DSS的系统结构、模型库和数据库.ppt

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1、第三章,系统结构与功能DSS,2,DSS的关键特征和功能,人机结合：主要在半结构化和非结构化的情形下，通过将人类判断和计算机信息结合起来以支持决策者。面向不同管理层次：从最高行政管理人员，到部门负责人员，再到生产管理人员。支持个人和群体：缺少结构化的问题经常需要不同部门和不同层次的人员，甚至组织外的人员参与，并通过网络协作组成虚拟团队。支持相互关联和连续性决策：决策是一个多次、反复的过程。支持决策的各个阶段：情报、设计、选择和实施。,DSS的关键特征和功能,支持各种决策过程和类型。确定的、风险的和不确定的决策、战略和战术决策、短期和长期决策、单目标和多目标决策、但阶段和多阶段、静态的和动态的决

2、策等。时间的适应性：多变的环境、快速的反应。使用方便舒适：用户友好、图形化、自然语言交互、Web界面。改进决策效果：准确、及时、高质量。,DSS的关键特征和功能,决策者完全可控：决策者能够完全控制决策制定的各个阶段，支持而非取代。定制化开发：用户可以自己开发和修改。模拟化：能够根据决策环境建立不同的分析模型，模拟对比，评价择优。接口开放：可获得不同数据源、格式和类型，如GIS、OOS等。分布式应用：可供组织的不同地域、不同部门和不同层次人员在线使用。,3.1 决策支持系统结构的分析,一、“三部件”或“三角式”结构形式,1980年Spraque提出著名的决策支持系统的三部件结构。,一、“三部件”

3、结构形式,（一）对话部件1.提供丰富多采的显示和对话形式2.输入输出转换3.控制决策支持的有效运行（二）数据部件1.数据库存贮的组织形式2.数据库管理系统功能3.数据库管理语言体系,（三）模型部件1.模型库的特征模型的表示形式：程序形式（计算机内）模型的动态形式：运行程序2.模型库管理系统静态管理（类似数据库的管理）动态管理（运行控制）3.模型库管理系统的语言体系管理语言操纵语言4.模型库管理系统的特定功能模型程序的编辑和编译,一、“三部件”结构形式（续）,二、“三系统”结构形式,用户,语言系统（LS）,问题处理系统(PPS),知识系统(KS),1981年等人提出了决策支技系统(DSS)的三系

4、统结构形式：,二、“三系统”结构形式（续）,1.语言系统：提供给决策者的所有语言能力的总和称为语言系统(LS)。一个语言系统既包含检索语言（它可由用户或由模型来检索数据的语言），也包含计算机语言（它由用户操纵模型计算的语言）。,二、“三系统”结构形式（续）,2.问题处理系统：问题处理系统是针对实际问题，提出问题处理的方法、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。,二、“三系统”结构形式（续）,3.知识系统：知识系统是问题领域的知识。它包含问题领域中的大量事实和相关知识。最基本的知识

5、系统(KS)是由数据文件或数据库组成。数据库的一条记录表示一个事实。它是按一定的组织方式进行存贮。,特点：1.强调问题处理系统的重要性 问题的解决首先需要对问题进行形式化描述，再对问题求解提出方法和途径，在问题求解时利用知识系统中的知识。2.强调语言系统 决策支持系统需要它特有的语言系统。3.把数据、模型、规则统一归为知识系统 数据是事实性知识，模型是过程性知识，规则是产生式知识。它们统一构成知识系统。,二、“三系统”结构形式（续）,小结,由于三系统中包含知识系统，不少人将它看成智能系统，把决策支持系统属于人工智能范畴。,三、决策支持系统的三库结构形式,三库结构形式是具有数据库、模型库和方法库

6、的三个库及相应的管理系统。它属于早期的DSS结构形式。,三库结构形式其结构图,三、三库结构形式,决策支持系统的三库结构形式是把模型与方法分离的系统结构形式。对模型与方法的看法有不同的理解。1、“模型与方法”的第一种理解 用数学结构表示模型，用求解算法表示方法。例如：线性规划模型表示成目标方程和约束方程。线性规划方法是单纯形法。,三、三库结构形式,2、“模型和方法”的第二种理解 把模型理解为算法加上数据。这时方法库称为算法库更合适，存放按算法编制的程序。在模型库中存放的是一个索引，该索引包括算法程序文件的地址和它所需数据的地址。,三、三库结构形式,3、“模型和方法”的第三种理解 将模型库和方法库

