管理信息系統中自適應導航模型的構建

譚章祿，吳 琦，劉名揚

（中國礦業大學（北京）管理學院，北京 100083）

由于計算機的廣泛使用和企業信息化的不斷深入，管理信息系統作為企業信息收集、傳輸、加工、存儲、維護和使用的載體，能夠實時跟蹤企業的運行情況，通過對以往數據預測未來生產經營發展走向，從系統性、全局性的角度出發輔助管理人員進行決策，利用信息控制企業行為，幫助企業實現規劃目標。管理人員作為企業運行的“指揮者”，且管理信息系統的使用是管理人員識別問題與做出決策的重要途徑。隨著企業的日常運行，企業信息量急劇膨脹，數據量指數膨脹，管理人員對信息控制的需求十分強烈且急迫。故，管理信息系統的應用過程中哪些因素影響了管理人員的認知行為和搜索行為是至關重要的。導航，作為不同頁面間自由跳轉的重要工具，其設計的科學合理性直接影響著用戶體驗、使用效率以及瀏覽的有效性，不符合用戶認知需求的導航會直接導致用戶無法快速找到自己所需要的信息，造成耐心缺失，進而影響工作效率。

1 導航與自適應導航

1.1 導航

對于當今交互式互聯網網站的學習者，他們將大部分時間和認知資源花費在了對網站內容和結構的熟悉上，這種取向通常是以犧牲深層次的理解為代價的［1］。Laura Leventhal 認為，導航是獲取空間知識，在空間中移動的策略，以及改變關于空間的元知識的認知過程［2］。導航作為一種參考，可以指導用戶在行動之前快速且正確的執行其預期動作［3］，在眾多行業都展開了深入的研究和分析。例如，人工智能、地理科學、電子技術和Web 設計等。其中，Web 中的路徑尋找要比現實場景中更為重要，網絡用戶通過導航鏈接等實現非線性的瀏覽和搜索，為信息的搜尋提供了更大的靈活性，但與此同時也帶來了網絡迷失等問題，故Web 導航活動的研究已經成為了當前信息時代的研究熱點。

導航路徑的設計對于一個網站來說，可以幫助用戶進行自然的搜索行為，提供運動軌跡和搜索策略。也就是說，網頁設計部分是基于行為數據預測的運動，并根據這些預期呈現導航輔助功能［4］。故，一個理想的系統將允許用戶遵循對他們的認知和搜索行為最有意義的路徑［5］，以便用戶找到他們需要的功能和內容，并最終在完成任務時提高工作準確度以及使用滿意度。用戶體驗的整個開發流程，都是為了確保用戶在產品上的所有體驗不會發生在你 “明確的、有意識的意圖” 之外。這就是說，要考慮到用戶有可能采取的每一個行動的每一種可能性，并且去理解在這個過程的每一個步驟中用戶的期望值［6］,這就使得自適應系統的研究成為了熱點問題。

1.2 自適應導航

自適應導航支持是導航系統與用戶模型的交叉領域，是一組特定的自適應超媒體技術。傳統的導航支持是以“靜態”的方式為所有的用戶提供相同的標簽和結構，即鏈接集合，無法針對用戶群體的多樣性來呈現內容結構。而自適應導航系統針對每個用戶的目標、偏好和知識等構建了模型，并在與用戶的交互中使用該模型，以便適應該用戶的需求［7］。自適應系統可以按照用戶模型對其瀏覽的超空間進行限制，通過分析用戶特征提供符合其認知需求和認知偏好的關聯鏈接，形成一條能夠幫助用戶達成目標的導航路徑。

經過文獻研究發現，關于自適應導航支持的研究主要有兩大分支：基于控制方法的自調節導航支持和自適應超媒體導航支持。前者基于技術的角度進行研究和探討，后者則從用戶的角度出發進行有針對性的系統構建。其中基于控制方法的自適應導航支持主要集中導航構建方法［8-9］、算法設計與技術實現等角度進行分析和探討［10-11］；而自適應超媒體導航支持的相關研究主要集中于教育學領域，自適應教育系統從學生的角度出發構建用戶模型和領域模型來實現系統自適應功能，以更好的滿足用戶的認知需求和認知特點。正如Brusilovsky［12］指出的，自適應超媒體系統在任何領域都是有用的，在這些領域中，超媒體系統被具有不同目標和知識的認知主體所使用的，并且個體處在巨大的超空間當中。具有不同目標和知識的用戶可能對在超媒體頁面上呈現的信息興趣點不同，這時就可以通過不同的自適應導航鏈接進行尋路。本文構建的管理信息系統導航模型立足于管理主體，即管理人員，針對其自身特性，有針對性的提供信息，構建信息關聯鏈接。故，本文立足于自適應超媒體系統的研究現狀，對管理信息系統的自適應導航展開分析。

