復(fù)合準(zhǔn)則策略在水運(yùn)行調(diào)度綜合集成研討廳中的實(shí)現(xiàn)

梁慧穩(wěn)，王慧敏

（1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210098；2.江蘇警官學(xué)院公安管理系，南京210012）

復(fù)合準(zhǔn)則策略在水運(yùn)行調(diào)度綜合集成研討廳中的實(shí)現(xiàn)

梁慧穩(wěn)1，2，王慧敏1

（1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210098；2.江蘇警官學(xué)院公安管理系，南京210012）

水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度是一個(gè)多主體參與、多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的復(fù)雜的群決策問題，單純的數(shù)學(xué)建模計(jì)算和單一的決策準(zhǔn)則均不能很好地解決水運(yùn)行調(diào)度分配問題。通過構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的分布式綜合集成研討廳系統(tǒng)作為支持群體決策的平臺(tái)，將復(fù)合準(zhǔn)則群決策策略嵌入綜合集成研討廳系統(tǒng)內(nèi)。研討流程分三個(gè)階段進(jìn)行：首先，不同決策主體研討制定出調(diào)度方案集合；其次，決策群體對(duì)方案進(jìn)行排序，綜合集成研討廳系統(tǒng)調(diào)用復(fù)合準(zhǔn)則策略對(duì)群體排序進(jìn)行一致性處理，形成一致性排序結(jié)果；最后，排序結(jié)果經(jīng)過再次研討，以獲得決策群體絕大多數(shù)人“同意”方案，作為最終調(diào)度方案。文章以南水北調(diào)東線水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度為例說明了復(fù)合準(zhǔn)則策略在水運(yùn)行調(diào)度綜合集成研討廳中的實(shí)現(xiàn)過程。

水運(yùn)行調(diào)度；綜合集成群決策研討廳；復(fù)合準(zhǔn)則策略；實(shí)現(xiàn)過程

0 引言

水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度的中心任務(wù)是通過合理利用現(xiàn)有水域和水資源工程，對(duì)天然徑流在時(shí)間和空間上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理調(diào)配，為最大限度減免水害，增加水利，綜合利用水資源，充分發(fā)揮水資源系統(tǒng)的綜合效益，滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門和社會(huì)對(duì)治理和利用水資源的要求而提供各種有效服務(wù)[1]。天然徑流具有隨機(jī)性，水利目標(biāo)具有多樣性，水害發(fā)生具有隨機(jī)性和風(fēng)險(xiǎn)性，水利服務(wù)對(duì)象廣泛、地域廣闊，這些復(fù)雜的因素決定水資源運(yùn)行調(diào)度屬于多主體參與、多準(zhǔn)則、多目標(biāo)的復(fù)雜決策問題。

水資源運(yùn)行調(diào)度涉及政府（又包括水管理部門、水環(huán)境部門、航運(yùn)部門、水產(chǎn)部門、規(guī)劃部門、國土資源部門等）、企業(yè)（又包括供水公司、排水公司、污水處理回用公司、自來水公司等）、用戶（又分為生活用水戶、工業(yè)用水戶、農(nóng)業(yè)用水戶、生態(tài)用水戶等）等主體，不同主體之間存在多種功能協(xié)同和利益協(xié)調(diào)關(guān)系。這些都使得水資源運(yùn)行調(diào)度不能僅通過單一的模型建立與計(jì)算來實(shí)現(xiàn)水資源的時(shí)空調(diào)配，而要在建模時(shí)考慮某些利益在一定條件下得以兼顧和體現(xiàn)的可能性[2]，并注意數(shù)學(xué)定量技巧和專家定性與定量經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合。而且，單一的決策準(zhǔn)則不能很好地解決實(shí)際應(yīng)用中存在不可分辨的方案子集問題，不能保證群體成員對(duì)方案集得出最終一致的研討結(jié)論[3]。因此，我們利用綜合集成研討廳平臺(tái)支持地理位置分散的不同主體實(shí)現(xiàn)異地異步或同步對(duì)某一時(shí)期水資源調(diào)度問題進(jìn)行共商決策，形成調(diào)度方案集合，并用復(fù)合準(zhǔn)則來解決不可分辨子集（平局）方案排序問題—即決策群體意見一致性問題。