7、合一：模型和方法是同一个问题的两个侧面，从宏观上看，可以把模型和方法统一看成模型。,模型库与方法库的区别,方法库基本方法和标准算法库模型库和方法库的比较1、一个模型可以有多个不同的方法运输问题模型表上作业法、图上作业法、标号法2、多个方法组成一个模型预测模型相关分析+线性回归,模型库与方法库的区别,3、模型是由方法实现的 模型接近实际问题：用线性规划模型解决工农业中的优化问题 方法接近求解算法：求出具体解4、模型和方法的表现形式不同：模型用数学方程形式表示：便于人们理解 方法用程序形式表示：便于计算机求解,模型库与方法库的统一,1、“一个模型有多个不同的方法”的统一看法 一般选取一个方法编制成

8、程序 例如：运输问题有三个不同的计算方法，它们是等价的。2、模型可以是基础的，也可以是组合的。构成模型的基础方法看成是基础模型。被构造成的模型就是组合模型 例如：预测模型由相关分析方法和多元回归方法组成。它们分别称为基础模型，它们的组合称之为组合模型。,省略方法库 模型库和方法库都存在时，不但增加了各自库管理系统的开发工作而且也为两库之间的联系增加了困难。模型和方法的统一，三库结构就变成了三部件结构（省略了方法库）。,模型库与方法库的统一（续）,四、决策支持系统的四库结构形式,为了提高决策支持系统功能，不少研制者在DSS三库结构的基础上增加知识库提高智能效果。比较典型的结构是四库三功能结构形式

9、。,四库三功能结构图,四、决策支持系统的四库结构形式,功能（1）信息服务 信息服务分为外部服务和内部服务两类。外部服务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。,四、决策支持系统的四库结构形式,（2）科学计算 科学计算是以信息服务为基础，科学计算既包括模型库和方法库的数值计算，也包括辅助决策时所需要的其它数值计算。DSS的科学计算中还需要注意用户的干预和选择，提高科学计算效果。,四、决策支持系统的四库结构形式,（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。知识和推理是人工智能专家系统的组成部

10、分。该系统实际上是在增加智能的效果。该系统可以看成是一种初级的智能DSS。,决策支持系统的结构比较,决策支持系统有多种结构形式，但主要是两种基本结构形式：（1）以“对话（人机交互）、模型、数据”三部件组成DSS。（2）以“语言系统（LS）、问题处理系统（PPS）、知识系统（KS）”三系统组成DSS。,（1）“对话、模型、数据”三部件结构的优点,明确了三部件之间关系，即它们之间的接口关系和集成关系，便于决策支持系统的设计和关键技术的解决。便于和其他系统的区别。它和“管理信息系统(MIS)”的区别在于DSS多了模型部件。它和“专家系统(ES)”的区别在于DSS中是以“模型、数据”部件进行数值计算为

11、主体的系统，而ES是以定性知识进行推理为主体的系统。,（2）“对话、模型、数据”三部件结构的缺点,没有突出DSS的问题处理特性。问题处理系统是解决决策问题的核心，它虽然用到模型和数据，但对不同的DSS，问题处理是大不相同的。没有突出语言系统。DSS所采用的语言包含数据库语言和高级语言的双重功能。作为该三部件结构，可以理解为问题处理系统和语言系统都隐含在人机交互系统中。,(1)对“LS、PPS、KS”三系统结构的优点,突出了问题处理系统(PPS)的重要性。在设计和开发DSS时，应该重点考虑决策问题的处理。明确了语言系统(LS)在人机交互中的作用。人机交互是要通过语言系统来完成的。决策问题的形式化

12、也要用LS来描述。统一了知识的看法。将数据、模型、规则看成是知识不同表现形式。,(2)“LS、PPS、KS”三系统结构的缺点,忽略了数据库系统、模型库系统的相互关系 对于开发决策支持系统是不利的。不适合与其它系统的区别。如果把LS看成是数据库语言，把KS看成是数据库，把PPS看成是管理信息处理，则该“LS、PPS、KS”就是MIS。如果把LS看成是PROLOG，把KS看成知识库，把PPS看成是推理机，则该“LS、PPS、KS”就是ES。这是该结构的致命弱点。,决策支持系统的统一结构形式,三部件结构中的最大弱点，在于“人机交互”部件太简化。该部件应该是三系统中问题处理系统和语言系统的综合部件。把

13、“人机交互部件”改为“人机交互与问题综合系统”即“综合部件”更合适一些。它具有对决策问题综合“多模型组合运行，大量数据库的存取，人机交互”为一个整体，形成实际决策支持系统。,决策支持系统的统一结构形式,“人机交互与问题综合系统（综合部件）”可理解为对实际决策问题的集成处理与人机交互。它包含的功能有：人机交互控制模型的运行多模型的组合运行数值计算数据处理,决策支持系统的统一结构形式（续）,决策支持系统的语言系统的功能要求比较高，即它应具有：调用模型运行能力、数据库存取能力、数值运算能力、数据处理能力、人机交互能力等五种综合能力，我们称它为决策支持系统语言（DSS语言）。DSS语言应是两类语言（数

