解决劣构问题的知识管理系统及其构建，本文主要内容关键词为：管理系统论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：D035文献标识码：A文章编号：1007-905X(2007)01-0120-03
一、引言
Jonassen将问题分为良构与劣构两类，其中劣构问题是成分未知、问题空间不明确的一类，它存在于组织(企业/政府)中，例如重大灾险的发现、新产品研发的决策、企业的战略决策、重大项目的建议和立项等。劣构问题可能有多种解决方案、解决路径，或者根本没有确定的解决方案，其解决方案是难以预见的或发散的。而评价劣构问题的决策有多重标准，且更多的是来自于问题提出者对问题的一种主观的期望，因而不能确定哪些概念、规则和原理对形成解决方案是必需的[1]。
与解决良构问题相比，解决劣构问题需要不同的认识论上的信念，需要不同的技能，包括元认知、争论、讨论等，这比解决良构问题要复杂得多。劣构问题求解过程的交流模式和智力技能都很复杂，它需要大量的信息和知识。“头脑风暴方法”是一种常用的方法，通常由决策者或者问题的提出者组建临时讨论组，采取讨论的方式，依靠灵感或意图做出最终的决策，因此缺少科学性、系统性。在该过程中使用到的信息和知识，以及所产生的新知识得不到总结和管理，知识散布在个人头脑中。辅助劣构问题求解的关键在于是否可以建立既支持“头脑风暴方法”，又能使临时讨论组有一个相对稳定的工作平台，使相关人员可以交流、互动、共享知识。
专家系统是人们应用知识求解劣构决策问题的信息系统，它依赖知识库中的专家知识以及少量的信息，通过人与“虚拟专家”的交互，得到问题的求解[2]。组织会遇到多种劣构问题，而一个劣构问题需要多个不同领域专家知识以及多种信息。知识管理系统是一种新型的信息系统，指以人和信息为基础，以整合组织知识学习过程、提高组织竞争力为目的，利用信息技术建立起来的网络系统[3]。目前国内外有学者研究了或正在研究针对特定劣构问题的知识管理系统，如面向创新任务的知识管理系统构建，以知识管理为基础的面向中国国家自然科学基金项目选择的决策支持系统等。这些系统一般都是面向组织的，侧重组织内部的协作和知识共享，以及知识的表达，忽略了劣构问题解决过程，忽略了知识的采集和创造过程，不能满足其他类型的劣构决策问题的求解。
本文研究劣构问题的解决过程，描述其知识、信息结构，提出其知识管理系统的结构和实现方式，并给出系统应用实例。
二、劣构问题以及其求解过程的描述
本文研究的劣构问题是指一般性的没有确定范围的劣构问题，其具有如下特征：
(1)问题的构成中存在着一个未加明确说明的既定状态或一个不明确的但希望达到的目标状态；
(2)不存在一个被普遍认同的问题解决策略；
(3)分解的子问题仍然为劣构问题；
(4)解决过程中应用的知识难以形式化描述；
(5)解决过程中不仅需要已形式化描述/存储的知识，还需要各种不同形式的信息。
因此本文将研究的劣构问题解决界定为对劣构问题目标的进一步明晰，或者问题的解决路径的部分确定，或者问题最终输出结果的部分出现。
根据实际情况，所假设的这类劣构问题的解决是一个子问题求解序列，即抽象为多人多阶段多问题求解过程，每个阶段的目标就是解决一个或多个相关的子问题，最终实现原问题解决。序列中的子问题不是独立存在的。原问题的分解有两种方法：根据问题的目标分解成含有子目标的问题和将问题转换成另外一个层次的抽象。劣构问题解决从初始状态出发，依据一定的策略和方法，逐步分解，形成由许多子问题构成的问题树，通过对这些子问题的求解，最终完成对原问题的解决。
