基于綜合集成研討廳的初始水權(quán)分配決策支持系統(tǒng)體系研究

曹宇+薛惠鋒+萬毅+徐源

摘要： 為了更好解決由于傳統(tǒng)初始水權(quán)分配中現(xiàn)存的效率不足、無法兼顧各利益主體間的公平、配置方法存在局限性以及配套法律不完善等問題，引申出的一系列復(fù)雜決策問題，根據(jù)其求解的綜合集成過程關(guān)注到對系統(tǒng)的需求，并制定出一種綜合集成型決策支持系統(tǒng)，借鑒錢學(xué)森提出的解決復(fù)雜性巨系統(tǒng)問題的綜合集成理論，構(gòu)建初始水權(quán)分配綜合集成研討廳作為決策平臺(tái)，進(jìn)而建立起基于此平臺(tái)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

Abstract： In order to better solve a series of complex decision problems due to the inefficiency existing in traditional initial water rights allocation， the fairness between the various stakeholders， limitation of the configuration method and imperfect supporting laws etc.， and according to the integrated process of the solution， it is concerned with the requirements of the system， and a MSDSS is developed. Based on the comprehensive integration theory of Tsien Hsueshen to solve the problem of complex giant system， this paper constructs HWMSE as a decision-making platform， and establishes the system architecture based on this platform.

關(guān)鍵詞： 綜合集成研討廳；初始水權(quán)分配；綜合集成型決策支持系統(tǒng)

Key words： HWME；initial water right distribution；MSDSS

中圖分類號(hào)：N949 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）15-0062-03

0 引言

事實(shí)上，初始水權(quán)分配決策問題與流域內(nèi)的各相關(guān)地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)、區(qū)域環(huán)境等各方面現(xiàn)狀均相關(guān)，它是一項(xiàng)會(huì)涉及到多地區(qū)、多目標(biāo)以及多層次的復(fù)雜系統(tǒng)工程。初始水權(quán)分配過程中的主要問題是分配效率不足、公平問題無法兼顧、配置方法存在局限性以及配套法律不完善等。我國的水資源形勢持續(xù)變化而且隨著國家經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，越來越多的數(shù)據(jù)處理問題不斷涌現(xiàn)，新形勢下，無論是在結(jié)構(gòu)還是能力方面，我國傳統(tǒng)水資源優(yōu)化配置決策支持系統(tǒng)都遇到了不可避免的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著時(shí)代的發(fā)展，流域生態(tài)環(huán)境及其可持續(xù)發(fā)展問題已經(jīng)受到越來越多國家的普遍關(guān)注，我國為努力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，針對流域初始水權(quán)分配工作提出了“保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境，保護(hù)弱勢群體利益，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處”的要求。

作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，水資源分配決策會(huì)涉及到許多半結(jié)構(gòu)化或者非結(jié)構(gòu)化的問題，僅僅依靠分析人員或決策人員的主觀判斷很難保證水資源分配的科學(xué)性[1]。所以，在初始水權(quán)分配中良好借助以輔助半結(jié)構(gòu)化或者非結(jié)構(gòu)化決策為主要特征的決策支持系統(tǒng)能夠產(chǎn)生十分關(guān)鍵的作用。本文從系統(tǒng)層面出發(fā)，把握初始水權(quán)分配的演化行為及特征，首先明確系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和功能，探討影響初始水權(quán)分配的相關(guān)要素，其次建立了以綜合集成研討廳為方法的初始水權(quán)分配決策支持系統(tǒng)，對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的流程、參與研討對象、數(shù)據(jù)庫、信息和知識(shí)的綜合集成進(jìn)行了深入研究，最后給出了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。

1 基于綜合集成研討廳的初始水權(quán)分配決策支持系統(tǒng)研究

1.1 理論與方法基礎(chǔ)

