面向現(xiàn)代制造領(lǐng)域的決策支持系統(tǒng)研究-

面向現(xiàn)代制造領(lǐng)域的決策支持系統(tǒng)研究*

摘要：在對當前DSS發(fā)展概述的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)現(xiàn)代制造模式的特點，研究了面向現(xiàn)代制造領(lǐng)域的DSS應(yīng)具備的協(xié)調(diào)機制、功能、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)層次與實現(xiàn)方式，最后展望了其發(fā)展方向。關(guān)鍵詞DSS；智能化；知識獲取

ResearchontheDecisionSupportSystemforModernManufacturingDomainAbstract：BasedontheintroductionofDSSdevelopment,thepaperdiscussestheharmonizingmechanism,function,structure,arrangementandrealizingwayofDSSformodernmanufacturingsystemaccordingtothecharacteristicofmodernmanufacturingmode.Atlast,thedevelopmentdirectionisprospected.Keywords：DSS;Intelligent;knowledgeacquisition1.

引言隨著Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和多媒體技術(shù)等的飛速發(fā)展,制造業(yè)也朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化、柔性化的方向發(fā)展，并由此涌現(xiàn)了各種先進制造概念與模式，如敏捷制造、虛擬制造、綠色制造、虛擬樣機、動態(tài)聯(lián)盟、企業(yè)重組等等。它們的共同之處是其整個過程涉及的領(lǐng)域非常廣泛，不僅與設(shè)計制造技術(shù)有關(guān)，也與信息技術(shù)、計算機技術(shù)、經(jīng)營管理與決策系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)等相融合，是新興的多學(xué)科交叉領(lǐng)域。因此，必須采用跨越式發(fā)展的方式，融合信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、計算機技術(shù)和制造技術(shù)，從系統(tǒng)管理、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計方法/技術(shù)與技術(shù)裝備等諸方面采取綜合措施，為了支持現(xiàn)代制造業(yè)的整個組織管理決策過程，迫切需要研究和開發(fā)新一代的DSS。本文就是在介紹當前DSS發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代制造模式的特點，研究了面向現(xiàn)代制造領(lǐng)域的DSS應(yīng)具備的功能、結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)機制、系統(tǒng)層次與實現(xiàn)方式，最后展望了其發(fā)展方向。2.

DSS發(fā)展現(xiàn)狀DSS從其產(chǎn)生以來，其發(fā)展已從最初僅通過交互技術(shù)輔助管理者對半結(jié)構(gòu)化問題進行管理一直到運算學(xué)、決策學(xué)及各種AI技術(shù)滲透到其中的各種實用DSS出現(xiàn)，其應(yīng)用涉及到多個領(lǐng)域，并成為信息系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的熱點之一。但是傳統(tǒng)DSS投入應(yīng)用的成功實例并不多，原因一方面是因為基于傳統(tǒng)DBMS的DSS只能提供輔助決策過程中的數(shù)據(jù)級支持，而現(xiàn)實決策所需的數(shù)據(jù)卻往往是分布、異構(gòu)的；另一方面是實際中大多DSS的應(yīng)用對決策者有較高的要求，不僅要有專業(yè)領(lǐng)域知識也要有較高的DSS構(gòu)模知識；因此針對不同的社會需求，提出了多種類型的DSS，有智能決策支持系統(tǒng)、分布式?jīng)Q策支持系統(tǒng)、群體決策支持系統(tǒng)、組織決策支持系統(tǒng)、自適應(yīng)決策支持系統(tǒng)、戰(zhàn)略決策支持系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)的提出與實現(xiàn)，各自適用于不同的場合，都在不同程度上滿足了新的決策形勢的需求。以下將對當前最主要的幾種DSS發(fā)展加以概括論述。2.1

分布與群體決策支持系統(tǒng)分布決策支持系統(tǒng)(DistributedDecisionSupportSystem,DDSS)與群體決策支持系統(tǒng)