1 水運(yùn)行調(diào)度群決策研討流程

在綜合集成研討廳體系中，要充分發(fā)揮人的智能和海量網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合的整體優(yōu)勢和綜合優(yōu)勢，需要通過交互導(dǎo)致群體智慧的涌現(xiàn)來體現(xiàn)[4]。這一交互過程主要體現(xiàn)在研討流程中。通常地，研討流程與所采用的研討方式密切相關(guān)。如果研討方式不同，研討流程可能差別較大[5]。水資源系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度決策綜合集成研討廳支持在線研討與離線研討。在線研討是指所有參加的研討人通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研討，實(shí)時(shí)獲得研討數(shù)據(jù)與信息支持、在線建模計(jì)算、研討意見與結(jié)果等；離線研討是指所有參加的研討人利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分散或集中研討，實(shí)時(shí)獲得研討數(shù)據(jù)與信息支持、在線建模計(jì)算，但研討意見與結(jié)果需要經(jīng)過專門處理在研討之后與研討人見面。一般的研討流程主要包括：①研討參與者注冊(cè)（新用戶）或登錄（老用戶）研討廳，確定各位參與研討者的身份及其權(quán)限；②對(duì)研討狀態(tài)（等待研討狀態(tài)、研討狀態(tài)、退出研討狀態(tài)）進(jìn)行統(tǒng)一管理；③選擇研討模板（意見模板、方案評(píng)價(jià)模板）與方式（在線研討或離線研討）；④主持人在流程控制中的參與調(diào)度作用；⑤發(fā)言權(quán)的獲取和釋放；⑥研討階段的控制與過渡；⑦研討意見的歸納與整理；⑧研討出的供決策的方案的形成；⑨專家對(duì)方案排序；⑩經(jīng)過一個(gè)N輪的螺旋式上升的循環(huán)表決過程。

水運(yùn)行調(diào)度研討廳流程結(jié)構(gòu)分三列，其一為專家?guī)?、?huì)議狀態(tài)等信息列；其二為群決策研討主要流程；其三為研討工具。其中，研討主要流程是該結(jié)構(gòu)的核心內(nèi)容，充分體現(xiàn)“人在回路中”的思想。見圖1所示。

群決策主要研討流程包括研討管理及注冊(cè)、主持人發(fā)布研討主題及背景情況、生成研討流程、研討過程、意見歸納與綜合，形成決策方案幾個(gè)環(huán)節(jié)。

研討管理及注冊(cè)。該模塊主要完成研討人注冊(cè)及權(quán)限分配功能。一次決策研討活動(dòng)由三類人員構(gòu)成：一類是主持人；另一類是決策人員。這一類人員又分為水行政管理代表（政府）、水供應(yīng)商代表（供水公司）、水用戶代表（企業(yè)及個(gè)體用水戶）、專家（經(jīng)濟(jì)學(xué)、水資源學(xué)、水環(huán)境學(xué)等方面的專家或?qū)W者）；再一類研討管理人員。按主持人結(jié)點(diǎn)、研討結(jié)點(diǎn)、研討管理結(jié)點(diǎn)進(jìn)行注冊(cè)，根據(jù)不同結(jié)點(diǎn)的注冊(cè)，可獲得不同的權(quán)限和相應(yīng)的用戶界面，如管理結(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)管理的功能，主持人結(jié)點(diǎn)發(fā)布信息的功能，研討結(jié)點(diǎn)利用各種模型、各種工具的功能，研討管理結(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合歸納總結(jié)的功能等等。

研討主題。該模塊確定需要研討的主題、研討的目標(biāo)、研討的背景情況、研討所要回答的問題，研討的結(jié)果表示等。研討主題通過主持人發(fā)布信息的形式給出。如“農(nóng)業(yè)灌溉高峰期水資源調(diào)度分配”的研討、“干旱期水量調(diào)度”的研討、“由供水量變化確定供水價(jià)格”的研討等。

