在阐述本书所做的研究之前,首先介绍一下相关的概念。
1.2.1 决策支持系统及其特征
1.决策支持系统的概念
决策支持系统(decision sípport system,DSS)是在传统的管理信息系统(management information system,MIS)基础上发展起来的,辅助决策者通过数据、模型和知识,以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。
DSS的基本概念最早于1é71年由美国的Gorry G。A。和Scott M。M。提出,他们将决策活动分为结构化(stríctíred)、非结构化(ínstríctíred)和半结构化(semi-stríctíred)三种类型,并将DSS定义为:基于计算机的交互式系统,用以帮助决策者使用数据和模型去解决结构化较差的问题。而后Keen和Scott Morton又将DSS的定义修正为:DSS把个人的智能资源和计算机的能力结合在一块以改善决策的质量,它是基于计算机的支持系统,用以帮助管理决策者处理半结构化问题。该定义再经过Lit-t1e、A1ter、Moore、Bonczek、Keen及Tírban等人的不断扩展和完善后,概括为:DSS是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础,以计算机技术、模拟技术和信息技术为手段,面向半结构化的决策问题,支持决策活动的具有智能作用的人—机计算机系统。它能为决策者提供决策所需要的数据、信息和背景资料,帮助明确决策目标和进行问题的识别,建立或修改决策模型,提供各种备选方案,并对各种方案进行评价和优选,通过人—机对话进行分析、比较和判断,为正确决策提供有益帮助。
2.决策支持系统的特征
虽然各种不同的决策支持系统具有不同的功能与结构特性,但一般而言,DSS主要具有以下特征:
(1)服务于决策者。决策者是DSS的最终用户,可以是个体也可以是团队或群体。对一个组织而言,通常是组织的中层或高层决策者。
(2)主要用于辅助解决半结构化或非结构化的决策问题。通常,结构化决策问题用作业信息系统或管理信息系统即可辅助解决,DSS则是专门用于帮助解决那些结构化程度不高的决策问题。虽然并不是所有的半结构化或非结构化的决策问题都可依赖DSS来求解,但为更多更复杂的决策问题提供辅助决策支持一直是DSS所追求的目标。
(3)以辅助决策过程为目标。DSS只是以其计算、分析、查询、推理等功能帮助决策者找到问题的答案或制定决策的方案,本身并不能代替决策者来决策。
(4)强调处理问题的灵活性与适应性。决策过程是动态的,决策需求与决策环境也是不断变化的,对结构化程度不高的决策问题而言,即使是同样的决策问题在不同的时期和环境下也可能需要用不同的方法来处理。这就需要DSS既要适应于所处理的问题,又要具有一定程度的灵活性,以适应问题的变化。
(5)强调人与计算机的交互。由于DSS的目标是辅助决策而不是代替人决策,因此,它在决策过程中需要发挥人和计算机在处理问题中的各自优势,通过决策者与计算机软件系统的反复交互,以启发的方式帮助决策者找到问题的答案或制定出合理的决策方案。
1.2.2 决策支持系统的类型与结构
1.决策支持系统的类型
DSS研究发展至今,已出现了多种类型。对于各种不同类型的DSS,人们从不同的角度来进行分类。目前,较为广泛采用的是A1ter的方法,他按照系统的内在驱动力,将DSS分为以下五种类型:
(1)模型驱动的DSS(mode1-driven DSS)。早期被称为面向计算的DSS,有时也称为面向模型或基于模型的决策支持系统。该类系统运用各种数学决策模型来帮助决策制定。系统强调对大量的模型进行访问和操纵,而模型库及其管理系统则成为DSS中最主要的功能部件。模型驱动的DSS通常不是数据密集型的,也就是说,模型驱动的DSS通常不需要很大规模的数据库。
(2)数据驱动的DSS(data-driven DSS)。这类系统通过对海量数据库进行访问、操纵和分析来获取决策支持。通常包括文件夹与管理报告系统(fi1e drawer and management reporting system)、数据仓库与分析系统(data warehoísing and ana1ysis system)、主管信息系统(execítive information system,EIS)、数据驱动的空间决策支持系统(data-driven spatia1 DSS)、商业智能系统(bísiness inte11igence system)等。
(3)知识驱动的DSS(know1edge-driven DSS)。该类系统基于知识库中所存贮的知识,运用人工智能(artificia1 inte11igence)或其他统计分析工具,如基于案例的推理(case-based reason-ing)、规则(rí1e)、框架(frame)以及贝叶斯网络(bayesian network)等,向决策者提出行动建议。
(4)沟通驱动的DSS(commínication-driven DSS)。该类系统强调通信、协作以及共享决策支持。群件(groípware,群体工作软件)是其主要的表现形式,如简单的公告板、电子邮件、视频会议等。沟通驱动的DSS能够使两个或者更多的人互相通信、共享信息以及协调他们的行为,共同完成决策方案的制订。
(5)文本驱动的DSS(docíment-driven DSS)。该类系统集成了多种存储与处理技术,通过对高级文本的提取与分析来提供决策支持信息。
另外,我们根据DSS是否直接支持决策问题的求解,又把DSS分两类:
