一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法，包括以下步骤：根据系统中各种要素间的协作关系，构建要素聚合网络模型；根据要素聚合网络中聚类群落内节点间的耦合关系，量化表征出要素类群的服务承载能力，并基于作业耦合关系，评估作业群组的服务承载能力；基于网络结构特征，提取影响要素聚合网络服务承载能力的内因约束；考虑作业需求特征，构建影响要素聚合网络服务承载能力的外因约束；基于上述内外因约束，构建要素聚合网络的服务承载能力优化目标，基于优化算法求解实现系统服务承载能力的度量。本发明专利技术能够有效度量系统的服务承载能力，为要素资源的合理规划和优化调控提供依据，有利于提升系统服务能力及效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法
本专利技术属于面向服务的舰面保障系统中基于平台的服务协作
，具体涉及一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法。
技术介绍
舰面保障服务系统是一个服务于舰载机，它能够为舰载机提供所需的供氧、供氮、加油等各种保障服务，支持其完成各种出动回收任务具有重要的地位和作用。在保障服务系统实际运营过程中，单个保障服务需要多种保障要素支持，如加油服务需要加油场地、输油管道、加油人员共同支持。同时对于保障服务对象的个性化服务需求往往无法由单个保障服务独立完成，而必须要求单个独立的保障服务连同其他多个保障服务共同开展按需动态协作。因此，通过信息集成、要素互联等手段分析和评估系统中保障服务的协作过程是关键。通过对保障服务系统的分析与度量，能够实现为保障资源的合理规划和优化调控提供依据，以支撑科学合理的决策方案，同时也有利于提升保障系统的保障能力与可靠性。随着科学技术日益发展，保障服务系统也变得越来越复杂，涉及到多要素，多功能，多层级。传统的基于简单模型对保障服务系统进行分析与评估的方法难以对系统中多种要素及要素之间的复杂关联关系进行刻画，难以描述多种功能与多种要素间的映射关系。因此，通过一种新的方法实现对保障服务系统的建模，以组织系统中复杂的要素和功能，并基于此进行保障系统的分析与度量，有效地实现对系统保障能力边界的预测，对支持保障系统的保障能力提升与可靠运行具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种基于要素聚合网络的服务承载能力度量方法，以有效评估舰面保障服务系统的服务承载能力为目标，为服务资源的合理规划和有效调度提供依据，有利于提升舰面保障系统的服务承载能力与效率。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法，如图1所示包括如下步骤：步骤1：将舰面保障系统中的保障要素封装成为要素节点，所封装的要素节点具有功能和服务能力两项属性，单个节点具备单一种类的功能，该功能服务于一个或者多个保障作业，基于要素节点的功能属性将要素节点聚类成为要素类群，具有相同种类功能的节点聚类成为一个要素类群；组合协作完成同一保障作业的一个或几个要素类群共同构成一个作业群组，作业群组内的要类群通过无向边相连，构成舰面保障要素聚合网络；所述保障要素包括保障人员、保障物资和保障环境三类；步骤2：基于所述舰面保障要素聚合网络中要素类群内的要素节点间的耦合关系，得出所述要素类群的服务承载能力；基于不同保障作业之间的耦合关系，得出要素类群间的约束关系，评估作业群组的服务承载能力；步骤3：基于对舰面保障要素聚合网络结构的分析，确定每个要素类群的实际服务承载能力，从网络结构出发提取舰面保障要素聚合网络的内因约束；步骤4：基于保障服务活动开展过程中保障作业具有的上下限、比例关系、优先级约束要求，确定舰面保障要素聚合网络保障作业特征的外因约束；步骤5：根据所述构建的舰面保障要素聚合网络，确定舰面保障要素聚合网络的服务承载能力优化目标，定义服务承载能力为当前状态下所能开展的保障作业总次数的最大值；所评估的服务承载能力包括网络服务承载能力和局部服务承载能力；针对所确定的服务承载能力优化目标，基于所述舰面保障要素聚合网络内部约束条和外部约束条件，采用优化算法实现舰面保障系统服务承载能力的评估。