系统概念 — 发展1 DSS 组成的发展： 两库系统 数据库、模型库 数据库、模型库、方法库 数据库、模型库、方法库、知识库 群体、分布、综合

  6. IDSS DSS+ES 人 工 神 经 元 网 络 机 器 学 习 专家系统 知识获取困难 专家知识优势 知识 库 人 工 智 能 9.1决策支持系统概念 — 发展2 结合专家知识和 DSS 模型分析的优点形成智能决策支持系统 （IDSS） 提高支持非结构化决策能力 DSS

  7. GDSS DSS＋Net 计算机 网络 9.1决策支持系统概念 — 发展3 结合计算机网络突破时空限制的优点 构成群体决策支持系统（GDSS） 支持异地异时集体决策 DSS

  8. DDSS 分布多库 资源 DSS DSS DSS 9.1决策支持系统概念 — 发展4 集成分布式数据库、模型库、知识库 构成分布式决策支持系统（DDSS） 支持大规模复杂决策

  9. 9.1决策支持系统概念 — 功能1 系统目标通过功能实现 功能由系统结构所决定 不同结构对应不同功能 DSS 的目标： 在人的分析与判断能力的基础上 借助计算机与科学方法 支持对半结构化和非结构化问题的有序决策 以获得尽可能令人满意的客观的解或方案

  10. 决策者 IF WHAT 内部信息 综合信息 管理 提供 分析 决策 汇总 分析 外部信息 收集 预测信息 反馈信息 管理 维护 数学模型 数学方法 9.1决策支持系统概念 — 功能2 • DSS 功能：

  11. 9.1决策支持系统概念 — 功能3 • 用模型与方法对数据进行加工、汇总、 分析和预测，得出综合信息与预测信息 • 具有方便的人机对话和图象输出功能 能满足随机的数据查询要求 回答 “What … if … ” 之类的问题 • 提供良好的数据通信功能 保证及时收集所需数据并将加工结果传给使用者 • 具有能忍受的加工速度与响应时间 不影响使用者的情绪

  12. 9.1决策支持系统概念 — 定义1 • DSS 的定义 建立在基本特征与结构特征之上： （1）针对结构化程度不高、说明不充分的决策问题 （2）模型或分析技术与传统数据存取技术相结合 （3）易于为非计算机专业人员以交互会话方式使用 （4）强调环境及用户决策方法改变的灵活性适应性 （5）支持但不是代替高层决策者制定决策

  13. 9.1决策支持系统概念 — 定义2 • 根据 DSS 应具备的功能及特征 • 根据多位专家学者的意见 • DSS 的几种定义可综合为： DSS是一种以计算机为工具，应用决策科学及有关学科的理论与方法，以人机交互方式辅助决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统。

  14. 9.1决策支持系统概念 — 定义4 • 决策支持系统并不强调寻找最优解 也不意味着提供最后结果 而是为决策者做出自己的判断提供支持 • 由决策者在一系列选择中 综合其它不适宜进入模型的因素 得出合理的决策方案 • 决策者在决策过程中处于中心地位

  15. 9.1决策支持系统概念 — 分类1 • DSS 都针对某类决策问题，大体有三大类： 以分析为主、以求解为主、兼有分析和求解 • 分析类既为把握决策问题又为决策前期工作 能为决策方案的设计和抉择提供依据 例如，财务分析系统和市场行情分析系统 • 求解类为决策者提供决策过程和方案抉择支持 例如，同类资源下多品种生产计划优化系统 新产品研发方案评选系统

  16. 9.1决策支持系统概念 — 分类2 • DSS所具备的功能和特征 目前有显现于其他各类信息系统的趋势 如，CRM系统中的客户分析与关怀方案决策支持 个性化服务方案的决策支持 ERP系统中的供应商分析评价与选择 e-Business中的产品故障分析与排除软件 • 这种趋势是系统功能集成的必然 DSS与典型MIS的界限将逐渐模糊

  17. 问题处理 子系统 知识库 子系统 自然语言 子系统 用户 基于知识的DSS结构 9.1决策支持系统概念 — 结构1 • 不同功能和特色的 DSS，系统结构亦不同 • 一般认为 DSS 的结构有： 两库结构和基于知识的结构等两种基本形式 • 实际中的 DSS 由这两种结构分解或增加某些部件的演变而来

  18. 对 话 子 系 统 用户 模 型 库 管理 系 统 方 法 库 管理系 统 知 识 库 管理系 统 数据 库 管理系 统 对话 子系统 用户 数据库 模型库 方法库 知识库 对 话 子 系 统 用户 数据库 管理系统 方法库 管理系统 模型库 管理系统 数 据 库 管理系 统 模 型 库 管理 系 统 数据库 方法库 模型库 数据库 模型库 9.1决策支持系统概念 — 结构2 三库结构

  19. 9.1决策支持系统概念 — 结构3 • 两种基本结构演变出的 DSS 都表现为多库结构 • 在两库结构基础上加入方法库： 就构成了三库结构的决策支持系统 • 再与基于知识的 DSS 结构相结合： 就构成了四库结构的智能决策支持系统 • 对各种 DSS : 对话子系统的位置及与用户之间的关系 总体上是一致的 返回

