新型计算机管理系统——智能管理系统

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1992.02.022 第14卷第2期 北京科技大学学报 to1.14No.2 1992年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing March 1992 新型计算机管理系统 一智能管理系统 涂序彦· 摘要：本文论述新型计算机管理系统一智能管理系统的设计方法与实现技术。 关键词：智能管理系统，广义管理模型，启发优化方法，多库协同铁件，多媒体智能接口。 A New Type of Computer-based Management System -Intelligent Management System (IMS) Tu Xuyan+ ABSTRACT:In this paper,the methodology of design and the technology of design and the techuology of implementation for a new type of computer-based management system-Intelligent Management System (IMS)are discussed. KEY WORDS:intelligent management system,generalized management model, heuristic optimization method,multibases cooperation software,multimedia intelligent interface 1 智能管理系统的产生背景 从50年代到80年代，计算机管理系统的发展过程可分为3代： 1991-10一24收稿 ·计算机科学与工程系(Dcpt,of Computer Science and Engincering) 256

结 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 “ 封 新型计算机管理系统 一智能管理系统 涂 序 彦 ’ 摘 要 本文 论述新型 计算机管理系统一智能 管理系统的设计方法与实现技术 。 关键词 智能管理系统 ， 广义管理模 型 ， 启发优化方法 ， 多库协 同软件 ， 多媒体智能接口 。 一 沮 一 参 ， 了 一 位 一 爪 ， 切 扭 ， 、 五 ， 也 ， 任 智能管理系统的产生背景 从 年代到 年代 ， 计算机管理系统的 发 展过程可分 为 代 一 一 收稿 计算机科学 与工程系 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1992．02．022

第1代计算机管理系统 在50~60年代，以EDP电子数据处理(Electronic Data Processing),TPS事务处理系统 (Transaction Processing System)为代表。主要是关于工资管理、帐目计算、数据统计、 报表登计…等，单项目、小范围、低层次的数据处理或事务处理的计算机辅助管理的软件 包。 第2代计算机管理系统 在60~70年代，以MIS管理信息系统(Management Information Systcm),OAS办公 自动化系统(Office Automation System)为代表的计算机辅助管理系统。 MIS是EDP的发展，主要是面向企业的经营管理，如：生产调度、计划优化、财务、物 资、人事、库存、销售管理等，多项目、中范围、中层次的，基于数据库技术和运筹学方法 的计算机辅助管理系统。 OAS是TPS的发展，主要面向办公室的秘书事务处理，如：打字机、复印机、电传机… 等办公设备的自动化，各种办公文件、档案的计算机管理等，低层次的办公事务和信息处理 的计算机辅助管理系统。 第3代计算机管理系统 在70~80年代，以DSS决策支持系统(Decision Support System)为代表，主要面向高层 次、大范围、战略性的决策问题，和相应的非结构化、半结构化的信息处理，基于预测、优 化、决策分析方法，数据库及模型库技术的计算机辅助管理系统。 80年代以来，在计算机管理领域中，形成了：“DSS、OAS、MIS”三足鼎立的局面。三 者各有侧重，分道扬德。但是，从满足用户不断增长的需求，适应现代计算机应用系统的技 术发展趋势的观点分析。上述3种计算机辅助管理系统，还存在许多有待解决的问题，例 如： (1)系统功能不全。决策支持系统DSS侧重于高层决策支持，管理信息系统MIS侧重于 中层信息管理，办公自动化系统OAS侧重于低层事务处理。然而，实际上，许多用户单位对 计算机辅助管理系统的功能需求是全面的、综合性的，既有高层决策支特，也有中层信息管 理和低层事务处理；既要为领导人员服务，也要为中层干部和办公人员服务。 (2)数学模型局限。在DSS、MIS中，进行优化、预测、决策分析，普遍采用数学模 型，如：代数方程、微分方程、差分方程等。在现代化、科学化管理方面，仅仅采用数学模 型，有很大的局限性。因为有许多问题目前还不能或难以用数学模型描述，如，专家经验、 领导意图、群众心理等。此外，由于信息不完全、数据不准确，以及其他不确定、不确知因 素，也使数学模型的建模遇到障碍。而数学模型的复杂性，如非线性、维数灾等，又造成求 解的困难。 (3)软件结构单一。在DSS、MIS、OAS中普遍采用数据库技术，系统的软件结构几乎 都是数据库，比较单调，缺乏知识库、模型库、方法库、图形库…等，多样化、丰富的软件 系统结构，不便于知识、模型、方法、图形等多种信息模式的存贮和管理。 (4)人机关系失调。有些计算机管理系统应用效果不好，重要原因之一是人桃关系失 257