所述步骤1中，构建的舰面保障要素聚合网络中，各要素类群间不存在先后序关系，所述舰面保障要素聚合网络结构如图2所示；所述具体步骤包括：(11)将保障人员、保障设备和保障环境要素抽象化封装为要素节点sij，i，j表示该节点属于第i个要素类群si下的第j个节点，具备同种功能的节点属于同一类群；(12)所有要素类群的集合描述为S＝{si|i＝1，2，...，Ns}，Ns为舰面保障要素聚合网络中要素类群的数目，Ni为要素类群si中的要素节点的数目，0＜i≤Ns；(13)每项保障作业对应一个作业群组，所有的作业群组的集合描述为G＝{g(m)|m＝1，2，...，Nm，Nm为舰面保障要素聚合网络中存在的保障作业总数的数目；(14)单个要素类群si属于一个或多个作业群组，要素类群si所属的作业群组由上标Ci标记，Ci为si所属的作业群组标号的集合，对于要素类群si只属于一个作业群组g(m)，该作业组群落标记为对于要素聚类群落si同时属于两个作业组群落组g(m)，g(n)，则该作业组群落标记为且所述步骤2具体实现步骤如下：(21)针对不同的要素聚类群落内的耦合关系构建数学模型，确定要素类群的服务承载能力上限sij为要素类群si中的第j个节点，j＝1，2，…，Ni，Ni为要素类群si中的节点数；(22)针对单个作业群组，不考虑该单个作业群组与其他作业群组的耦合关系，确定单个作业群组服务承载能力上限βm＝min(αi)，其中αi为要素类群si的服务承载能力上限；(23)针对多个作业群组间存在耦合的情况，基于两个作业群组g(m)，g(n)，它们之间耦合的类群为Ci为si所属的作业群组标号的集合，g(n)的影响使作业群组g(m)的服务承载能力βm→n∈[αi-βn，βm]，g(m)的影响使作业群组g(n)的服务承载能力βn→m∈[αi-βm，βn]；基于三个作业群组g(m)，g(n)，g(l)，它们之间耦合的类群为则g(n)，g(l)的影响使作业群组g(m)的服务承载能力βm→n，l∈[max(αi-βn-βl，0，βm；αi为要素类群siCi的服务承载能力上限，βm为单个作业群组gm的服务承载能力上限。所述步骤3具体实现步骤如下：(31)每个要素类群对应的实际保障作业能力为xi；对于要素聚类群落只属于一个作业群组g(m)，即Ci＝{m}，Ci为si所属的作业群组标号的集合，要素聚类群落在该保障作业上分配的实际保障作业能力对于要素聚类群落同时属于两个作业组合群落组g(m)，g(n)，即Cj＝{m，n}，则要素聚类群落在两个保障作业下分配的实际作业能力分别为(32)基于要素类群在保障作业下分配的实际作业能力，构建舰面保障要素聚合网络的内因约束：(a)0≤xi≤αi，0＜i≤Ns；(b)其中0＜m≤Nm；(c)上述三个约束条件同时存在，xi为要素类群对应的实际保障作业能力，Ns为要素类群si中的要素节点的数目，为要素类群在保障作业m下分配的实际作业能力，βm为要素类群在作业m下的服务承载能力上限，Nm为保障作业总数。所述步骤4具体实现如下：(41)保障作业存在上限要求：要求保障作业m至少完成N项，其中保障作业存在下限要求：要求保障作业m至多完成M项，其中以上两项同时存在，为要素类群在保障作业m下分配的实际作业能力；(42)保障作业存在比例关系要求：要求保障作业m与保障作业n要按照配比k完成，其中为要素类群在保障作业m下分配的实际作业能力；为要素类群在保障作业n下分配的实际作业能力；(43)保障作业需求存在优先级要求：要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤1：将舰面保障系统中的保障要素封装成为要素节点，所封装的要素节点具有功能和服务能力两项属性，单个节点具备单一种类的功能，该功能服务于一个或者多个保障作业，基于要素节点的功能属性将要素节点聚类成为要素类群，具有相同种类功能的节点聚类成为一个要素类群；组合协作完成同一保障作业的一个或几个要素类群共同构成一个作业群组，作业群组内的要类群通过无向边相连，构成舰面保障要素聚合网络；所述保障要素包括保障人员、保障物资和保障环境三类；/n步骤2：基于所述舰面保障要素聚合网络中要素类群内的要素节点间的耦合关系，得出所述要素类群的服务承载能力；基于不同保障作业之间的耦合关系，得出要素类群间的约束关系，评估作业群组的服务承载能力；/n步骤3：基于对舰面保障要素聚合网络结构的分析，确定每个要素类群的实际服务承载能力，从网络结构出发提取舰面保障要素聚合网络的内因约束；/n步骤4：基于保障服务活动开展过程中保障作业具有的上下限、比例关系、优先级约束要求，确定舰面保障要素聚合网络保障作业特征的外因约束；/n步骤5：根据所述构建的舰面保障要素聚合网络，确定舰面保障要素聚合网络的服务承载能力优化目标，定义服务承载能力为当前状态下所能开展的保障作业总次数的最大值；所评估的服务承载能力包括网络服务承载能力和局部服务承载能力；针对所确定的服务承载能力优化目标，基于所述舰面保障要素聚合网络内部约束条和外部约束条件，采用优化算法实现舰面保障系统服务承载能力的评估。