综合国内外专家学者从心理学和认知科学的角度对问题解决和问题解决中的思维模式进行的方法上和策略上的研究所获得的成果，如杜威的五阶段论、华莱士的四阶段论、罗斯曼的六阶段论、约翰逊的三阶段论[4] 等，本文将劣构问题解决过程划分为三个阶段：问题描述、尝试解决、总结评估。如果在总结评估阶段直接得出问题的答案，则解决问题过程结束，如果无法直接得出该问题的答案，则可以根据问题目标，将问题做进一步的分解，然后转入子问题的解决过程。
霍尔三维结构从时间、逻辑和知识三维空间描述了复杂系统工程。根据本文研究的劣构问题，从逻辑维将劣构问题以及子问题的解决过程分为问题描述、尝试解决和总结评估三个阶段(图1)。
图1 劣构问题以及子问题求解
问题描述阶段的主要任务就是对问题的目标和内容进行详细的描述，达到对问题理解的目的；尝试解决阶段的任务是通过信息收集、知识应用、知识交流、任务控制，完成对问题的初步解决；总结评估阶段的任务是对问题进行总结，并对结论进行评估。由于问题的复杂程度不同，一些问题可以直接在总结评估阶段就得到结论，而另外一些问题则需要根据解决的情况分解出若干的子问题，然后转入问题描述阶段继续解决新的子问题。
劣构问题提出者提出劣构问题，参与问题求解的个人或者群体利用知识集、信息集、案例集的辅助以及互联网的支持，按照预先定义的过程进行问题求解。如果能够对提出的劣构问题做出最终的求解，则将解决方案提供给问题提出者；如果问题比较复杂，无法直接进行求解，那么将问题分解为多个子问题，开始新一轮的劣构问题求解。当所有的子问题都被求解后，原问题提出者综合各个子问题的结果得出原问题的解决方案。
在问题解决的三个阶段，员工主动、广泛、深入地激活自己的原有经验，理解分析当前的问题情境，将自身的隐性知识转化成显性知识，通过积极的分析、推论活动，生成新理解、新假设，而这些观念的合理性和有效性又在问题解决活动中得以检验，其结果可能是对原有知识经验的丰富、充实，也可能是对原有知识经验的调整、重构。因此，在问题解决活动中，新、旧经验间双向的相互作用得以更充分、更有序地进行，这使得问题解决工作真正切入到员工的经验世界当中。问题解决为新、旧经验的同化和顺应，为知识创建、共享提供了理想的平台。
三、系统结构
基于对劣构问题解决的形式化描述，结合知识管理的需要，提出劣构问题知识系统的系统结构(图2)。
图2 系统结构
(一)逻辑存储层
用于存储问题解决过程中使用的问题、知识、信息、案例等。
1.问题库。在面向劣构问题解决的知识管理系统中，问题是系统的主要的处理对象，也是推动系统运行的动力。问题解决过程属于一种过程性知识，对于每个问题的解决过程进行全方位的记录，并按照一定的方式组织整理，作为常规问题解决方式的模版存储到问题库，可以在以后反复利用。问题库中的问题按照问题的结构进行存储，并记录问题与问题之间的关系，以及该问题求解过程。
2.知识库。根据知识类型对存储在知识库中的知识进行分类，在应用中可以根据问题解决过程中对知识的需要，选择相应类型的知识以提高知识库的检索效率。同时要根据知识产生的模式和知识与问题的关系将知识和解决的问题建立联系，为以后的知识应用和知识创造提供范例，通过对知识和问题之间关系的分析还可以方便地探查其中的特点和规律，从多个角度归纳和展现具有特定联系的知识组织，支持关联知识的发现。
3.信息库。信息库中按照信息结构存储解决问题过程中使用到的各种信息，如国家的政策法规、业内的新闻事件等，供以后解决问题时使用。同时这些信息可以被组织整理，形成更加有价值的知识。
4.案例库。案例库中按照案例的结构存储案例，案例内容采用HTML格式进行描述。对于典型劣构问题的解决过程，建立案例的时候可以直接存储该问题的标志信息(如问题编号)，在使用这些案例的时候可以直接通过问题的标志信息来生成问题的分解树和使用的知识树。也可以对劣构问题解决的部分过程进行整理描述，然后以HTML格式保存到案例库中。
(二)问题求解层
