第1章-决策支持系统概述解析

农业决策支持系统DecisionSupportSysteminagriculture汤亮南京农业大学/江苏省信息农业高技术研究重点实验室办公室电话：84396804办公室地点:生科楼B3018E-mail：[e-mail]联系方式：本课程要求遵守课堂纪律打通学科，联系实践积极思考，提出问题好好复习，认真应考综合成绩：（1）平时40%出勤课堂提问、讨论课外作业（2）闭卷考试60%相关内容会在讲课过程中强调主要参考书目：1、高洪深，决策支持系统(DSS)理论·方法·案例(第3版)，清华大学出版社，20052、陈文伟，决策支持系统教程，清华大学出版社，20043、曹卫星，罗卫红，作物系统模拟及智能管理，高等教育出版社，20034、汪日康，袁蓉芳，徐华生，汪继军.计算机决策支持系统.上海科学普及出版社.19925、马芸生,杜俊俐.决策支持系统与智能决策支持系统.中国纺织出版社，19956、黄梯云.智能决策支持系统.电子工业出版社,20017、陈景艳,魏薇,关忠良等.决策支持系统.西南交通大学出版社，19958、YasuhikoTakahara，AdvancesofDSSDevelopment，经济科学出版社，200410、EfremG.Mallach.DecisionSupportandDataWarehouse.TsinghuaUni.Press,200111、曹卫星、朱艳、汤亮，等数字农作系统，科学出版社，200812、张鹏翥.决策支持系统.上海交通大学出版社.2005.13、李冬，蔡剑.决策支持系统与知识管理系统.课程的性质和任务：DSS是管理科学、数学方法、系统论为理论基础，以计算机技术为手段，针对半结构化的决策问题，辅助中、高层决策人员进行决策的一种人机系统。本课程从现代管理决策需求出发，对DSS的相关理论和技术进行介绍，并结合实际的案例进行分析，提高学生对DSS的认识，熟悉DSS的一般功能和结构，了解DSS开发的方法和相关开发技术，构建管理中的决策模型，并掌握设计和开发农业DSS的初步能力。课程主要内容:第1章决策支持系统概述第2章决策支持系统的基本概念第3章决策支持系统的构造与系统结构第4章数据库及其管理系统第5章模型库及其管理系统第6章人机界面第7章知识库、方法库及其管理系统第8章数据仓库第9章联机分析处理与数据挖掘第10章决策支持系统在农业上的应用第1章决策支持系统概述本章主要内容：1、决策支持系统的产生2、DSS与相关技术的关系3、新一代DSS的发展920世纪40年代电子计算机出现用于科学和工程计算（数值计算）20世纪50-60年代电子数据处理（EDP，数据处理）人工智能（AI,知识处理）20世纪60-70年代管理信息系统(MIS,数据处理的发展）20世纪80年代决策支持系统(DSS，定量辅助决策)专家系统（ES，定性辅助决策）20世纪90年代神经网络(NN)，Internet(万维网)20世纪90年代中期数据仓库（DW），数据挖掘（DM）21世纪信息化时代(计算机+网络)基于网络的综合决策支持系统1.1计算机与决策支持系统的发展1决策支持系统的产生决策支持系统（DecisionSupportSystem，DSS）1971年，美国M.S.ScottMorton在《管理决策系统》一文中首先提出的。DSS实质上是在管理信息系统和管理科学（运筹学）的基础上发展起来的。管理信息系统用来对大量数据进行处理，完成管理业务工作。管理科学（或运筹学）运用模型辅助决策。而决策支持系统是将大量的数据与多个模型组合起来，通过人机交互达到支持决策的作用。决策支持系统（decisionsupportsystem,DSS）的概念是70年代初由美国Michael.S.Scott.Morton在《管理决策系统》一文中首先提出的。PeterG.W.Keen等人编写了一套丛书，阐明DSS的主要观点，初步构造出DSS的基本框架。