第 代计 算机管理 系统 在 一 年代 ， 以 电子数据处理 ， 事务处理系统 “ ， 为代表 。 主要是关于工资管理 、 帐 目计算 、 数据 统 计 、 报表登 计…等 ， 单项 目 、 小范围 、 低层 次的 数据处理或事务处理的 计算机辅 助 管 理 的 软件 包 。 第 代计算机 管理系统 在 一 年代 ， 以 管理信息系统 了 ， 办公 自动化系统 。 为代表 的 计算机辅 助管理 系统 。 是 的 发 展 ， 主要是 面向企业的 经营管理 ， 如 生 产调 度 、 计划优 化 、 财务 、 物 资 、 人 事 、 库 存 、 销售管理等 ， 多项 目 、 中范围 、 中层次的 ， 基于 数 据库 技术和 运筹学方法 的 计算机辅 助管理 系统 。 是 的发展 ， 主要面 向办公 室的秘 书事务处理 ， 如 打字机 、 复印机 、 电传机… 等办 公 设备的 自动 化 ， 各 种办公文件 、 档案 的计算机 管理等 ， 低 层次的办公事务和 信息 处理 的 计算机辅 助管理系统 。 第 代计 算机借理系统 在 年代 ， 以 决策支持 系统 为代表 ， 主要面 向高层 次 、 大范围 、 战略性的决策问题 ， 和相应的非结构 化 、 半结 构化的信息处理 ， 基于预测 、 优 化 、 决策分析方法 ， 数据库及模型库技术 的计算机辅助管理 系统 。 年代 以来 ， 在计算机管理领域 中 ， 形 成了 “ 、 、 ” 三足鼎立的 局面 。 三 者各 有 侧重 ， 分道扬镰 。 但是 ， 从满 足用 户不断 增 长的需求 ， 适应现代计算机应用 系统的技 术 发 展趋势的观点分 析 。 上述 种计算机辅助 管理 系统 ， 还存 在许多有待解决 的 问 题 ， 例 如 系统功能 不全 。 决策支持 系统 侧重于高层决策支持 ， 管理信息系统 侧重于 中层 息管理 ， 办公 自动 化系统 侧重于 低层事务处 理 。 然而 ， 实际上 ， 许多用户单位对 计算机辅助管理 系统的功能需求 是全面的 、 综 合性的 ， 既有高层决策支持 ， 也有 中层信息管 理和低层 事务处理 既要 为领导人员服务 ， 也要为 中层千部和 办公人 员服务 。 、 数学模型 局限 。 在 、 中 ， 进行优化 、 预侧 、 决策分析 ， 普遍 采 ’ 用 数 学模 型 ， 如 代数方程 、 微分 方程 、 差分方程 等 。 在现代 化 、 科学 化管理方面 ， 仅仅采 用 数学模 型 ， 有 很大的局限性 。 因为有许多问题 目前还不能 或难 以用数学模型描述 ， 如 ， 专 家 经验 、 领导意 图 、 群 众心 理等 。 此外 ， 由于信 息不完全 、 数据不准确 ， 以及其他不确定 、 不确知 因 素 ， 也使数学模型的建模遇到障碍 。 而数学模型 的复杂性 ， 如非线性 、 维数灾等 ， 又造成求 解的困难 。 软件结构单一 。 在 、 、 中普遍采用 数据库技术 ， 系统的软件结 构几乎 都 是数据库 ， 比 较单 调 ， 缺乏知 识库 、 模型库 、 方法库 、 图形库 … 等 ， 多样化 、 丰富的 软件 系统结 构 ， 不便于知 识 、 模型 、 方法 、 图形等多种信息模式的存贮 和管理 。 人机 关系失调 。 有些计算机管理系统应用效果不好 ， 重要原 因之一是人机 关 系失