生成研討流程。針對(duì)各類研討問題，選取預(yù)先定制的某個(gè)研討模板，在研討模板的基礎(chǔ)上完成具體化的研討任務(wù)，為研討任務(wù)添加某些研究內(nèi)容及研討的結(jié)果表示等。

研討過程。決策研討人員利用研討系統(tǒng)里的研討模型、研討白板、群件工具和研討模板。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)文檔的管理，在對(duì)某些問題發(fā)表看法時(shí)，可能要利用模型庫、數(shù)據(jù)庫為分析解決問題提供支持，從中找出定性定量相結(jié)合的論據(jù)。

意見歸納與綜合，形成決策方案集合。研討專家對(duì)相關(guān)主題發(fā)表意見，主持人利用系統(tǒng)提供的智能化文字意見綜合處理模塊將各專家意見提煉匯總后產(chǎn)生綜合意見。研討管理結(jié)點(diǎn)可對(duì)研討人員發(fā)表的研討意見進(jìn)行綜合歸納，提取相同的意見或傾向性的意見，視情況再進(jìn)行下一輪研討，下一輪研討的議程由研討管理人員協(xié)同主持人提出初步的方案，再由研討人員研討確定?？赡馨ɡ玫聽柗颇Ｐ汀㈦娮颖頉Q模型、層次分析模型，以及模型庫和數(shù)據(jù)庫等。不斷往復(fù)這個(gè)過程，最后得出某種分析結(jié)果。結(jié)果可以得出明確的結(jié)論，也可以得出某些結(jié)論，說明存在哪些尚未討論清楚的問題。當(dāng)研討者對(duì)研討問題分歧較大時(shí)，各專家使用電子表決器表決，根據(jù)表決結(jié)果產(chǎn)生結(jié)論。再不斷重復(fù)這個(gè)過程或這個(gè)過程的某些環(huán)節(jié)，直到大家基本滿意為止；并最終形成決策的方案集合。

2 群體一致性排序及自動(dòng)化專家意見綜合處理

基于上一階段集成研討形成的方案集合，下一階段即進(jìn)行方案評(píng)估與排序。這一階段參與方案集選擇排序的決策主體包括三類。第一類是水資源用戶代表，第二類是水管理代理，第三類是領(lǐng)域?qū)＜?。三類人員按照?qǐng)D2所示從個(gè)人終端通過Internet/Intranet進(jìn)入綜合集成研討廳人機(jī)交互界面，選擇方案集合頁面，對(duì)調(diào)度方案集合一一排序。這一過程又可分為三個(gè)階段進(jìn)行：首先由三類決策人員提出各自的打分意向，在此基礎(chǔ)上專家進(jìn)行交流，即群體交互過程，之后由各專家打出最終分?jǐn)?shù)，即個(gè)體偏好集結(jié)過程，從而選擇最優(yōu)調(diào)度方案。

群體一致性排序我們選擇復(fù)合準(zhǔn)則策略來解決不可分辨了集（平局）問題。首先根據(jù)第一準(zhǔn)則對(duì)方案集合X進(jìn)行優(yōu)劣排序，第一準(zhǔn)則將X分成兩個(gè)子集X1和X1'。X1是第一準(zhǔn)則可分辨的方案子集，X1'是第一準(zhǔn)則不可分辨的方案子集，X=X1∪X1'。子集X1'再由第二準(zhǔn)則進(jìn)行分辨，第二準(zhǔn)則將X1'分成兩個(gè)子集合X2和X2'。X2是第二準(zhǔn)則可分辨方案子集，X2'是第二準(zhǔn)則不可分辨方案子集，X1'=X2∪X2'。子集X2'再由第三準(zhǔn)則進(jìn)行分辨，得到第三準(zhǔn)則的分辨子集X3。從3個(gè)分辨子集X1,X2,X3得出群體的一致排序G。其中X1,X2,X3是有序集，X=X1∪X2∪X3，且X1∩X2=Φ,X2∩X3=Φ，X1∩X3=Φ。

