第7章 決策模式管理
本章內容
DSS中模式的重要性
台灣企業使用模式的情形
如何建造DSS模式
模式管理系統的功能
模式的表達與電腦儲存
模式單元的設計
結論與未來發展
DSS中模式的重要性
決策狀況與因果關係之分析, 往往需要借助決策模式, 利用既有知識, 將決策問題的主要變項間之關係, 以數學或其它方式表達出來, 便於分析並求出最佳解決之道
不論資料導向或模式導向的DSS都需要用到計量模式，只是前者使用的分析方法較簡單，而後者使用到的則較為複雜。
沒有模式分析，就沒有DSS。
決策模式的定義
模式在英文中原來是指真實世界的縮影，將真實世界的事物或關係，經過抽象化或濃縮後，可以更清楚地表達出來，其包括實體模式（如飛機模型）以及數學模式。
起源: WW2
定義:所謂模式是指一組數學方程式,結合之後能恰當地表達出現實世界的狀態,以利決策者找出所期望的目標狀態
把問題轉換成適當模式的過程稱為「造模」，所造的模式要有價值，則需要經過驗證。
用來為模式求解往往也需要特別的軟體，這些軟體我們稱之為「解模器」。
圖7-1 問題與模式
決策模式的目的
分析並瞭解問題
操弄模擬
在DSS中，模式單元主要可用來支援Simon的決策程式中的「設計」與「選擇」兩個階段的行動。
模式的任務包括：
預測未來狀況。
因果關係的推理。
複雜狀態的分析。
創造可行方案。
比較不同方案。
尋求最佳方案與解答。
不同狀況的模擬。
模式的分類(1/3)
依求解目標分：優化或模擬
優化模式是指可以在所有滿足限制條件的可能解中找出最佳解的模式
非優化模式主要是利用分析的技術或模擬的方式，來表示決策問題中主要變數間的關係，提供「滿意」的解決方案。
依變項特性分：機率性與確定性
確定性模式是指模式中變項的值均為非機率性的模式。常見之確定性模式有EOQ存貨模式、線性規劃模式、非線性規劃模式、整數規劃模式、動態規劃模式、多目標規劃模式以及網路模式等。
隨機模式是指模式中的變項有部分為機率性的。常見之隨機模式有決策樹模式、賽局理論模式、馬可夫鏈模式，以及等候模式等。
模式的分類(2/3)
依發展緣起分
不同模式也有不同的發展緣起與應用領域。
依時間考量分
凡是模式中需要考慮時間這個變項時，稱為「動態模式」；反之，則稱為「靜態模式」。
表達一序列工作的順序關係模式，我們稱之為「程序模式」；而只顯示變項間因果關係的模式則稱為「因果模式」。靜態模式大多是因果模式，但動態模式則可能是因果模式，也可能是程序模式。
模式的分類(3/3)
模式也可依其應用層次與應用領域來加以區分：
應用層次：策略模式、戰略模式、作業性模式。
應用領域：財務、生產、行銷、物流模式。
圖7-2 各類模式示例
表7-1 模式之分類
模式應用的問題
模式運用時的主要問題：
缺乏或很難取得輸入所必需的資料或參數。
模式所產生的輸出通常不易利用。
對於複雜、牽涉面廣的問題，很難建立適當的模式。
管理者很不容易瞭解龐大又複雜的模式。
模式與解模器之間無法分開。
模式間不易整合。
企業內有許多重複而不一致的模式，造成使用上的困擾。
造模成本高且時間長。
台灣的模式使用狀況
模式應用的範圍
在財務管理的領域(40%)，其次依序為生產管理(23%)、策略管理(16%)及行銷／物流管理(13%)。
應用較廣的模式
運用最廣的是線性規劃(9%)與迴歸分析(8%) 。
模式開發之困難
複雜的大型模式不易建構(63%)。
模式修改傳承不易(58%)。
使用者需求多變，模式不易更新(42%)。
類似模式無法共用，需重複建造(42%)。
表7-2 不使用模式的原因
圖7-3 造模的程序
如何建造DSS模式(1/5)
模式建造的程序