1.1.1 基于綜合集成研討廳的初始水權(quán)分配模型

針對一些運(yùn)用現(xiàn)有的常規(guī)決策方法和系統(tǒng)工程方法很難解決的復(fù)雜巨系統(tǒng)問題，我們需要借助一些輔助決策手段進(jìn)行適當(dāng)且高效的應(yīng)對。1990年，“國家杰出貢獻(xiàn)科學(xué)家”錢學(xué)森院士首次提出“開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)”概念以及適用于科學(xué)處理該問題的從定性到定量的綜合集成方法論[2]；1992年，錢學(xué)森院士又提出了人機(jī)結(jié)合、以人為主、從定性到定量的綜合集成研討廳（Hall for Workshop of Meta-synthetic Engineering，簡稱綜合集成研討廳，HWMSE）的理論框架體系，對復(fù)雜決策問題具有重要的指導(dǎo)意義。因此，構(gòu)建綜合集成型決策支持系統(tǒng)（Meta Synthetic Decision Support System，MSDSS）是決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）發(fā)展的一個(gè)新方向。

1.1.2 決策支持系統(tǒng)

自上世紀(jì)70年代首次提出決策支持系統(tǒng)這一概念，到目前為止，圍繞這一概念的相關(guān)研究已經(jīng)取得了重大發(fā)展。1980年Sprague明確了決策支持系統(tǒng)的基本組成，提出其對話、數(shù)據(jù)以及模型部件的三部件結(jié)構(gòu)，這些論述對于其未來的深入研究產(chǎn)生了十分重要的影響。20世紀(jì)80年代末90年代初，決策支持系統(tǒng)開始與專家系統(tǒng)（Expert System，ES）相結(jié)合，形成智能決策支持系統(tǒng)（Intelligent Decision Support System，IDSS），又被稱之為傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)[4]。專家系統(tǒng)具備運(yùn)用知識(shí)推理形式處理定性分析問題的特點(diǎn)，而決策支持系統(tǒng)具備以模型計(jì)算為核心的解決定量分析問題的特點(diǎn)，在充分發(fā)揮兩個(gè)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了定性與定量分析的互相結(jié)合，在處理問題的能力及范圍方面均取得了更加深遠(yuǎn)的發(fā)展。20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉庫（Data Warehouse，DW）、聯(lián)機(jī)分析處理（On-Line Analysis Processing，OLAP）和數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining，DM）新技術(shù)，它們?nèi)邞{借從數(shù)據(jù)中獲取輔助決策信息與知識(shí)，這一明顯區(qū)別于運(yùn)用模型與知識(shí)輔助決策的傳統(tǒng)系統(tǒng)的主要特征，被稱為新決策支持系統(tǒng)。作為兩種不同的輔助決策方式，兩種系統(tǒng)間不能相互代替，而是應(yīng)當(dāng)互相結(jié)合。

1.1.3 綜合集成研討廳

錢學(xué)森曾先后提出“從定性到定量綜合集成方法”和“從定性到定量綜合集成研討廳體系”，并將使用此套方法的集體定義為總體設(shè)計(jì)部，它是錢學(xué)森系統(tǒng)思維及思想在方法論上的具體體現(xiàn)[3]。有機(jī)地結(jié)合專家、數(shù)據(jù)、信息體系和計(jì)算機(jī)體系，從而構(gòu)建出以人為主的人-機(jī)結(jié)合、人-網(wǎng)結(jié)合的高度智能化體系，這便是綜合集成方法的實(shí)質(zhì)。

1.1.4 小結(jié)

以制定出更加合理的分配制度為目標(biāo)，在吸收并利用包含復(fù)雜性與復(fù)雜系統(tǒng)、現(xiàn)代管理科學(xué)和信息技術(shù)理論、方法及技術(shù)在內(nèi)的科學(xué)基礎(chǔ)之上，靈活運(yùn)用多學(xué)科交叉的方法，構(gòu)建涉及多利益相關(guān)主體的水資源分配的新理論及新方法，深入探索了各利益相關(guān)者均包含其中的決策機(jī)制與模型，并創(chuàng)建了流域初始水權(quán)分配綜合集成研討平臺(tái)框架，為更好地應(yīng)對處理上述問題提供新思路與新方法，具有一定的指導(dǎo)意義。

