西安財(cái)經(jīng)學(xué)院教 案 課程名稱: 決策支持系統(tǒng) 適用專業(yè): 信息管理與信息系統(tǒng) 教師姓名: 王解法 課程所屬院系: 信息學(xué)院 時(shí)間 2010 年 08 月 10 日計(jì)劃總課時(shí): 36課時(shí)其中課堂教學(xué) 36課時(shí)、實(shí)踐教學(xué) 0 課時(shí)課時(shí)分配：1. 決策支持系統(tǒng)概述. 2h2. 決策支持. 2h3. 決策支持系統(tǒng)8h4. 智能決策支持系統(tǒng)和智能技術(shù)的決策支持10h5. 數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘的決策支持10h6. 綜合決策支持系統(tǒng)2h7. 決策支持系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)例1h8. 決策支持系統(tǒng)的討論1h本課程重點(diǎn)：1. 理解決策支持系統(tǒng)是一門方法學(xué)，而不是告訴你解決問題的具體技術(shù)；2. 決策支持系統(tǒng)屬于系統(tǒng)集成的方法，要求為了一定目的把不同的現(xiàn)有軟件集成在一起；3. 決策支持系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)針對任務(wù)而集成，并不是通用萬能的系統(tǒng)。本課程難點(diǎn)：決策支持系統(tǒng)是一門關(guān)于非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決的方法學(xué)的課程，縱觀整個(gè)課程，主要難點(diǎn)集中在以下幾個(gè)方面：1） 如何正確理解結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問題？2） 非結(jié)構(gòu)化問題的在一定程度上具有因人而已的不確定解，人的先驗(yàn)知識如何對結(jié)果產(chǎn)生影響？3） 決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能模塊之間如何進(jìn)行信息傳遞，現(xiàn)有的教材對此都沒有詳細(xì)的介紹，怎樣理解；4） 對人工智能理論的理解，構(gòu)成了一個(gè)理解上的鴻溝，特別是不確定推理，人的先驗(yàn)知識起很大的作用；5) 如何應(yīng)用到實(shí)際中去，怎樣和實(shí)際情況無縫聯(lián)系起來，尚需要深入的思考。課后作業(yè)分配表：所需參考書目：1 陳文偉. 決策支持系統(tǒng)教程. 北京：清華大學(xué)出辦社, 2004.2 陳鋌. 決策分析. 北京：科學(xué)出版社，1987.3 林齊寧. 決策分析. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2002.第 1 章：決策支持系統(tǒng)的概念第 1.1 節(jié)：決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)介紹了決策支持系統(tǒng)的起因、發(fā)展歷史以及決策支持系統(tǒng)和其它學(xué)科的關(guān)系，同時(shí)介紹了決策支持系統(tǒng)的一些特定問題的系統(tǒng)概念。必須告訴學(xué)生什么是非結(jié)構(gòu)化問題，并力求讓學(xué)生不受約束的開展自由發(fā)揮，不要壓抑自己的個(gè)性。同時(shí)強(qiáng)調(diào)決策支持系統(tǒng)是一門方法學(xué)，而不是專門技術(shù)。首先了解相關(guān)的課程，這包括管理信息系統(tǒng)、管理科學(xué)（運(yùn)籌學(xué)）、決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、智能決策支持系統(tǒng)、群決策支持系統(tǒng)、經(jīng)理信息系統(tǒng)。這些系統(tǒng)從簡單到復(fù)雜，從結(jié)構(gòu)化到非結(jié)構(gòu)化。圖1.1 決策的結(jié)構(gòu)化問題及解決方法關(guān)于決策支持系統(tǒng)，國內(nèi)有不同的看法，有的強(qiáng)調(diào)人的先驗(yàn)知識，有的強(qiáng)調(diào)模型的組合。本書作者屬于后者。管理信息系統(tǒng)的解決結(jié)構(gòu)化的問題，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)處理和管理；管理科學(xué)（運(yùn)籌學(xué)）強(qiáng)調(diào)建立模型，對系統(tǒng)過程要清楚、并盡量簡化，要求能夠抓住問題的實(shí)質(zhì)；較低層次上的決策支持系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)這兩種方法的結(jié)合，即組合模型；而專家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)半結(jié)構(gòu)化問題的基于規(guī)則的組合，需要專家知識，并具有知識管理功能，特別適合定性決策；智能決策支持系統(tǒng)把專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)結(jié)合起來，解決定性和定量問題；群決策支持系統(tǒng)把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和決策支持技術(shù)結(jié)合起來，解決半結(jié)構(gòu)化問題。經(jīng)理信息系統(tǒng)更加高級，解決問題的非結(jié)構(gòu)化更強(qiáng)，考慮先驗(yàn)知識的要求更高，與經(jīng)理的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度、出事風(fēng)格、信仰追求有關(guān)，屬于決策支持系統(tǒng)的更高層。 決策是永恒的話題，決策支持系統(tǒng)是永遠(yuǎn)發(fā)展不到盡頭的！提示要點(diǎn) 1（教材P1，最下面一段）管理信息系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，支持管理活動(dòng)和管理功能的信息系統(tǒng)。更具體的定義為：管理信息系統(tǒng)是由人和計(jì)算機(jī)結(jié)合的對管理信息進(jìn)行收集、存儲、維護(hù)、加工傳遞和使用的系統(tǒng)； 2（教材P2，最下面一段）管理科學(xué)是對管理問題用定量分析方法，建立數(shù)學(xué)模型，通過求解計(jì)算，達(dá)到輔助管理決策的一門學(xué)科； 3（教材P3，最下面一段）管理科學(xué)與運(yùn)籌學(xué)運(yùn)用單模型輔助決策，規(guī)模不大，數(shù)據(jù)較少。隨著社會發(fā)展，復(fù)雜問題越來越多，單一的模型技術(shù)已經(jīng)不能適用了。從而出現(xiàn)了多模型的聯(lián)合輔助決策問題，這些模型間的數(shù)據(jù)傳遞量很大，只能借助于數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。這種大量的模型和數(shù)據(jù)，促使決策支持系統(tǒng)必須考慮增加模型庫和數(shù)據(jù)庫，并把它們有機(jī)組織起來。這也是決策支持系統(tǒng)的起因。 4（教材P4，上面）決策支持系統(tǒng)的特性； 5（教材P4，上面）結(jié)構(gòu)化決策和非結(jié)構(gòu)化決策； 6（教材P4，中間）專家系統(tǒng)是20世紀(jì)50年代人工智能的進(jìn)一步發(fā)展。它是利用專家的知識，特別是經(jīng)驗(yàn)知識，通過推理過程得出輔助決策的結(jié)論。強(qiáng)調(diào)定性知識的推理。 7（教材P5，中間）智能決策支持系統(tǒng)把決策支持系統(tǒng)（定量）和專家系統(tǒng)（定性）結(jié)合起來，后來再根據(jù)智能理論的發(fā)展，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、遺傳算法、自然語言理解等揉入系統(tǒng)。 8（教材P5，下面）把分布在不同地理位置的通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，為了某一個(gè)重大或復(fù)雜問題，考慮各自的利益，共同協(xié)商，達(dá)到一個(gè)各方都滿意的結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。 9（教材P7，上面）經(jīng)理信息系統(tǒng)是對高層管理著的戰(zhàn)略決策提供支持的決策支持系統(tǒng)。不僅幫助查閱本企業(yè)的運(yùn)營信息，同時(shí)能幫助掌握競爭者的有關(guān)活動(dòng)。 10（教材P7P8）決策支持系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步：單模型輔助決策，交互建模的DSS，組合模型的DSS，智能的DSS本節(jié)重點(diǎn)：1管理科學(xué)的研究方法；2決策支持系統(tǒng)的起因；3智能決策支持系統(tǒng)的內(nèi)容本節(jié)難點(diǎn)：1對結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化問題的理解課堂進(jìn)行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 1.2 節(jié)：決策支持系統(tǒng)概念本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)介紹了決策問題的結(jié)構(gòu)化分類、決策支持系統(tǒng)的定義、決策支持系統(tǒng)與其它學(xué)科的關(guān)系。