一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统

摘要

本发明公开了一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统，根据任务需求对人、机资源进行智能化实时调度分配以提高任务完成率至关重要，当任务到达时，任务处理模块根据任务不同环节构成的拓扑图关系进行部分关键路径集合的求解和截止时间的分配计算，得到任务待执行队列和任务池；之后，通过资源调度模块进行人、机资源的智能化实时分配，输出任务的执行次序和具体开始时间；根据任务实时反馈的执行信息自动调整调度分配策略，使得尽可能多的任务在截止时间前完成。该调度方法兼顾任务执行不确定性的影响，与以往“先来先服务”、分配单一固定的方式相比，具有调度计划鲁棒性高、任务延期风险低的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能化人机协作调度技术,属于一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统。

背景技术

随着互联网技术的快速发展，大宗商品领域电子商务市场发展迅速，交易平台日益增多。大宗商品交易市场牵涉到能源、矿产、棉花、粮油等国家战略性物资，具有交易数量大、价格波动大、交易风险大、影响辐射性大等特点。近年来大宗商品电子商务市场的一系列风险事件与行业乱象，反映了现阶段市场监管难、平台服务差的普遍现状和严峻问题。

现阶段大宗商品电子商务平台主要为客户提供商品交易相关服务，并配合政府部门(现阶段主要是清算所)提供交易数据报送等监管的功能。虽然许多功能已基本实现智能化、自动化，但是仍然有些过程属于半自动化的，需要专业人员的参与。专业人员利用专业背景知识结合计算资源的高效性能来共同完成任务，譬如风控干预、日终结算、对帐调帐等。基于目前全国性的大量监管任务的场景下，监管部门或平台的工作人员数量是有限的，如何提升人机协作模式(如图1)的效率，以达到提高监管任务完成质量的目的，并以此减少任务滞后可能带来的损失具有一定研究意义。

一般来说，监管任务是由多个具有先后关系的不同环节构成的，涉及不同部门、平台的人员参与执行，同时每个任务具有自己的开始时间、截止时间、估计执行时间以及所需要的执行人员属性。所有任务构成一个任务流图，需要将每个任务调度分配到不同人员处执行，如图1所示，任务具有复杂拓扑结构，需要明确人员-任务的匹配关系和任务执行次序及具体开始时间。但任务的完成时间不确定，时间服从一定正态分布(可由历史数据拟合)。如示例图2所示，每个任务有平均完成时间μ、完成时间方差σ和所需资源r，节点1、2、3是同一任务的不同环节，节点4、5是同一任务的不同环节，节点0和节点6是添加的开始和结束节点，所有属性值为0。可以发现在形成的任务拓扑图中，每个节点代表的任务必须在其所有前驱任务都完成时才可以开始执行。但任务完成时间不确定以及资源的有限性会导致任务的延期完成，这对于大宗商品交易市场而言可能会造成巨大的经济损失。因此，我们希望调度计划能具有良好的鲁棒性，可以应对任务延期完成带来的风险，并在截止时间到来前尽可能的将任务调度分配给适合的人员来执行，提高监管任务调度执行的效率和质量。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统，该发明基于调配系统中监管资源有限、异质的特征，对系统中的监管任务进行资源的调度分配，以提高任务完成效率、资源利用率。该发明兼顾任务执行不确定性的影响，避免以往“先来先服务”带来的调度计划鲁棒性低、任务延期风险高的问题。

技术方案：在大宗商品交易市场监管资源调配系统中，存在一个调度中心节点和若干人、机资源。每个任务具有不同的拓扑结构，拓扑结构中的每一节点代表不同的子任务，并且具有相应的资源要求，因而如何调度分配不同的人、机资源参与执行监管任务是本技术方案的关键。该调度方法的主要技术方案如下：

该监管资源调配系统中存在的资源大致可分为两类，具有专业技能的数量有限的异质人力资源和可视为无上限的高性能计算资源。当出现对大宗商品交易市场进行监管的任务时，任务执行时间和效率往往是由人力资源来决定的，因为计算资源处理数据的时间效率远高于人的工作时间效率，同时诸多环节需要操作员专业技能的参与，譬如风控干预、日终结算等。因而对于人、机资源的协同调度是本技术方案的关键。而人员参与任务的执行会带来执行时间上的不确定性，如何实时的对有限的人员进行调度，并且最大程度上保证任务的按时完成成为了衡量本方法合理性的重要指标。