问题求解层主要包括问题描述、尝试解决、总结评估三个阶段。问题描述阶段采用类似wiki的形式，为用户提供一个开放的界面，允许用户对问题的描述进行不断修改，同时保留所有修改的痕迹，通过用户之间的协作完成工作。问题的提出者根据问题的目标进行版本控制，最终的版本由问题提出者确定。尝试解决阶段为用户提供一个“头脑风暴平台”，用户在该平台上以匿名的方式对问题进行讨论，提出自己的看法、观点等，系统记录下所有的讨论内容。总结评估阶段根据前两个阶段的结果由问题的提出者对问题做出总结和评估。人机界面是系统和用户之间进行信息交换和交互的媒介。人机界面为用户提供一个直观、便捷、高效的环境，辅助用户访问系统。
(三)知识管理层
知识管理层完成系统中知识管理功能，主要提供了知识共享、知识应用、知识维护三个层次的功能。
1.知识共享，由知识门户、知识地图、Tags系统组成。知识门户为用户提供一个个性化的Web界面，用户可以根据自己的需要自由地定制界面的风格、布局、内容等。通过这个界面，用户可以快速地读取知识库、信息库、案例库中的相关信息，并可以方便地和其他用户进行交流。知识地图指出知识的所在位置或来源，当用户需要某项专业知识时，可以透过知识地图的指引，快速且正确地找到所欲寻找的知识。Tags系统由用户自身根据应用的角度对知识库中的知识建立标记，通过协作和交流的方式来发现方便共享的知识。
2.知识应用，由知识推送、知识检索、知识推理组成。知识检索和知识推理功能是实现系统决策支持作用的核心。用户可以根据输入的关键词，在知识库中进行匹配和搜索，将符合条件的结果以相关程度的高低进行排列后显示给用户。按照本文对劣构问题的假设，系统知识库中的知识绝大多数都是不能形式化表示的，所以就难以使用现有的关于知识推理的研究成果。因为本系统的推理主要是建立在知识关键字基础上的，故通过对知识关键字的分析，可为用户建立知识的相关列表。知识推送改变了以往知识管理系统在知识应用中对知识使用的方式，将知识主动提供给用户。
3.知识维护，由知识更新、案例建立、信息收集组成。知识更新功能提供了对知识库进行定期检查的功能，然后向用户提示那些可能会“失效”的知识，方便用户对这些知识进行更新。
(四)物理存储层
系统在知识、信息、案例、问题的存储上使用传统的关系型数据库。尽管目前有很多的学者在研究中使用XML文件作为知识、信息等的保存形式，但是从结构上来讲，关系型数据库中的数据结构和XML文件并没有区别，都是以结构化的方式存储。而且大多数关系型数据库管理系统都支持将数据库中的数据以XML文件的形式输出，所以使用XML文件或关系型数据库在存储结构上是相同的。
四、应用与结论
该系统已经在广西某IT企业的科研项目申报过程中得到成功的应用。该企业的主要业务是IT项目开发和IT方向的项目研究等，具有很强的针对性。这些项目的提出，通常是一个比较复杂的过程。该企业管理着广西地区最大的科技信息网站。为庆祝网站运行三周年，希望对网络进行一次大规模的改版，那么“科技信息网的改版方案”的形成就是一个典型的劣构问题求解过程。通过系统知识管理层的支撑，利用系统问题求解层提供的功能对劣构问题进行分解，对子问题进行逐一求解，最后综合子问题的解完成该方案的设计。同时将方案形成的过程进行整理，建立案例，更新知识库，方便以后进行同类工作。
劣构问题解决是一个复杂的过程，需要多个人之间协作完成。如果单纯地从知识管理的角度来构建知识管理系统，就很难满足实际工作的需要。将知识管理的相关工作结合到解决劣构问题过程中，则可以灵活地处理各种不同的劣构问题。在面向劣构问题解决的知识管理系统中，问题解决和知识管理相辅相成、相互支撑。知识管理的功能辅助问题解决的过程，问题解决过程又反过来支撑知识管理系统的知识收集、创造等，两大模块相互促进，既实现了知识管理，又提高了问题解决的效率。