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发信人: rhine (有雨无风), 信区: Database
标  题: 综合决策支持系统 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年03月16日08:38:40 星期五), 站内信件

综合决策支持系统 
国防科技大学系统工程与数学系陈文伟 黄金才 张维明 

 

____一、决策支持系统的发展 

 

____1.决策支持系统的兴起 

 

____自70年代提出决策支持系统(DSS)以来,DSS已经得到了很大发展。它是在管理
信息系统(MIS)基础上发展起来的。MIS是利用数据库技术实现各级管理者的管理业
务,在计算机上进行各种事务处理工作。DSS则是要为各级管理者提供辅助决策的能
力。 

 

____1980年Sprague提出了决策支持系统三部件结构,即对话部件、数据部件(数据
库DB和数据库管理系统DBMS)、模型部件(模型库MB和模型库管理系统MBMS)。该结
构明确了DSS 的组成,也间接地反映了DSS的关键技术,即模型库管理系统、部件接
口、系统综合集成。它为DSS的发展起到了很大的推动作用。 

 

____1981年Bonczak等提出了DSS三系统结构,即语言系统(LS)、问题处理系统
(PPS)、知识系统(KS)。该结构在"问题处理系统"和"知识系统"上具有特色,并在一
定范围内有其影响,但它与人工智能的专家系统(ES)容易混淆。 

 

____决策支持系统主要是以模型库系统为主体,通过定量分析进行辅助决策。其模
型库中的模型已经由数学模型扩大到数据处理模型、图形模型等多种形式,可以概
括为广义模型。决策支持系统的本质是将多个广义模型有机组合起来,对数据库中
的数据进行处理而形成决策问题大模型。决策支持系统的辅助决策能力从运筹学、
管理科学的单模型辅助决策发展到多模型综合决策,使辅助决策能力上了一个新台
阶。 

 

____80年代末90年代初,决策支持系统与专家系统结合起来,形成了智能决策支持系
统(I DSS)。专家系统是定性分析辅助决策,它和以定量分析辅助决策的决策支持系
统结合,进一步提高了辅助决策能力。智能决策支持系统是决策支持系统发展的一
个新阶段。 

 

____2.我国决策支持系统的进展 

 

____我国决策支持系统的研究始于80年代中期,其应用最广泛的领域是区域发展规
划。大连理工大学、山西省自动化所和国际应用系统分析研究所合作完成了山西省
整体发展规划决策支持系统。这是一个大型的决策支持系统,在我国起步较早,影响
较大。随后,大连理工大学、国防科技大学等单位又开发了多个区域发展规划的决
策支持系统。天津大学信息与控制研究所创办的《决策与决策支持系统》刊物,对
我国决策支持系统的发展起到了很大的推动作用。我国不少单位在智能决策支持系
统的研制中也取得了显著成绩,如以中国科学院计算技术研究所史忠植研究员为首
的课题组研制并完成的"智能决策系统开发平台IDSDP"就是一个典型代表。 

 

____我们从1987年开始研究决策支持系统,于1989年完成了"决策支持系统开发工具
GFKD -DSS",并自行设计了一套DSS语言体系。它主要包括: 

 

____(1)DSS核心语言 它由I/O部、USING部、PROGRAM部组成。它集成了数值计算、
数据库存取、模型调用、人机交互等功能,是自含式语言体系。 

 

____(2)模型库管理语言 它由内部命令(模型字典库管理和模型文件库管理)及外部
命令 (模型程序的编辑、编译和帮助)两部分组成。 

 

____(3)接口语言 它是综合部件(由对话部件扩充而成)和模型部件对数据库中数据
存取的接口语言。 

 

____(4)工具操作语言 它为用户提供GFKD-DSS工具的操作命令。 

 

____我们用GFKD-DSS工具和自己研制的PROLOG产生器P3为南京林业大学开发了"松
毛虫智能预测系统"。 

 