14、值计算语言和数据库语言）的综合。,3.2 数据库系统,一、数据管理技术的发展1.人工管理（50年代中期）数据不保存没有数据管理软件2.文件系统（60年代中期）数据管理软件文件管理系统面向单个应用，冗余度大、独立性差3.数据库系统（60年代后期开始）数据管理软件数据库管理系统面向组织，冗余度小、独立性好,数据库系统一般由四部分组成：1、数据库（DB）2、数据库管理系统（DBMS）3、数据库管理员 4、用户和应用程序数据库系统的核心是数据库管理系统和数据库。,一、数据库系统组成,数据库系统组成结构图,二、数据库管理系统,数据库管理系统有四项主要功能：1、描述数据库 描述数据的逻辑结构、存储结构等。

15、2、管理数据库（1）控制数据库系统的运行；（2）控制用户的并发访问；（3）进行数据检索、插入、删除和修改的操作；,数据库管理系统,3、维护数据库（1）初始数据的装入；（2）修改、更新数据库；（3）恢复故障的数据库；4、数据通信 完成数据的传输,数据库语言,数据库管理系统是通过数据库语言来实现的。1、数据描述语言（DDL）及其编译程序 用于描述数据库的数据结构。2、数据操作语言（DML）及其编译程序 操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数据。,数据库应用系统的设计过程主要是：（1）系统需求分析（2）概念结构设计（3）逻辑结构设计（4）物理结构设计,三、数据库应用系统的设计和开发,物理结构设计

16、,逻辑结构设计,概念结构设计,单用户视图,ER图,关系模型,（一）系统需求分析,通过对用户的信息需求和处理需求的调查分析，得到系统所必须的需求信息。1、确定设计范围 确定计算机能够处理的范围和内容。2、数据收集和分析 获得数据库设计所必须的数据信息。3、写出需求说明书 对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流程图、数据字典等。,（二）概念结构设计,E-R方法（实体联系方法）：由实体、联系、属性三个成份组成。,（二）概念结构设计（续）,用E-R图进行用户视图设计,（三）逻辑结构设计,从E-R图向关系模型转换：一个实体对应一个关系模型，实体的属性就

17、是关系的属性。两个实体间的联系 1：1联系：在两个实体各自的关系模式中各增加一个对方实体编码属性项。例如：教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.）主任（主任编号、教研室编号、姓名.）,两个实体间的联系,1：n的联系：在n方实体的关系模式中增加对方实体的编码属性项。例如：教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.）教员（教员号、教研室编号、姓名、年龄.）n：n的联系：除两个实体建立关系模式外，把“联系”也建立关系。学生（学生号、学生名.）E 课程（课程号、课程名.）E 选课（学生号、课程号、成绩）R,（四）物理结构设计,设计数据在物理设备上的存储结构1、存储记录 包括：数据项、指针和记录开销。2

18、、访问路径 建立数据项或数据项组合的索引。3、记录实际存储 对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选择。,关系数据库的规范化设计 1、数据依赖最常用的是函数依赖：X的每一个具体值都有Y唯一的具体值与之对应，则称Y函数依赖于X，或者X函数决定Y，表示为：XY2、规范化设计方法 一个关系模式满足某一个指定的约束，称此为特定范式的关系模式。,关系数据库的规范化设计和开发,举例,S（供应商编号）QTY（发货量）关键词 具体量值,S,SNAME,SQ(关系名),QTY,范式满足一定约束要求的关系模式的集合，RnNF1NF2NF 3NF BCNF 4NF 5NF,数据库查询,（一）数据库列查询 1、查询指定

19、的列；2、查询全部列；3、指定条件的查询（二）条件查询 1、比较大小的查询 2、指定范围的查询 3、指定集合的查询 4、字符匹配的查询 5、设计控制的查询 6、多重条件的查询（三）组合查询 多条件的任意组合查询。,数据项表达式的查询,数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：（1）表达式的形式是任意变化的。（2）表达式的计算是临时进行的。需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。,实例,社会总产值工业总产值农业总产值建筑业总产值运输邮电业总产值商业、饮食业总产值 固定资产投资效果（当年工业总产值去年工业总产值）/当年固定资产投资额 物耗率（社会总产值国民收入）/社会总产值,四、数据库系统在DSS中的

20、作用,1、数据是最基本的决策资源 数据反映了事物在量值方面大小。1）数据归约（分离、合并、聚集等）2）聚集值的数据细节 3）多重数据源的数据 4）历史数据用于预测 5）数据不同精度的查询,四、数据库系统在DSS中的作用,2、数据是模型组合的基础 每个数学模型都需要输入数据和计算结果的输出数据。对于一个较复杂的问题，要多个模型组合起来，共同辅助决策。模型之间的组合一般是通过数据来实现，即：一个模型的输出数据是另一个模型的输入数据，或者是一个模型输出数据经过加工处理后成为另一个模型的输入数据。,3、演绎数据库,演绎数据库基本概念 演绎数据库的研究始于70年代中期，由于J.Minker和Gallai

