一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法技术

一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法。本发明专利技术运用虚拟工作流技术，提出了一种能在完工时间约束下有效提高生产精度的逆向归约优化算法，该算法以化简为核心，将循环或并行的复杂结构抽象成一个可以简化过程的虚拟任务，即采用迭代归约的策略，最终确定一种能在截止日期内，高效利用资源获得最大生产精度并使时间和精度相平衡的调度方案，此外，通过数据分析发现，调整截止日期、任务数量和循环数量三种影响因素，可以有效提升算法性能。因此，本发明专利技术具有一定的可行性和有效性。本发明专利技术具有一定的可行性和有效性。本发明专利技术具有一定的可行性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法


[0001]本专利技术涉及一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法，属于智能计算与调度优化领域。

技术介绍

[0002]相较于传统工艺，现代生产工艺更加复杂多样，需要更合理的生产流程规划、加工环节排序和生产资源分配，工作流技术具有图形化和视觉设计流程图、支持复杂结构流程等特点，适配于现代生产工艺，能提高企业生产效率，改善生产资源利用率，提高生产作业的灵活性和适应性，现已经普遍被应用在相关的领域中。工作流的核心任务是根据用户需求，通过业务流程中各任务的约束关系构建工作流模型，选择最合理的调度路径并为任务分配相应的服务。
[0003]对于复杂的生产工艺，工作流中通常会包括大量相关任务以及对应的服务，服务的各项属性存在着制约关系，如时间、费用、生产精度等制约条件。在调度过程中，需要对工作流进行整体规划，避免追求单一目标的优化或追求局部优化而影响整体调度结果，大部分传统的算法虽然可以满足单一化目标或是操作简单有较低的时间复杂度，但选择的服务不够合理，资源利用不够充分，性能也会随着任务数量的增加或模型的复杂度提升而降低。
[0004]现代工作流与传统工作流的区别在于：不再单一追求时间和成本的平衡，而是更加注重产品质量，对其完工时间和生产质量有了更高的要求，针对复杂工作流在时间约束下难以提高生产精度的问题，需要一种与现在创新型复杂工艺相匹配的调度方法。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法，包括以下步骤：(1)在DAG图的基础上，加入并调整任务间的偏序关系，生成虚拟工作流模型W；(2)根据工作流特点和总截止期，对工作流模型中各任务结点划分自由区DF
ni
；(3)对工作流整体结构进行划分区间优化，将反馈结构或并行结构处理为虚拟结点，计算虚拟结点加工区ω；(4)以截止日期为约束，在各区间加工区ω内采用逆向约归迭代的求解方式计算生产精度最优化路径Path，计算最大生产精度A，输出整体工作流最佳调度路径Path。
[0006]所述步骤(1)具体为：(1.1)设置任务集合N和记录任务间偏序条件的集合C，分析业务流程需求，将任务和所对应的偏序条件分别加入集合N和C；(1.2)取出集合N中的任务n
i
，并查找相应的偏序条件c
i
，(1.3)连接任务n
i
和偏序条件c
i
记录的后继结点，分别从集合N和C中删除n
i
和c
i
，入遇检测任务，添加检测结点DP；(1.4)对任务集合N中元素重复执行步骤(1.2), (1.3)，直到任务集合为空，输出
工作流模型W。
[0007]所述步骤(2)具体为：(2.1) 工作流任务自由区计算规则。为表示各任务的可开始时间，将自由区定义为DFn
i
∈[BEn
i
,ENn
i
]；(2.2) 由于复杂工作流中包含大量任务结点，各任务又对应对个可选服务，因此每个任务的开始执行时间是一个可选区间，将此区间定义为DFn
i
∈[BEn
i
,ENn
i
]，其中BEn
i
表示任务n
i
的最早开始时间，ENn
i
表示任务n
i
的最迟开始时间，ψ为工作流的截止日期。
[0008]所属步骤(3)具体为：(3.1)加工区计算规则。由局部任务集合N
’
所有成的局部业务流程的时间区间为N
’
的加工区，表示为ω=[ψ
min