對問題的結(jié)構(gòu)化程度的劃分，具體要用到3個(gè)因素：問題形式化描述的難以程度；解題方法的難易程度；解題中所需計(jì)算量的多少。自從決策支持系統(tǒng)的概念提出后，不少人對決策支持系統(tǒng)進(jìn)行了定義，其中，比較典型的有：R. H. Spraque和E. D. Carlson，P. G. W. Keen，S. S. Mittra。這些定義都強(qiáng)調(diào)人機(jī)的結(jié)合、強(qiáng)調(diào)多模型組合、強(qiáng)調(diào)輔助決策。 本節(jié)還介紹了決策支持系統(tǒng)和運(yùn)籌學(xué)的關(guān)系、決策支持系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)的關(guān)系。提示要點(diǎn) 1（教材P10，中間段）關(guān)于決策支持系統(tǒng)的定義，本書作者的定義：決策支持系統(tǒng)是綜合利用大量數(shù)據(jù)，有機(jī)組合眾多模型、通過人機(jī)交互，輔助各級決策者實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策的系統(tǒng)。 2（教材P11，中間段）決策支持系統(tǒng)與管理科學(xué)/運(yùn)籌學(xué)的關(guān)系 3（教材P11，中間段）決策支持系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)的關(guān)系本節(jié)重點(diǎn)：1決策支持系統(tǒng)的定義；2. 決策支持系統(tǒng)與運(yùn)籌學(xué)、管理信息系統(tǒng)的關(guān)系本節(jié)難點(diǎn)：決策支持系統(tǒng)的定義課堂進(jìn)行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 1.3 節(jié)：新決策支持系統(tǒng)與綜合決策支持系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容：隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)量急劇增大。有些公司經(jīng)過長年累月積累下來的商業(yè)數(shù)據(jù)記錄目前已經(jīng)超過幾百萬條。因此解決數(shù)據(jù)爆炸和知識貧乏的問題引起人們的重視。20世紀(jì)90年代中期，興起了數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘三項(xiàng)技術(shù)。 本節(jié)介紹了基于數(shù)據(jù)倉庫的決策支持系統(tǒng)、綜合決策支持系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的綜合決策支持系統(tǒng)的概念，形成過程。 數(shù)據(jù)是歷史記錄，是歷史見證，不能毀掉，當(dāng)人們還沒有能力從數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律時(shí)，最好的辦法就是要保留下來。如同我們保護(hù)古文物一樣，是為了以后來研究。由于數(shù)據(jù)中隱含著大量的信息，所以有必要采取一定的科學(xué)方法來抽取。在目前技術(shù)條件下，要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的信息獲取是難上加難的，所以只能借助于人的先驗(yàn)知識。所以把這種分析（數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機(jī)分析、數(shù)據(jù)挖掘）都?xì)w入決策支持系統(tǒng)的范疇中去了。提示要點(diǎn) 1（教材P13，中間）數(shù)據(jù)倉庫是在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它將大量的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)按決策需要進(jìn)行重新組織，以數(shù)據(jù)倉庫的形式進(jìn)行存儲，它將為用戶提供輔助決策的隨機(jī)查詢、綜合數(shù)據(jù)以及隨時(shí)間變化的趨勢分析信息等。 2（教材P13，下段）數(shù)據(jù)挖掘是為了解決傳統(tǒng)分析方法的不足，并針對大規(guī)模數(shù)據(jù)的分析處理而出現(xiàn)的。數(shù)據(jù)挖掘從大量數(shù)據(jù)中提取出隱藏在數(shù)據(jù)中的有用信息，為人們的正確決策提供了很大的幫助。 3（教材P14，中間）聯(lián)機(jī)分析處理提供了多維數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行切片、切塊、鉆取等多種分析手段。 4（教材P14，下段）以數(shù)據(jù)倉庫為基礎(chǔ)結(jié)合聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘形成了基于數(shù)據(jù)倉庫的新決策支持系統(tǒng)。 5（教材P15，下段）將傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)和新決策支持系統(tǒng)結(jié)合起來的決策支持系統(tǒng)稱為綜合決策支持系統(tǒng)。本節(jié)重點(diǎn)：1數(shù)據(jù)倉庫；2. 數(shù)據(jù)挖掘； 3. 聯(lián)機(jī)分析處理本節(jié)難點(diǎn)：綜合決策支持系統(tǒng)課堂進(jìn)行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 2 章：決策支持第 2.1 節(jié)：決策與決策支持本節(jié)內(nèi)容： 決策是對未來的方向、目標(biāo)以及實(shí)現(xiàn)途徑做出決定的過程。決策是指個(gè)人或集體為了達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)某一目標(biāo)，借助于一定的科學(xué)手段和方法，從若干備選方案中選擇或綜合成一個(gè)滿意合理的方案，并付諸實(shí)施的過程。決策具有4個(gè)特征：目的性；超前性；創(chuàng)造性；管理性。 著名的學(xué)者H. A. 西蒙認(rèn)為決策過程由4個(gè)步驟組成：確定決策目標(biāo)；擬定各種被選方案；從各種被選方案中進(jìn)行選擇；執(zhí)行方案。 決策技術(shù)使決策工作建立在更加科學(xué)、更加可靠的基礎(chǔ)上。決策技術(shù)包括“硬技術(shù)”和“軟技術(shù)”?！坝布夹g(shù)”是運(yùn)用數(shù)學(xué)化、模型化、計(jì)算機(jī)化等來完成決策工作，提供了解決決策問題的定量分析手段，并創(chuàng)造出了一些實(shí)用方法和技術(shù)。決策“軟技術(shù)”是專家智囊集體的智慧，對于重大的及其復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化決策需要利用“軟技術(shù)”來解決。 決策問題的復(fù)雜程度與3個(gè)因素有關(guān)：變量數(shù)目、不確定程度和時(shí)間因素。這3個(gè)因素有多種組合，構(gòu)成了不同復(fù)雜程度的決策問題，如下表。復(fù)雜程度類型數(shù)學(xué)手段最簡單單變量、靜態(tài)、確定型算術(shù)、代數(shù)、極值原理單因素多變量、靜態(tài)、確定型單變量、靜態(tài)、概率型單變量、動(dòng)態(tài)、確定型矩陣代數(shù)、線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃概率論基本原理微分方程雙因素多變量、靜態(tài)、概率型多變量、動(dòng)態(tài)、確定型單變量、動(dòng)態(tài)、概率型多元統(tǒng)計(jì)分析動(dòng)態(tài)規(guī)劃、自動(dòng)控制理論存貨理論、排隊(duì)論、馬爾可夫過程論三因素多變量、動(dòng)態(tài)、概率型復(fù)雜的隨機(jī)過程決策體系是指決策整個(gè)過程中的各個(gè)層次、各個(gè)部門在決策活動(dòng)中的決策權(quán)限、組織形式、機(jī)構(gòu)設(shè)置、調(diào)節(jié)機(jī)制、監(jiān)督方法的整個(gè)體系。決策體系由決策系統(tǒng)、參謀（智囊）系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)與監(jiān)督系統(tǒng)這五個(gè)部分組成一個(gè)統(tǒng)一整體。圖2.1 決策體系的運(yùn)行在DSS發(fā)展歷史中，決策支持是一個(gè)先導(dǎo)概念，決策支持的概念形成若干年后，才出現(xiàn)了決策支持系統(tǒng)。決策支持的能力具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 模型的決策支持 模型是對客觀事物的特征和變化規(guī)律的一種科學(xué)抽象，通過研究模型來揭示決策問題原型的形狀、特征和本質(zhì)。