基于综合集成研讨厅的初始水权分配决策支持系统体系研究

曹宇+薛惠锋+万毅+徐源

摘要： 为了更好解决由于传统初始水权分配中现存的效率不足、无法兼顾各利益主体间的公平、配置方法存在局限性以及配套法律不完善等问题，引申出的一系列复杂决策问题，根据其求解的综合集成过程关注到对系统的需求，并制定出一种综合集成型决策支持系统，借鉴钱学森提出的解决复杂性巨系统问题的综合集成理论，构建初始水权分配综合集成研讨厅作为决策平台，进而建立起基于此平台的系统体系结构

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.

关键词： 综合集成研讨厅；初始水权分配；综合集成型决策支持系统

Key words： HWME；initial water right distribution；MSDSS

中图分类号：N949 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）15-0062-03

0 引言

事实上，初始水权分配决策问题与流域内的各相关地区政治、经济以及社会、区域环境等各方面现状均相关，它是一项会涉及到多地区、多目标以及多层次的复杂系统工程。初始水权分配过程中的主要问题是分配效率不足、公平问题无法兼顾、配置方法存在局限性以及配套法律不完善等。我国的水资源形势持续变化而且随着国家经济与科学技术进步，越来越多的数据处理问题不断涌现，新形势下，无论是在结构还是能力方面，我国传统水资源优化配置决策支持系統都遇到了不可避免的严峻挑战。随着时代的发展，流域生态环境及其可持续发展问题已经受到越来越多国家的普遍关注，我国为努力实现这一目标，针对流域初始水权分配工作提出了“保护流域生态环境，保护弱势群体利益，促进区域协调发展，实现人与自然和谐共处”的要求。

作为一个复杂系统，水资源分配决策会涉及到许多半结构化或者非结构化的问题，仅仅依靠分析人员或决策人员的主观判断很难保证水资源分配的科学性[1]。所以，在初始水权分配中良好借助以辅助半结构化或者非结构化决策为主要特征的决策支持系统能够产生十分关键的作用。本文从系统层面出发，把握初始水权分配的演化行为及特征，首先明确系统的组织结构和功能，探讨影响初始水权分配的相关要素，其次建立了以综合集成研讨厅为方法的初始水权分配决策支持系统，对系统实现的流程、参与研讨对象、数据库、信息和知识的综合集成进行了深入研究，最后给出了相应的实现方法。

1 基于综合集成研讨厅的初始水权分配决策支持系统研究

1.1 理论与方法基础

1.1.1 基于综合集成研讨厅的初始水权分配模型

针对一些运用现有的常规决策方法和系统工程方法很难解决的复杂巨系统问题，我们需要借助一些辅助决策手段进行适当且高效的应对。1990年，“国家杰出贡献科学家”钱学森院士首次提出“开放的复杂巨系统”概念以及适用于科学处理该问题的从定性到定量的综合集成方法论[2]；1992年，钱学森院士又提出了人机结合、以人为主、从定性到定量的综合集成研讨厅（Hall for Workshop of Meta-synthetic Engineering，简称综合集成研讨厅，HWMSE）的理论框架体系，对复杂决策问题具有重要的指导意义。因此，构建综合集成型决策支持系统（Meta Synthetic Decision Support System，MSDSS）是决策支持系统（Decision Support System，DSS）发展的一个新方向。