  20. 9.2决策支持系统组成 — 对话子系统1 • 对话子系统是 DSS 人机接口界面 决策者由此提出信息查询请求或决策支持请求 对话子系统接受请求、作检验、形成命令 • 信息查询的请求进行数据库操作 提取信息，传送给用户 • 决策支持的请求将识别问题 从模型库中选取模型、从数据库读取数据 运行模型，得到结果 通过对话子系统传给用户或暂存数据库待用

  21. 信息查询 检验评价 决策者 维护者 请 求 请 求 系统修改 决策支持 结果 结果 人 机 人机对话子系统 请求检验、形成命令 处理 处理 读取数据、 构建模型、选择算法 三库子系统 9.2决策支持系统组成 — 对话子系统3

  22. 9.2决策支持系统组成 — 对话子系统4 • 实际中，DSS 由不了解系统内部的人使用 因此用户接口对系统的成败有举足轻重的影响 DSS 维护人员也需要方便的工作环境 • 可以说： 人机对话子系统是 DSS 的一个窗口 它的好坏标志着 DSS 的实用水平

  23. 人机对话子系统 组织外部 模型库 方法库 源数 据库 数据库管理系统 内部 IS 数据库 源数 据库 9.2决策支持系统组成 — 数据库1

  24. 查询 模块 数据 字典 模型库 方法库 数据库管理系统 数据库 源数据库 析取 模块 9.2决策支持系统组成 — 数据库2 人机对话 子系统

  25. 9.2决策支持系统组成 — 数据库3 • 数据库子系统是 DSS 的基本部件 是支撑模型库子系统及方法库子系统的基础 • 近年热门起来的数据仓库（Data Warehouse） 已逐步被引入 DSS • 尤其是一些大型的分析类 DSS 开始建立在数据仓库的基础上

  26. 9.2决策支持系统组成 — 模型库1 • 模型是以某种形式反映客观事物本质属性 揭示其运动规律的描述 • 决策求解首先要表达问题的内外特征与变化规律 • DSS 用户依靠模型库中的模型进行决策 因此认为DSS是由“模型驱动的”

  27. 9.2决策支持系统组成 — 模型库2 成品仓库 模型库 成品 半成品 零部件 成品组装说明书 模型 子模型 模型单元 模型字典 理论上，可构造出任意形式且无穷多的模型 解决任何能表述的问题

  28. 2×年订购量×每次订购费 每件年存储费 ＝ ＝ 2×Q×O W 系数 因子1 因子2 因子3 因子3幂次 幂次 2 Q O W -1 0.5 9.2决策支持系统组成 — 模型库4 经济订 购批量 • 子程序：FUNCTION eoq PARAMETERS qtyq, amto, amtw b = SQRT（2×qtyq×amto  amtw） RETURN b • 语句：Columns m1 m2 m3 m4 m5 x = 2×year order quantity×per order fee y = x／ per piece year storage fee eoq = extract y • 数据：

  29. 9.2决策支持系统组成 — 方法库1 • 方法库子系统存储、管理、调用及维护 DSS 各部件要用到的各种方法 如，通用算法、标准函数等 • 方法库中的方法一般用程序方式存储 • DSS 从数据库选择数据，从方法库选择算法 然后将数据和算法结合起来进行计算 并以直观清晰的呈现方式输出结果 供决策者使用

  30. 选择算法 选择数据 数据库 模型库 方法库 管理系统 方法库 结果、中间结果 9.2决策支持系统组成 — 方法库2

  31. 产品 专用DSS 生产设备 DSS生成器 原材料 DSS工具 9.2决策支持系统组成 — 层次1 • 技术上，DSS 具有三个层次： 专用DSS、DSS生成器、DSS工具 • 它们面向不同人员，起不同作用，相互支撑

  32. 9.2决策支持系统组成 — 层次2 • 专用DSS： 面向最终用户的 DSS，针对某一类特定问题 一个企业可以有多个专用DSS • DSS生成器： 是一类计算机硬件和软件系统 能用来迅速和方便地研制构造专用DSS • DSS工具： 是一类基础技术与基本硬件和软件单元 能用来构造专用 DSS和 DSS生成器

  33. 9.2决策支持系统组成 — 层次3 可以： （1）显著地加快开发进度； （2）降低开发难度与开发费用； （3）提高DSS的标准化程度，改善可维护性； （4）更能灵活地适应各种变化 返回

  34. 交互 协作 人灵活的 分析判断能力 计算机强大的 运算能力 DSS 解决半结构化和非结构化的决策问题 9.3智能决策支持系统 — 基本概念1 存在问题：人和机器有一定距离，限制了DSS的效果 解决途径：机器向人靠拢

  35. IDSS DSS+ES 人 工 神 经 元 网 络 机 器 学 习 专家系统 知识获取困难 专家知识优势 知识 库 人 工 智 能 9.3智能决策支持系统 — 基本概念2 结合专家知识和 DSS 模型分析的优点形成智能 决策支持系统 （Intelligent DSS, IDSS） 提高支持非结构化决策能力 DSS