1978至1988年，DSS得到迅速发展，许多实用系统被开发出来，投入实际应用，产生明显效益。1988至现在，DSS技术持续发展，目前已基本成熟。新一代DSS研究仍然十分活跃。：管理信息系统(ManagementInformationSystem，MIS)管理信息系统是从数据处理的基础上发展起来的。1．数据处理（ElectronicDataProcessing，EDP）包括数据收集、录入、正确性检查、整理与加工、输出等。数据处理区别于科学和工程计算，具如下特性：①数据量大。如我国第3次人口普查的原始数据达400亿字符，输出的汇总表(国家、省、地、县)共259种，总量达20万页。②数据处理一般不涉及复杂的数学运算。例如，人口普查统计汇总主要是执行算术运算；③时效性强。如网上航空订票系统，可随时查询各地班机的班次、座位、售票、余票和退票情况。④数据处理的方法是每次处理一个记录。这也是数据处理与数值计算在处理方法上的区别。2、MIS的基本原理随着数据处理领域应用的成功，上世纪60～70年代西方国家（70年代末～80年代初，中国）兴起了MIS的热潮。管理信息系统（定义）是由人和计算机结合的对管理信息进行收集、存储、维护、加工、传递和使用的系统。管理信息系统具有以下特性：①主要功能是事务处理。如低级处理（信息的收集、传输、存储、检索等），高级处理（有一些模型计算）。②包含多个电子数据处理系统(EDP)。每个EDP面向一个管理职能，如财务EDP、劳资EDP等。③是为结构化决策服务的。所谓结构化决策是指那些日常的、有规律可循的、可事先确定的决策行为。④具有系统的一切特征。MIS是由若干个子系统构成，通过各子系统之间的信息联系，构成一个有机整体以实现总体管理目标。MIS从开发到运行的整个生命周期中，都体现了系统的思想和工作方法。⑤是管理系统的一部分。MIS依赖于管理系统，后者对前者的功能、组织结构具有决定性的作用。不适应管理的信息系统没有生存的价值。⑥是以数据库系统为基础建立起来的。具有集中统一规划的数据库是MIS成熟的重要标志。学校管理系统信息流程人员机构物资流程教师职工学生······××部门（学院）······××处（系）······××科室（实验室）)······××管理员（教师）学院专业班级学生管理信息系统应具备以下功能：①事务处理。事务处理是按业务功能编制出计算机程序，对数据库中的数据进行处理完成业务工作。②数据库的更新和维护。对数据库中的数据进行添加、删除和修改。存储历史信息的数据库一般只有添加操作。③产生各类报表。MIS应具有对数据库中的数据进行提炼，以报表（定期报表和不定期报表）的形式呈给用户的功能。④查询处理。包括条件查询和随机查询。⑤用户与系统的交互作用(用户界面)。用户可以通过某种方式使用MIS或对系统进行提问以获取辅助决策信息。1.3管理科学和运筹学管理科学（ManagementScience,MS）运筹学（OperationsResearch,OR）管理科学是对管理问题用定量分析方祛，建立数学模型，通过求解计算，达到辅助管理决策的一门学科。管理科学用数学模型方法研究经济、国防等部门在环境的约束条件下，合理调配人力、物力、财力等资源，通过模型的有效运行，预测发展趋势，制定行动规划或优选可行方案。管理科学处理问题时，分为以下5个阶段：①确定问题和目标。把整个问题分解成若干个子问题，收集问题的数据，确定问题的目标。②建立模型。通过数学符号定义变量，在确定它们之间的关系后，用数学表达式描述问题。如Tav=a*Tmin+b*Tmax其中a+b=1；或Tav=a*Tmin+b*Tmax③求解模型和优化方案。确定求解模型的数学方法，对求解方法编制程序和调试程序，在多个方案中选优。④检验和评价模型是否合理。通过实验数据来检验模型的解。⑤应用模型分析问题和不断优化模型。