模型方法是制定各類決策問題的基本方法和主要工具。該方法的途徑是：在探索一些較復(fù)雜的現(xiàn)象和過程時(shí)，根據(jù)已經(jīng)掌握的事實(shí)材料，首先建立一個(gè)適當(dāng)?shù)哪Ｐ图右悦枋?，從而認(rèn)識和掌握其變化規(guī)律，分析各種因素對決策問題的影響程度，為確定最優(yōu)決策問題提供定量依據(jù)。管理科學(xué)/運(yùn)籌學(xué)是這種決策支持方式。（2） “如果，將怎樣”（What-if）分析的決策支持 對決策問題已經(jīng)建立的模型進(jìn)行分析，即對模型中的方程、變量、參數(shù)做各種各樣的假設(shè)，并通過模型計(jì)算后，對各種結(jié)果進(jìn)行對比分析后，研究最優(yōu)解會有怎樣的變化，這種分析就是What-if分析。What-if分析具有以下基本作用： 優(yōu)化模型的許多參數(shù)在建模時(shí)是很難精確確定的，只能對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。通過what-if分析可以表明系數(shù)估計(jì)值必須精確到怎樣的程度才能避免得出錯(cuò)誤的最優(yōu)解，而且，可以找出哪些系數(shù)是需要重新精確定義的靈敏度參數(shù)平；在決策問題的條件發(fā)生了變化時(shí)，通過what-if分析，即使不求解，也可以表明模型參數(shù)的變化是否會改變最優(yōu)解；當(dāng)模型特定的參數(shù)反映政策決策時(shí)，what-if分析可以表明改變這些決策對結(jié)果的影響，從而有效指導(dǎo)管理者做出最終的決策。決策支持系統(tǒng)的初期是采用這種決策支持方式。（3） 決策問題方案的決策支持 模型是決策支持的重要手段，多模型組合形成決策問題方案能擴(kuò)大單模型的決策支持能力。對于比較復(fù)雜的決策問題，難以用單模型輔助決策。這時(shí)，就需要用多模型的組合來形成決策方案實(shí)現(xiàn)輔助決策。每個(gè)模型所需要的數(shù)據(jù)都不相同，模型之間的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換也是一項(xiàng)很繁瑣的工作。對于多模型的組合，一般的方法是對每個(gè)模型分別由計(jì)算機(jī)來計(jì)算。決策支持系統(tǒng)基本上是屬于這種決策支持方式。（4） 自動(dòng)生成決策問題方案的決策支持 決策問題方案一般是由程序員根據(jù)決策問題的要求，選擇解決該問題的模型、數(shù)據(jù)及多模型的組合方式，再編制該問題的決策支持系統(tǒng)方案，通過計(jì)算得到該方案的解，并評價(jià)方案。由于不同的決策問題的決策方案是不同的，不具有通用性，每個(gè)決策問題方案只能是分別由程序員編制程序并計(jì)算。當(dāng)把所有模型和各類數(shù)據(jù)都作為決策資源存入模型庫與數(shù)據(jù)庫中，即模型庫中既有數(shù)學(xué)模型，也有數(shù)據(jù)處理模型和人機(jī)交互模型等，數(shù)據(jù)庫中既有公用數(shù)據(jù)也有私有數(shù)據(jù)，它們都作為決策資源。而決策問題被理解為將模型資源和數(shù)據(jù)資源作為積木塊進(jìn)行組合，搭建成系統(tǒng)方案的處理過程，用總控程序來描述。這時(shí)的總控程序就簡單了，它只是控制模型運(yùn)行、存取數(shù)據(jù)和人機(jī)對話進(jìn)行判斷這三者結(jié)合的控制流程。利用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)快速原型法能自動(dòng)生成具有上面要求的決策支持系統(tǒng)控制程序，達(dá)到控制模型程序的運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存取及人機(jī)對話，這樣就實(shí)現(xiàn)了決策問題方案的自動(dòng)生成。知識推理和智能技術(shù)的決策支持 知識和模型一樣，也是一種決策資源。知識是從現(xiàn)實(shí)問題中抽取出來的，是現(xiàn)實(shí)問題中狀態(tài)改變的描述。問題求解是從開始狀態(tài)通過知識推理，建立從開始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的推理鏈，這是一種從定性分析角度出發(fā)的求解問題方法。它也是一種符號處理方法，完全不同于數(shù)學(xué)模型的定量分析方法。知識推理是決策支持的定性分析手段。提示要點(diǎn)1 科學(xué)決策強(qiáng)調(diào)過程的科學(xué)性，但是對于結(jié)果不能強(qiáng)加要求；2 決策的前提就是預(yù)測，這要求決策者能對過去的狀態(tài)做一個(gè)認(rèn)真的分析，提煉出未來可能的狀態(tài)變化；3 在選擇決策方案時(shí)，要考慮決策者對不同結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度。本節(jié)重點(diǎn)：1西蒙的決策過程；2決策的硬技術(shù)和軟技術(shù)；3決策體系；4. 數(shù)據(jù)、信息、知識、智慧；5. 決策支持的概念本節(jié)難點(diǎn)：理解決策的過程，理解決策支持的含義課堂進(jìn)行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 2.2 節(jié)：模型的決策支持本節(jié)內(nèi)容：1 模型模型是對于現(xiàn)實(shí)世界的事物、現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)的簡化描述。模型反映了實(shí)際問題最本質(zhì)的特征和量的規(guī)律，即描述了現(xiàn)實(shí)世界中有顯著影響的因素和相互關(guān)系。按照模型的表現(xiàn)可以分為物理模型、數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)模型和仿真模型。（1） 物理模型 也稱實(shí)體模型，又可分為實(shí)物模型和類比模型。（2） 數(shù)學(xué)模型 用數(shù)學(xué)語言描述的一類模型。數(shù)學(xué)模型可以是一個(gè)或一組代數(shù)方程、微分方程、差分方程或統(tǒng)計(jì)學(xué)方程，也可以是它們的某一種適當(dāng)?shù)慕M合，通過這些方程定量或定性地描述系統(tǒng)各變量之間地相互關(guān)系或因果關(guān)系。（3） 結(jié)構(gòu)模型 結(jié)構(gòu)模型是反映系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和因果關(guān)系的模型。結(jié)構(gòu)模型中的一類重要模型是圖模型。結(jié)構(gòu)模型是研究復(fù)雜系統(tǒng)的有效手段。（4） 仿真模型 仿真模型是通過數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)或混合計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序所表達(dá)的模型。采用適當(dāng)?shù)姆抡嬲Z言或程序，物理模型、數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型一般都能轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡婺Ｐ汀? 數(shù)學(xué)模型與建模數(shù)學(xué)模型的種類很多，有這么幾種：原理性模型、系統(tǒng)學(xué)模型、規(guī)劃模型、預(yù)測模型、管理決策模型、仿真模型、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型。建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型一般采用的步驟如下： 模型準(zhǔn)備。了解問題的實(shí)際背景，明確建立模型的目的，研究對象的各種信息、數(shù)據(jù)，弄清對象的特征，在此基礎(chǔ)上探討解決問題的辦法。 模型建立。根據(jù)實(shí)際對象的特征和建模目的，分析對象有關(guān)聯(lián)的多種因素，找出主要與次要因素，本質(zhì)與非本質(zhì)因素，對問題進(jìn)行必要的簡化，并用明確的語言做出假設(shè)。 模型建立。根據(jù)假設(shè)，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具描述各變量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)（公式、表格、圖形等），即模型。建模應(yīng)該遵守一個(gè)原則，那就是盡量采用簡單的數(shù)學(xué)工具，以便建立的模型能被更多的人了解和使用。 模型求解。運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，特別是利用計(jì)算機(jī)對模型進(jìn)行求解。 模型分析。對求得的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析，即根據(jù)問題的性質(zhì)分析各變量之間的依賴關(guān)系或穩(wěn)定性態(tài)或給出預(yù)測或給出最優(yōu)決策或控制。 模型檢驗(yàn)。將模型分析的結(jié)果返回到實(shí)際對象中，用實(shí)際的結(jié)果對模型的合理型、適用性、正確性、靈敏性、健壯性做出評價(jià)。