21、re等人首创。将人工智能中的演绎功能与关系数据库相结合而产生的一种新的数据库叫演绎数据库。,演绎功能+关系数据库 演绎数据库 演绎推理：假言推理（形式逻辑）P，PQ Q P、Q为事实，PQ 为规则。从已知的关系数据库中一事实（实数据）推出一些新数据，这些新数据是数据库中所没有的。演绎推理推出的新数据称为虚数据。,演绎数据库基本概念,演绎数据库实例,表 父子关系数据库F（f，s）,演绎数据库实例（续）,建立如下两种逻辑规则：1祖孙规则 F（X，Z）F（Z，Y）G（X，Y）该规则表示X是Z的父亲，Z是Y的父亲，则X是Y的祖父。通过以上规则得出的祖孙关系为：李学李山，李平李同，刘定刘思,i,j,k,

22、获取祖孙数据库的程序是用二重循环来完成的,2祖先规则（1）F（X，Y）A（X，Y）（2）A（X，Z）F（Z，Y）A（X，Y）其中：（1）表示X是Y的父亲，则X是Y的祖先，（2）表示X是Z的祖先，Z是Y的父亲，则X是 Y的祖先。父子关系F通过以上规则得到祖先关系A。,演绎数据库实例（续）,演绎数据库的基本结构,演绎数据库系统由三部分组成：传统数据库系统 具有演绎推理的机构 在实数据中推出虚数据。数据库和演绎推理之间的接口 演绎推理机构是逻辑的，而数据库是非逻辑的，两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。,演绎数据库的基本结构,演绎数据库系统结构,演绎数据库、智能数据库和知识库的关系,演绎数据库

23、演绎推理加入数据库系统的功能中。智能数据库在数据库系统中加入归纳推理，类比推理等或然性推理，或加入自然语言理解，语音识别等人工智能中更多的技术。知识库对知识的存储和管理，不同于数据库。,3.3人机交互与问题综合系统,3.3.1 人机交互系统3.3.2 问题综合系统3.3.3 决策支持系统的综合部件,3.3.1 人机交互系统,1.人机交互的三个元素：交互设备 计算机系统的输入输出设备交互软件 展示各种交互功能的核心人的因素 用户操作模型,2.人机交互方式,人机交互方式有多种形式菜单填表命令语言屏幕显示窗口报表输出,复杂报表的示意图,3.多媒体表现与多媒体查询,（一）多媒体数据特征复合性：多个媒体

24、的复合多样性数据形式与数据操纵的多样性（图形、视频、声音等）数据量大：点阵数据关系复杂（二）多媒体信息系统,（三）多媒体查询,基于内容的检索1.静止图象检索根据特征检索（检索特征包括：颜色、纹理、形状）相似性检索（基于样本图象的相似性检索）浏览检索2.视频检索镜头分割镜头分析与描述镜头的高层组织,（四）多媒体内容检索的应用,1.图象数据库检索大容量图象数据库的检索，如医疗图象、地球遥感、面孔图象等图象数据库的检索。2.新闻节目的组织根据不同的主题将新闻报道进行组织和划分，便利新闻资料的制作和检索。3.体育节目的编辑根据需要检索足球射门、慢动作重放、比分改变、球场换人等镜头。,3.3.2 问题综

25、合系统,问题综合系统在决策支持系统的统一结构形式中和人机交互系统结合在一起形成综合部件。人机交互系统主要实现人机对话和对DSS的控制。问题综合系统完成的任务是：在决策问题用DSS语言描述（形式化）后，完成对DSS问题的分析和求解。,3.3.3 决策支持系统的综合部件,（1）决策支持系统语言 决策支持系统既要达到综合模型部件和数据部件的作用，又要起到人机交互对话作用，是需要利用很强能力的语言来完成。,目前，计算机的语言主要是数值计算语言（PASCAL、C等）和数据库语言（FOXPRO、ORACLE等）两大类。数值计算语言具有很强的计算能力，包括树、图的指针链表计算、递归运算等，但它不能直接对数据