,ψ
max
]；(3.2)遍历工作流模型中的所有任务，将除循环结构以外的有一个以上直接后继或直接前驱，即出度或入度大于1的任务加入队列Queue；(3.3)取出队列Queue中第一个后继任务多于1个的任务，将其与距离该任务最近的入度任务组合为虚拟结点，计算该虚拟任务结点的加工区ω；(3.4)判断该路径是否为循环结构，若为循环结构，则将该循环架构的任务集简化为虚拟结点后计算该虚拟任务的加工区ω；(3.5)判断该路径是否为异路径SDP，判定规则为：若某个任务的直接后继任务的直接前驱大于1，则将该任务的后继路径划分为SDP，单独计算；(3.6)执行(3.2) ,(3.3)和(3.4)直到队列Queue中没有度大于1的结点。
[0009]所属步骤(4)具体为：(4.1)设f(n
i
, t) 表示任务n
i
在时刻t的最大生产精度，计算该任务在其自由区DFn
i
内不同开始时刻对应的最大生产精度a
i
：(4.2) 任务n
i
‑1为任务n
i
的直接前驱任务，则在任务n
i
‑1对应的自由区DFn
i
‑1内计算可获得的最大生产精度a
i
‑1；(4.3)通过计算最后一层任务的最大生产精度a
n
，再逆向迭代，逐一求得除异路径SDP外各前驱任务在不同开始时刻的最大生产精度a
i
；(4.4)处理异路径SDP，利用已确定任务路径计算异路径的加工区，求解截止期下的异路径的最大生产精度a
SDP
，进而求得截止日期约束下工作流的最大精度A，完成工作流的逆向调度；(4.5)对工作流正向迭代，确定所选服务并输出最佳调度路径Path。
附图说明
[0010]图1本专利技术工作流模型实例。
[0011]图2本专利技术工作流算法流程图。
[0012]图3本专利技术工作流模型的归约过程。
[0013]图4本专利技术任务数量对精度的影响。
[0014]图5本专利技术截止日期对精度的影响。
[0015]图6本专利技术循环数量对精度的影响。
具体实施方式
[0016]下面结合说明书附图，对本专利技术作进一步说明。
[0017]本专利技术实例如下：步骤1：某机械厂生产业务中包含生产、组装等多个模块，各模块由多个部门相互配合且可部分环节可并行执行，忽略部分影响较小的环节后，将该生产流程中的关键环节抽象为20个任务节点，形成任务集合N，任务变换的制约条件抽象为集合C，部分环节有多种服务可供选择，每个任务对应一个服务池S；步骤2：将该实例输入对应的工作流模型W，设置截止日期ψ=30，形成工作流模型如图1所示。将工作流模型W及其对应的服务池数据输入虚拟迭代归约精度优化算法，可计算出对工作流中各任务结点的归约过程如图3所示；步骤3：遍历任务序列，合并处理异路径SDP外的任务节点后，采用逆向归约的方式，求出合并后各虚拟结点在不同时刻下可获得的最大生产精度，进而获得虚拟工作流的最大生产精度，将已确定路径的结果作为参数，计算异路径SDP的加工区以及最大生产精度，最终获得截止期下的最大生产精度A以及最佳调度路径Path。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法，所述方法具体步骤如下：(1) 在DAG图的基础上，结合工作流中任务的偏序关系生成虚拟工作流模型W；(2) 根据工作流业务特点和总截止期ψ，分别为工作流模型中各虚拟任务结点划分自由区DFni；(3) 将工作流整体结构划分为多个加工域，将由反馈结构或并行结构组成的任务集合处理为组合虚拟结点，对该虚拟结点设置加工区ω进行计算；(4) 以截止日期为约束，在各区间执行域内通过层层迭代求解方式，计算整体工作流最大生产精度A，确定所选服务并输出该调度路径。2.根据权利要求1所述的一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：将业务流程中的各任务抽象为任务结点加入任务集合N，偏序条件加入集合C，逐一输出集合中任务n
i
以及相应偏序条件c
i
，加入检测结点DP，生成工作流模型W。3.根据权利要求2所述的一种时间约束的虚拟归约工作流精度优化方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心彤，谭善鑫，许海峰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：