____我们于1995年完成了"分布式多媒体智能决策支持系统平台DM-IDSSP"。该平台
集成了多媒体技术、分布式处理技术、专家系统开发工具、机器学习、神经网络、
模型库系统、地形处理等多项新技术。该平台的集成环境是以Borland C++为主语
言,嵌入数据库接口语言CodeBase,以及我们自行研制的多媒体人机交互语言、推理
机语言、分布式支持语言等,形成了IDSS宿主语言体系。为了实现知识和模型的统
一表达,系统采用了面向对象技术。为了实现分布式处理,我们自行设计了客户/服
务器结构,实现了模型计算和知识推理在分布式环境下的多重嵌套调用。 

 

____我们用该平台开发了一个大型的军事指挥智能决策支持系统。 

 

____3.智能决策支持系统的关键技术 

 

____开发一个实际的IDSS需要解决如下关键技术: 

 

____(1)模型库系统的设计和实现 它包括模型库的组织结构、模型库管理系统的功
能、模型库语言等方面的设计和实现。 

 

____(2)部件接口 各部件之间的联系是通过接口完成的,部件接口包括:1对数据部
件的数据存取;2对模型部件的模型调用和运行;3对知识部件的知识推理。 

 

____(3)系统综合集成 根据实际决策问题的要求,通过集成语言完成对各部件的有
机综合 ,形成一个完整的系统。 

 

____模型库系统是一个新概念、新技术,它不同于数据库系统。数据库系统有成熟
的理论和产品,模型库系统则没有,它需要研制者自己设计和开发。这样就不可避免
地阻碍了决策支持系统的发展。 

 

____决策支持系统需要对数据、模型、知识、交互四个部件进行集成。目前,计算
机语言的支持能力有限,数值计算语言(如FORTRAN、Pascal、C等)不支持对数据库
的操作,而数据库语言(如FoxPro、Oracle、Sybase等)的数值计算能力又很薄弱。
决策支持系统既要进行数值计算又要进行数据库操作。这个问题再一次为决策支持
系统的发展带来障碍。 

 

____真正的决策支持系统都是自行解决了上述困难后研制出来的,这需要付出较大
的代价。因此,它们成为决策支持系统发展缓慢的主要原因。 

 

____二、数据仓库和OLAP的决策支持技术 

 

____数据仓库和OLAP是90年代初提出的概念,到90年代中期已经形成潮流。在美国
,数据仓库已成为紧次于Internet之后的又一技术热点。数据仓库是市场激烈竞争
的产物,它的目标是达到有效的决策支持。大型企业几乎都建立或计划建立自己的
数据仓库,数据库厂商也纷纷推出自己的数据仓库软件。目前,已建立和使用的数据
仓库应用系统都取得了明显的经济效益,在市场竞争中显示了强劲的活力。 

 

____数据仓库将大量用于事务处理的传统数据库数据进行清理、抽取和转换,并按
决策主题的需要进行重新组织。数据仓库的逻辑结构可分为近期基本数据层、历史
数据层和综合数据层(其中综合数据是为决策服务的)。数据仓库的物理结构一般采
用星型结构的关系数据库。星型结构由事实表和维表组成,多个维表之间形成多维
数据结构。星型结构的数据体现了空间的多维立方体。这种高度集中的数据为各种
不同决策需求提供了有用的分析基础。 

 

____随着数据仓库的发展,OLAP也得到了迅猛的发展。数据仓库侧重于存储和管理
面向决策主题的数据;而OLAP则侧重于数据仓库中的数据分析,并将其转换成辅助决
策信息。OL AP的一个重要特点是多维数据分析,这与数据仓库的多维数据组织正好
形成相互结合、相互补充的关系。OLAP技术中比较典型的应用是对多维数据的切片
和切块、钻取、旋转等 ,它便于使用者从不同角度提取有关数据。OLAP技术还能够
利用分析过程对数据进行深入分析和加工。例如,关键指标数据常常用代数方程进
行处理,更复杂的分析则需要建立模型进行计算。 

 