自適應超媒體系統的研究經歷了從傳統的封閉式自適應超媒體系統到基于Web 的自適應信息系統的發展歷程。超媒體中的自適應導航系統的相關研究可以追溯到20 世紀90 年代初期，經歷了從超文本到超媒體的過渡時期。早期的自適應超媒體系統中引入的導航支持技術主要有直接引導、排序、隱藏、注釋、鏈接禁用與生成、地圖自適應等等［13］。通過實驗研究證實，早期的導航支持技術可以起到很好的引導效果，大大提高了用戶的使用效率和滿意度。隨著Web 的發展，為自適應系統的發展提供了一個極具吸引力的平臺。使得自適應系統的應用領域得到了廣泛的推廣，如電子學習系統［14］、在線信息系統［15］、在線幫助系統等等［16］。早期基于Web 的自適應超媒體在傳統封閉式超媒體的基礎上延續了導航支持技術的使用，在此基礎上進行了改進。但事實證明，延續的使用傳統導航技術是不可行的。傳統的自適應超媒體系統是封閉式的語料庫，其超媒體空間是由一組封閉的信息項構成的。而基于Web 的自適應超媒體系統是開放式的語料庫，無法人為事先將整個網絡中收集到的信息項連接起來［17］。到目前為止，相對比較成功的導航支持技術有Web 推薦系統［18］；設計擴展程序嵌入瀏覽器中以感知用戶行為并檢測問題實現對網站的適時調整［19］，通過數據挖掘技術，例如聚類、關聯規則、順序模型等算法實現Web 個性化的目的［20］，挖掘用戶潛在需求。到發展后期，應用領域也由原先的虛擬網絡走向了“真實世界”，即通過虛擬現實，與實際空間相結合進行探索，如虛擬博物館、虛擬購物中心等等。

任何一個自適應系統，重點在于“適應”的主體，即用戶。自適應系統的顯著特點就是要針對每一類用戶的基本特征和需求構建用戶模型，并為其提供自適應的系統，以滿足其需求和偏好。根據用戶模型，對系統進行自適應的調整，主要通過對呈現內容和導航進行調整，旨在使用戶更加方便快捷的找到想要尋找和感興趣的信息。

2 管理信息系統與傳統的Web 系統的區別

通過文獻研究發現，關于管理信息系統的相關研究，大多集中在系統設計與實現方面，很少有關于系統自適應相關的研究。通過上述綜述可知，自適應系統的相關研究大多集中在Web 系統中。直接照搬傳統的Web 系統中自適應導航的思路是不科學的，因為管理信息系統由于自身的特點與傳統的Web 系統存在以下區別：

第一，管理信息系統與傳統的Web系統不同，“瀏覽”不是用戶主要的活動內容，而是為了完成既定目標的附屬活動。在評估這類系統的使用效率時，應該是瀏覽量越少越好，瀏覽所消耗的時間越短越好。管理信息系統旨在實現管理功能，以完成企業生產運營的目標，針對不同的管理層級和管理崗位所處的管理環境和管理目標都是不同的。故，對于管理信息系統來說建立用戶模型是至關重要的。

第二，管理信息系統的用戶類型較為固定，本文提出的管理信息系統自適應導航模型正是基于此才能對用戶按照矩陣式的分類方式進行劃分，如此一來才會存在將底層數據劃分為靜態關聯信息集，再將靜態關聯信息集轉化為動態關聯信息集的過程，才能將特定關聯信息以動態、自適應的方式展示給特定的用戶，模型的存在才有意義。Web 系統面向的用戶群體復雜，無法將用戶按本文模型中提出的矩陣式分類方法進行劃分，進而也不能做到向特定用戶展示特定的關聯信息。所以本文的自適應導航模型是針對管理信息系統的而不是針對Web 系統的。

