物流信息系统第5-6讲决策支持与商业智能

物流信息系统第5-6讲决策支持与商业智能高宝俊博士副教授武汉大学经济与管理学院[e-mail]2019年9月2本讲的主要内容决策与决策支持系统DSS的结构与工作原理多维数据模型数据仓库OLAP、EIS与数据可视化数据挖掘商业智能3决策决策•决策就是评价和选择，是一个提出问题，分析问题和解决问题的过程管理就是决策——西蒙•经济学、管理学等学科所研究的课题，实际上都是“人的决策过程和问题求解过程”。要想真正理解组织内的决策过程，就必须深刻了解人的思维过程。•“从某种意义上来说，一切决策都是折中的问题。最终选择的方案，只不过是在当时的情况下可以选择的最佳行动方案而已，不可能尽善尽美地实现各种目标”4决策的过程5决策模型决策模型•用以描述决策者如何做决策的工具•决策模型的作用是将原始信息经定性分析和定量处理，转化成直接与决策有关的信息，决策者掌握了这些信息之后，就明确了决策问题的状态和决策目标，以便采取满意的决策辅助决策6决策问题的分类（1）三种决策问题•根据问题的结构程度，分成结构化问题、半结构化问题和非结构化问题•结构化程度：对某一问题在不同环境下的发展规律与结果，能否用明确的语言（数学的或逻辑学的、形式的或非形式的，定量的或推理的）给予清晰的说明或描述•结构化问题是指常规的、重复的问题，对于这些问题有着标准的解决方法。•非结构化的问题是指模糊的、复杂的问题，没有一刀切的、标准的答案。7决策问题的分类（2）结构化决策•采用专门的方法处理确定的信息，所以总能得到准确的答案，没有必要靠“感觉”或“直觉。•这是一类可编程的决策。也就是说如果你输人确定的信急并用精确的方法处理这些输人信息，就能得到准确的结果。如，产品成本核算，固定资产折旧，零件订货•在一个结构化的问题里，情报、设计和选择都是结构性的，获得最佳答案的过程是清楚的。•IT/IS可获得满意的解决8决策问题的分类（2）非结构化决策•可能存在若干正确的解决方案，但没有一种精确的方法计算出最优方案，也没有一组规则或标准能保证得到最佳的解决方案。•只能凭直觉和经验作出判断，IT/IS本身并不能解决，其作用是提供信息给决策者。•如杂志封面选取半结构问题•介于上述二者之间9决策问题的分类（2）半结构决策•介于上述二者之间•对于半结构化的问题，其部分阶段是结构性的•需要将标准化解决程序与个人判断相结合。IT/IS与人相结合来解决。10各层次决策的比较11三类决策问题的解决手段DecisionFrequencyHighLowDecisionStructureHighLowRoutine,programmabledecisionNon-routinedecisionDecisionAutomationDecisionSupportSystemsSpecialstudies12决策支持系统1970s,ScottMorton“管理决策系统”•一种“交互式的计算机系统，可以帮助决策者使用其数据及模型来解决非结构化的问题”。1980s，DSS的主要特征•数据和模型是DSS的主要资源；•DSS是用来支持用户作决策，而不是代替用户作决策•DSS主要用来解决半结构化及非结构化问题•DSS的目的在于提高决策的有效性而不是提高决策的效率。Turban管理支持系统13MIS与DSS的比较14本讲的主要内容决策与决策支持系统DSS的结构与工作原理多维数据模型数据仓库OLAP、EIS与数据可视化数据挖掘商业智能15DSS的结构（1）16DSS的结构（2）数据库子系统•DSS中的数据通常是预先从相关的数据库中抽取出来的，而不是MIS中庞大的数据。•DSS的DB中的数据来源组织内部现有的IS，如MIS、TPS来自组织外部，为分析和决策服务•DSS并不直接存取修改现有的IS的数据，因为MIS、TPS的数据不满足DSS的要求安全性和速度的考虑•数据库子系统的作用为决策模型提供数据17DSS的结构（3）模型库子系统•模型•从层次的角度来说，模型库中的模型主要划分为四种类型：战略的、战术的、操作的和分析的。