問題與決策目標分析
決策範圍愈大 模式將愈複雜; 範圍太窄 無法發揮作用
用DSS來協助分店開設位置選擇
大: 預測不同地點可能的銷售額與利潤
小: 比較幾個可能地點的相對優劣
如何建造DSS模式(1/5)
確定模式中的變項
若我們知道選擇店址最重要的是到店消費人數，且它是由附近的住戶人數以及交通流量來決定，則我們可以找到以下五個主要的變項：
X1：到店消費人數。
X2：附近住戶人數。
X3：交通流量。
X4：住戶到店消費的比率。
X5：路過的人到店消費的比率。
如何建造DSS模式(2/5)
建立模式的假設
平均分佈, 自然分佈…
確定變項的衡量
X1稱為依變項，X4和X5可以當作參數，並改用a2和a3來代表。X2和X3做為變項。我們假定它們的值分別是常態分佈的N(u2, S2)與N(u3, S3)。
找出變項間的關係
X1＝a2X2＋a3X3
如何建造DSS模式(3/5)
模式電腦化並求解
許多套裝軟體，如Excel、GPSS、SAS、GAMS等均可用來建立各類模式，並求出解答。
模式評估
驗證(verification)主要是檢查電腦模式是否和原來的數學模式相符且沒有差錯。
評價(validation)則比較此電腦模式（與數學模式）能否確實有效地解決應該解決的問題。
模式應用
表7-3 模式建造與求解之軟體工具示例
如何建造DSS模式(4/5)
模式建造實例
決策目標: 總生產成本最低, 且要訂單如期交貨
確定變項
不同機器生產不同產品的成本，用Cij來表示，其中i代表不同機器，j代表不同訂單的產品，而每台機器上的產量則用Xij來表示。
不同機器所生產的j訂單產品，其總數量不能大過訂單總量。用gj來代表j訂單的總數量
每台機器的生產力也有限制，不可能無限生產，i機器的生產能力ri。
如何建造DSS模式(5/5)
模式假設
每台機器都可生產不同訂單
不同產品間, 機器需要重設時間…
建立變項間關係
總成本要最低：
Minimize
不同機器的生產數量不能比訂單的總數量大：
同一台機器的生產數量不能超過機器的總產能：
如何建造DSS模式(5/5)
模式電腦化
LINDO
模式求解
模式評估與應用
模式管理系統(1/2)
何謂模式管理系統
模式管理系統是如同資料庫管理系統般的軟體，用來管理DSS中的決策模式，以方便模式庫中的模式建造、存取及使用等功能。
模式管理系統(1/2)
為何需要模式管理
促進模式再使用，降低造模成本
促進模式分享，減少模式重複
提高模式使用的彈性
減少資訊不一致性
加對組織中模式資源的控制
模式管理系統(2/2)
模式管理系統的功能
新模式的建造
模式儲存的功能
模式庫中模式的存取
模式的執行
模式的修改與更新
沙盤推演與目標達成分析的支援
圖7-4 模式管理系統架構
模式的表達與電腦儲存(1/2)
模式表達，指的是把模式的特色扼要地顯示出來，以做為將來使用與組織模式的根據。
早期有關模式表達的研究建議了三種可能的途徑
視模式為副程式
視模式為描述
視模式為資料。
模式表達的對象
三種不同的對象：決策者、造模者以及技師。
決策者
主要需要在模式所提供的資訊
係運用模式所產生的資訊來制定有效的決策
其關心的是模式所產生資訊的適切性與準確性。
造模者
負責找出最佳模式構造與如何取得必要的輸入資料等技術性事宜
他們往往是作業研究或管理科學的專家，並關心所造模式的正確性。
技師
要找出有效的解模方法，並且將這些方法加以電腦化。
技師們大多是應用數學家或資訊科學專家，關心的是如何迅速而準確地為模式找到答案。
不同用戶對模式的看法不同
模式的表達內容與方法(1/4)
表達內容