26、库进行操作。数据库语言有很强的数据处理能力，对数据库中大量数据进行增加、删除、修改、查询等能力，但它的数值计算能力很弱。,决策支持系统语言需要数值计算和数据处理的集成。目前市场上还没有一种能包括这两类语言的综合语言。只能通过接口语言（如ODBC、ADO等）将两类语言联系起来。决策支持系统语言是数值计算语言（如C）和数据库语言（如FOXPRO）以及接口语言（如ODBC）集成的语言。,实现DSS的人机交互系统和问题综合系统，用这种集成语言来描述决策问题、求解问题。,（2）综合部件功能,控制模型的运行 多模型的组合运行 人机交互 数值计算和数据处理,3.4 模型库系统,模型应用的发展：,对比数据库：

27、,3.4.1 模型库,1.模型库的概念模型库的由来（模型应用水平的不断提高）模型程序：即用即编；谁用谁编模型程序包：结构简单；相互独立；数据不共享模型库：共享；可重用；可管理；相关模型库具有一定组织结构的模型集合由模型库管理系统进行管理每个模型都具有辅助决策能力多个模型能有效地组织成系统多个模型的连接需要利用共享的数据库,模型库（续）,2.模型库中模型的种类及其表示数学模型 表现形式为：方程、算法和程序 计算机中采用模型程序形式，用数值计算语言（如Pascal等）编制。数据处理模型 对数据库中数据的处理，数据处理模型的基本工作为对数据的选择、投影、旋转、排序和运算等。用数据库语言编制。,模型库

28、（续）,图形、图象模型 主要用于人机交互 图形模型表示为：向量数据形式或绘图程序形式 图象模型表示为：点阵数据形式报表模型 人机交互的输出形式 报表模型表示为：程序形式智能模型 主要是人工智能的专家系统，通过知识推理达到专家解决问题的能力。智能模型表示为：递归能力很强的PROLOG、C语言编制的程序。,3.4.2 模型库的组织和存储,模型库的存储需求1个模型对应24个文件：源程序文件 目标程序文件 模型说明文件 数据描述文件,模型库的组织和存储（续）,模型库由字典库和文件库两者组成1.字典库作用模型文件的索引便于模型的分类便于对模型的查询和修改组织结构文本形式适用于单个模型菜单形式适用于模型软

29、件包数据库形式适用于DSS,字典库,A.c,源文件,文件库,A.exe,目标文件,模型库的组织和存储（续）,2 模型文件库模型文件存储方式 在操作系统管理下存储模型文件 建立子目录存储模型文件模型文件的调用 对模型文件的运行，是通过模型字典库，沿着模型文件的存储路径找到该模型文件，启动它运行。,3.4.3 模型库管理系统,1 基本概念模型管理技术经历了三个阶段（1）程序文件（2）模型软件包（3）模型库管理系统,2 模型库管理系统功能,一 模型的存储管理（1）模型的表示（文件形式）程序文件（数学模型、数据处理模型）数据文件（图形、图像等）（2）模型存储的组织结构 模型字典库 模型文件库（3）模型

30、的查询和维护 查询、增加、删除、修改需要：模型字典库和文件库同时进行,二 模型库的运行管理（1）模型程序的输入和编辑输入：程序的编辑编译：源程序到目标程序（2）模型的运行控制单独运行：由操作系统命令完成组合运行：由DSS控制程序完成（3）模型对数据的存储模型与数据库的接口,三 支持模型的组合（1）模型间的组合 多模型的顺序、选择、循环及嵌套（2）模型间数据的共享和传递 通过模型存储数据库的接口,3 模型库管理系统语言体系,一 模型管理语言MML（1）模型的存储管理 同时完成字典库和文件库的管理（2）模型的查询和维护,二 模型运行语言MRL（1）单模型的调用、运行用命令语言完成（2）模型的组合运

31、行用集成语言编制程序控制运行三 数据接口语言DIL模型程序通过接口操作数据库,3.5 组合模型的决策支持系统,组合模型辅助决策是决策支持系统研究的内容。它需要模型库提供共享模型和数据库提供共享数据。,区域发展规划系统,区域发展规划问题是典型的多模型辅助决策系统区域：以人为主体的社会、经济、文化、生态环境的地域空间。如县、市、国家等都是区域规划：制定未来一定时期的目标、任务及实现方案区域发展规划：分析自身的优、劣势，对比其他区域状况，制定快速发展的目标和措施。,3.5.1 多模型辅助决策系统,1 区域发展规划的模型群,区域发展规划是一个多层次的结构体系，需要建立一个大的模型群进行研究。（1）资源

32、与生态层 研究自然资源的利弊与潜力、农业生态模式、资源生态和经济生产的关系。模型包括：气象分析与预测、土地资源分类、水体聚类分析、环境生产模型、综合评价模型、水土流失控制仿真、最佳生态结构、农业生态模式、生态趋势仿真预测等。,区域发展规划的模型群（续）,（2）产业结构层 产业结构包括：第一产业（农业等）、第二产业（工业等）、第三产业（服务业等）。研究产业结构的现状和发展趋势。模型包括：生产函数，系统环境辨识，结构分析，产量预测，林种优化，龄级控制，系统诊断和预测，经济效益评价，相关分析，运输模拟分析，最短路径，最佳调度方案，投入产出模型，动态仿真模型等。,区域发展规划的模型群（续）,（3）经济