•有四种模型分析功能在DSS中是最常用：因果分析（what-ifanalysis)，目标追寻，风险分析和仿真。•模型库许多模型、模型构建模块、编程语言18DSS的结构（4）模型库管理系统（MBMS）•模型库管理系统是为生成模型和管理模型提供一个用户友好环境的计算机软件系统。•用户可以通过MBMS灵活地访问、更新、生成和运行模型。•MBMS使模型的适用范围拓宽，从而使决策者能方便地使用模型；同时它还要为决策者提供将现实问题抽象成模型的工具。•所以可以说模型管理系统是联系决策问题、数据与模型的桥梁。19DSS的结构（5）模型库管理系统的主要功能•模型构建帮助用户迅速、方便地构建模型。构建的模型可以是全新的，也可以是在某个模型基础上修改加工的•模型库维护对模型的登记、分类、删除、拷贝，对模型目录的修改、建立、删除等•模型操作模型与模型的连接生成新模型对模型执行情况进行跟踪模型与数据的连接•模型结果分析20DSS的结构（6）会话子系统•会话子系统是DSS人机接口界面•提供用户表达和描述决策问题的窗口•提供用户干预和影响问题求解过程DSS的决策过程是人机交互的启发式过程，问题的解决过程往往要分解成若干阶段。一个阶段得到阶段结果及某些启示，然后进入下一阶段的人机会话，如此反复。DSS由不了解系统内部的人使用，因此会话子系统的好坏标志着DSS的实用水平•会话形式以菜单、窗口、选择表等图形方式为主，也可以用自然语言的形式21三种结构的DSS三库结构数据库模型库对话子系统数据库管理系统模型库管理系统用户数据库模型库对话子系统数据库管理系统模型库管理系统用户方法库知识库方法库管理系统知识库管理系统数据库模型库对话子系统方法库管理系统模型库管理系统用户数据库管理系统方法库四库结构两库结构22DSS案例：CargoProf收益管理系统（1）1254乘客订位代理人乘客订位系统乘客预测数据航班调度服务器可运输货物容量预测货物订舱代理人要求要求接受/拒绝货运定舱系统货物尺寸费率数据可用容量/最低价格CargoProf收益管理系统323DSS案例：CargoProf收益管理系统（2）模型与模型库管理系统•模型1：乘客数量预测模型•模型2：乘客行李预测模型-可运输货物容量预测•主模型——模型3：收益管理决策模型背包问题：有限容量，收益最大化•模型库管理系统：确定模型的调用关系数据库子系统•乘客数量分布规律乘客历史数据•乘客行李的分布规律乘客行李历史数据•利润目标数据会话子系统24问题11142225仿真：决策支持的利器假如你是银行的经理……•各类业务分别配置多少人力？这一决策考虑哪些因素？•服务水平、成本、可操作性怎么定量地解决？•Demo26何谓仿真（1）一个计算机化的模型，模仿（再现）真实系统的运行过程仿真是静态的还是动态的？•仿真时钟仿真能得到什么？•用什么来刻画运行过程？•聚焦于关心的管理问题：服务水平、成本队长、等待时间、员工的数量、忙闲……•系统的状态变量•运行过程=状态变量随时间的变化过程27何谓仿真（2）怎么模仿？•模仿的其实是系统中实体的行为（动作）顾客的到来、离去；员工的服务•行为对系统的状态有什么影响？行为改变状态理解仿真•时间在推进，实体在行动，状态在改变行为、状态、时间是仿真的三要素28仿真是如何支持决策的模仿了系统的运行过程之后……？评估•了解系统的运行过程，评估系统在目前状态下的性能What-if分析•得到不同配置(if)下，系统的性能（What）•通过比较，得到优选方案实验的思想！29为什么要仿真…直接在实际系统之上做实验，成本太高、太过危险，或会造成太大干扰•社会经济系统，经济政策、股票市场•工程，火箭、危险品系统相当复杂，数学模型无法提供分析或数值解•如果模型足够简单，采用数学工具求解理解、分析或预测一些复杂系统的行为•股票泡沫、崩跌36思考这种模型导向的DSS的核心是什么？