3 優(yōu)化模型的決策支持優(yōu)化模型中最典型的是線性規(guī)劃模型。線性規(guī)劃模型是管理科學(xué)/運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)分析、經(jīng)營管理、軍事作戰(zhàn)和工程技術(shù)等方面。為合理地利用有限的人力、物力、財(cái)力等資源做出最優(yōu)決策，提供了科學(xué)的依據(jù)。由于線性規(guī)劃模型有明確的數(shù)學(xué)分析的結(jié)構(gòu)形式，以及明確的求解方法單純形法，故線性規(guī)劃模型屬于結(jié)構(gòu)化決策。將實(shí)際的決策問題，通過具體分析建立起線性規(guī)劃模型，也是有一定難度的。需要明確目標(biāo)，找出決策變量，選定參數(shù)，建立目標(biāo)函數(shù)和約束方程，這需要由人的智慧來完成。最后，用單純形法進(jìn)行求解，這在計(jì)算機(jī)中可自動(dòng)完成。從建立線性規(guī)劃模型到用單純形法求解，得到最優(yōu)決策，整個(gè)過程中需要人的智慧和計(jì)算機(jī)的計(jì)算，這是半結(jié)構(gòu)化決策。對實(shí)際決策問題建立的線性規(guī)劃模型，決策變量可以找準(zhǔn)。但是，對應(yīng)的參數(shù)選取，往往是估計(jì)值。這就影響了最優(yōu)解的準(zhǔn)確性。對于線性規(guī)劃模型中的參數(shù)變化多大時(shí)，會引起最優(yōu)解的改變，這需要通過what-if分析來進(jìn)行。What-if分析可以幫助決策者分析模型中參數(shù)的精確程度對最優(yōu)解的影響，也可以幫助分析那些由決策者制定的政策參數(shù)對最優(yōu)解的影響，即有效地指導(dǎo)決策者做出最終的決策?？梢钥闯觯€性規(guī)劃模型的決策支持包括兩個(gè)方面：模型求解的最優(yōu)解的決策支持和模型的what-if分析的決策支持。【線性規(guī)劃模型的決策支持實(shí)例】某公司有三個(gè)生產(chǎn)分廠，現(xiàn)在研制了兩種新產(chǎn)品：“玻璃門”和“鋁框窗”，在現(xiàn)有產(chǎn)品銷售下降的情況下，準(zhǔn)備生產(chǎn)新產(chǎn)品。（1）確定目標(biāo)需要對新產(chǎn)品有什么優(yōu)點(diǎn)、能否被消費(fèi)者購買等問題進(jìn)行認(rèn)真分析。新產(chǎn)品會增加成本，因此要對市場會有什么反應(yīng)進(jìn)行成本分析。在決定生產(chǎn)新產(chǎn)品后，需要對何時(shí)開始生產(chǎn)、公司的3個(gè)生產(chǎn)工廠能有多少時(shí)間生產(chǎn)新產(chǎn)品和每周能賣掉多少產(chǎn)品等問題制定營銷計(jì)劃。還有，如何廣告？這些都是非結(jié)構(gòu)化問題，公司的領(lǐng)導(dǎo)層通過會議來解決。（2）建立模型尋找兩種新產(chǎn)品的市場能力，哪種組合能產(chǎn)生最大利潤？該問題屬于線性規(guī)劃模型問題，線性規(guī)劃有固定的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和問題求解方法，是結(jié)構(gòu)化決策問題，但是將實(shí)際問題建立成合適的線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型，需要收集以下信息： 每個(gè)工廠有多少生產(chǎn)能力生產(chǎn)新產(chǎn)品。 生產(chǎn)每一產(chǎn)品各需要每個(gè)工廠用多少生產(chǎn)能力。 每一個(gè)產(chǎn)品的單位利潤。這些數(shù)據(jù)只能得到估計(jì)值，特別是新產(chǎn)品的利潤（產(chǎn)品還未生產(chǎn)出來，就是估計(jì)它的利潤），這是一個(gè)半結(jié)構(gòu)化決策問題。假設(shè)，根據(jù)估計(jì)參數(shù)，該問題的線性規(guī)劃模型的數(shù)學(xué)方程如下：（3）最優(yōu)決策利用線性規(guī)劃模型的求解方法，可得到最優(yōu)解x=2, y=6, P=3600這個(gè)最優(yōu)解對公司領(lǐng)導(dǎo)層決定是否生產(chǎn)新產(chǎn)品的重要決策依據(jù)。但是，公司領(lǐng)導(dǎo)還要考慮其它干擾因素，也就是下面的分析內(nèi)容。（4）what-if分析由于線性規(guī)劃模型的參數(shù)均是估計(jì)值，這樣計(jì)算出的最優(yōu)解也是估計(jì)值，對以下問題需要進(jìn)行what-if分析： 新產(chǎn)品中有一個(gè)產(chǎn)品的單位利潤的估計(jì)值不準(zhǔn)確時(shí)，最優(yōu)解怎樣變化。 兩個(gè)產(chǎn)品的單位利潤的估計(jì)值都不準(zhǔn)確時(shí)，又將怎樣。 其中一個(gè)工廠每周可用于生產(chǎn)新產(chǎn)品的時(shí)間改變后，會對結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響。 如果3個(gè)工廠每周可用于生產(chǎn)新產(chǎn)品的時(shí)間同時(shí)改變，又會對結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響。本節(jié)重點(diǎn)：1 由于實(shí)際問題比較復(fù)雜，對于決策者而言，很難一下子給出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此把一個(gè)粗糙的模型拿到實(shí)際中檢驗(yàn)很重要，通過實(shí)際問題的靈敏度分析，進(jìn)一步細(xì)化估計(jì)靈敏的參數(shù)。2 靈敏度高的參數(shù)可作為具體的實(shí)現(xiàn)措施，而靈敏度低的參數(shù)可作為宏觀政策的體現(xiàn)。本節(jié)難點(diǎn)：如何把理論問題和實(shí)際聯(lián)系起來，來分析靈敏度？課堂進(jìn)行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 2.3 節(jié)：決策方案的支持支持本節(jié)內(nèi)容：1 決策方案與方案生成為了解決問題，需要擬定方案。擬定方案要遵循這些原則：方案的前瞻性，決策方案必須建立在科學(xué)預(yù)測與系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，具有一定的前瞻性；方案的可行性，決策方案一定要進(jìn)行可行性研究，使決策方案建立在切實(shí)可行的科學(xué)根據(jù)基礎(chǔ)上，不至于違反客觀規(guī)律；方案的多樣性，應(yīng)該從全方位、多途徑和多角度來制定各種方案，以便對比，使決策趨于合理；方案的層次性，多種備選方案不能集中于某一層次水平上，既要考慮宏觀和微觀，又要考慮近期和遠(yuǎn)期，多層次、多水平地對備選方案進(jìn)行邏輯思考；方案的創(chuàng)新性，擬定的方案要大膽設(shè)想，勇于開拓，通過想象、靈感和創(chuàng)新來擬定方案；方案的優(yōu)化性，決策是對各種可行性方案進(jìn)行評估，通過總體權(quán)衡、對比分析和科學(xué)判斷，選擇最優(yōu)方案。決策方案的生成：利用管理科學(xué)/運(yùn)籌學(xué)中的大量數(shù)據(jù)模型，為當(dāng)前決策問題建立決策方案，有兩種情況：按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)（方程式）的要求，分析當(dāng)前決策問題的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)并獲取所需數(shù)據(jù)，形成決策方案。例如，對線性規(guī)劃模型的決策問題，應(yīng)該做到這樣兩點(diǎn)：一是確定達(dá)到目標(biāo)的決策變量，建立目標(biāo)函數(shù)和約束方程的結(jié)構(gòu)形式，即確定實(shí)際問題的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)；二是獲取所需的目標(biāo)函數(shù)中的參數(shù)、約束方程系數(shù)以及約束值。利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型組合實(shí)際問題方案。對于復(fù)雜的決策問題的方案需要考慮用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型的組合來完成。在計(jì)算機(jī)中，對模型的組合有兩種方式：并行組合與串行組合。并行組合的各模型所需輸入數(shù)據(jù)是相同的，但輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)（變量、數(shù)組等）相同、數(shù)值不同。串行組合的兩個(gè)模型間的數(shù)據(jù)關(guān)系，則是一個(gè)模型的輸出為另一個(gè)模型的輸入。在實(shí)際問題中，不是這種直接關(guān)系，而是一個(gè)模型的輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過變換后成為另一個(gè)模型的輸入數(shù)據(jù)。這樣，就增加了模型組合的難度，即增加決策方案的難度。串行組合的模型越多，難度越大。2模型并行組合方案的決策支持 在對一個(gè)實(shí)際決策問題做方案時(shí)，往往會采用對同一個(gè)問題的多個(gè)不同模型進(jìn)行計(jì)算，然后對這些模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選擇或者進(jìn)行綜合，得到一個(gè)比較合理的結(jié)果。