33、能源层 经济能源包括经济实力、分配与交换、能源结构、供求平衡等。模型包括：能源结构分析，相关分析，需求预测与供需平衡，投资结构，投资效益，分配、消费相关分析，分配预测，消费预测等。,区域发展规划的模型群（续）,（4）社会经济系统层 社会经济系统包括人口的发展和控制、劳动力的使用、科技的发展、城镇建设等。模型包括：人口模型，劳力结构与劳力转换，生育控制，科技系统模型，人才结构与教育体系，智力投资方案，医院病床预测，社会服务模型和交通运输模型等。,（5）区域总体控制层 区域总体控制研究：资源生态、产业结构、经济来源、社会经济等层的宏观信息，完成区域总体设计和控制。模型包括：层次结构模型，战略决策模

34、型，协调反馈网络，投入产出模型，动态仿真模型，综合评审决策等。,区域发展规划的模型群（续）,（1）模型个数虽然愈用愈多，但没有把这些多个模型有效地组织起来形成模型库并建立有效的模型库管理系统。（2）各个模型用到的数据，基本是各模型自备，也没有把这些数据有效的组织起来形成数据库，并在数据库管理系统下运行。（3）区域发展规划中各方面分别用各自模型进行分析，规划的综合仍由人来完成：对各模型的计算结果进行分析、汇总，最后由人写出区域发展规划报告。目前大多数区域发展规划的研制，属于多模型辅助决策系统，还未达到决策支持系统的层次。实际上，决策支持系统对于区域发展规划的研究更适合。,2 模型技术的应用现状,

35、多模型辅助决策系统,输入,3.5.2 模型组合技术,（1）模型组合基本方法 模型的组合有多种方式，用逻辑形式表示有：模型间的关系为“与”（and）关系 例如“模型1 and模型2”模型间的关系为“或”（or）关系 例如“模型3 or 模型4”模型间的关系为组合“闭包”(and|or)+关系 例如“模型1 and模型2”or“模型3 and 模型4”,模型的三种程序组合方式,其中p是判别条件，满足条件时走一分支，不满足时走另一分支。,（2）模型组合的嵌套方法,其中A、B、C、D、E为不同模型，p、q、s是判别条件，满足条件时走一分支，不满足条件时走另一分支。,（3）模型组合程序的正确性,理论上证

36、明了任何程序都可以用顺序、选择、循环三种结构表示出来。实践证明，以“顺序、选择、循环”结构程序设计，易于证明其正确性。,3.5.3 模型组合的程序设计,在决策支持系统中，模型存放在模型库中，数据存放在数据库中，而控制模型的运行则在综合部件中。这就构成了一种特殊的调用关系，即控制模型在综合部件，模型运行在模型部件中，存取的数据在数据部件中。,在综合部件中由控制程序发出运行命令，并将运行权交给模型库中的模型进行运行。运行时调用数据库中的数据1，模型运行完成后将数据送入数据库中数据2，并将控制权交回给综合部件中控制程序的“下步操作”。,决策支持系统模型程序运行图,下步操作,模型顺序组合运行图,模型选

37、择组合结构运行图,模型组合循环结构运行图,决策支持系统组成,1、综合部件的控制程序2、模型库中的模型程序3、数据库中的数据,决策支持系统程序与一般系统程序的比较,1、相同处 DSS的控制程序对模型的调用与一般系统主程序对子程序的调用在程序结构上是相似的。,2、不同处：（1）DSS中的“模型”是共享资源，同一模型可以被不同DSS程序所调用。一般系统程序中的子程序（模块）只能被该系统主程序调用，并隶属于它。它不能被别的系统主程序所调用。,（2）DSS中模型程序所使用的语言可以不同于DSS的控制程序。一般系统的子程序（模块）和主程序的语言是一致的。结论：DSS程序是利用模型程序和数据两个共享资源组建

38、的。在本质上，DSS程序与一般系统程序是不一样的。,3.5.4 决策支持系统的决策支持,由多个模型组合而成的决策支持系统，在模型组合中，可以选择不同的模型、相同的数据构成不同的决策支持系统方案；DSS也可以选择相同模型、不同的数据构成不同的决策支持系统方案；DSS还可以选择不同的模型和不同的数据构成不同的决策支持系统方案。,决策支持系统要修改方案，只需修改综合部件中控制的模型名以及该模型调用的数据库名。决策支持系统的决策支持作用很容易在模型组合的控制程序中实现。,3.6 决策支持系统实例,物资分配调拨问题,物资调拨分配流程图,物资申请和库存计划汇总,制定物资分配方案,物资调拨预处理,制定物资运