決策群體對(duì)方案集排序并經(jīng)過復(fù)合準(zhǔn)則策略得出群體一致完全排序G后，還要將這一結(jié)果向參與決策研討的人員顯示（水用戶代表、水管理代表、領(lǐng)域?qū)＜业龋僖淮握髟儏⑴c決策研討人的意見（這一階段的意見主要是“同意”和“不同意”兩種語言判斷及相應(yīng)的論據(jù)），并對(duì)參與研討人的意見進(jìn)行綜合處理。首先將按指標(biāo)對(duì)文字型意見進(jìn)行分類，按對(duì)應(yīng)指標(biāo)不同將文字型意見分別歸類，同時(shí)提供管理結(jié)點(diǎn)的編輯功能，充分利用管理結(jié)點(diǎn)的編撰能力將專家文字型意見綜合在一起。對(duì)文字型的群體意見綜合時(shí)采用機(jī)械文摘技術(shù)和基于判斷詞分類的單句綜合技術(shù)。由于還不能提供完備的知識(shí)庫的支持，因此對(duì)于比較長的文字意見，采用機(jī)械文摘技術(shù)獲取專家意見的中心內(nèi)容，形成簡短的文字意見，再利用基于判斷詞分類的單句綜合技術(shù)，建立判斷詞詞庫，根據(jù)從意見中析取的判斷詞和系統(tǒng)設(shè)定的肯定比例、不可判斷比例以及摘要比例等參數(shù)，形成最終的綜合意見。

3 復(fù)合準(zhǔn)則策略模型描述及求解步驟

設(shè)決策群體有m個(gè)成員E={e1,e2，…,em}對(duì)n個(gè)調(diào)度方案X={x1,x2,…,xn}按優(yōu)劣排序。第l個(gè)決策者對(duì)n個(gè)方案的偏好序用Pl表示，Pl={p1l,p2l,…,pln}（l=1,2,…,m），其中pil（i=1,2,…, n）是決策者認(rèn)為第個(gè)方案應(yīng)排的序位。設(shè)λ=(λ1,λ2,…,λm)表示專家的權(quán)重向量根據(jù)群體決策復(fù)合準(zhǔn)則的思想，選擇三個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行排序：群體效用極大化作為第一準(zhǔn)則，群體一致性極大化作為第二準(zhǔn)則，權(quán)重專家意見極大化作為第三準(zhǔn)則。

其中PG表示群體強(qiáng)偏好。當(dāng)ρi=ρj，xi和xj是第一準(zhǔn)則不可分辨的方案子集X1'，轉(zhuǎn)向第二準(zhǔn)則。

則

xi和xj是第二準(zhǔn)則不可分辨方案子集X2'，轉(zhuǎn)向第三準(zhǔn)則。

第三準(zhǔn)則按領(lǐng)域?qū)＜覚?quán)重大小進(jìn)行方案排序。群體排序G=P'，當(dāng)：

對(duì)m=2的情況，可以利用圖形直觀地表示群體決策的復(fù)合決策準(zhǔn)則策略。設(shè)兩個(gè)領(lǐng)域?qū)＜业姆桨概判驗(yàn)椋?/p>

4 南水北調(diào)東線水資源系統(tǒng)調(diào)度決策實(shí)例

南水北調(diào)東線水資源系統(tǒng)調(diào)度是一個(gè)多水源、多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多人參與的復(fù)雜決策問題。根據(jù)參與決策人員的分散性、決策問題的復(fù)雜性、決策信息的海量性等特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)等，構(gòu)建南水北調(diào)水資源運(yùn)行調(diào)度綜合集成研討廳系統(tǒng)。整個(gè)調(diào)度決策過程分為以下三個(gè)階段進(jìn)行：

第一階段：形成調(diào)度方案集合。

在綜合集成研討廳平臺(tái)的支持下，南水北調(diào)東線主要水管理代表、東線供水區(qū)主要用水戶代表、水資源方面的專家代表分別通過遠(yuǎn)程終端登錄進(jìn)入研討廳，對(duì)某月水量調(diào)度進(jìn)行商討，制定如下6個(gè)調(diào)度方案（見表1）。