這是一種采用多模型并行組合的決策方案。例：某縣對糧食產(chǎn)量進(jìn)行規(guī)劃，預(yù)測2010年的糧食總產(chǎn)量。為此，利用該縣從1990年到2000年各年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，按照不同預(yù)測模型的要求，分別建立了5個(gè)不同的數(shù)學(xué)模型，并分別進(jìn)行了預(yù)測計(jì)算，具體預(yù)測情況如下： （1）灰色模糊預(yù)測模型 其中，、分別為良種面積、旱澇保收面積、化肥施用量、農(nóng)藥用量。預(yù)測2010年總產(chǎn)量為7.95億公斤。（2）生長曲線預(yù)測模型預(yù)測2010年總產(chǎn)量為7.7億公斤。（3）時(shí)間趨勢預(yù)測模型 預(yù)測2010年總產(chǎn)量為8.75億公斤。（4）多元回歸預(yù)測模型其中，、分別為化肥、種子、水、種糧面積、時(shí)間、政策因素。預(yù)測2010年糧食總產(chǎn)量為8.45億公斤。 （5）三次平滑預(yù)測模型 預(yù)測2010年糧食總產(chǎn)量為8.75億公斤。歸納各模型預(yù)測結(jié)果，可知預(yù)測2010年糧食總產(chǎn)量在78.75億公斤范圍內(nèi)。為了確定一個(gè)比較合理的糧食產(chǎn)量預(yù)測值，只能由決策者集體討論，共同決策該縣在2010年的預(yù)測值。分析糧食產(chǎn)量的主要影響因素是：投入水平（化肥適用量）、科技水平（如雜交良種推廣應(yīng)用）和生產(chǎn)條件（農(nóng)田基本建設(shè)效益）。假設(shè)該縣的實(shí)際情況是全縣基礎(chǔ)較好，部分區(qū)域有較大發(fā)展，但是全縣糧食“突變性”增長可能性小，穩(wěn)步增長可能性大，總產(chǎn)量高端可能性小。綜合分析，總產(chǎn)量達(dá)到區(qū)間中間值把握性大。最后確定該縣的預(yù)測值是，2010年 糧食總產(chǎn)量為7.5億公斤。3模型串行組合方案的決策支持 問題描述：橡膠產(chǎn)品的研制是通過對橡膠的3中原料，各以不同的數(shù)量進(jìn)行配方后做成產(chǎn)品，然后對產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，測試9種性能的數(shù)據(jù)。若要設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，對9種性能有一定的指標(biāo)要求，3種原料如何配方呢？由于不清楚原料與性能之間的內(nèi)部本質(zhì)聯(lián)系，一般的做法只能是憑經(jīng)驗(yàn)配方，制成產(chǎn)品后進(jìn)行測試，不合格時(shí)，再配方，再測試這樣反復(fù)、大量地試驗(yàn)，湊出符合要求地產(chǎn)品。這自然要消耗大量的物資、經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。這是一個(gè)非結(jié)構(gòu)化決策問題。對該非結(jié)構(gòu)化決策問題我們設(shè)計(jì)了兩個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行串聯(lián)組合的決策方案，即利用一定數(shù)量產(chǎn)品的實(shí)際測試結(jié)果，用多元線性回歸模型來找出各性能與原料之間的內(nèi)部規(guī)律，得出回歸方程式。然后利用多目標(biāo)規(guī)劃模型，按新產(chǎn)品對各性能的約束條件，計(jì)算出新產(chǎn)品3種原料的配方數(shù)據(jù)。這個(gè)方案是用半結(jié)構(gòu)化決策去近似解決該非結(jié)構(gòu)化問題。如果該方案計(jì)算出的橡膠配方數(shù)據(jù)，在做成產(chǎn)品后不能滿足新產(chǎn)品性能約束要求時(shí)，將該新產(chǎn)品數(shù)據(jù)加入產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中，重新進(jìn)行該方案的計(jì)算。由于新產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)比較接近所需產(chǎn)品的性能要求，通過多元線性回歸后的方程式，將會更真實(shí)反映性能與原料之間的關(guān)系。這樣，反復(fù)多次進(jìn)行該方案的計(jì)算，就會找到滿足產(chǎn)品性能需求的橡膠配方數(shù)據(jù)。圖2.2 橡膠配方?jīng)Q策問題方案示意圖 多元線性回歸模型 在產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中，每個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)是不同的3種原料配方值以及對產(chǎn)品測得的9項(xiàng)性能值，如表2.3所示（參看教材）。利用產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行多元回歸模型的計(jì)算，即通過最小二乘法原理能得到性能和原料間的回歸方程式。為 其中，表示3種原料，yj(j=1,2,9)表示9項(xiàng)性能。 多目標(biāo)規(guī)劃模型該模型有3個(gè)目標(biāo)，即3個(gè)原料值。約束方程用9項(xiàng)性能的回歸方程構(gòu)成的。約束方程中的約束值確定方法如下：每個(gè)性能值按新產(chǎn)品的要求，設(shè)定一個(gè)指標(biāo)值要求。如對性能的指標(biāo)值是則在多目標(biāo)規(guī)劃模型中的約束方程為由于性能指標(biāo)比較多，而且是多目標(biāo)規(guī)劃。所以為了求解方便，采用人工給定優(yōu)先級的方法來保證重要指標(biāo)首先要滿足的要求。經(jīng)過兩個(gè)模型的聯(lián)合運(yùn)行后，得到的新產(chǎn)品原料配方數(shù)據(jù)為：。 兩個(gè)模型間的數(shù)據(jù)關(guān)系 從上面兩個(gè)模型的關(guān)系可以得出以下結(jié)論：a 多目標(biāo)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中的約束方程系數(shù)來自于多元線性回歸模型求出的性能與原料間的回歸方程系數(shù)。b 多目標(biāo)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中的性能約束值是通過計(jì)算得來的，即約束方程得約束值對新產(chǎn)品性能設(shè)定的約束值該性能方程式中的常熟。c 約束方程中的約束符與優(yōu)先級別是人為設(shè)定的。d 目標(biāo)方程的約束值與約束符也是人為設(shè)定的?？梢?，多元線性回歸模型的輸出數(shù)據(jù)（回歸方程式）要經(jīng)過變換（約束值的計(jì)算）后才能成為多目標(biāo)規(guī)劃模型的輸入數(shù)據(jù)。 該方案的決策支持 由于該方案是利用兩個(gè)模型的串行組合的方案，試探性解決非結(jié)構(gòu)化決策問題。該方案是屬于半結(jié)構(gòu)化決策問題的方案，利用了多元線性回歸模型和多目標(biāo)規(guī)劃模型兩個(gè)結(jié)構(gòu)化模型，它們的組合方案只是近似地解決實(shí)際決策問題，還需要通過多次方案計(jì)算才能逼近非結(jié)構(gòu)化決策問題地解。本節(jié)重點(diǎn)：1 在模型的串行和并行組合中，數(shù)據(jù)是如何轉(zhuǎn)換的2 注意從本節(jié)的例題中，學(xué)會一種靈活處理問題的方法，而不是強(qiáng)調(diào)理論。本節(jié)難點(diǎn)：1 多元線性回歸模型的參數(shù)獲取，可以課外查資料2 多目標(biāo)規(guī)劃的方法，課外查一些資料，應(yīng)該很熟練掌握。課堂進(jìn)行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 3 章：決策支持系統(tǒng)第 3.1 節(jié)：決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析本節(jié)內(nèi)容：20世紀(jì)70年代和80年代初建立的DSS主要由5個(gè)部件組成：人機(jī)接口（對話部件）、數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫和方法庫。后來圍繞這5個(gè)部件又開發(fā)了各自的管理系統(tǒng)，即對話管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、模型庫管理系統(tǒng)、知識庫管理系統(tǒng)和方法庫管理系統(tǒng)。因此，一大批DSS都可以從這10個(gè)基本部件中得到描述。對決策支持系統(tǒng)發(fā)展影響最大的結(jié)構(gòu)形式有兩個(gè)，即1980年R. H. Spraque提出的三部件結(jié)構(gòu)（人機(jī)交互系統(tǒng)件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)）和1981年R. H. Bonczek等人提出的三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（語言系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)、知識系統(tǒng)）。