1.2 初始水權(quán)分配的決策支持系統(tǒng)

事實(shí)證明，綜合集成理論能夠在解決復(fù)雜巨系統(tǒng)的復(fù)雜決策問題上發(fā)揮重要引導(dǎo)作用，隨著科技進(jìn)步與針對領(lǐng)域認(rèn)識(shí)的日趨成熟，建立綜合集成型決策支持系統(tǒng)（MSDSS）已經(jīng)逐漸成為DSS一個(gè)新方向[5]。復(fù)雜水資源分配問題應(yīng)當(dāng)從定性到定量、綜合集成與研討三個(gè)重要主題切入。在水資源分配中，MSDSS支持專家體系進(jìn)行研討。

①建立包含不同學(xué)科與相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜以趦?nèi)的專家體系，從而實(shí)現(xiàn)從不同層次、方面和角度對于這一復(fù)雜問題的深入探討，在這個(gè)過程中充分發(fā)揮他們的科學(xué)理論智慧以及經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，從而提出一定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，形成定性判斷。

②如圖1所示，在整理出相關(guān)系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及信息資料的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建出了數(shù)據(jù)、信息體系以及指標(biāo)與模型體系，并針對先前做出的經(jīng)驗(yàn)判斷完成系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)，再由評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對其正確與否進(jìn)行定量描述。為了加深對于研究問題的定量認(rèn)識(shí)，我們可以在仿真和實(shí)驗(yàn)中不僅僅反映各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，而是將專家們考慮的各項(xiàng)因素也包含其中，然后不斷重復(fù)該定性與定量相結(jié)合的過程。因此，MSDSS完全具備傳統(tǒng)的模型功能、方法決策支持功能、模型庫及其管理系統(tǒng)功能、方法庫及其管理系統(tǒng)功能。

③作為把原始經(jīng)驗(yàn)判斷上升至定量結(jié)論的關(guān)鍵一環(huán)，由專家體系研究探討并綜合集成之前所得到的仿真與試驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。如果最后得出的結(jié)果不可信，那么則需要專業(yè)人員進(jìn)行模型的修正或是參數(shù)訂正，經(jīng)由人機(jī)交互，多次對比，逐次逼近，直至最終結(jié)論達(dá)到可信標(biāo)準(zhǔn)。如果最終得出的定量結(jié)論不支持之前經(jīng)驗(yàn)判斷，那么便會(huì)形成新認(rèn)識(shí)，提出又一新的經(jīng)驗(yàn)性判斷。

1.3 初始水權(quán)分配的綜合集成研討廳框架體系

雖然目前我國各類計(jì)算機(jī)信息與決策支持系統(tǒng)發(fā)展良好，潛力巨大，而且已經(jīng)做到了在眾多行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)都有著非常廣泛的使用，然而對于當(dāng)前社會(huì)面臨的水資源分配問題，單就以上這些系統(tǒng)的決策過程不具備民主協(xié)商性而言，便決定了它們不是作為多利益主體參與下的初始水權(quán)分配協(xié)商研討平臺(tái)的最優(yōu)選擇。綜合集成研討廳支持群體思考與群體決策，支持溝通—合作—共識(shí)/認(rèn)同的過程，包含有意見綜合與模型集成2個(gè)主要議題，其中“意見綜合”包括促進(jìn)群體思考、創(chuàng)造力與知識(shí)創(chuàng)造模型，群體決策過程中的多目標(biāo)決策、群體決策以及共識(shí)方法等。而“模型集成”則將求解復(fù)雜問題的過程中有關(guān)的系統(tǒng)建模方法和相關(guān)模型集成等包含其中[6]。