第三，管理信息系統的使用具有強制性，管理信息系統用戶為了完成工作任務不得不使用，所以管理信息系統的構建旨在功能和任務目標的實現。而Web 系統使用或者不使用完全遵循用戶的主觀意愿，所以Web 系統的構建大多旨在吸引用戶長時間瀏覽以及回訪。然而對于同一個用戶來說，使用管理信息系統的頻率非常高，如果系統易用性不佳、無關信息干擾性較強，會嚴重影響工作效果、降低工作效率，所以提前針對不同用戶的任務目標提供相關信息的導航鏈接模型是十分重要的。

綜上所述，構建管理信息系統自適應導航模型既是必要的又是可行的，既有理論基礎支撐又有深遠的現實意義。故，本文基于用戶體驗，從用戶需求和其自身特質的角度出發，旨在構建符合管理信息系統用戶認知需求和認知偏好的管理信息系統關聯式的自適應導航模型。

3 模型構建

在模型構建前，本文對建模思路進行梳理后對關聯式自適應導航模型做出如下定義：關聯式自適應導航模型是一個符合用戶認知需求和認知偏好的、動態的、網絡狀的鏈接模型。該模型的構建能夠使管理信息系統中不同的用戶在使用管理信息系統時能獲取所需要的信息，同時也向其展示與該信息相關聯的信息。

Miller 等［21］認為一個好的模型必須綜合考慮用戶心理預期、決策制定和實際控制，能成功預測用戶的行為，與用戶的認知和生理局限性相符。所以本文為建立一個好的管理信息系統關聯式自適應導航模型，在建模過程中對Miller 等學者的觀點進行了充分考慮。具體來說，整個建模過程可表述為：首先將用戶以職能部門和管理層次兩個維度進行分類，矩陣中的每個矩形代表處于某部門中某一管理層次的一類用戶。再依據該類用戶的崗位職責、信息需求、業務活動等要素，將系統數據庫中的底層數據劃分為多個靜態關聯信息集。然后通過確定特定用戶的用戶屬性以及進行web 挖掘的相關技術對用戶使用系統的行為進行挖掘，將靜態關聯信息集轉化為動態關聯信息集。總體來說，整個建模過程實際上就是將系統中的信息能以“適應”的方式展示給不同類型的用戶，同時也將相關信息展示給用戶，實現了關聯信息從數據庫中數據的隱性關聯到系統界面上顯性關聯的轉化。

關聯式自適應導航模型如圖1 所示。

圖1 關聯式自適應導航模型

3.1 底層數據到靜態關聯信息集

從底層數據到靜態關聯信息集是為了劃分主體，然后按主體類型的不同，依據不同主體的崗位職責、信息需求、業務活動等要素將數據歸類為靜態關聯信息集，靜態關聯信息集是管理信息系統要展示給特定主體的所需要的特定關聯信息。

在模型的這一部分中，底層數據指的是存儲在管理信息系統數據庫中的數據。由于關系模型仍然是主流的數據模型，故本文中的數據庫指的是關系型數據庫，又因為關系型數據庫中存儲的內容是數據與數據之間的聯系，所以模型中數據的聯系體現在數據庫中每張數據表及其之間的聯系。如圖2 所示，以某企業6S 管理系統數據庫的物理數據模型為例，展示底層數據之間的聯系，由圖所示可以很明顯的看出各表中的數據存在聯系，同時表與表之間也存在聯系。