GroupDecisionSupportSystem,GDSS）均是八十年代來DSS研究與應(yīng)用的熱門方向，滿足在制造業(yè)發(fā)展虛擬企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)化制造的需求。其中DDSS是對傳統(tǒng)集中式DSS的擴展,是分布決策、分布系統(tǒng)、分布支持三位一體的結(jié)晶[1]。GDSS則是面向群體活動的，它為群體活動提供溝通支持、模型支持及機器誘導(dǎo)的溝通模式3個層次的支持。GDSS與DDSS既有區(qū)別又有聯(lián)系，前者是對個體決策支持系統(tǒng)的擴展，后者則是相對于集中式DSS而言的，兩者研究的重點和關(guān)注的焦點有所不同。GDSS對群體決策的支持既可是集中式?jīng)Q策，又可是分布式?jīng)Q策。但通常情況下，群體決策是在分布環(huán)境下實施的，這就決定了GDSS與DDSS有著非同尋常的聯(lián)系。GDSS大多采用分布式和分散式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)支持“水平方向”分布式處理，,即支持對數(shù)據(jù)對象的遠距離操作；系統(tǒng)還支持“垂直方向”的分散式處理，即通過在用戶和各應(yīng)用層之間的接口，來實現(xiàn)各個應(yīng)用領(lǐng)域的功能。DDSS與GDSS的這種特性使其在企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟、網(wǎng)絡(luò)化制造、CSCW、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了充分的應(yīng)用。有學(xué)者[3]就針對企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟開發(fā)了一個決策支持系統(tǒng)，該群體決策支持系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu)，既可以獨立使用，也可以與AVE組織建立輔助工具聯(lián)合使用。整個系統(tǒng)可根據(jù)具體AVE問題建立不同類型的決策模型與決策知識，并通過決策支持系統(tǒng)通用開發(fā)工具定義各類決策功能對象，從而添加進系統(tǒng)，形成針對某類制造企業(yè)的部分通用AVE組織管理群體智能決策支持系統(tǒng)。而且系統(tǒng)的決策模型、知識與參考模型庫亦將隨著時間的增加不斷擴充，適合基于Internet的計算機協(xié)同工作環(huán)境進行群體決策，為建立動態(tài)聯(lián)盟的動態(tài)組織管理全過程提供問題求解與決策支持。2.2

組織決策支持系統(tǒng)ODSS組織決策支持系統(tǒng)(OrganizationalDecisionSupportSystem,ODSS)是針對目前的多人規(guī)模管理決策活動已不可能或不便于用集中方式進行而產(chǎn)生的，它要求在更高的決策層和更復(fù)雜的決策環(huán)境下得到計算機的支持。對ODSS迄今為止還沒有一個統(tǒng)一的概念，但可通過其規(guī)模與其它類型的DSS區(qū)別開來，并且在要求上也與其它形式的DSS不同，它支持一個組織中多個不同功能領(lǐng)域和不同層次的決策任務(wù)，而非關(guān)注于針對一個決策問題的單個決策者或一個決策組。ODSS主要是在分布式環(huán)境中，用戶可以通過系統(tǒng)從不同區(qū)域獨立、并行對其他用戶進行訪問、交流[4]。一般說來，ODSS應(yīng)具有如下特征[5]：1同時涉及公共數(shù)據(jù)和私有數(shù)據(jù)，同時涉及公共模型和私有模型；2一個ODSS可以跨越多個組織部門；3注重對決策者的內(nèi)容支持（即提供分析工具幫助決策者進行問題分析），也注重對決策者的過程支持（即創(chuàng)建決策分析環(huán)境，支持決策者完成其決策過程中的各種活動）；4打破功能領(lǐng)域；5打破遞階層次；6有一組支持信息/過程任務(wù)的工具包，依賴計算機技術(shù)。ODSS的上述特征使其在制造領(lǐng)域及CSCW領(lǐng)域中的得到了重視與應(yīng)用。目前面向機械制造領(lǐng)域的ODSS的研究重點在于，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計特性，將Agent技術(shù)的分布式智能控制方法與ODSS的分布特性結(jié)合起來，利用多智能體系統(tǒng)適于求解功能或地理上分布的復(fù)雜問題和問題求解及推理中出現(xiàn)的有爭議的問題特點，來完成異地協(xié)同設(shè)計與制造的協(xié)作策略、知識共享和沖突消解等問題，提高整個ODSS的智能化程度，以適應(yīng)于當前網(wǎng)絡(luò)化、分布式的計算環(huán)境。如通過采用Agent封裝、改造和擴展原有決策支持系統(tǒng)的問題部件、數(shù)據(jù)部件和模型部件，使整個系統(tǒng)具有更高的柔性。2.3