1.1.2 决策支持系统

自上世纪70年代首次提出决策支持系统这一概念，到目前为止，围绕这一概念的相关研究已经取得了重大发展。1980年Sprague明确了决策支持系统的基本组成，提出其对话、数据以及模型部件的三部件结构，这些论述对于其未来的深入研究产生了十分重要的影响。20世纪80年代末90年代初，决策支持系统开始与专家系统（Expert System，ES）相结合，形成智能决策支持系统（Intelligent Decision Support System，IDSS），又被称之为传统决策支持系统[4]。专家系统具备运用知识推理形式处理定性分析问题的特点，而决策支持系统具备以模型计算为核心的解决定量分析问题的特点，在充分发挥两个系统特点的基础之上，实现了定性与定量分析的互相结合，在处理问题的能力及范围方面均取得了更加深远的发展。20世纪90年代中期出现了数据仓库（Data Warehouse，DW）、联机分析处理（On-Line Analysis Processing，OLAP）和数据挖掘（Data Mining，DM）新技术，它们三者凭借从数据中获取辅助决策信息与知识，这一明显区别于运用模型与知识辅助决策的传统系统的主要特征，被称为新决策支持系统。作为两种不同的辅助决策方式，两种系统间不能相互代替，而是应当互相结合。

1.1.3 综合集成研讨厅

钱学森曾先后提出“从定性到定量综合集成方法”和“从定性到定量综合集成研讨厅体系”，并将使用此套方法的集体定义为总体设计部，它是钱学森系统思维及思想在方法论上的具体体现[3]。有机地结合专家、数据、信息体系和计算机体系，从而构建出以人为主的人-机结合、人-网结合的高度智能化体系，这便是综合集成方法的实质。

1.1.4 小结

以制定出更加合理的分配制度为目标，在吸收并利用包含复杂性与复杂系统、现代管理科学和信息技术理论、方法及技术在内的科学基础之上，灵活运用多学科交叉的方法，构建涉及多利益相关主体的水资源分配的新理论及新方法，深入探索了各利益相关者均包含其中的决策机制与模型，并创建了流域初始水权分配综合集成研讨平台框架，为更好地应对处理上述问题提供新思路与新方法，具有一定的指导意义。

1.2 初始水权分配的决策支持系统

事实证明，综合集成理论能够在解决复杂巨系统的复杂决策问题上发挥重要引导作用，随着科技进步与针对领域认识的日趋成熟，建立综合集成型决策支持系统（MSDSS）已经逐渐成为DSS一个新方向[5]。复杂水资源分配问题应当从定性到定量、综合集成与研讨三个重要主题切入。在水资源分配中，MSDSS支持专家体系进行研讨。

①建立包含不同学科与相关专业领域专家在内的专家体系，从而实现从不同层次、方面和角度对于这一复杂问题的深入探讨，在这个过程中充分发挥他们的科学理论智慧以及经验知识，从而提出一定根据经验性假设，形成定性判断。

②如图1所示，在整理出相关系统的各项数据及信息资料的基础之上，构建出了数据、信息体系以及指标与模型体系，并针对先前做出的经验判断完成系统仿真与实验，再由评价指标体系对其正确与否进行定量描述。为了加深对于研究问题的定量认识，我们可以在仿真和实验中不仅仅反映各项经验性假设，而是将专家们考虑的各项因素也包含其中，然后不断重复该定性与定量相结合的过程。因此，MSDSS完全具备传统的模型功能、方法决策支持功能、模型库及其管理系统功能、方法库及其管理系统功能。

③作为把原始经验判断上升至定量结论的关键一环，由专家体系研究探讨并综合集成之前所得到的仿真与试验结果至关重要。如果最后得出的结果不可信，那么则需要专业人员进行模型的修正或是参数订正，经由人机交互，多次对比，逐次逼近，直至最终结论达到可信标准。如果最终得出的定量结论不支持之前经验判断，那么便会形成新认识，提出又一新的经验性判断。

1.3 初始水权分配的综合集成研讨厅框架体系

虽然目前我国各类计算机信息与决策支持系统发展良好，潜力巨大，而且已经做到了在众多行业领域内都有着非常广泛的使用，然而对于当前社会面临的水资源分配问题，单就以上这些系统的决策过程不具备民主协商性而言，便决定了它们不是作为多利益主体参与下的初始水权分配协商研讨平台的最优选择。综合集成研讨厅支持群体思考与群体决策，支持沟通—合作—共识/认同的过程，包含有意见综合与模型集成2个主要议题，其中“意见综合”包括促进群体思考、创造力与知识创造模型，群体决策过程中的多目标决策、群体决策以及共识方法等。而“模型集成”則将求解复杂问题的过程中有关的系统建模方法和相关模型集成等包含其中[6]。