  36. 9.3智能决策支持系统 — 基本概念3 • 专家系统（Expert Systems, ES）是一种知识系统 利用专家知识及知识推理等来理解与求解问题 • 将ES和传统 DSS 结合而形成的IDSS： 增设了知识库、推理机与问题处理系统 人机对话部分还加入了自然语言处理功能 • IDSS在用户决策问题的输入、决策问题的描述、 决策过程的推理，问题解的求取与输出等方面 都有了显著的改进

  37. 9.3智能决策支持系统 —ES与ANN 1 • 专家系统的弱点是：知识获取困难 • 由人工将专家知识从专家头脑中转换到知识库 费时低效 • 由固定的推理规则处理动态和复杂的知识系统 适应性差 • 专家系统不能从过去处理过的事例中 继续地学习

  38. 9.3智能决策支持系统 —ES与ANN 2 • 人工神经元网络（Artificial Neural Network, ANN）采用物理器件或计算机 模拟生物体中神经网络的某些结构与功能 • ANN属于基于案例学习的模型 吸取了生物神经网络的部分优点 • ANN 由许多简单处理单元互连而成 局部神经元损坏后不影响全局的活动 • ANN 具有良好的自组织、自学习和自适应能力 特别适用于处理复杂问题或开放系统 能弥补专家系统的不足

  39. 9.3智能决策支持系统 —ES与ANN 3 ES与ANN的比较

  40. 9.3智能决策支持系统 — 结构1 • IDSS 具有人工智能的行为 • 向人类靠拢了一大步 • 使不熟悉机器的人也能方便地使用 DSS 增设： 自然语言处理系统 知识库 推理机 问题处理系统 IDSS： 更好地理解人 能积累已有知识 能获得新知识 提高分析和求解能力

  41. 人机接口 用 户 自然语言处理系统 问题处理系统 方法库 管理系统 模型库 管理系统 知识库 管理系统 推理机 数据库 管理系统 数据库 方法库 模型库 知识库 9.3智能决策支持系统 — 结构2 • 典型的结构为四库结构

  42. 自然语言表达的 决策问题 人机接口 自然语言处理系统 系统能理解的方式 表达的决策问题 问题处理系统 9.3智能决策支持系统 — 人机接口 语法、语义 结构分析

  43. 人 机 接 口 结果 自然语言处理系统 问题描述 问 题 分 析 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 求 解 器 求解资源 四 库 系 统 9.3智能决策支持系统 — 问题处理系统 问题处理系统 工作流程

  44. 回答知识请求 回答知识库维护请求 知识库 管理系统 推理机 从已知事实推出新事实 决策知识和经验知识 特定问题领域专门知识 知识库 9.3智能决策支持系统 — 知识库1 • 知识库子系统： 获取、解释、表示、推理及管理与维护知识 知识：有关规则、因果关系及经验等

  45. 9.3智能决策支持系统 — 知识库2 • 存储知识首先要表示知识 • 知识的表示是知识的符号化过程 • 常见的知识表示形式有： 逻辑表示法 语义网络表示法 产生式规则表示法 框架表示法 过程表示法

  46. 9.3智能决策支持系统 — 推理机1 • 推理是指从已知事实推出新事实的过程 • 推理一般由三部分组成： 大前提、小前提、结论 • 例：大前提 － 拖债达3级及以上的客户信用低 小前提 － 该客户拖债达4级 结论 －该客户信用低 • 例：大前提 － 与信用低的客户做交易要谨慎 小前提 － 该客户信用低 结论 －与该客户做交易要谨慎

  47. 9.3智能决策支持系统 — 推理机2 • 根据推理方向的不同，可以分出三种推理： 正向推理、反向推理、正反向混合推理 例：从某城市到一个无直达航班的城市 为确定坐哪些航班转达，即是简单的推理问题 例：若事实M为真，且有规则IF M THEN N，则N为真 因此，若事实任务A是紧急订货为真，且有规则 IF任务I是紧急订货THEN任务I优先安排计划 则任务A就应优先安排计划

  48. 在此背景下产生了群体决策支持系统 Group DSS，GDSS 9.4群体决策支持系统 — 基本概念1 • 前几章所述的 DSS 是面向个人的 实际上组织的决策大都是由领导群体作出的 • 垮区域活动难使多人坐在一起决策 传统的群体决策方法已难以实现 要求在广泛空间内和不固定时刻作群体决策

  49. 9.4群体决策支持系统 — 基本概念2 • GDSS是一类信息系统 在 DSS 基础上利用计算机网络与通信技术 让多个决策者为了一个共同的目标 通过某种规程相互协作 探寻半结构化或非结构化决策问题解决方案 • GDSS涉及面很广 要面对不同风格与偏好的决策者 要综合决策科学、计算机网络、数据库技术、 运筹学、心理学及行为科学等多种学科 实用系统研究与开发的难度非常大

  50. 半结构化问题 非结构化问题 GDSS 规程 DSS 计算机技术 通信技术 9.4群体决策支持系统 — 基本概念3

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