三部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)模型部件在決策支持系統(tǒng)中的作用，而三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)知識庫系統(tǒng)在決策支持系統(tǒng)中的作用。經(jīng)過20年的發(fā)展，三部件結(jié)構(gòu)已被大家所接受。在三部件的基礎(chǔ)上增加知識庫部件形成之能決策支持系統(tǒng)。1 決策支持系統(tǒng)的三部件結(jié)構(gòu)形式 決策支持系統(tǒng)的三部件結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1 決策支持系統(tǒng)的三部件結(jié)構(gòu)對話部件是決策支持系統(tǒng)與用戶之間的交互界面，用戶通過“人機(jī)交互系統(tǒng)”控制實(shí)際決策支持系統(tǒng)的運(yùn)行。決策支持系統(tǒng)既需要用戶輸入必要的信息（用于控制）和數(shù)據(jù)（用于計(jì)算），同時(shí)要向用戶顯示運(yùn)行的情況以及最后的結(jié)果。對話部件包括這幾個(gè)功能：提供豐富多彩的顯示和對話形式、輸入輸出轉(zhuǎn)換、控制決策支持系統(tǒng)的有效運(yùn)行。數(shù)據(jù)部件包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。模型部件由模型庫和模型庫管理系統(tǒng)組成。模型庫用來存放模型，模型不同于數(shù)據(jù)，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：模型的表示，模型的動(dòng)態(tài)形式。模型庫管理系統(tǒng)管理模型庫，為了適應(yīng)模型的靜態(tài)表示與動(dòng)態(tài)（運(yùn)行）特征，模型庫管理系統(tǒng)有兩方面的功能：一是類似數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的靜態(tài)管理功能，另一是模型的動(dòng)態(tài)（運(yùn)行）管理功能。2. 決策支持系統(tǒng)的三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖3.2 決策支持系統(tǒng)得三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖語言系統(tǒng)：早期的DSS把語言系統(tǒng)看成是用自然語言描述決策問題，語言系統(tǒng)的功能是把自然語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器能夠理解的形式，以及把機(jī)器對問題的解答或者系統(tǒng)內(nèi)部的其他信息轉(zhuǎn)化為自然語言的相應(yīng)形式向用戶輸出。把自然語言用于DSS中，這是人們的理想。技術(shù)發(fā)展到今天，自然語言處理技術(shù)仍未成熟，用自然語言來描述決策問題是將來的事。由于決策支持系統(tǒng)涉及模型計(jì)算、數(shù)據(jù)庫操作，故用于決策支持系統(tǒng)的語言應(yīng)該是數(shù)值計(jì)算語言和數(shù)據(jù)庫語言的結(jié)合。目前，市場上仍然沒有這兩類語言合一的語言系統(tǒng)，但有這兩類語言的接口語言，如ODBC、ADO等。決策支持系統(tǒng)語言實(shí)質(zhì)上是數(shù)值計(jì)算語言和數(shù)據(jù)庫語言通過接口語言進(jìn)行集成的語言，用這種集成語言來描述決策問題。問題處理系統(tǒng)：問題處理系統(tǒng)是對描述的決策問題進(jìn)行識別、分析和求解的過程。問題處理系統(tǒng)必須具有明確的識別問題的能力，它能把問題的陳述轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的可執(zhí)行的操作方案，它能夠?qū)栴}做出比較透徹的分析，確定問題的陳述變成了詳細(xì)的過程說明，什么時(shí)候執(zhí)行什么，什么時(shí)候得到問題的解答。除了問題識別之外，問題分析能力也是問題處理系統(tǒng)應(yīng)該具備的重要能力。這是一個(gè)模型、知識、數(shù)據(jù)和用戶之間反復(fù)交互的過程。最簡單的情況是只在模型和數(shù)據(jù)之間進(jìn)行交互，最困難的分析過程是組合模型、知識、數(shù)據(jù)以及和用戶之間的交互，形成實(shí)際的決策支持系統(tǒng)。由于目前自然語言處理還未成熟，問題處理系統(tǒng)是在語言系統(tǒng)用集成語言描述的決策問題，形成決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)決策問題的求解，把問題求解結(jié)果反饋給用戶。 知識系統(tǒng)：知識系統(tǒng)包含決策問題領(lǐng)域的知識。它包含問題領(lǐng)域中的大量事實(shí)和相關(guān)知識。最基本的知識系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫組成。更廣泛的知識是對問題領(lǐng)域的規(guī)律性描述。這種描述用定量方式表示為數(shù)學(xué)模型。對問題領(lǐng)域的規(guī)律性知識用定性方式描述，一般表示為規(guī)則。決策支持系統(tǒng)的這種結(jié)構(gòu)形式具有以下特點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)語言系統(tǒng)。強(qiáng)調(diào)問題處理系統(tǒng)的重要性。把數(shù)據(jù)、模型、規(guī)則統(tǒng)一歸為知識系統(tǒng)。 3決策支持系統(tǒng)的三庫結(jié)構(gòu)形式三庫結(jié)構(gòu)形式是早期DSS系統(tǒng)五部件結(jié)構(gòu)的簡化，即不考慮知識部件，只具有數(shù)據(jù)庫、模型庫和方法庫的3個(gè)庫及相應(yīng)的管理系統(tǒng)，簡稱三庫結(jié)構(gòu)，它屬于早期的DSS結(jié)構(gòu)形式。三庫結(jié)構(gòu)形式把模型和方法分離，對模型和方法的看法有不同的理解?！澳Ｐ团c方法”的第一種理解 用數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表示模型，用求解算法表示方法。例如，線性規(guī)劃模型表示為目標(biāo)函數(shù)和約束條件所構(gòu)成的方程，而它的解法，即單純形法看成方法。按照這種觀點(diǎn)來組織模型庫和方法庫，在方法庫中用算法程序來表示方法，在模型庫中存放問題的方程形式。這種觀點(diǎn)淡化了模型，突出了方法，因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)中更注重程序的運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)形式只適合于從模型庫中的方程能夠自動(dòng)生成方法庫中的程序的這類決策問題?！澳Ｐ秃头椒ā钡牡诙N理解 把模型理解為算法加上數(shù)據(jù)。在這種理解中，方法庫稱為算法庫更合適，存放按算法編制的程序。而在模型庫中存放的是一個(gè)索引，該索引包括算法程序文件的地址和它所需數(shù)據(jù)的地址。圖 3.3 決策支持系統(tǒng)的三庫結(jié)構(gòu) “模型和方法”的第三種理解 將模型庫和方法庫合一。模型和方法雖然有它的不同，但這只是表現(xiàn)形式上的不同，在本質(zhì)上它們代表了同一個(gè)問題，即模型和方法是同一個(gè)問題的兩個(gè)側(cè)面。從宏觀上看，可以把模型和方法統(tǒng)一看成是模型。特別是在計(jì)算機(jī)中，模型的數(shù)學(xué)方程形式不是主要的，模型的算法才是主要的。 4決策支持系統(tǒng)的四庫結(jié)構(gòu)形式 圖3.4 DSS的四庫三功能結(jié)構(gòu) 信息服務(wù) 信息服務(wù)分為外部服務(wù)和內(nèi)部服務(wù)兩類。外部服務(wù)是為決策者提供所需要的信息，也可以為其它系統(tǒng)的信息資源。內(nèi)部服務(wù)是為其它功能的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 科學(xué)計(jì)算 科學(xué)計(jì)算以信息服務(wù)為基礎(chǔ)，科學(xué)計(jì)算既包括模型庫和方法庫的數(shù)值計(jì)算，也包括輔助決策時(shí)所需要的其它數(shù)值計(jì)算。DSS的科學(xué)計(jì)算中還需要注意用戶的干預(yù)和選擇，提高科學(xué)計(jì)算效果。 決策咨詢 在科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，增加知識和推理的功能后，就可以對決策起進(jìn)一步的支持作用。知識和推理是人工智能專家系統(tǒng)的組成部分。該系統(tǒng)實(shí)際上是增加了智能的效果。該系統(tǒng)可以看成是一種初級的智能DSS。 5決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較 “對話、模型、數(shù)據(jù)”三部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：明確了三部件的結(jié)構(gòu)以及它們之間的關(guān)系；便于和其他系統(tǒng)的區(qū)別。不足：沒有突出DSS的問題處理特性；沒有強(qiáng)調(diào)語言系統(tǒng)?！