圖2 底層數據庫物理數據模型

模型中從底層數據到靜態關聯信息集的轉化需要兩個過程，即對使用管理信息系統的用戶即主體進行分類和按不同主體將底層數據進行劃分，形成靜態關聯信息集。

3.1.1 管理主體矩陣式分類

對主體進行分類指的是從整個企業的職能部門和管理層次兩個維度對主體進行矩陣式分類，矩陣中的每個矩形代表處于某部門中某一管理層次的一類用戶。如圖3 所示。

圖3 管理主體矩陣式分類

對職能部門和管理層次的劃分要依據每個企業的具體情況。如上圖，將縱向的管理層次由上到下化分為戰略層、管理層和操作層。戰略層主體的主要任務是確保公司的財務績效，并制定產品、服務等的長期戰略決策，該類主體的信息需求是各類決策信息。管理層主體的主要任務是負責上傳下達，執行戰略層管理者制定的項目和計劃，監督、控制操作層主題的業務活動，該類主體的信息需求是與其工作相關的各種圖或報表等相關信息。操作層的主體主要負責處理企業運營中的基本業務和日常活動，該類主體需要利用管理信息系統的某些功能完成自己的日常工作，故其信息需求是支持業務處理所需要的基礎信息。對于職能部門的劃分，參照職能系統-管理層次矩陣［22］，將橫向的職能部門化分為生產、銷售與市場、財會、信息處理、人事、后勤、高層管理等，每個職能部門的業務活動都不同。通過對管理層次和職能部門的劃分，可對使用管理信息系統的所有主體進行分類，為模型中底層數據到靜態關聯信息集的轉化做好前序工作。

3.1.2 分類靜態信息關聯

按不同主體劃分底層數據并形成靜態關聯信息集指的是：依據上文所述的方法將主體劃分好后，根據每種類型主體的崗位職責、信息需求、業務活動等要素將底層數據劃分成信息集，再將這些信息集以鏈接的方式關聯起來。

之所以在將底層數據轉化為靜態關聯信息集的過程中考慮主體的崗位職責、信息需求、業務活動等要素，是因為在管理信息系統的操作環境中，管理人員面臨的問題主要就是如何依據任務目標來理解通過感知獲取的各類信息，結合自身的先驗知識對各類信息做出合理的選擇。所以，任務目標是驅使管理人員操作管理信息系統的主要因素，也是個體認知活動開始的重要起點，后續的信息搜尋行為和瀏覽行為都是為了實現任務目標。根據信息覓食理論和問題解決理論等得知［23-24］，認知任務都是用戶搜索行為開始的重要刺激因素。在管理信息系統中，決定管理人員任務目標的因素主要有崗位職責、信息需求和戰略目標，依據企業的戰略目標，明確各個部門、層級的工作目標，各個管理人員根據各自的崗位職責明確自己的任務子目標，形成信息需求指引自身進行信息搜尋工作。

靜態關聯信息集實際就是處在某部門中某管理層次上的主體使用管理信息系統完成其工作所需要的所有信息，是完成該項工作所需要的底層數據的集合。其中，關聯體現在：第一，管理信息系統關系型數據庫中的底層數據本身就存在關聯；第二，主體完成工作需要使用管理信息系統的某些功能，這些功能的實現需要相互關聯的信息集的支撐，這些相互關聯的信息集是通過鏈接關聯起來的。靜態指的是：這些信息集僅僅是特定主體在使用管理信息系統某項功能完成其特定業務活動所需要的某類信息以及與該信息相關聯的其他信息，靜態關聯信息集沒有做到根據用戶屬性和用戶行為做到個性化和自適應，所以將該類信息集定義為靜態關聯信息集。如圖4 所示，本圖以上述6S 管理系統底層數據庫為基礎，以6S 管理推行小組為管理主體，根據企業6S 管理的目標和為了達到目標所需要履行的崗位職責進行了靜態導航關聯信息模型的構建。

圖4 靜態關聯信息集

3.2 靜態關聯信息集到動態關聯信息集

將底層數據按不同主體以及不同主體的崗位職責、信息需求、業務活動劃分形成靜態關聯信息集后，為使管理信息系統能夠將特定的關聯信息以自適應的方式展示給用戶，需要將靜態關聯信息集轉化為動態關聯信息集。

本文對動態關聯信息集進行如下定義：動態關聯信息集是將靜態關聯信息集從認知角度，通過對用戶屬性進行分析，并對用戶的行為進行web 數據挖掘，最終將這些信息集以鏈接的方式在管理信息系統界面上進行展示，通過導航的方式供用戶使用，從而提供支撐相關功能實現的關聯信息，進而輔助用戶進行管理決策或業務處理。