自適應(yīng)決策支持系統(tǒng)自適應(yīng)決策支持系統(tǒng)（AdaptiveDecisionSupportSystem，ADSS）是針對信息時代多變、動態(tài)的決策環(huán)境而產(chǎn)生的[6]，它將傳統(tǒng)面向靜態(tài)、線性和漸變市場環(huán)境的DSS擴展為面向動態(tài)、非線性和突變的決策環(huán)境的支持系統(tǒng)，用戶可根據(jù)動態(tài)環(huán)境的變化按自己的需求自動或半自動地調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能或接口。對ADSS研究主要從自適應(yīng)用戶接口設(shè)計、自適應(yīng)模型或領(lǐng)域知識庫的設(shè)計、在線幫助系統(tǒng)與DSS的自適應(yīng)設(shè)計四個方面進行，其中問題領(lǐng)域知識庫的建立是ADSS成功與否的關(guān)鍵，它使整個系統(tǒng)具有了自學(xué)習(xí)功能，可以自動獲取或提練決策所需的知識。對此，必須給問題處理模塊配備一種學(xué)習(xí)方法或在現(xiàn)有DSS模型上再增加一個自學(xué)習(xí)構(gòu)件。歸納學(xué)習(xí)策略是其中最有希望的一種學(xué)習(xí)方法，可以通過它從大量實例、模擬結(jié)果或歷史事例中歸納得到所需知識。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于事例的推理等多種知識獲取方法的采用也將使系統(tǒng)更具適應(yīng)性。市場環(huán)境變化及產(chǎn)品開發(fā)過程是混沌的，因此有學(xué)者提出一種支持先進制造模式的基于自組織的決策模式及決策支持系統(tǒng)[7]，系統(tǒng)以協(xié)同論和分形理論等自組織理論為基礎(chǔ)，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自身動態(tài)重組、適應(yīng)混沌環(huán)境的能力。從而使企業(yè)在湍流、混沌的復(fù)雜非平衡環(huán)境下，適時、快速地設(shè)計新產(chǎn)品、重構(gòu)制造系統(tǒng)，再造經(jīng)營過程。2.4

基于數(shù)據(jù)倉庫的DSS

在制造領(lǐng)域中，產(chǎn)品開發(fā)需要全面的、大量的信息，包括需求信息、競爭情報、管理信息、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等等，并且很多信息要從分布、異構(gòu)的海量數(shù)據(jù)中挖掘而得，傳統(tǒng)的DBMS難以滿足這一需求。因此基于數(shù)據(jù)倉庫（DataWarehouse,DW）的DSS應(yīng)運而生。數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)作為面向主題的、集成的、在一定周期內(nèi)保持穩(wěn)定的、隨時間變化的，用以支持企業(yè)或組織決策分析的數(shù)據(jù)的集合，可將來自各個數(shù)據(jù)庫的信息進行集成，從事物的歷史和發(fā)展的角度來組織和存儲數(shù)據(jù)，供用戶進行數(shù)據(jù)分析，并輔助決策支持，為決策者提供有用的決策支持信息與知識[8]。數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)不是一種單一的技術(shù)或軟件，它融合了數(shù)據(jù)庫理論、統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)可視化和人工智能技術(shù)等多項研究領(lǐng)域，在大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有價值的知識，用于決策支持和預(yù)測未來。因此基于這一技術(shù)的決策支持系統(tǒng)為決策支持系統(tǒng)提供了可取的數(shù)據(jù)組織方式、為決策人員提供了強有力的支持工具，能有力地推動決策的現(xiàn)代化進程。基于數(shù)據(jù)倉庫理論與技術(shù)的DSS的研究與開發(fā)尚處于起步階段，但已得到了眾多學(xué)者的重視[8,9,10,11]，其主要研究課題包括：①DW技術(shù)在DSS系統(tǒng)建立中的應(yīng)用以及基于DW的DSS的結(jié)構(gòu)框架；②采用何種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)或知識發(fā)現(xiàn)方法來增強DSS的知識源；③DSS中的DW的數(shù)據(jù)組織與設(shè)計及DW管理系統(tǒng)的設(shè)計。總的說來，基于DW的DSS的研究重點是如何利用DW及相關(guān)技術(shù)來發(fā)現(xiàn)知識以及如何向用戶解釋和表達知識，為決策支持提供更有力的數(shù)據(jù)支持，有效地克服傳統(tǒng)DSS數(shù)據(jù)管理難與忽視歷史數(shù)據(jù)等問題。2.5其它類型的DSS