调。一方面是在系统设计中，人机分工不合理；另一方面是人机界面不友好，缺乏人机智能 接口。 (5)智能水平不高。通常的MIS、OAS、DSS的智能水平不高，系统不具备自学习、 自适应、自组织等智能特性。 鉴于以上情况，我们从80年代开始探讨第4代计算机管理系统，提出了智能管理系统的 概念，研究与开发了智能管理系统的设计方法与实现技术。 2智能管理系统的设计思想 为了研究新一代计算机管理系统的设计方法与实现技术，探讨解决现有计算机管理系统 存在的上述问题的新途径，我们关于智能管理系统IMS的设计思想可归纳如下： 2.1智能化 将人工智能的概念、方法和技术，如：专家系统、知识工程、启发推理、模式识别、图 象处理、自然语言理解、人工神经网络等，引入和应用于计算机管理系统的设计和实现，提 高现有各种计算机管理系统的智能水平，建造智能决策支持系统、智能管理信息系统、智能 办公自动化系统。 “智能化”思想可用如下逻辑关系式表示： AI⊕DSS+IDSS AI⊕MIS-+IMIS AI⊕OAS→IOAS 式中：AI-人工智能(Artificial Intelligence). IDSS一智能决策支持系统(Intelligent Decision Support System) IMIS一智能管理信息系统(Intelligent Management Information System) IOAS一智能办公自动化系统(Intelligent Office Automation System) 2.2集成化 在系统功能上，将高层次决策支持功能、中层次信息管理功能、低层次事务处理功能进 行集成，以满足用户全面的、综合性功能需求，构成具有全方位功能的智能管理系统。 若在智能化基础上，进行功能集成化，则集成化思想可用如下逻辑关系式表示： IDSS⊕IMIS⊕IOAS→IMS或表示：在“集成化”基础上，进行智能化， (DSS⊕MIS⊕OAS)⊕AI→IMS 式中，IMS一智能管理系统(Intelligent Management System) 在系统设计方程与实现技术上，也需要进行集成化。如： ·模型集成化 将数学模型、知识模型、网络模型进行巢成化，组成“集成模型”。 MM⊕KM⊕NM+IM 式中：MM一数学模型(Mathematical Model) KM一知识模型(Knowledge Model) 258

调 。 一方面是在系统设计中 ， 人机分工不合理 ， 另一方面是人机界面不友好 ， 缺乏 人机智能 接 口 。 智能 水平不高 。 通常的 、 、 的 智能水平不高 ， 系统不具备 自 学 习 、 自适应 、 自组织等智能特性 。 鉴于 以上情况 ， 我们 从 年 代开始探 讨 第 代 计算机管理系统 ， 提 出 了智能管理系统的 概念 ， 研究 与 开发 了智能管理 系 统的设计方法与 实现 技术 。 智能管理系统的设计思想 为了研究新一代 计算机管理系统 的设计方法与实现技术 ， 探讨解决现有计算机管理系统 存 在的上述问题的新途径 ， 我们 关于 智能 管理系统 的设计思想可归 纳如下 。 智能化 将人工智能的概念 、 方法和 技术 ， 如 专 家 系统 、 知识工程 、 启发推理 ‘ 模式识别 、 图 象处理 、 自然语言理解 、 人工神经 网络等 ， 引入和应用于计算机管理 系统的设计和实现 ， 提 高现有各种计算机管理 系统 的 智能水平 ， 建 造智能决策支持 系统 、 智能管理信 息系统 、 智能 办公 自动化系统 。 “ 智能化 ” 思想可用 如下逻辑关系式表示 ， 、 ， 式 中 一人 工智能 一智能决策支持 系统 一 智能 管理信息 系统 。 一 智能 办公 自动 化系统 集成化 在系统功 能上 ， 将高层 次决策支持功能 、 中层 次信息管理功能 、 低层次事务处理功能进 行集 成 ， 以满 足用户全 面的 、 综合 性功能需求 ， 构成具有全方位功能的智能管理系统 。 若 在智能化基础上 ， 进行功能集成化 ， 则集成化思想可 用 如下逻辑关系式表示 ① ， 或表示 在 “ 集 成化 ” 基础上 ， 进行智能化 。 ① 釜 、 式 中 ， 一 智能管理 系统 二 在系统设计方程与实现技术上 ， 也需要进行集成化 。 如 · 模型集 成化 将数学模型 、 知 识模型 、 网络模型进行集 成化 ， 组 成 “ 集成模型 ” 。 ， 式 中 一数学模型 一知识模型