罢Z言系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)、知識系統(tǒng)”三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：突出了問題處理系統(tǒng)的重要性；明確了語言系統(tǒng)在人機(jī)交互中的作用；統(tǒng)一了知識的看法。不足：忽略了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)之間的區(qū)別和相互關(guān)系；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接近專家系統(tǒng)。6決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式圖3.5 決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu) “人機(jī)交互與問題綜合系統(tǒng)（綜合部件）”可理解為對實(shí)際決策問題的處理與人機(jī)交互的綜合作用。本節(jié)重點(diǎn)： 理解三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和三部件結(jié)構(gòu)的不同本節(jié)難點(diǎn)： 理解語言系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)的功能要求第 3.3 節(jié)：人機(jī)交互與問題綜合系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容：1 人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)是決策支持系統(tǒng)的重要組成部分。人機(jī)交互的三元素包括：交互設(shè)備、交互軟件、人的因素。人機(jī)交互方式有多種形式，如菜單、填表、命令語言、屏幕顯示、窗口、報(bào)表輸出等。另外，多媒體信息也為人機(jī)交互更多的理解方式。2 問題綜合系統(tǒng)問題綜合系統(tǒng)在決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式中和人機(jī)交互系統(tǒng)結(jié)合在一起形成綜合部件。人機(jī)交互系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話和對DSS的控制，而問題綜合系統(tǒng)在決策問題用DSS語言描述后，完成對DSS問題的分析和求解。決策問題一般通過模型或模型的組合來解決，小的決策問題可以用單個(gè)模型來解決，而復(fù)雜的決策問題需要用多個(gè)模型的組合來完成。模型的組合方式由問題綜合系統(tǒng)來完成。模型運(yùn)行時(shí)需要用到數(shù)據(jù)。用數(shù)值計(jì)算語言編制模型程序時(shí)，數(shù)據(jù)是以文件形式存放的，直接與程序聯(lián)系，此時(shí)的數(shù)據(jù)是模型程序自帶的，可以說改數(shù)據(jù)是模型程序所私有的。當(dāng)模型程序使用的數(shù)據(jù)放在共享公用的數(shù)據(jù)庫中時(shí)，改數(shù)據(jù)就不是模型所私有的。對于數(shù)值計(jì)算語言來說，目前它不能直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，必須通過接口程序才能調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。市場上已有的接口軟件有ODBC、ADO等。對于組合模型中用到的數(shù)據(jù)一定是共享數(shù)據(jù)，一般都放在數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)建立模型之間的關(guān)系。大量的模型放入模型庫中，大量的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫中。決策支持系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是把模型庫中的多個(gè)模型和它們分別使用的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)集成起來，按決策問題的需求，構(gòu)建多模型的組合方式，形成解決實(shí)際問題的方案，對方案編制程序就形成了該決策問題的決策支持系統(tǒng)程序。通過計(jì)算機(jī)對DSS程序計(jì)算，求出決策支持系統(tǒng)的解。當(dāng)求出的解不能滿足用戶需求時(shí)，可以重新選擇模型或修改參數(shù)或數(shù)據(jù)，以及改變多模型的組合方式，形成決策問題的新方案，重新進(jìn)行計(jì)算，反復(fù)多次得到理想的DSS解。 3決策支持系統(tǒng)的綜合部件 人機(jī)交互與問題綜合系統(tǒng)是人機(jī)交互系統(tǒng)和問題綜合系統(tǒng)的結(jié)合，形成綜合部件，它既發(fā)揮人機(jī)交互的對話作用，把計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算能力的優(yōu)勢與人的智能優(yōu)勢結(jié)合起來，又起到把模型部件中的多模型和數(shù)據(jù)部件中的大量數(shù)據(jù)結(jié)合起來，達(dá)到綜合集成的作用，形成實(shí)際問題的決策支持系統(tǒng)。 決策支持系統(tǒng)既要達(dá)到綜合模型部件和數(shù)據(jù)部件的作用，又要起到人機(jī)交互對話作用，需要利用功能很強(qiáng)的語言來完成。目前，計(jì)算機(jī)的語言主要是數(shù)值計(jì)算語言和數(shù)據(jù)庫語言兩大類。而決策支持系統(tǒng)語言對這兩類語言能力都需要，但目前市場上還沒有一種能包括這兩類語言的綜合語言，只能通過接口語言將兩類語言聯(lián)系起來。綜合部件的功能包括：控制模型的運(yùn)行，模型可以是數(shù)學(xué)模型，或者是數(shù)據(jù)處理模型。多模型的組合運(yùn)行，對多模型的組合運(yùn)行，把模型看成程序中的模型按“順序、選擇、循環(huán)”3種進(jìn)行組合以及它們之間的相互嵌套的組合來完成對多個(gè)模型的有效組合。人機(jī)交互，在實(shí)際決策支持系統(tǒng)中，人機(jī)交互是不可缺少的。用戶可以通過交互信息來控制、改變模型的運(yùn)行以及DSS的運(yùn)行過程。數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，對于模型間的數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理應(yīng)該由“人機(jī)交互與問題綜合系統(tǒng)”部件自身來完成。本節(jié)重點(diǎn)：如何理解問題綜合系統(tǒng)本節(jié)難點(diǎn)： 如何構(gòu)造問題綜合系統(tǒng)第 3.4 節(jié)：模型庫系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容：1模型庫模型是對客觀事物的一種抽象描述，人們通過模型來對客觀事物進(jìn)行理解和處理。用模型來輔助決策已經(jīng)是人們的共識。利用計(jì)算機(jī)對模型的使用經(jīng)歷了3個(gè)階段：模型程序、模型程序包、模型庫。2模型庫的組織和存儲模型庫的組織和存儲是模型庫的重要問題。模型庫的組織形式與模型的表示形式有關(guān)。模型庫中除智能模型外，其他模型都是以程序形式或數(shù)據(jù)文件表示，程序和數(shù)據(jù)都是以文件存儲。但程序又有源程序和目標(biāo)程序，這樣一個(gè)模型至少有兩個(gè)文件。如果對模型進(jìn)行文字說明，包括模型的方程形式以及算法的自然語言描述，這將形成模型說明文件。如果對模型的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行說明，又將形成模型數(shù)據(jù)描述文件，這樣一個(gè)模型將對應(yīng)4個(gè)文件。對這些文件需要建立一個(gè)文件庫。對大量模型統(tǒng)一組織和存儲，建立一個(gè)字典庫來索引描述對應(yīng)的模型文件就很有必要。這樣，模型庫由字典庫和文件庫兩者組成。模型字典庫需要對模型的名稱、編號、文件等進(jìn)行說明。模型文件是模型的主體。模型文件中源程序文件和目標(biāo)程序文件是主要的模型文件，一個(gè)模型至少有24個(gè)模型文件，模型庫中大量的模型就對應(yīng)著大量的模型文件。3模型庫管理系統(tǒng)模型庫管理系統(tǒng)類似于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，模型庫管理技術(shù)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：程序文件、模型軟件包、模型庫管理系統(tǒng)。模型不是簡單的數(shù)據(jù)，它是一個(gè)程序文件或數(shù)據(jù)文件。這樣模型庫比數(shù)據(jù)庫就要復(fù)雜得多。數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)成熟，而且還在繼續(xù)發(fā)展。但模型庫技術(shù)處于發(fā)展階段，還沒有成熟軟件。模型能輔助決策，模型的組合輔助決策的能力更強(qiáng)。這樣，模型的組合是模型庫的新的研究內(nèi)容。模型的組合形成了新的模型，這相當(dāng)于新模型的生成，稱為新模型的建立。