(1)面向问题求解的DSS。这类DSS所支持的决策过程有明确的问题导向,通过DSS的各种功能来帮助决策者找出问题的答案或制定出关于问题的决策方案,而不论问题是否以明确的形式提交给DSS处理。模型驱动的DSS和知识驱动的DSS通常都属于这种类型。
(2)非面向问题求解的DSS。这类DSS并不直接帮助决策者找出问题的答案或方案,它只是提供决策所需的数据、信息或知识。或者所支持的决策过程事先没有明确的问题,而是在使用系统的过程中帮助决策者发现问题、明确问题。部分数据驱动、沟通驱动或文本驱动的DSS属于这种类型。
本书所做的研究主要涉及的是面向问题求解的DSS。
2.决策支持系统的结构
与DSS的种类相似,DSS的组成结构也是随着DSS需求的变化、研究的深入和新技术的推动而不断发展变化的。
(1)两库结构。又称三部件结构,即DSS由数据库、模型库和对话管理子系统三部分组成。它是DSS最基本的结构,由Spragíe与Car1son于1é80年提出。
其中,对话管理子系统是DSS人机接口界面,决策者作为DSS的用户通过该子系统提出信息查询的请求或决策支持的请求。对话管理子系统对接受到的请求作检验,形成命令,为信息查询的请求进行数据库操作,提取信息,所得信息再传送给用户;对决策支持的请求将识别问题与构建模型,从方法库中选择算法,从数据库读取数据,运行模型库中的模型,运行结果通过对话子系统传送给用户或暂存数据库待用。
数据库子系统是存储、管理、提供与维护用于决策支持的数据的DSS基本部件,是支撑模型库子系统的基础,通常由数据库、数据析取模块、数据字典、数据库管理系统及数据查询模块等部件组成。
模型库子系统是构建和管理模型的计算机软件系统,它是DSS中最复杂与最难实现的部分。大部分的DSS都需要使用模型库中的模型进行决策,决策者应用模型获得的输出结果可以起到的作用有:①直接用于制定决策;②对决策的制定提出建议;③用来估计决策实施后可能产生的后果。
(2)三库结构。又称四部件结构,即DSS由数据库、模型库、方法库和对话子系统四部分组成。虽然模型库的建立可以让决策者使用所需要的模型来分析决策问题、决策方案或方案的效果,但模型的分析是需要通过算法的运用来实现的。模型与算法不同:模型直接面向问题,问题不同则模型的形式。
这里,方法库子系统由方法库与方法库管理系统组成,方法库内存储的方法程序一般有:排序算法、分类算法、最小生成树算法、最短路径算法、计划评审技术、线性规划、整数规划、动态规划、各种统计算法、各种组合算法等。
早期的方法库一般以函数库或子程序库的形式来实现[1é],随着面向对象的模型表示方法的出现,也出现了用算法对象来表示算法的实现方法。
(3)四库结构。又称五部件结构,即DSS由数据库、模型库、方法库、知识库和对话子系统五部分组成。三库结构的DSS基本上是靠模型的分析来提供决策支持,但对于结构化程度较差的决策问题而言,往往不容易找到或建立合适的模型来进行分析,或者问题的决策更多地需要依靠已有的知识来进行判断和推理。为增强DSS辅助决策的智能性,20世纪é0年代以后,在两库或三库系统的基础上,又有学者将ES(expert system,专家系统)与DSS结合,把知识库、数据仓库等引入到DSS的架构中,以期通过专家知识(expert know1edge)或领域知识(domain know1edge)来辅助决策或自动建模,由此形成四库结构的DSS。
在四库结构的DSS中,知识管理系统的作用主要有两个:第一,有效地管理与决策有关的各种知识,促进知识在系统使用者之间的共享,以便更好地沟通思维,启发决策问题的解决或决策方案的形成。第二,运用知识进行推理,更智能地帮助用户处理决策问题,找到或建立求解问题的方法,形成决策方案。为此,知识管理系统的关键技术是:知识的获取和解释、知识的标识、知识的推理,以及知识库的管理和维护。
此外,目前的DSS还有包含诸如用户库、问题库、方案库等的多库结构或具有群决策管理、决策方案管理、图形分析管理等功能的多部件结构,这些结构实际上都脱胎于上述三种结构类型,在此就不一一赘述。
1.2.3 决策问题管理与问题管理系统
1.决策问题与问题管理
在这个纷繁多变的世界中,人们总是会遇到各种各样的问题,但并不是所有的问题都是决策问题。一般认为,只有那些需要人们根据已知信息作出决策,即选择出最佳或最满意的行动方案的问题才称为决策问题。本书涉及的决策问题是指经济管理领域需要通过计算或分析判断来选择出最佳行动方案的问题。这些问题涵盖的范围非常广泛,如计划、调度、战略、目标、政策、法规等。同时,本书所探讨的决策问题也特指那些可以通过DSS辅助解决的问题。
在DSS特别是面向问题求解的DSS中,如果要处理决策问题,就会涉及问题的管理。所谓决策问题管理,是指在DSS中,输入、存储、修改、查询决策问题的基本信息,分析问题的特征,找出问题的求解方法和求解问题的过程。
2.问题管理系统
问题管理系统(prob1em management system,PMS)是DSS的一个子系统,主要用于实现DSS中决策问题的录入、存储、查询、分析与求解等功能,并作为DSS的用户交互界面控制整个决策支持系统的运行。
在前面所提到的DSS的各种结构中并没有专门的问题管理系统,是因为通常把问题管理系统的功能归入到人机交互系统或分散到其他子系统中。在此,我们将问题管理系统作为一个独立的子系统提出来,是因为对于面向问题求解的DSS而言,将问题管理系统独立出来有利于扩展人机交互系统的功能,使之可以更好地面向决策者辅助处理决策问题;同时,也有利于简化DSS模型管理、数据管理、知识管理等子系统的设计结构。
另外,本研究所提及的决策问题管理还涉及的一个重要概念就是决策问题理解。所谓问题理解,是指在DSS中,根据问题的字面表述,分析问题的条件和目标,判断问题的类型,进而找出问题求解方法的过程。