39、输方案,制定物资调拨方案,打印报表,结果分析,Y,结束,修改,修改,修改,N,3.6.1 物资申请和库存的计划汇总,各单位申请物资（按单位）物资总申请（按物资）查各仓库的物资（按仓库）物资总库存（按物资）,单位申请数据库,仓库库存数据库,计划汇总模型,物资总申请数据库,物资总库存数据库,各单位对各物资的申请汇总,一、各单位的申请数据库为：Di=SQ(W1)，SQ(W2)，.，SQ(Wm)i=1，2，.，k 其中Di表示第i个单位，SQ(Wj)表示申请物资Wj的需要数量。申请数据库汇总成总申请数据库 Wj=SQ(D1)，SQ(D2)，.，SQ(Dk)j=1，2，.，m 其中SQ(Di)表示第i个

40、单位对物资Wj的申请数量。该项数据处理工作类似于对数据库的旋转,各仓库对各物资的库存汇总,二、各仓库对各物资的可供应情况为：Ki=XY(W1)-KD(W1)，XY(W2)-KD(W2)，.，XY(Wm)-KD(Wm)i=1，2，.，n 其中Ki表示第i个仓库；XY(Wj)，KD(Wj)分别表示该仓库中物资Wj的现有数量和最低储备量，XY(Wj)-KD(Wj)表示物资Wj的可供量。各仓库库存数据库汇总成总库存数据库：Wj=XY(K1)-KD(K1)，XY(K2)-KD(K2)，.，XY(Kn)-KD(Kn)j=1，2，.，m 该项数据处理工作，要在数据库中计算出可供量后，再进行类似于数据库旋转来

41、实现,3.6.2 制定物资分配方案,物资分配方案是利用物资分配模型来完成的一、比较可分配情况 对同一物资Wj计算：总可供量S（各仓库可供量之和）总申请量Q（各单位申请量之和）二、物资分配方法 1.总可供量大于等于总申请量SQ 各单位分配数量等于它的申请量：FB(Dj)=SQ(Dj)j=1，2，.，k,2.总可供量小于总申请量SQ有几种处理办法：(1)按申请比例削减。即FB(Dj)=SQ(Dj)S/Q j=1，2，.，k(2)按优先类别分配各单位按物资的需要程度定一个优先类别LP(Dj)一般分1、2、3、4等类别。,对第一类单位是重点保证。其它类别按类别大小削减，具体做法：（1）计算第一类单位总

42、申请量Q1，且SQ1时：一类单位分配数按比例削减。其它类单位分配数为零。（2）当SQ1时：一类单位的分配数等于申请数其它各类单位的可供量S1=S-Q1,计算差额 S=Q2-S1（S1：其它各类单位的可供量）这个差额分配到非一类单位中去，利用类别数LP作为加权值参与公式计算。,（3）其它各单位的分配计算其它各类单位的申请量(除一类外),计算非一类单位的削减量：(P)=S(SQ(P)LP(P)/SP)非一类单位的分配数为：,计算非一类单位的加权(类别)申请数量为：,FB(P)=SQ(P)-(P),（按类别数越高的单位削减量越多原则）,LP：类别数,分配公式在理论上是合理的在实际计算中会出现(P)S

43、Q(P)的现象，即FB(P)0为负数，这是不合理的原因：用类别数作加权，对于类别数大的单位使削减量(P)太大，超过了申请量SQ(P)。,三、计算公式完善,则FB(P)=0，即该P类单位分配数为零，在去掉P类的同时，SP中也要去掉SQ(P)*LP(P)的加权申请量。再用判别式计算类别数次大的单位，是否满足判别式，依次类推。,为了消除这种现象，建立判别式。由FB(P)0的要求得到判别式条件：,类别由数大到小的计算，若,该模型是一个数学模型。模型和数据库的关系如图：,其中物资分配数据库中每个记录表示每种物资分配给各单位的具体数量。,每种物资的调运中，参加调运的仓库和接收单位，都不是一样的，是随机的出

44、现。参加调运的仓库是由该仓库提供某物资的可供量是否大于零来决定的。参加调运的接受单位要看它接收某物资的分配数是否大于零来决定的。,3.6.3 物资调拨预处理,每个仓库到所有接受单位的路程，存入一个距离数据库中。对每一种物资，由于参加调运的仓库和单位的不同，则要形成参加调运的实际距离矩阵。对每个距离记录进行挑选，挑选后形成小的实际距离矩阵。之后，才能进行运输问题线性规划运算。,原距离矩阵,新距离矩阵,解矩阵,1、该模型完成物资调拨预处理，形成新距离数据库2、在新距离数据库中，进行物资的运输模型计算，求出物资调拨解3、对于新距离数据库中得到的物资调拨解，再回到原始距离数据库的实际位置中,该模型和数