為了實(shí)現(xiàn)初始水權(quán)分配方案能夠反映出多利益主體的合適訴求，引入綜合集成研討廳理論基礎(chǔ)上，本文又另外綜合集成了多利益主體的感性認(rèn)識(shí)。流域初始水權(quán)分配綜合集成研討廳的框架體系見圖2。

據(jù)圖2顯示，流域范圍內(nèi)各相關(guān)地區(qū)的歷史水文資料及其基本的人口與發(fā)展情況等存儲(chǔ)在決策數(shù)據(jù)庫中，而初始水權(quán)分配的備選方案的生成模型以及用于最終分配方案確定的決策模型則在模型庫進(jìn)行存儲(chǔ)。能夠?yàn)樽罱K方案的多屬性決策提供依據(jù)的，評(píng)價(jià)各水權(quán)分配方案的相關(guān)知識(shí)和指標(biāo)在決策知識(shí)庫中進(jìn)行存儲(chǔ)，而為專家在確定水權(quán)分配方案的過程中提供參考的工作則由水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)承擔(dān)。研討廳的具體運(yùn)作流程總結(jié)如下：

①整理并分析決策數(shù)據(jù)庫中的各項(xiàng)關(guān)聯(lián)材料，然后由涉及到的各方利益主體研究討論并提出各自對于分配方案的相關(guān)要求與建議；

②充分利用數(shù)據(jù)庫與模型庫里的所有相關(guān)材料，由專家組在對各相關(guān)利益主體的意見的要求綜合集成之后，最終確定出初始水權(quán)分配的備選方案集；

③對各個(gè)備選方案做出對比選擇，確定多利益主體綜合滿意度最高的方案為協(xié)商結(jié)果（見圖2）。

假如出現(xiàn)因?yàn)槎嗬嬷黧w對于方案的確定存在有較大意見矛盾，從而導(dǎo)致綜合滿意度比先前設(shè)定的閾值要低的情況，那么就需要多利益主體參與新一輪研究討論，對于自身選擇的屬性偏好（權(quán)重）做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，或是經(jīng)由與專家的商討溝通，再次確定出新的備選方案集；然而一些主體提出的合理要求可能在最終方案確定后仍然未實(shí)現(xiàn)，這時(shí)我們可依據(jù)事實(shí)情況，交由流域管理機(jī)構(gòu)或是中央政府組織出面進(jìn)行調(diào)解，適當(dāng)?shù)赜枰岳嫜a(bǔ)償。

2 結(jié)語

當(dāng)今我國正面臨著日益凸顯的水資源短缺問題，無數(shù)事實(shí)表明，為了更高效地解決在初始水權(quán)分配過程中的各利益相關(guān)主體間用水沖突問題，將多利益主體合作的群決策機(jī)制納入其中十分必要。而本文中從定性到定量的綜合集成方法正是基于系統(tǒng)論的一種用于解決復(fù)雜巨系統(tǒng)問題的前沿理論，基于此，將綜合集成研討廳，這一綜合集成方法的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在初始水權(quán)分配系統(tǒng)加以結(jié)合運(yùn)用。當(dāng)前，本文研究還存在很多不足，研究范圍也很有局限性，應(yīng)用綜合提升方法使水資源數(shù)據(jù)由原始狀態(tài)提升到支撐管理與決策的有效狀態(tài)是本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新之一。

在后期將從系統(tǒng)工程研究角度出發(fā)，采取一切可利用的思想、理論、技術(shù)、方法和手段以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的智慧積累，進(jìn)行綜合集成來達(dá)到系統(tǒng)的最滿意狀態(tài)，也稱其為“提升說”。這種方法體系在系統(tǒng)集成基礎(chǔ)上進(jìn)行提升，囊括了系統(tǒng)科學(xué)、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等的方法體系，實(shí)現(xiàn)了真正的跨學(xué)科融合，多文明交匯。

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