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：将舰面保障系统中的保障要素封装成为要素节点，所封装的要素节点具有功能和服务能力两项属性，单个节点具备单一种类的功能，该功能服务于一个或者多个保障作业，基于要素节点的功能属性将要素节点聚类成为要素类群，具有相同种类功能的节点聚类成为一个要素类群；组合协作完成同一保障作业的一个或几个要素类群共同构成一个作业群组，作业群组内的要类群通过无向边相连，构成舰面保障要素聚合网络；所述保障要素包括保障人员、保障物资和保障环境三类；
步骤2：基于所述舰面保障要素聚合网络中要素类群内的要素节点间的耦合关系，得出所述要素类群的服务承载能力；基于不同保障作业之间的耦合关系，得出要素类群间的约束关系，评估作业群组的服务承载能力；
步骤3：基于对舰面保障要素聚合网络结构的分析，确定每个要素类群的实际服务承载能力，从网络结构出发提取舰面保障要素聚合网络的内因约束；
步骤4：基于保障服务活动开展过程中保障作业具有的上下限、比例关系、优先级约束要求，确定舰面保障要素聚合网络保障作业特征的外因约束；
步骤5：根据所述构建的舰面保障要素聚合网络，确定舰面保障要素聚合网络的服务承载能力优化目标，定义服务承载能力为当前状态下所能开展的保障作业总次数的最大值；所评估的服务承载能力包括网络服务承载能力和局部服务承载能力；针对所确定的服务承载能力优化目标，基于所述舰面保障要素聚合网络内部约束条和外部约束条件，采用优化算法实现舰面保障系统服务承载能力的评估。


2.根据权利要求1中所述的基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法，其特征在于：所述步骤1具体步骤包括：
(11)将保障人员、保障设备和保障环境要素抽象化封装为要素节点sij，i，j表示该节点属于第i个要素类群si下的第j个节点，具备同种功能的节点属于同一类群；
(12)所有要素类群的集合描述为S＝{si|i＝1，2，...，Ns}，Ns为舰面保障要素聚合网络中要素类群的数目，Ni为要素类群si中的要素节点的数目，0＜i≤Ns；
(13)每项保障作业对应一个作业群组，所有的作业群组的集合描述为G＝{g(m)|m＝1，2，...，Nm，Nm为舰面保障要素聚合网络中存在的保障作业总数的数目；
(14)单个要素类群si属于一个或多个作业群组，要素类群si所属的作业群组由上标Ci标记，Ci为si所属的作业群组标号的集合，对于要素类群si只属于一个作业群组g(m)，该作业组群落标记为对于要素聚类群落si同时属于两个作业组群落组g(m)，g(n)，则该作业组群落标记为且


3.根据权利要求1中所述的基于要素聚合网络的服务承载能力评估方法，其特征在于：所述步骤2具体实现步骤如下：
(21)针对不同的要素聚类群落内的耦合关系构建数学模型，确定要素类群的服务承载能力上限sij为要素类群si中的第j个节点，j＝1，2，…，Ni，Ni为要素类群si中的节点数；
(22)针对单个作业群组，不考虑该单个作业群组与其他作业群组的耦合关系，确定单个作业群组服务承载能力上限βm＝min(αi)，其中αi为要素类群si的服务承载能力上限；
(23)针对多个作业群组间存在耦合的情况，基于两个作业群组g(m)，g(n)，它们之间耦合的类群为Ci为si所属的作业群组标号的集合，g(n)的影响使作业群组g(m)的服务承载能力βm→n∈[αi-βn，βm]，g(m)的影响使作业群组g(n)的服务承载能力βn→m∈[αi-βm，βn]；基于三个作业群组g(m)，g(n)，g(l)，它们之间耦合的类群为则g(n)，g(l)的影响使作业群组g(m)的服务承载能力βm→n，l∈[max(αi-βn...

【专利技术属性】
技术研发人员：程颖，陈世康，高燕姗，陶飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11