模型中將靜態關聯信息集轉化為動態關聯信息集的過程需要進行兩個方面的考慮，即用戶屬性和用戶行為。

3.2.1 用戶屬性

從用戶屬性角度來說，我們應考慮所有使用管理信息系統的用戶的基礎屬性和特征屬性，基礎屬性是用戶自身所具有的，特征屬性可區分個體差異。通過對個體自身差異的劃分可以更好的理解各類用戶的認知偏好，進而使管理信息系統做到對不同用戶的動態自適應。

基礎屬性主要指描述用戶基礎信息的屬性，如年齡、學歷、工齡和性別。對于基礎屬性要素的分析，由于上一過程已對主體進行矩陣式分類并確定了主體完成某項業務活動所需的關聯式信息集，所以在這一過程中對用戶基礎屬性要素的分析應基于第一過程對用戶的分類，對不同用戶基礎屬性要素的分析首先應按照不同職能部門不同管理層次進行界定，然后可采用從系統數據庫中提取不同類型用戶信息的方式，利用數據挖掘方法，歸納出不同職能部門不同管理層次用戶基礎屬性的規律，并按此規律使用算法在信息系統界面上實現對于不同基礎屬性的用戶采用不同的展示方式，做到管理信息系統對用戶的自適應。

對于特征屬性要素的分析，主要從表征個體差異的特征變量進行考慮。在眾多變量中，認知圖式是指導用戶進行導航行為的基礎。認知圖式能根據個體所具備的相關知識和先前的經驗，指引其在管理信息系統中尋找能夠支持其完成任務目標的信息，從而形成一條主觀的信息路徑。Minetou 等［25］通過研究人類因素對導航行為的影響時，得出用戶的先驗知識在他們使用導航工具時起著至關重要的作用的結論。在實際的空間導航中，導航策略的選擇也在很大程度上取決于個體的認知偏好和其所擁有的環境知識與導航經驗［26］。同時個體的空間能力也對導航行為存在影響，研究表明在空間導航能力上是存在性別差異的，在提取空間場景感知時，男性要比女性有更強的空間選擇性［27］。關于空間能力對導航行為影響的相關研究更多的集中在物理世界中的空間導航［28-29］，早在1996 年，H??k 等人［30］就發現，個體的空間能力不只是解決物理空間的問題，對于精神上解決空間問題也存在重要意義, Laura Lugli 等人［31］也將空間認知風格作為個體差異對超媒體導航行為進行分析。用戶在進行導航行為的時候存在著不同的方式，即導航策略和導航工具的選擇等，這主要受到用戶認知風格的影響。除此之外，還有研究表明認知風格對于信息搜索行為［32-33］、搜索績效和導航策略選擇均存在影響［32，34-36］。所以對特征屬性要素的分析本文采取以認知心理學為理論基礎，進行主觀分析和客觀生理實驗的方法。主觀分析是指通過問卷調查或訪談，調研用戶使用現有管理信息系統時所體現出的特征變量。客觀生理實驗是指通過設計并進行眼動實驗、腦電、皮膚電等客觀生理實驗采集能體現出用戶特征變量的數據，并通過算法對這些數據進行挖掘和分析。

通過上述主觀分析和客觀實驗，基于導航與個體差異的相關研究，同時結合管理信息系統自身的特性對用戶屬性進行選擇，將年齡、性別和學歷作為用戶的基礎屬性，將空間能力、認知風格和認知圖式作為用戶的特征屬性，并將這些用戶屬性作為將靜態關聯信息集轉化為動態關聯信息集的依據。

3.2.2 用戶行為

值得注意的是，本文的管理信息系統自適應導航模型是基于B/S 架構的管理信息系統提出的，模型所考慮的問題、適用條件、應用價值都針對B/S架構的管理信息系統。由于用戶對B/S 架構的管理信息系統和對網頁的操作行為都通過客戶機上的瀏覽器完成，所以從這個角度看，對網頁的Web超鏈接、網頁內容和使用日志中的數據進行挖掘的Web 數據挖掘技術同樣適用于B/S 架構的管理信息系統。