目前，計(jì)算機(jī)建模（這里指的是在DSS綜合系統(tǒng)中的決策模型）主要表現(xiàn)在以下方面：在已有的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)中確定變量，并生成方程的系數(shù)。選擇基礎(chǔ)模型并將它們組合成大模型。模型庫管理系統(tǒng)有3個(gè)主要功能：模型的存儲管理、模型的運(yùn)行管理和支持模型的組合。模型存儲管理包括的內(nèi)容有模型的表示、模型存儲組織結(jié)構(gòu)、模型的查詢和維護(hù)等。數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)中都是以數(shù)值計(jì)算語言的程序形式表示的，在給它數(shù)據(jù)后，執(zhí)行程序就得出結(jié)果。程序在計(jì)算機(jī)中的存儲仍是以程序文件形式存儲；數(shù)據(jù)處理模型是對大量數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、投影、旋轉(zhuǎn)、排序和統(tǒng)計(jì)等處理，它以數(shù)據(jù)庫語言的程序形式表示，仍為程序文件；圖形、圖象模型是利用大量點(diǎn)陣組成的有灰度、有顏色的數(shù)據(jù)組成的圖象；報(bào)表模型是由一定格式的結(jié)構(gòu)，中間填入數(shù)值、文字等數(shù)據(jù)組成，它是由報(bào)表打印程序表示的。模型的組織存儲很重要?？梢皂樞虼娣牛灰部梢越⒛Ｐ臀募值浜湍Ｐ臀募?，在模型字典中指明模型文件的存儲路徑；也可以借鑒數(shù)據(jù)庫的存儲形式，建立多個(gè)庫，在每個(gè)庫中存放同類的模型。模型的運(yùn)行管理包括模型程序的輸入和編譯、模型的運(yùn)行控制，以及模型對數(shù)據(jù)的存取。模型程序的輸入不同于數(shù)據(jù)的輸入。它是一個(gè)程序，需要編輯系統(tǒng)才能完成對模型程序的輸入。模型程序是利用計(jì)算機(jī)語言來編制的，不同的語言，程序的形式是不同的。源程序通過相應(yīng)語言的編譯系統(tǒng)吧它編譯成目標(biāo)程序。模型程序的運(yùn)行主要是計(jì)算機(jī)執(zhí)行模型的目標(biāo)程序。首先，必須找到模型目標(biāo)程序，然后利用DSS的總控程序調(diào)用執(zhí)行語句來控制模型目標(biāo)程序的運(yùn)行。運(yùn)行模型都需要數(shù)據(jù)。一般程序設(shè)計(jì)語言提供的方法是各模型自帶數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)文件，這樣數(shù)據(jù)不能共享，這種方法只適合于單模型的運(yùn)行，不適合于多模型的組合運(yùn)行。按照決策支持系統(tǒng)的觀點(diǎn)，所有共享數(shù)據(jù)都應(yīng)放入數(shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理。這樣，便于數(shù)據(jù)庫的輸入、查詢、修改、維護(hù)。目前，提供編譯模型程序的C、Pascal等計(jì)算機(jī)語言都是數(shù)值計(jì)算語言，都不提供存取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的功能。為此，需要利用該語言和數(shù)據(jù)庫之間的接口（如ODBC、ADO等）。利用接口，使模型能存取數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。這樣，使模型庫和數(shù)據(jù)庫形成統(tǒng)一的整體。模型之間的連接以及多模型的組合是決策支持系統(tǒng)需要完成的。模型的組合包含兩個(gè)問題：一個(gè)是模型間的組合（順序、選擇、循環(huán)），另一個(gè)是模型間數(shù)據(jù)的共享和傳遞。模型間數(shù)據(jù)的共享和傳遞是組合模型的配套要求，只有各模型間數(shù)據(jù)能共享和數(shù)據(jù)傳遞，才能使組合模型成為一個(gè)有機(jī)的整體，而且也能減少數(shù)據(jù)的冗余和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。模型庫管理系統(tǒng)本身不進(jìn)行模型的組合，而是能夠支持模型的組合，模型的組合是通過決策問題的集成來進(jìn)行的。本節(jié)重點(diǎn)： 模型的管理本節(jié)難點(diǎn)： 模型管理中的字典庫第 3.5 節(jié)：組合模型的決策支持系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容： 1多模型輔助決策系統(tǒng) 多模型輔助決策系統(tǒng)在決策支持系統(tǒng)出現(xiàn)之前就存在，各個(gè)模型的計(jì)算由計(jì)算機(jī)完成。模型之間的關(guān)系與組合由人來完成。組合模型的決策支持系統(tǒng)對各模型的計(jì)算以及模型之間的組合都是由計(jì)算機(jī)來完成。區(qū)域發(fā)展規(guī)劃問題是個(gè)典型的多模型輔助決策系統(tǒng)。區(qū)域是以人為主體的社會、經(jīng)濟(jì)、文化生態(tài)環(huán)境的地域空間。區(qū)域發(fā)展是在一定的歷史與自然條件下，人們進(jìn)行產(chǎn)業(yè)活動(dòng)、社會活動(dòng)以及物質(zhì)、文化生活的承前繼后的歷史發(fā)展過程。規(guī)劃則是對未來的一定時(shí)刻，區(qū)域發(fā)展中制定所要完成的任務(wù)和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，分析各種實(shí)現(xiàn)途徑，經(jīng)過綜合評價(jià)，選擇滿意的實(shí)際方案。區(qū)域發(fā)展研究的方法很多，既包括定量的，也包括定性的和定性定量相結(jié)合的方法。區(qū)域發(fā)展規(guī)劃的模型群是一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)體系，多層次是指按研究內(nèi)容劃分為以下5個(gè)層次。（1）資源與生態(tài)層 該層次包括：氣象分析與預(yù)測，土地資源分類、水體宜漁性聚類分析、環(huán)境生產(chǎn)模型、綜合評價(jià)模型、水土流失控制仿真、最佳生態(tài)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生態(tài)模式和生態(tài)趨勢仿真預(yù)測等。 （2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層 該層包括：生產(chǎn)函數(shù)、系統(tǒng)環(huán)境辨識、結(jié)構(gòu)分析、產(chǎn)量預(yù)測、林種優(yōu)化、齡級控制、系統(tǒng)診斷和預(yù)測、經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)、相關(guān)分析、運(yùn)輸模擬分析、最短路徑、最佳調(diào)度方案、投入產(chǎn)出模型和動(dòng)態(tài)仿真模型等。 （3）經(jīng)濟(jì)能源層 該層包括：能源結(jié)構(gòu)分析、需求預(yù)測與供需平衡、投資結(jié)構(gòu)、投資效益、分配、消費(fèi)相關(guān)分析、分配預(yù)測、消費(fèi)預(yù)測等。 （4）社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)層 該層包括：人口模型、勞力結(jié)構(gòu)與勞力轉(zhuǎn)換、生育控制、科技系統(tǒng)模型、人才結(jié)構(gòu)與教育體系、智力投資方案、醫(yī)院病床預(yù)測、社會服務(wù)模型和交通運(yùn)輸模型等。 圖3.7 模型的3種程序組合（5）區(qū)域總體控制層 該層包括：層次結(jié)構(gòu)模型、戰(zhàn)略決策模型、協(xié)調(diào)反饋網(wǎng)絡(luò)、投入產(chǎn)出模型、動(dòng)態(tài)仿真模型和綜合評審決策等。2模型組合技術(shù) 模型的三種組合方式，見圖3.7。3模型組合的程序設(shè)計(jì) 模型程序是對該模型的算法用語言編制的程序，它不同于一般程序中的子程序或模塊，它具有一定的標(biāo)準(zhǔn)性和通用性。作為一種工具，預(yù)先就選擇好語言把模型程序編制好。一個(gè)模型可以為多個(gè)不同的用戶提供服務(wù)。這種不同的服務(wù)表現(xiàn)在使用不同的數(shù)據(jù)。用戶調(diào)用模型的控制程序所采用的語言一般不同于模型程序的語言，模型程序可以獨(dú)立運(yùn)行，這樣它區(qū)別于一般主程序調(diào)用子程序的方式。 模型的運(yùn)行需要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能是某個(gè)數(shù)據(jù)文件，也可能是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。對于多個(gè)模型的組合，一般表現(xiàn)為：一個(gè)模型的輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過適當(dāng)變換后，成為另一個(gè)模型的輸入數(shù)據(jù)。 在決策支持系統(tǒng)中，模型存放在模型庫中，數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中，而控制模型的運(yùn)行則在綜合部件中。這就構(gòu)成