一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统，该方法包括以下步骤：

(1)当任务到达调度中心时，将任务按监管流程拆解成拓扑结构，添加源点和汇点，形成所有任务构成的有向无环图；

(2)根据系统内可获取的所有人、机资源，判断是否存在任务相关的可用资源，同时根据历史数据拟合不同类型任务完成时间的均值和方差以及资源需求量；

(3)根据任务拓扑图建立任务延期风险的优化目标和时间、资源等约束，并判断任务是否实时到达；

(4)当任务实时达到时，求解部分关键路径集合，计算子节点截止时间，将可执行任务添加至等待队列，其余放置在任务池中；计算等待队列任务优先级，根据空闲人、机资源属性进行调度分配；然后根据任务执行情况的反馈信息，释放被占有人、机资源，更新任务截止时间、优先级，并将可执行任务从任务池移至等待队列；

(5)当任务没有实时达到时，判断任务规模、约束变量是否超出阈值，若超出阈值，则根据预设好的启发式算法或者进化算法进行快速求解，若没有超出阈值，利用分支定界或者整数规划求解器进行精确解的计算，然后得出具有低延期风险、高鲁棒性的调度方案，按调度方案依次执行任务并反馈执行情况。

一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统，该系统包括：

任务处理模块，当任务到达调度中心时，首先任务处理模块会将任务分解成子任务，再根据子任务构成的拓扑图关系进行部分关键路径集合的求解和子任务截止时间的计算，从而得到任务待执行队列和任务池(无法立即执行的子任务)；

资源调度模块，伴随着任务的执行，通过资源调度模块来进行闲置人、机资源的智能化实时分配，确定操作员和任务的匹配关系以及任务的执行次序和具体开始时间；

反馈调节模块，根据任务实时反馈的具体执行信息(完成时间、执行情况等)来自动调整之后的调度分配策略。通过实时调整调度策略，使得尽可能多的任务分配到合适的资源，并能够在截止时间前完成，避免任务延期给交易市场带来风险与损失。

作为本发明的一种优选技术方案，其特征是：该系统内共计n个监管任务，每一个监管任务可以由一个五元组表示：T

在不确定条件下，假设任务完工时间d

由于任何一个前驱任务完成时间出现延迟之后，都会直接影响到该任务的实际开始时间和完成时间，即当前任务的延期风险将会因为前项活动而增加，则任务的累计延期风险为

边(i,n)属于任务拓扑图集合G＜V,E＞，则鲁棒性优化指标为

S

作为本发明的一种优选技术方案，其特征是：所述步骤(1)中所有任务构成的是一个有向无环图，通过部分关键路径集合求解算法，从汇点开始将有向无环图中的部分关键路径逆向进行标记，直到不存在未分配的前驱节点，得到一条部分关键路径，重复这一过程直到所有节点均完成标记，得出关键路径集合。继而遍历关键路径集合中的所有子任务节点，当前节点为v

对每一个节点进行其截止时间的计算。M

作为本发明的一种优选技术方案，其特征是：所述步骤(4)中可执行分配的任务存在于任务队列，根据任务截止时间的计算出任务的紧要程度，调度中心对于每个闲置人力资源匹配适合的优先级高的任务，并辅以计算资源协助操作员进行任务执行，当一个任务完成后，其可执行的后继任务将从任务池加入等待队列中。

作为本发明的一种优选技术方案，其特征是：所述步骤(4)中资源调度过程前需要对等待队列中的任务进行优先级计算。等待队列中始终存储的是可以分配资源开始执行的任务，即前驱任务都已经完成。假定当前系统时间为t

根据优先级对任务的紧急程度进行排序，系统调度中心调度资源调度算法，将系统内实时的空闲资源按优先级进行分配，获得资源的任务节点v

作为本发明的一种优选技术方案，其特征是：每一轮资源调度完成后，相应的操作员进行任务的具体执行，当任务实际完成之后，需要用真实的任务完成时间来重新调整s

δ(v

相应的更新后的最早开始时间

继而任务池、等待队列中后续的子任务截止时间也需要重新计算，

对于当前执行完成的任务v

作为本发明的一种优选技术方案，其特征是：每当有任务完成，资源闲置，相继调用反馈调节和资源调度功能，直至所有任务都被分配相应资源并执行完毕。而当有新任务到来时，需要对任务分解、计算相应数据，并将子任务添加到等待队列或任务池。每当有任务完成时，监管资源占用状态转为闲置状态，给与信号触发反馈调节进行任务池和等待队列的任务状态更新调整，再触发调用资源分配，将闲置状态资源分配出去。