DSS還有多種其它的形式，但它們均是從某個方面或某個過程出發(fā)對傳統(tǒng)DSS進行改進而得到的，較出名的智能決策支持系統(tǒng)（IntelligentDecisionSupportSystem,IDSS），另外還有支持高層決策的戰(zhàn)略決策支持系統(tǒng)（SDSS）、決策支持中心（DSC）、執(zhí)行信息系統(tǒng)（ExecutiveInformationSystem,EiS）、強調(diào)激發(fā)決策者靈感與創(chuàng)造力的積極型決策支持系統(tǒng)（ActiveDSS）等等；而從技術(shù)方面則注重引入Agent技術(shù)或群件、組件技術(shù)將各種形式的決策支持系統(tǒng)擴展為面向Intranet/Internet的DSS。3.

進一步研究方向綜上所述，DSS研究走過二十幾年的歷程,目前正處于蓬勃發(fā)展的階段。結(jié)合現(xiàn)代制造業(yè)與當前DSS的發(fā)展概況，筆者認為DSS及其相關(guān)領(lǐng)域?qū)⒔Y(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)、AI等領(lǐng)域的新發(fā)展，向著以下方向發(fā)展：1）

在Inter/Intranet環(huán)境下，體系結(jié)構(gòu)朝著分布、分層、并行的三層結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。為了滿足虛擬企業(yè)敏捷度要求并符合合作企業(yè)高度自治的特點，系統(tǒng)應(yīng)具有較強的模型重組能力，并且各個決策單元可以獨立工作，也可在求解過程中動態(tài)組合。系統(tǒng)的知識子系統(tǒng)可對整個系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、管理、控制和沖突消解，整個系統(tǒng)具有良好的可擴充性、可修改性。2）

隨著決策環(huán)境的越趨復(fù)雜，一方面需進一步提高DSS本身的智能，另一方面人機合作和人人交流將是進行系統(tǒng)開發(fā)的重點；并且在一定時期內(nèi)，重點應(yīng)將DSS的基于邏輯和符號處理的理性決策能力與人類的直覺決策能力相融合，充分發(fā)揮人機各自優(yōu)勢來解決復(fù)雜決策問題；3）

鑒于充足的數(shù)據(jù)源是DSS有效發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，各地分布、異構(gòu)知識源的獲取、表達、管理與應(yīng)用將成為研究重點。整個系統(tǒng)應(yīng)支持多種知識表達方法和推理方法，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共存，將目前基于模型和數(shù)據(jù)庫的DSS從過去僅將“數(shù)據(jù)”視為數(shù)值轉(zhuǎn)移到支持建立基本文檔的DSS。需要集成DW、DM與OLAP及其它KDD知識獲取方法，將各類分布、異構(gòu)的知識源集成起來，為決策者提供各種類型的、有效的數(shù)據(jù)分析，起到?jīng)Q策支持的作用。參考文獻1.

肖人彬,羅云峰,費奇.決策支持系統(tǒng)發(fā)展的新階段系統(tǒng)工程理論與實踐199,1:47~492.

G.R.RaoandM.Turoff.Ahypermedia-basedgroupdecisionsupportsystemtosupportcollaborativemedicaldecision-making.3.

徐曉飛,戰(zhàn)德臣,葉丹等.動態(tài)聯(lián)盟的建立及其集成支撐環(huán)境.計算機集成制造系統(tǒng)CIMS,1998,1:9~124.

T.K.Sen,L.J.Moore,T.J.