Web 數據挖掘是從大量Web 文檔的集合C 中發現隱含的模式P，如果將C 看作輸入，將P 看作輸出，那么，Web 數據挖掘的過程就是從輸入到輸出的一個映射：C →P。從傳統數據挖掘的概念出發，可以將Web 數據挖掘理解為，Web 數據挖掘是從大量非結構化、異構的Web 信息資源中發現有效的、潛在可用的及最終可以理解的知識（包括概念、模式規則、規律、約束、及可視化形式）的非平凡過程［37］。Web 數據挖掘分為三種主要類型：Web 結構挖掘、Web 內容挖掘、Web 使用挖掘，其中Web 使用挖掘是指從記錄每個用戶點擊情況的使用日志中挖掘用戶的訪問模式［38］。由此可見，對用戶行為的挖掘實際上就是Web 使用挖掘。

從用戶行為角度來說，本文采用Web 使用挖掘的方法對用戶在使用管理信息系統時的瀏覽記錄和操作行為進行挖掘。用戶使用日志記錄了關于用戶使用管理信息系統的訪問和交互數據，這些數據能反映出用戶在使用管理信息系統時的所有行為，包括瀏覽界面，點擊連接和按鈕，填寫信息等，所以，模型在這一階段參考Web 使用挖掘技術，通過數據預處理、進行模式發現、進行模式分析等步驟，分析和挖掘這些用戶日志數據，從而可以更好的理解用戶行為，了解用戶的訪問模式和傾向，發現不同用戶使用管理信息系統時的習慣和偏好，進而能通過管理信息系統自適應導航模型在新系統設計與開發時以及在對現有系統改進和完善時做到為用戶提供個性化服務與定制、改進現有管理信息系統的性能和結構，使管理信息系統做到真正的個性化和自適應。

如圖5 所示，基于上述6S 管理的推行小組的靜態信息集合，假設管理主體是一位新入職不久的員工，第一次從事6S 管理的相關推行工作，經分析其存在著先驗知識不足，工齡較短、呈現場依存型認知風格，操作過程中習慣性查看標準、權重和規則這些需要記憶的信息。故在最終設計系統界面時，應根據這些認知特性和習慣對信息集通過不同的界面樣式進行展示，管理信息系統界面上的不同展示方式在模型中體現為動態關聯信息集圖上顏色、尺寸等參數的變化。

圖5 動態關聯信息集

在模型構建這一部分，通過建立管理信息系統自適應導航模型，將管理信息系統用戶進行了矩陣式分類，并依據這些不同類型用戶的崗位職責、信息需求和業務活動將存儲在管理信息系統數據庫中的底層數據劃分成一個個信息集，并將這些信息集以鏈接的方式關聯起來，形成靜態關聯信息集。然后確定和分析用戶屬性，對用戶行為進行Web 數據挖掘，再以用戶屬性和用戶行為為依據將靜態關聯信息集轉化為動態關聯信息集，模型中的信息集在管理信息系統中以鏈接的方式存在，通過導航的方式供用戶使用。模型的建立旨在提供一種能為特定用戶提供滿足其信息需求的動態、自適應關聯信息的方法，同時也為管理信息系統的設計開發和改進提供思路和參考。

4 結論

本文通過對文獻的搜集研究找到了管理信息系統自適應導航模型建模的理論基礎，發現了構建管理信息系統自適應導航模型的重要意義。在此基礎上提出了管理信息系統自適應導航模型，模型包括：三個信息關聯狀態，即底層數據、靜態關聯信息集、動態關聯信息集；兩個過程，即從底層數據到靜態關聯信息集和從靜態關聯信息集到動態關聯信息集；五種信息關聯規則，即對用戶的矩陣式分類、崗位職責、信息需求、用戶特征以及用戶行為。

通過該模型，將管理信息系統數據庫中底層數據的隱形關聯轉化成能顯示在管理信息系統界面上的動態關聯信息集的顯性關聯，使管理信息系統能做到為不同用戶提供滿足其信息需求的動態、自適應關聯信息，提高了管理信息系統的易用性和用戶體驗，從而更好地輔助企業用戶進行業務處理和管理決策，提高企業運營效率。基于本文的相關研究可以為系統開發人員設計系統，以及界面設計人員選擇設計因素提供借鑒。

總之，管理信息系統自適應導航模型的構建，是對現有管理信息系統的豐富和補充，是對原有管理信息系統在企業中應用方式的改進和發展。模型為建設以用戶為中心的，符合用戶認知需求和認知偏好的，適應用戶使用習慣的動態自適應管理信息系統提供了關鍵思路和參考。