假定本系统中的初始任务数量是n，每个任务流程可以拆解为具有拓扑结构的子任务流，不同子任务需要不同的资源，所有任务环节可以构成有向无环图。根据历史数据可以为每个子任务环节预估完成时间和所需人、机资源的特性和数量。

有益效果：

(1)提高任务完成率：这种人机协作调度方法，可以根据任务的特征和需求进行整个系统内的资源动态调整，通过任务的及时反馈调整和合理预留任务延期时间，提高任务完成率。

(2)提高资源利用效率：由于大宗商品交易市场中监管资源(主要是人力，高性能计算资源相对充裕)数量有限并且具备一定技能特性，对于任务的执行起到关键作用，由于一直在动态调度分配资源给大量的监管任务，可以更好的利用资源，避免资源的闲置浪费。

(3)高鲁棒性和低延期风险：在大宗商品交易市场监管资源调配系统中，监管任务流程复杂，需要多个环节、不同人员利用专业技能，辅以高性能计算资源对交易进行监管和审查。人机协作调度方法有效地降低人员参与带来的任务执行不确定性，通过在线调度降低延期风险。

附图说明

图1是人机协作模式

图2是任务拓扑结构的示意图

图3是调度系统的主要功能示意图

图4是本发明方法的主要原理图

具体实施方式

一种针对大宗商品交易市场监管资源调配的智能化人机协作调度方法与系统，该发明基于调配系统中监管资源有限、异质的特征，对系统中的监管任务进行资源的调度分配，以提高任务完成效率、资源利用率。如图2-4所示。包括以下步骤：

(1)假定系统内共计n个监管任务，任务到达后进行任务分解，每一个监管任务可以由一个五元组表示：T

在不确定条件下，假设任务完工时间d

由于任何一个前驱任务完成时间出现延迟之后，都会直接影响到该任务的实际开始时间和完成时间，即当前任务的延期风险将会因为前项活动而增加，则任务的累计延期风险为

边(i,n)属于任务拓扑图集合G＜V,E＞，则鲁棒性优化指标为

S

(2)考虑将任务截止时间分配给拓扑结构中的每一个子任务，预留一定的可延期时间。由于所有任务构成的是一个有向无环图，首先考虑如何将截止时间合理分配给不同子任务。通过部分关键路径集合求解算法，从汇点开始将有向无环图中的部分关键路径逆向进行标记，直到不存在未分配的前驱节点，得到一条部分关键路径，重复这一过程直到所有节点均完成标记，得出关键路径集合。继而遍历关键路径集合中的所有子任务节点，当前节点为v

M

(3)资源调度过程前需要对等待队列中的任务进行优先级计算。等待队列中始终存储的是可以分配资源开始执行的任务，即前驱任务都已经完成。假定当前系统时间为t

根据优先级对任务的紧急程度进行排序，系统调度中心调度资源调度算法，将系统内实时的空闲资源按优先级进行分配，获得资源的任务节点v

(4)每一轮资源调度完成后，相应的操作员进行任务的具体执行，然而，任务的具体完成情况和完成时间是无法准确预估的。当任务实际完成之后，需要用真实的任务完成时间来重新调整d

δ(v

相应的更新后的最早开始时间

对于当前执行完成的任务v

(5)每当有任务完成，资源闲置，相继调用步骤(4)反馈调节和步骤(3)资源调度，直至所有任务都被分配相应资源并执行完毕。而当有新任务到来时，需要调用步骤(1)，对任务分解、计算相应数据，并将子任务添加到等待队列或任务池。如图3所示，每当有任务完成时，监管资源占用状态(绿色)转为闲置状态(白色)，给与信号触发反馈调节进行任务池和等待队列的任务状态更新调整，再触发调用资源分配，将闲置状态资源分配出去。