45、据库之间关系为：,物资分配数据库,3.6.4 制定物资运输方案,利用运输问题数学模型的具体求解方法，制定各物资的运输方案。模型和数据库之间的关系为：,运输问题方程,运输问题示例,运输问题解,示例求基本解过程,20,5,30,20,5,30,25,5,5,15,15,0,基本解,用位势法求ci，dj和检验数ij,在解元素位置上用对应的距离矩阵元素以及行和列上的位势ci，dj建立位势方程.,位势方程,位势方程为：cidjDij对于上面基本解的位势方程为：c1d47，c2d22，c2d46c3d19，c3d34，c3d48这里有7个未知数，6个方程。可知解有无穷多个。我们给定一个解，为此设c10（未

46、知数减少一个）其它解就唯一了。,位势方程求解过程,人工求解此方程时，能够随机挑选方程来解（已知一个未知数求另一个未知数）。按第1个方程求出d47，按第3个方程求出c21，按第6个方程求出c31，按第5个方程求出d34，按第4个方程求出d18，按第2个方程求出d23。,求检验数,求检验数的公式为：ijDijcidj 可知，解的位置一定有ij0，非解位置的检验数中，存在32=-10，若存在ij0,说明基本解不是最优解，需要进行解的调整。,解的调整,1、由检验数ij0处开始找解的回路。,该问题的解回路为：X32 X34 X24 X22 X32,解回路调整,在回路中偶顶点的解中找最小者。对所有的偶顶点

47、解减去最小者的值，所有奇顶点解加最小者的值。调整后的解为：,20,0,5,5,0,10,15,5,-,+,-,+,解回路调整后的结果,X32=5，X34=0，X24=10，X22=15。这样，ij0处，由零解变成非零解，偶顶点最小者变成零解（X34=0）。其他位置的非零解不动。新解的目标函数为：SDijXij535吨公里。解调整后，目标函数值下降了。,求解新位势ci，dj和新检验数ij,由于解位置变化形成的新位势方程是原位势方程中c3d48改为c3d23。其它方程不变。c1d47，c2d22，c2d46c3d19，c3d34，c3d23现需要重新求解新位势方程，得到：c10，d47，c21，d

48、23，c30，d34，d19此时，求出的新检验数均有ij0，故以上解为最优。,运输问题模型的计算机算法解决之后还有具体问题需要解决，才能真正应用（一）供销不平衡及其处理线性规划运算要求总供应量等于分配数。当总供应量大于总分配数时：虚设一个分配单位，将多余的供应量都分配给它。它到各供应单位的距离大于所有的其它距离值。这将不会影响原有单位和仓库的线性规划调拨。只将最后剩余物资分配给虚设单位。,制定物资运输方案问题考虑,（二）退化情况当遇到退化情况，程序将出现死循环。退化情况的发生是在求初始解时出现。最后的解是零解，出现退化情况：非零解的个数行数列数解决退化情况需要找到适当位置上的最后一个零解，加入

49、到初始解中，即把退化问题变为非退化问题（正规情况）。,3.6.5 制定物资调拨方案,经过物资调拨汇总模型将所有物资各仓库调拨给各单位的数量，转换成：1、各仓库的发物数据库（即该仓库给各单位物资数量的数据库）2、各单位的收物数据库（即该单位接收各仓库调拨物资数量的数据库）3、制成表格，打印各仓库的发送报表和各单位的接收报表,制定物资调拨方案包括两个数据处理模型：1、物资调拨模型2、制表模型物资调拨模型完成：1、物资调拨汇总工作（类似于物资申请的计划汇总的模型的逆处理）2、修改仓库库存数据库3、修改单位物资数据库制表模型完成发物和收物报表的打印。,模型和数据库之间的关系图：,3.6.6 物资分配调

50、拨决策支持系统,一、基本方案该决策问题涉及到10个数据库：（1）单位申请数据库（2）仓库库存数据库（3）物资总申请数据库（4）物资总库存数据库（5）物资分配数据库（6）距离数据库（7）物资调拨数据库（8）仓库发物数据库（9）单位收物数据库（10）单位物资数据库,该决策问题涉及到6个模型：（1）汇总模型（2）预处理模型（3）分配模型（4）运输优化模型（5）调拨模型（6）制表模型。其中：数据处理模型：汇总模型、预处理模型、调拨模型、制表模型数学模型：分配模型、运输优化模型,建立总控程序：1、控制各模型有序地运行2、数据有效地存取3、进行人机对话：允许决策用户修改分配方案和调拨方案总控程序、6个模型