表1 南水北調(diào)東線某月實(shí)時(shí)調(diào)度方案集合單位:億m3

第二階段：群決策專家排序。

在研討形成方案集合基礎(chǔ)上，為簡單起見，我們選擇兩名專家登錄研討廳對(duì)這6個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估。第一階段，2名專家選擇異步研討，分別給出6個(gè)方案的排序意向；第二階段，2名專家進(jìn)行同步研討，分別交換意見；第三階段，2位專家各自給出6個(gè)方案的最終排序，其結(jié)果如表2所示。

表2 兩個(gè)專家對(duì)6個(gè)方案的評(píng)估排序

根據(jù)P1，P2繪制坐標(biāo)圖，軸表示專家1的方案排序P1，y軸表示專家2的方案排序P2，每個(gè)方案對(duì)應(yīng)圖中一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。如圖3所示。

決策專家的復(fù)合準(zhǔn)則為：

第三準(zhǔn)則離準(zhǔn)線距離相同，以權(quán)重λ較大的一方為先。

按照群體符合準(zhǔn)則得到群體排序，x2>x1>x3>x4>x6>x5（“>”表示“優(yōu)于”）。其中{x1,x4,x5}是第一準(zhǔn)則不可分辯方案子集。整體排序結(jié)果見表3所示。

表3 6個(gè)調(diào)水方案排序

在抽水量相等的情況下，方案2的蓄水量比方案1大，為系統(tǒng)供水保證率留有余地。方案3到方案6雖然蓄水量都比方案1和方案2大，但抽水量也比方案1和方案2大，因此，相比較而言，方案1和方案2表現(xiàn)出節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。故方案2更具有優(yōu)勢。

第三階段：對(duì)最終排序進(jìn)行廣泛研討，擴(kuò)大民主決策范圍。

這一階段參與研討人員權(quán)限被放寬，只要是與東線水資源管理、供應(yīng)、利用有關(guān)的人員或部門都可登錄研討廳首頁，對(duì)表3排序情況進(jìn)行投票表決（“同意”或“不同意”），還可提出相應(yīng)的支持論據(jù)。研討廳系統(tǒng)對(duì)群體意見進(jìn)行綜合處理，并形成最終綜合意見。如果投“同意”票人數(shù)占所有投票人數(shù)50%以上，視該排序結(jié)果通過，按方案1進(jìn)行調(diào)水。如果投“同意”票人數(shù)占所有投票人數(shù)不足50%，則需重新回到第一階段。

5 結(jié)語

基于網(wǎng)絡(luò)的綜合集成研討廳群決策支持系統(tǒng)能夠?qū)＜殷w系、機(jī)器體系、知識(shí)體系有效地集成起來，支持地理位置分散的多主體進(jìn)行同步或異步研討活動(dòng)，決策群體能夠共享專家知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)、共享各類決策數(shù)據(jù)與信息。復(fù)合準(zhǔn)則策略是解決群體決策一致性方案排序時(shí)平局問題的一種有效方法，是傳統(tǒng)群決策意見共識(shí)形成的一種方法。文章將復(fù)合準(zhǔn)則策略嵌入到綜合集成研討廳群決策支持系統(tǒng)中，從擬定方案，到方案排序，以及對(duì)方案排序結(jié)果的再次研討尋得一致綜合意見，整個(gè)過程既充分體現(xiàn)水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度決策的民主性，又能實(shí)現(xiàn)快速集結(jié)群體意見。

[1]李鈺心.水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度[M].北京:中國水利水電出版社,1996.

[2]劉函.水庫優(yōu)化調(diào)度新方法研究[D].西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文, 2006.

[3]李向軍.群體決策中一致性若干問題研究[D].西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004.

[4]崔霞,戴汝為,李耀東.群體智慧在綜合集成研討廳體系中的涌現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2003,15(1).

[5]魏學(xué)成，秦基勝.綜合集成研討廳的理論框架與關(guān)鍵問題研究[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007，（25）.

（責(zé)任編輯/亦民）

F224

A

1002－6487（2011）06－0077-04

國家社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目（06BJY026)；“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2006BAB04A13）；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃項(xiàng)目（NCET-0600481）

梁慧穩(wěn)（1974-），女，云南曲靖人，博士研究生，研究方向：水資源系統(tǒng)工程、信息管理與信息系統(tǒng)。