NM-一网络模型(Net workModel) IM一集成模型(Integrated Model) ·软件集成化 将数据库、知识库、模型库、方法库进行集成化，构成“多库软件”。 DB⊕KB⊕MB⊕WB-+MS 式中：DB一数据库(Data Base) KB一知识库(Knowledge Base) MB一模型库(Model Base) WB一方法库(Way Base) MS一多库软件(Multi--bases Software) 2.3协调化 在智能管理系统中，“协调化”设计思想体现在下列方面： ·人机协调 计算机管理系统是管理人员与计算机组成的人机系统。其中，人机协调是关健所在，需 要通过人机合理分工及人机智能接口，实现人机协调。 ·多模型协调 在智能管理系统中，采用集成化管理模型，需要进行：数学模型、知识模型、网络模 型等多模型协调。 ·多库协调 在集成化多库软件系统中，需要进行：数据库、知识库、模型库、方法库等多库协调。 ·多媒体协调 在集成化的多媒体人机智能接口中，需要进行文字、图象、声音等多种媒体的协调。 了智能管理系统的关键技术 根据“智能化”、“集成化”、“协调化”设计思想，几年来，我们研究与开发了智能 管理系统的设计与实现的关键技术，如： 3.1广义管理模型 为了克服数学模型的局限性，研究与开发了广义管理模型GMM一Generalized Manage- ment Model。其主要概念如下： ·集成化模型 利用计算机软件设计方法，将数学模型、知识模型、网络模型进行集成，构成面向用户 实际问题的广义模型。如：由代数方程、产生式规则、有向图组成的，定性和定量描述相结 合的集成化模型。 ·智能化模型 应用人工智能的启发式程序、学习方法，系统辨识的模型校正方法，模型库及其管理系 统，构成具有自学习、自适应、自组织性能的智能化模型。如：利用模型的自学习、自适应 性能，跟踪实际问题条件与环境的变化；自组织面向用户需求的模型。 例如：多层状态空间模型、多重广义算子模型、广义知识表达网络…等广义模型。 259

一网 络模型 五 一集 成模型 · 软件集成化 将 数据库 、 知识库 、 模型 库 、 方法库进行集 成化 ， 构成 “ 多库软件 ” 。 ① 式 中 一数据库 一知 识库 一模型库 一 方法库 一多库软件 一 二 。 协 调 化 在智能管理 系统 中 ， “ 协调 化 ” 设计思想体现 在下 列方面 · 人 机协调 计算机管理 系统是管理人 员与 计算机组 成的 人机系统 。 其 中 ， 人 机协 调 是 关 键所在 ， 需 要通 过人机合 理分 工 及人机 智能接 口 ， 实现人机协调 。 · 多模型协调 在智能管理 系统 中 ， 采 用 集 成 化管理模型 ， 需要进行 数 学模型 、 知 识模 型 、 网 络模 型 等多模型协调 。 · 多库协调 在集 成 化 多库软 件系 统 中 ， 需要进 行 数 据库 、 知 识库 、 模型库 、 方法库等多库协调 。 · 多煤体协调 在集成化的 多媒 体人机智能接 口 中 ， 需要进行文字 、 图象 、 声音等多种媒体的协调 。 智能管理系统的关键技 术 根据 “ 智能 化 ” 、 “ 集成化 ” 、 “ 协 调 化 ” 设 计思想 ， 几年来 ， 我们研究与开发 了智能 管理 系统的设计与 实现的关键技术 ， 如 。 飞 广义 管理模型 为 了克服数学模型 的 局限性 ， 研究 与开发 了广义管理模型 一 。 。 。 其主要概念 如下 · 集成化模型 利 用计算机软件设计方法 ， 将数 学模型 、 知 识模型 、 网络模型进行集成 ， 构成面向用户 实际问题的广义模型 。 如 由代数 方程 、 产生式规则 、 有向图组 成的 ， 定性和定量描述相结 合 的集成化模型 。 · 智能 化模型 应 用人 工智能 的启发式程序 、 学 习方 法 ， 系统辨 识的模型 校正方法 ， 模型 库及其管理 系 统 ， 构成具 有 自学 习 、 自适应 、 自组织性能 的 智能 化模型 。 如 利用模型 的 自学 习 、 自适应 性能 ， 跟踪实际 问题条件与环境的 变化 自组织面向用户需求的模型 。 例如 多层状态空间模型 、 多重广义算子模型 、 广义知 识表达网络 等广义模型