•能否得到DSS需要的数据DSS与一般的管理科学模型的区别之一•抽象现实问题，选择合适的模型存在什么弊端•专用系统、相对独立•模型合理性、可信度?•某些现实问题建模困难37案例：现实世界中人是如何做决策的出租司机给我上的MBA课•要用科学的方法，统计学来做生意•从现实数据中，总结分析得到客户行为的规律•总结出来的规律用于支持决策38两类DSSModel-drivenDSS，模型导向决策支持系统•Primarilystand-alone•Usesmodeltoperform“what-if”andotherkindsofanalysisData-drivenDSS，数据导向决策支持系统•Allowsuserstoextractandanalyzeusefulinformationfromlargedatabases•数据仓库、OLAP、数据挖掘39数据导向决策支持系统的结构40GDSS群决策支持系统•人机交互的计算机系统•解决半结构化问题•支持群体（团队/多人）一起工作•硬件：通信•软件：由个人意见形成群体决策结果：Electronicquestionnaires,brainstormingtools,votingtools,etc41本讲的主要内容决策与决策支持系统DSS的结构与工作原理多维数据模型数据仓库OLAP、EIS与数据可视化数据挖掘商业智能42问题XX公司销售统计表统计期间：2008年1月单位：万元空调冰箱彩电……华中地区400500800……华北地区600700900………………………………选择、连接、汇总、计算•销售单（销售单号，销售时间，门店号）•销售明细（销售单号，产品编号，销售量）•产品（产品编号，产品名称，产品类别，单价）•门店（门店号，门店名，地址）43背景OLTP进出仓登录与记账增加一条新的生产线，更改产品单价更改顾客信用销售订单录入产品数据库存数据销售数据数据库：面向业务的数据组织事务处理OLAP产品数据顾客数据供应商数据数据仓库：面向主题的数据组织每种物料保持多少安全库存最佳？上个月有多少产品的销售额超过10000元？决策支持44多维模型空调4季度华中地区销售收入100万元时间维产品维门店维100销售收入A型1.5匹变频空调4季度街道口店销售收入10万元45多维模型的概念（1）多维数据模型•用多维结构来组织数据和表示数据之间的关系•立方里面是销售数据，即数据测量值，称之为度量•坐标轴是维，维提供了测量值的上下文关系。•其目的就是为了分析（决策）•多维图形表示是逻辑模型，物理上有多种实现方法此维非彼维•RDB中的维：一行数据表示一个实体（纵轴），一列数据表示实体的一个属性（横轴）•多维DB中的维表示看问题（数据）的角度•多维模型的一个切面（二维），其含义也与RDB不同46多维模型的概念（2）维度•观察数据的特定角度：时间、地理、产品……维的层次•某个特定角度（维）在细节程度上有不同的描述时间维：日期、月份、季度、年•是数据单位中保存数据的细化或综合程度的级别。维的成员•维的一个取值称为该维的一个成员。不同维层次上的取值的组合：某年某月某日度量•不同维在某一取值下的交叉点，有数据有单位事实•维和度量的组合，可用多维数组来表示。47星型模型（1）Employee_DimEmployeeKeyEmployeeID...EmployeeKeyTime_DimTimeKey年月季度日期……TimeKeyProduct_DimProductKeyProductID产品描述产品目录目录描述……ProductKeyCustomer_DimCustomerKeyCustomerID...CustomerKeyShipper_DimShipperKeyShipperID...ShipperKeySales_FactTimeK