例如，作物生长模型反映了作物生长发育的规律以及主要影响因素。通过生长模型的计算，为种植者制定管理措施（如施肥、灌溉、化学调控等）提供辅助决策建议，调控作物最优生长，从而提高作物的产量和品质。1.4专家系统专家系统是人工智能的具体应用，专家系统是利用专家的知识在计算机上进行推理，达到专家解决问题的能力。1968年由E．A．Feigenbanm等人研制了DENDRAL专家系统，用来帮助化学家推断分子结构。1974年由E．H．Shortliffe等人研制了MYCIN专家系统，是一种诊断血液细菌感染以及脑膜炎的医疗诊断系统。专家系统也是一种很有效的辅助决策系统。它是利用专家的知识，特别是经验知识经过推理得出辅助决策结论。对于专家知识，它不限定是数值的，更多的是不精确的定性知识。因此，专家系统辅助决策的方式属于定性分析。专家系统具有以下特性：①用定性方式辅助决策。②使用知识和推理机制。③知识获取比较困难。④知识包括确定知识和经验知识。⑤解决问题的能力受知识库内容的限制。如苹果专家系统；棉花病虫害防治专家系统；水稻专家系统；中药材资源信息库及专家系统；等等。2DSS与相关技术的关系2.1决策与预测的关系1、基本关系（1）决策前必须先预测，预测的目的是为了更好地决策。（2）预测是一个认识过程，决策则是决策者根据将来的事物变化，结合自己的价值观和偏好作出决策，以达到某种目标。（3）预测则是从原因推测结果，决策是先从结果反方向找原因，再设法创造条件去实现结果。2、农业自然灾害预测与防灾决策3、经营预测和决策4、贯序（即时序）预测和决策2.2决策支持系统与管理科学及运筹学的关系以模型辅助决策是MS／OR和DSS的共同基础。MS／OR处理问题的过程分为4个步骤：调研、建模、优化和解释。MS／OR在建模步骤中是相当成功的。但是，对于多个模型之间的选择以及多模型的组合，已经超出了MS／OR的范围，而这正是DSS的工作。DSS与MS／OR比较，具有以下特点：①DSS将数据和模型通过接口组成一个系统。②DSS需要多模型间的选择和多模型的组合，形成多个方案。③DSS通过人机交互支持人对非/半结构问题的决策。④DSS便于用户的使用和适应用户的不同需求。2.3决策支持系统与管理信息系统的关系DSS是从MIS的基础上发展起来的，都是以数据库系统为基础，都需要进行数据处理，也都能在不同程度上为用户提供辅助决策信息。DSS与MIS具有以下不同：①MIS是面向中层管理人员，为管理服务的系统。DSS是面向高层人员，为辅助决策服务的系统。②MIS按事务功能(生产，销售，人事)综合多个事务处理的EDP。DSS是通过模型计算辅助决策。③MIS是以数据库系统为基础，以数据驱动的系统。DSS是以模型库系统为基础，以模型驱动的系统。④MIS分析着重于系统的总体信息的需求，输出报表模式是固定的。DSS分析着重于决策者的需求，输出数据的模式是复杂的。⑤MIS系统追求的是效率，即快速查询和产生报表；DSS追求的是有效性，即决策的正确性。⑥MIS支持的是结构化决策。DSS支持的是半结构化决策。2.4DSS与专家系统的关系（1）专家系统（ES）的基本原理与方法用于DSS，即构成了智能型DSS。专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。（2）包括推理机、知识库、知识获取子系统等；DSS的交互式人机接口、友好的对话系统、启发知识的模型库及数据库等。DSS与ES的异同点：（1）ES是抽取专家的知识并加以组织，以提供专家水平的咨询。DSS则强调数据与模型的有机结合和方便用户而引入人工智能思想和技术。（2）DSS强调大范围内支持决策，即强调通用性；ES是专用的，强调某一窄范围内代替决策工作。（3）DSS强调人机结合；ES只要求用户提供必要的数据外，基本是自动执行的。（4）小的DSS有可能模拟决策者的思维过程自动得到解答,决策者才在最后决定