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专利号: 2020116195058
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑服务流程信息的装修服务配置多目标优化方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:建立采用DSM方法表示复杂服务流程的装修服务模块,并定义装修服务模块中可供选择的服务组件及其基本属性值;

步骤2:构造两级QFD质量屋,将顾客对不同需求的重要性映射到各装修服务模块的服务组件偏好;

步骤3:建立一种考虑服务流程信息的装修服务配置多目标优化模型(P),模型综合考虑服务流程的时序约束、服务资源的时变约束、服务组件的配置约束、顾客的服务时间和总预算约束;

步骤4:对建立的装修服务配置多目标优化模型(P)改进为线性规划模型;

步骤5:采用不同算法计算不同规模服务配置优化问题的推荐方案解集;

步骤6:采用K‑means聚类方法缩减解集,形成候选解集,最后由顾客进行满意解的目标调整和交互选择;

所述步骤2,包括:

建立服务规划质量屋,其中,左墙是顾客需求,天花板是基本服务属性;

建立模块配置质量屋,其中,左墙是基本服务属性,天花板是各服务模块的服务组件;

通过服务的两级质量屋,将顾客需求的重要性映射到服务模块的服务组件偏好;

对Nm个装修模块的需求和工程特性进行调研,通过借鉴QFD产品质量设计四级质量屋结构中的前两级,先后构建服务规划质量屋和模块配置质量屋,将顾客需求的重要性映射到每个服务模块的Ni个服务组件之上,具体步骤为:首先,分析明确顾客K1个需求,不同顾客根据自身需求对所有需求进行重要性打分Sck1,k1=1,2,...,K1;对不同需求的需求重要性归一化处理其次,确定K2个基本装修服务主要基本属性TAk2,k2=1,2,...,K2;根据服务规划质量屋计算得到基本服务属性值为 归一化处理得到最后,根据模块配置质量屋计算得到服务组件性能值 归一化处理得到各服务组件性能权重

其中,i=1,2,…,Nm,j=1,2,…,Ni,质量屋参数q1k1k2和q2k2ij的值为经验值;

所述步骤3中,一种考虑服务流程信息的装修服务配置多目标优化模型(P)中:(1)模型参数信息:

Nm:必选服务模块的个数;

Ni:服务模块组件,i=1,2,...,Nm;

tij:服务模块组件的服务处理时间,i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;

cij:服务模块组件的服务单位成本,i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;

Cfix:服务的固定费用;

CR:顾客所要求的总成本预算上限;

TR:顾客所要求的总服务时间上限;

K1:顾客需求的个数;

K2:服务属性的个数:

wk1:顾客需求的相对重要性k1=1,2,...,K1;

q1k1k2:顾客需求和服务属性的相关关系,k1=1,2,...,K1;k2=1,2,...,K2;

q2k2ij:服务属性和服务模块组件的相关关系k2=1,2,...,K2;i=1,2,...,Nm;j=1,

2,...,Ni;

服务流程中的活动时序关系, 表示第i个服务模块是第i′个服务模块的前序,否则

si:服务模块的开始时间,i=1,2,...,Nm;

T:最大服务周期,整数;

L:资源种类个数,整数;

Rlt:第l种资源在时间t的总量,l=1,2,...,L;t=1,2,...,T;

rijl:第i个服务模块的第j个模块组件在执行时所需的资源;i=1,2,...,Nm;j=1,

2,...,Ni;l=1,2,...,L;

δiji′j′:服务模块组件的相容关系,i,i′=1,2,...,Nm;j,j′=1,2,...,Ni;i≠i′;j≠j′;当模块组件之间存在相容关系时,δiji′j′=1,否则δiji′j′=0;

δ′iji′j′:服务模块组件的排斥关系,i,i′=1,2,...,Nm;j,j′=1,2,...,Ni;i≠i′;j≠j′;当模块组件之间存在排斥关系时,δ′iji′j′=1;否则δ′iji′j′=0;

xij:主决策变量,i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;如果配置方案中选择了第i个服务模块的第j个模块组件,则xij=1;否则xij=0;

yijt:辅助变量,表示第i个服务模块的第j个模块组件在时间块t的任务结束状态,即如果时间块t是该模块组件的结束时间,则yijt=1;否则yijt=0;

(2)所需优化的多目标包含obj1、obj2、obj3:优化目标obj1:最小化总服务成本CAll,表示为公式:其中,Cfix:表示服务的固定费用;Nm:表示必选服务模块的个数;Ni:表示服务模块组件,i=1,2,...,Nm;cij:表示服务模块组件的服务单位成本,i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;

xij:表示主决策变量,i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni,如果配置方案中选择了第i个服务模块的第j个模块组件,则xij=1;否则xij=0;

优化目标obj2:最小化总服务处理时间TAll,表示为公式:其中, 表示整个服务流程的结束时间,Nm+1:表示流程结束所新增的一个“虚模块”节点,为了方便服务流程时序关系的表达;