模式所表達的是一個決策問題的狀態以及可能的變化；而解模器則是控制模式狀態變化的一套程式。
Data Abstraction Method
data object: 指的是與該模式有關的資料
procedures: 是明確地說明執行模式的順序
assertions: 則是指出一些必須滿足的條件與限制。
圖7-6 模式庫與解模器
模式的表達內容與方法(2/4)
Liang將模式表達的內容分成五個主要構面：輸出、輸入、運算、完整性以及評價。
一個理想的模式表達：
要能表達重要的模式資訊
要能表達出模式的不同層次
模式的表達內容與方法(3/4)
表達方法
關係、語意網、圖形、邏輯、物件導向，以及結構化造模等。
用關係來表達模式源自關係式資料庫系統，其重點在表達決策者眼中的模式。
語意網是自人工智慧中發展出來的一種知識表達方法，其特色在於把不同特徵之間的關係充分表示出來。
模式的表達內容與方法(4/4)
突顯模式輸入與輸出資料間的結構關聯性，利用圖形的方法來表達模式。
把模式分為資料與運算，資料表達為一個節點，運算則表達為箭頭。
模式庫也可以用物件導向的方法來表達，每個模式可以看成是一個物件，模式和模式間的相同與相異性則可加以分類並找出它們的繼承關係。
結構化造構(1/3)
結構化造模是Geoffrion(1989)把模式的主要內容分成了數個元素：基本實體、複合實體、屬性、函數以及測試。
根據這幾個基本元素，模式可以表達成一組描述。
EOQ模式在結構造模語言中便可以表達為：
D/a/: Real+ Demand為正實數的屬性(/a/)
H/a/: Real+ holding cost 為正實數
F/a/: Real+ ordering cost 為正實數
結構化造構(2/3)
Q/a/: Real+ order quantity為正實數的變屬性(/va/)
FREQ(D,Q) /f/: D/Q FREQ為D和Q的函數(/f/)
SETUP$(FREQ,F)/f/: FREQ*F 每年Setup cost為freq*F
CARRY$(H,Q)/f/: H*Q 每年ordering cost為H*Q
TOT$(SETUP$,CARRY$)/f/: SETUP$+CARRY$ 總成本
結構化造構(3/3)
同類的元素予以集合，稱為「族群」。把所有元素族群加以組織起來的結構稱為「族群圖」，相關的族群可以再進一步加以分類組合成為「模組」；而把構成各模組中的族群用圖畫出來稱為「模組樹」。
一個結構化模式便以元素、族群，以及模組等三個不同的層次來加以表達。但不論用什麼表達方式，均需滿足下列的基本要求：
提供不同的表達給不同的使用者。
兼顧用戶的瞭解與計算機的執行。
充分表達不同模式的特色。
充分表達不同知識或元素間的相同與相異處。
允許類似元素被合併以簡化表達。
圖7-7 EOQ模式的群組圖
模式的運用
模式編目
模式搜尋
模式切割
模式選擇
模式比較
模式整合
模式組合
模式分解
模式排序
資料轉換
完整性查驗
模式執行
反覆執行
模式解說
模式單元的設計(1/2)
用模次系統
三項主要功能：查詢處理、報告產生以及協助。
造模次系統
「造模次系統」主要用來支援造模者。它包括有三個主要功能：知識獲取、用戶輔助造模以及自動造模。
圖7-8 模式單元的架構
模式單元的設計(2/2)
模式推理機
「模式推理機」是造模功能的核心，它的主要任務包括推理與控制。
模式推理機本身負責執行以下幾個主要功能：
資料與模式的整合。
對話與模式的整合。
控制模式的執行。
協調造模與用模次系統。
未來展望
未來的模式管理有以下幾個可能的發展方向：
自動模式建構
分散式模式管理
即時模式建構