为了实现初始水权分配方案能够反映出多利益主体的合适诉求，引入综合集成研讨厅理论基础上，本文又另外综合集成了多利益主体的感性认识。流域初始水权分配综合集成研讨厅的框架体系见图2。

据图2显示，流域范围内各相关地区的历史水文资料及其基本的人口与发展情况等存储在决策数据库中，而初始水权分配的备选方案的生成模型以及用于最终分配方案确定的决策模型则在模型库进行存储。能够为最终方案的多属性决策提供依据的，评价各水权分配方案的相关知识和指标在决策知识库中进行存储，而为专家在确定水权分配方案的过程中提供参考的工作则由水文预报系统承担。研讨厅的具体运作流程总结如下：

①整理并分析决策数据库中的各项关联材料，然后由涉及到的各方利益主体研究讨论并提出各自对于分配方案的相关要求与建议；

②充分利用数据库与模型库里的所有相关材料，由专家组在对各相关利益主体的意见的要求综合集成之后，最终确定出初始水权分配的备选方案集；

③对各个备选方案做出对比选择，确定多利益主体综合满意度最高的方案为协商结果（见图2）。

假如出现因为多利益主体对于方案的确定存在有较大意见矛盾，从而导致综合满意度比先前设定的阈值要低的情况，那么就需要多利益主体参与新一轮研究讨论，对于自身选择的属性偏好（权重）做出适当的调整，或是经由与专家的商讨沟通，再次确定出新的备选方案集；然而一些主体提出的合理要求可能在最终方案确定后仍然未实现，这时我们可依据事实情况，交由流域管理机构或是中央政府组织出面进行调解，适当地予以利益补偿。

2 结语

当今我国正面临着日益凸显的水资源短缺问题，无数事实表明，为了更高效地解决在初始水权分配过程中的各利益相关主体间用水冲突问题，将多利益主体合作的群决策机制纳入其中十分必要。而本文中从定性到定量的综合集成方法正是基于系统论的一种用于解决复杂巨系统问题的前沿理论，基于此，将综合集成研讨厅，这一综合集成方法的实现平台在初始水权分配系统加以结合运用。当前，本文研究还存在很多不足，研究范围也很有局限性，应用综合提升方法使水资源数据由原始状态提升到支撑管理与决策的有效状态是本论文的主要创新之一。

在后期将从系统工程研究角度出发，采取一切可利用的思想、理论、技术、方法和手段以及实践经验的智慧积累，进行综合集成来达到系统的最满意状态，也称其为“提升说”。这种方法体系在系统集成基础上进行提升，囊括了系统科学、耗散结构论、协同学、运筹学、模糊数学等的方法体系，实现了真正的跨学科融合，多文明交汇。

参考文献：

[1]王浩，等.流域水资源管理[M].北京：科学出版社，2001.

[2]钱学森，于景元，戴汝为.一个科学的新领域——开放的复杂巨系统及其方法论[J].自然杂志，1990，13（1）：3-10.

[3]戴汝为，李耀东.基于综合集成的研讨厅体系与系统复杂性[J].复杂系统与复杂性科学，2004（10）：1-24.

[4]邓苏，黄宏斌.决策支持系统[M].北京：电子工业出版社， 2009.

[5]于景元，涂元季.从定性到定量综合集成法——案例研究[J].系统工程理论与实践，2002，22（5）：1-7.

[6]王海政，仝允桓.可持续发展视角下的区域水资源优化配置模型[J].清华大学学报（自然科学版），2007，47（9）：1531-1536.