____以数据仓库和OLAP相结合建立的辅助决策系统是决策支持系统的新形式。
Business Object(BO)推出的智能决策支持系统工具BO 4.0是以OLAP技术为主体的
、集查询和报表为一体的决策支持系统开发工具。该工具的一个重要特点是提出了
"语义层"和"语义动态对象"的概念。语义层是将数据库中的列(字段)按决策主题重
组为面向用户的对象,对象可以是数据库中的表、列、连接(多字段组合)以及对多
字段进行运算的表达式。语义动态对象是对已经定义的语义层对象进行任意组合后
形成决策需要的新表,并将表中的数据以可视化的方式在屏幕上显示或以报表的形
式打印出来。 

 

____OLAP技术是对由语义动态对象建立的、以动态微立方结构形式存储的表进行向
下钻取、向上钻取、跨越钻取、切片和切块等操作。BO 4.0的网络版使用户能够在
网上通过浏览器查看或下载BO报表。 

 

____三、综合决策支持系统 

 

____以模型库为主体的决策支持系统已经发展了十几年,它对计算机辅助决策起到
了很大的推动作用。数据仓库和OLAP新技术为决策支持系统开辟了新途径。数据仓
库与OLAP都是数据驱动的。这些新技术和传统的模型库对决策的支持是两种不同的
形式,它们可以相互补充。在OLAP中加入模型库,将会极大提高OLAP的分析能力。 


 

____90年代中期从人工智能、机器学习中发展起来的数据开采,是从数据库、数据
仓库中挖掘有用的知识,其知识的形式有产生式规则、决策树、数据集、公式等。
对知识的推理即形成智能模型,它是以定性分析方式辅助决策的。 

 

____数据开采的方法和技术包括决策树方法、神经网络方法、覆盖正例排斥反例方
法、粗集方法、概念树方法、遗传算法、公式发现、统计分析方法、模糊论方法、
可视化技术。 

 

____把数据仓库、OLAP、数据开采、模型库结合起来形成的综合决策支持系统,是
更高级形式的决策支持系统。其中数据仓库能够实现对决策主题数据的存储和综合
,OLAP实现多维数据分析,数据开采用以挖掘数据库和数据仓库中的知识,模型库实
现多个广义模型的组合辅助决策,专家系统利用知识推理进行定性分析。它们集成
的综合决策支持系统,将相互补充、相互依赖,发挥各自的辅助决策优势,实现更有
效的辅助决策。 

 

____综合体系结构包括三个主体。第一个主体是模型库系统和数据库系统的结合,
它是决策支持的基础,为决策问题提供定量分析(模型计算)的辅助决策信息。第二
个主体是数据仓库、OLAP,它从数据仓库中提取综合数据和信息,这些数据和信息反
映了大量数据的内在本质。第三个主体是专家系统和数据开采的结合。数据开采从
数据库和数据仓库中挖掘知识,并将其放入专家系统的知识库中,由进行知识推理的
专家系统达到定性分析辅助决策。 

 

____综合体系结构的三个主体既可以相互补充又可以相互结合。它可以根据实际问
题的规模和复杂程度决定是采用单个主体辅助决策,还是采用两个或是三个主体的
相互结合辅助决策。利用第一个主体的辅助决策系统就是传统意义下的决策支持系
统。利用第一个主体和第三个主体相结合的辅助决策系统就是智能决策支持系统。
利用第二个主体的辅助决策系统就是新的决策支持系统。在OLAP中利用模型库的有
关模型,可以提高OLAP的数据分析能力。将三个主体结合起来,即利用"问题综合和
交互系统"部件集成三个主体,这样形成的综合决策支持系统是一种更高形式的辅助
决策系统,其辅助决策能力将上一个新台阶。由于这种形式的决策支持系统包含了
众多的关键技术,研制过程中将要克服很多困难,这也是我们今后努力的方向。

 

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           海纳百川，
                   有容乃大，
                           壁立千尺，
                                   无欲则刚。    

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