优化目标obj3:最大化顾客需求指数I,表示为公式:其中,K1:表示顾客需求的个数;K2:表示服务属性的个数;wk1:表示顾客需求的相对重要性,k1=1,2,...,K1; q1k1k2:顾客需求和服务属性的相关关系,k1=1,

2,...,K1;k2=1,2,...,K2;q2k2ij:服务属性和服务模块组件的相关关系k2=1,2,...,K2;

i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;

(3)考虑的影响约束为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8:影响约束a1:每个服务模块中的模块组件只能有一个被选中,这种关系表达为:影响约束a2:服务模块节点在服务流程中的时序关系,这种关系表达为:其中,ti,ti′:分别表示i和i′服务模块的服务处理时间,i,i′=1,2,...,Nm;tij:服务模块组件的服务处理时间,i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni; 表示服务流程中i和i′服务模块的活动时序关系,若 表示第i个服务模块是第i′个服务模块的前序,否则M:表示一个极大值;

影响约束a3:服务模块组件之间的相容和相斥配置关系,这种关系表达为:xij≥δiji′j′xi′j′i,i′=1,2,...,Nm;j,j′=1,2,...,Ni;i≠i′;j≠j′xij≤2‑δ′iji′j′‑xi′j′i,i′=1,2,...,Nm;j,j′=1,2,...,Ni;i≠i′;j≠j′其中,δiji′j′:表示服务模块组件的相容关系,i,i′=1,2,...,Nm;j,j′=1,2,...,Ni;i≠i′;j≠j′;当模块组件之间存在相容关系时,δiji′j′=1,否则δiji′j′=0;δ′iji′j′:表示服务模块组件的排斥关系,i,i′=1,2,...,Nm;j,j′=1,2,...,Ni;i≠i′;j≠j′;当模块组件之间存在排斥关系时,δ′iji′j′=1;否则δ′iji′j′=0;

影响约束a4:在整个服务过程中各模块组件所占用的资源不能超过其上限,这种关系表达为:

其中,T:表示最大服务周期;L:表示资源种类个数;rijl:表示第i个服务模块的第j个模块组件在执行时所需的资源;i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;l=1,2,...,L;yijt:表示辅助变量,表示第i个服务模块的第j个模块组件在时间块t的任务结束状态,即如果时间块t是该模块组件的结束时间,则yijt=1;否则yijt=0;Rlt:表示第l种资源在时间t的总量,l=1,

2,...,L;t=1,2,...,T;

影响约束a5:限定了辅助变量yijt的取值符合其定义,这种关系表达为:影响约束a6:服务的总费用和总工期不能超过顾客给定的上限,这种关系表达为:CAll≤CR

TAll≤TR

其中,CR:表示顾客所要求的总成本预算上限;TR:表示顾客所要求的总服务时间上限;

影响约束a7:服务组件开始时间的初始设定和非负约束,这种关系表达为:t1=0,ti≥0i=2,...,Nm+1其中,t1表示第一个服务模块的处理时间;

影响约束a8:给出了配置决策变量的具体定义,这种关系表达为:xij=0 or 1i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni。

2.根据权利要求1所述的一种考虑服务流程信息的装修服务配置多目标优化方法,其特征在于,所述步骤4,包括:

通过分析所构建的装修服务配置多目标优化模型(P)可知,约束a4为非线性的约束,但该约束中的决策变量均为0‑1变量,将其转换成等价的线性约束;

定义辅助决策变量zijt;i=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;t=1,2,...,T;将模型中的约束a4替换为以下约束:M(2‑xij‑yijt)≥1‑zijti=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;t=1,2,...,T    (a4‑2)zijt≤xij,zijt≤yijti=1,2,...,Nm;j=1,2,...,Ni;t=1,2,...,T    (a4‑3)zijt=0 or 1                 (a4‑4)转换后装修服务配置多目标优化模型(P)的决策变量是0‑1量,系数规范化为整数类型的参数,采用精确算法求得所有的Pareto解。

3.根据权利要求2所述的一种考虑服务流程信息的装修服务配置多目标优化方法,其特征在于,所述步骤5,包括:

对于中小规模的装修服务配置问题,设计目标函数值空间划分算法进行优化配置,将多目标优化问题转换成单目标优化问题,每一次求解单目标线性整数规划问题得到新的非支配解,然后利用新的非支配解划分搜索空间,剔除被该非支配解所支配的空间,并更新非支配解集,重复以上过程直到没有新的非支配解生成,得到多目标优化问题的全部Pareto解集;其中,求解每个子问题的单目标线性整数规划模型时,采用CPLEX优化软件进行计算;

对于大规模的装修服务配置问题,设计NSGA‑II算法进行优化配置,在NSGA的基础上进行快速的非支配排序,引入拥挤度比较算子和精英保留策略;求解考虑服务流程信息的装修服务配置多目标优化模型(P)的染色体采用整数编码结构,模型约束用罚函数法处理,遗传操作采用单点交叉和邻域变异。