面向业务过程执行成本最小化的集成资源数量配置和任务分配优化方法

摘要

一种面向业务过程执行成本最小化的集成资源数量配置和任务分配优化方法，包括以下步骤：第一步：建立业务过程模型：将所述业务过程模型定义为一个6元组PM=(φ，A,C,L,R,U)；第二步：建立面向业务过程执行成本最小化的资源配置优化的数学模型，其中，目标函数（8a）为业务过程单位时间执行成本，数学模型中的决策变量是资源配置方案，包括资源配置数量r.qnt和分配给资源的任务分配率ξ_a，r，该数学模型的最优解即为能保证业务过程稳定执行条件下，执行成本最小的资源数量配置和任务分配优化方案。本发明提供一种资源与活动多对多支持关系下面向业务过程执行成本最小化的集成资源数量配置和任务分配优化方法。

主权项

一种面向业务过程执行成本最小化的集成资源数量配置和任务分配优化方法，其特征在于：所述优化方法包括以下步骤：第一步：建立业务过程模型将所述业务过程模型定义为一个6元组其中：(1)是过程实例/服务对象的到达速率；(2)A是活动节点的集合，其元素a为活动编号，能被进一步描述为a＝(nm,ftm,fct,vct)，其中：nm是活动名称，ftm是活动固有执行时间，fct是活动每执行一次时所需的固定成本，vct是活动的可变成本，即活动执行的单位时间成本，与活动执行时间成正比；(3)C是连接点的集合，其元素c为连接点编号，能被进一步描述为c＝(nm,ty,lc)，其中：nm是连接点名称，ty连接点类型，lc连接点逻辑；c.ty∈{"Split","Join"}，c.lc∈{"And","Or"}；令N＝A∪C为业务过程模型节点的集合，业务过程模型节点简称节点，n∈N，则|^·n|表示节点n的前序节点的个数，|n^·|表示节点n的后继节点的个数；若(|^·n|＝1)∧(|n^·|>1)，则n∈C∧n.ty＝"Split"；若(|^·n|>1)∧(|n^·|＝1)，则n∈C∧n.ty＝"Join"；存在唯一的逻辑节点n_s∈N，|^·n_s|＝0，称为开始逻辑节点，存在唯一的逻辑节点n_e∈N，称为结束逻辑节点；(4)是连接弧的集合，其元素l是连接弧编号，能被进一步描述为l＝(nm,inid,otid,prb)，其中：nm是连接弧名称，inid是输入节点编号，otid是输出节点编号，prb是执行概率；若n₁,n₂∈N，则l＝<n₁,n₂>表示从节点n₁到节点n₂的连接弧，l.inid＝n₁，l.otid＝n₂；若则l.prb＝1；若l∈{<c,n>|c.lc＝"Or"∧|c^·|>1}，则$\underset{i=1}{\overset{\left|c^{·}\right|}{\Sigma }}l.prb=1;$(5)R是资源节点的集合，其元素r为资源编号，能被进一步描述为r＝(nm,qnt,fct,vct1,vct2)，其中：nm是资源名称，qnt是资源数量，fct是单位资源的固定使用成本，与资源的使用与否无关，而与资源的存在/折旧时间有关，vct1是资源的单位资源单位时间可变成本，即单位资源在单位时间内的使用成本，与使用的时间成正比，vct2是单位资源的单位次数可变成本，即每使用一次的成本，不依赖于使用时间，而依赖于使用次数；(6)是资源与活动支持关系的集合，u＝<a,r>表示资源r有能力处理活动a的任务，其元素u是支持关系编号，能被进一步描述为u＝(nm,aid,rid,tap,st)，其中：nm是支持关系/调用名称，aid活动编号，rid是资源编号，tap是活动a的任务产生后分配给资源r去执行的概率，st是资源r处理活动a的平均服务时间；令u.tap＝ξ_a,r，由于任务只能被执行一次，故有：R_a＝{r|<a,r>∈U}其中，ξ_a,r为资源的任务分配率；第二步：建立面向业务过程执行成本最小化的资源配置优化的数学模型及其求解目标函数：约束条件：$\underset{r\in R_a}{\Sigma }{\xi }_{a,r}=1,\forall a\in A---\left(8b\right)$$0\le {\xi }_{a,r}\le 1,\forall <a,r>\in U---\left(8d\right)$$r.qnt=0,1,...,M_r,\forall r\in R---\left(8e\right)$公式(8a)为要优化的目标函数，其中的β_p为业务过程单位时间执行成本，β_a为业务过程每执行一次活动a需要花费的成本，其计算如下：$\begin{array}{c}{\beta }_a=f_a·\left\{a.fct+a.vct·\left(a.ftm+\underset{r\in R_a}{\Sigma }u.tap·u.st\right)+\underset{r\in R_a}{\Sigma }\left[u.tap·\left(r.vct1·u.st+r.vct2\right)\right]\right\}\\ =f_a·\left\{a.fct+a.vct·\left(a,ftm+\underset{r\in R_a}{\Sigma }\frac{{\xi }_{a,r}}{{\mu }_{a,r}}\right)+\underset{r\in R_a}{\Sigma }\left[{\xi }_{a,r}·\left(\frac{r.vct1}{{\mu }_{a,r}}+r.vct2\right)\right]\right\}\end{array}---\left(9\right)$公式(8b)确保任务只能被执行一次；公式(8c)确保资源负载不大于1，即业务过程能稳定执行，其中的ld_r为业务过程每执行一次资源r需要服务的时间；公式(8d)为任务分配率的取值范围；公式(8e)为资源配置数量的取值范围，其中M_r为资源配置数量的上限，计算如下：上述数学模型中的决策变量是资源配置方案，包括资源配置数量r.qnt和分配给资源的任务分配率ξ_a,r，该数学模型的最优解即为能保证业务过程稳定执行条件下，执行成本最小的资源数量配置和任务分配优化方案。