3.2启发优化方法 最优化是科学管理的重要内容，通常的最优化方法都是基于数学模型的。为了求解基于 广义模型的优化向题，研究与开发了启发优化方法HOM一Heuristic Optimization Method。 启发优化方法是人工智能的启发式知识推理技术与运筹学、控制理论中的静态或动态最 优化方法相结合的优化方法。如：启发式线性规划、启发式动态规划…等。 启发优化方法要与广义管理模型相适应。例如，当广义模型为产生式规则与线性规划的 集成模型时，启发优化方法可采用基于规则匹配的单纯形法。 启发优化方法可以压缩可行解空间，提高寻优搜索效率，判别局部最优或全局最优，求 取次优解或满意解。 3.3多库协同软件 作为智能管理系统的软件实现技术，研究与开发了多库协调软件MCS一Multibases Cooperation Software,,以便支持用户，利用广义管理模型和启发优化方法，求解实际问 题。 多库协同软件是由数据库、知识库、模型库、方法库…等构成的集成化软件结构。按其 结构方案不同，可分为各种类型。如： ·知识主导型 以知识库为主导的多库协同软件结构，其中，协调器是基于知识库的推理机构。 ·数据基础型 ~以数据库为基础的多库协同软件结构，适用于在原有数据库基础上扩充的系统。 ·多库并列型 其中各库地位平等，既可协同工作，也可单独运行。协调器具有多库通信、调度管理、 资源共享等功能。 此外，根据用户的实际需求，还可以设计其他结构的多库协同软件。 3.4多媒体智能接口 为了实现人机协调，在智能管理系统中，一方面，在系统功能设计中，力求人机合理分 工，人机智能结合。人为主导，担负需要创造性、灵活性的决策、指挥工作，机为辅助，担 负需要精确性、快速性的大量、重复的工作。另一方面，在人机界面设计中，利用多媒体智 能接口，以实现人机自然对话、友好交互。 多媒体智能接口MII一Multimedia Intelligent Interfacer中，采用文字、图象、声音、 语言、动画…等多种媒体，进行自然的或类自然的，双向人机通信。除了通常的输入、输出 设备，如：键盘、鼠标，显示器、打印机等，还可采用扫描仪、摄象机、话简、绘图仪、录 相机、扬声器、电视机等，进行声、图、文并茂的人机交互。 在多媒体智能接口设计与实现中，要应用人工智能、模式识别、自然语言理解、计算机 视、听觉，以及电视、录相、传真、动画等多种技术的巢成。 260

。 启发 优化 方 法 最优 化是科学管理的重要内容 ， 通常的最优化方法都是基于数 学模型 的 。 为 了求解基于 广义模型 的优化向 题 ， 研 究 与 开 发 了 启 发 优 化 方 法 一 ” 。 启发优 化方法是人工智能的启发式知识推理技术与运筹学 、 控制理论 中的 静态或动态最 优化方法相结合 的优化方法 。 如 启发式线性规划 、 启发式动态规划 二 等 。 启 发优化 方法要与广义管理模型相 适应 。 例如 ， 当广义模型 为产生式规则与线性规划 的 集成模型时 ， 启发优化方法可采用基于规则匹配的 单纯形法 。 启 发优化方法可 以压缩可行解空间 ， 提高寻优搜索效率 ， 判别局部最优或全 局最优 ， 求 取次优解或满意解 。 。 多库协 同软件 作为智能管理系统的软件实现技术 ， 研究与 开 发 了 多 库 协 调 软 件 一 。 。 。 ， “ ， 以便支持用 户 ， 利用广义管理模型和启 发优化方法 ， 求 解 实 际向 题 。 多库协 同软件是 由数据库 、 知识库 、 模型库 、 方法库…等构成的 集成化软件结构 。 按其 结构方案不同 ， 可分为各种类型 。 如 · 知 识主导型 以知识库为主导的 多库协 同软件结构 ， 其中 ， 协调 器是基于知 识库的推理机构 。 数 据基础型 以数据库为摹础的 多库协同软件结构 ， 适用于 在原有数据库基础上扩充的系统 。 城 一， 多库并列型 其 中各库地 位 平等 ， 既可协同 工作 ， 也可 单独运行 。 协调 器具 有多库通信 、 调度管理 、 资 源共享等功能 。 此外 ， 根据用户的实际需求 ， 还可 以设 计其他结构的 多库协 同软件 。 翻 。 多媒体智能接 口 为 了 实现人机协 调 ， 在智能管理系统 中 ， 一方面 ， 在系统功能设计 中 ， 力求人机合 理分 工 ， 人机智能结合 。 人 为主导 ， 担 负需要 创造性 、 灵活性的 决策 、 指挥工作 机 为辅 助 ， 担 负需 要精确性 、 快速性的大量 、 重 复的工作 。 另 一方面 ， 在 人机界面设计 中 ， 利用 多媒 体智 能接 口 ， 以实现人机 自然对话 、 友好交互 。 多媒 体智能接 口 一 中 ， 采 用 文字 、 图象 、 声 音 、 语 言 、 动画 等多种煤体 ， 进行 自然 的或类 自然的 ， 双 向人机通信 。 除 了通常的输 入 、 输 出 设备 ， 如 键盘 、 鼠标 ， 显示 器 、 打印机等 ， 还可采用 扫描仪 、 摄象机 、 话筒 、 绘图仪 、 录 相机 、 扬声器 、 电视机等 ， 进行声 、 图 、 文并茂的人机 交互 。 在多媒 体智能接 口 设计与实现 中 ， 要应用 人工智能 、 模式 识别 、 自然语言理解 、 计算机 视 、 听觉 ， 以及电视 、 录相 、 传真 、 动画等多种技术的集成