面向層級結構的任務動態分配策略

李 偉，臧立濤，李澎林

(浙江工業大學 計算機科學與技術學院，浙江 杭州 310023)

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面向層級結構的任務動態分配策略

李 偉，臧立濤，李澎林

(浙江工業大學 計算機科學與技術學院，浙江 杭州 310023)

當前的任務分配策略主要考慮了候選者的個體屬性，而忽略了候選者下屬資源對任務分配的影響.針對企業層次化的組織結構特點，提出一種面向層級結構的任務動態分配策略，充分考慮了層級結構下任務候選者擁有的人力資源對任務分配的影響，給出了基于該策略的可量化候選者屬性適配度計算方法，并改進了傳統的能力適配度計算方法.仿真實驗結果表明：考慮了下屬資源的任務動態分配模型進一步提高了任務分配的適應性，分配結果更加符合預期.

層級結構;任務動態分配;能力適配度;工作流管理

工作流技術一直是計算機和企業自動化管理領域研究的熱點之一，其中工作流任務分配策略一直是其中重要研究內容.工作流任務分配策略主要解決在流程的運行過程中，將合適的任務在合適的時機分派給合適的人[1].在現代企業管理中，企業在組織管理方面遵循層級結構，任務往往交由組織中的一個團隊完成，所以，在研究任務分配策略時需充分考慮到層級結構對任務分配的影響.

任務動態分配的一個研究重點是人員與任務執行過程中各實體的解耦，通過引入角色的概念[2-3]以及規則定義工具[4-5]可以增加任務分配的柔性，角色是任務分配的具體實體，而與角色對應的人員可以動態變化.任務動態分配另一個研究重點是當候選者角色多于1人時，如何將任務分配給最合適的候選人.呂炎杰等[6]通過模糊集理論和知識相似度解決分配匹配問題.馬嵩華等[7]在任務分配時考慮有限人員下對分配者的能力經驗進行描述.LIANG等[8]從任務分配影響因素著手,在評估匹配度時使用候選者屬性的三角模糊數來代替精確值.肖鄭進等[9]在LIANG研究基礎上綜合考慮候選人能力，經驗，負載，成功率，彈性，給出了任務分配多級模型.余陽等[10]在任務分配時考慮到候選者社會關系的影響，豐富了任務分配影響因素.任務分配多級模型可以動態擴充和精簡，適合各種復雜的分配場景，但仍然存在以下問題：1) 企業組織結構有層級性，任務分配多級模型沒有考慮到候選者下層的人力資源，而只考慮了候選者個體屬性.2) 任務分配多級模型在計算候選者能力適配度時能力越高得分越高，會使能力高的候選者總比能力低的候選者優先分配到任務.所以在任務分配多級模型基礎上，引入了企業組織中上下級協同概念，提出面向層級結構的任務分配多級模型.基于模型改進了能力適配度計算方法，匹配到能力剛好滿足任務要求，又不超出任務要求的候選人.

1 面向層級結構的任務分配多級模型

傳統的任務分配多級模型需要逐級計算候選者每一項分配影響因素與任務的適配分數，然后對每一項因素的適配分數加權求出最終的任務適配分數，在該模型中，候選者都是個體.而在面向層級結構的任務分配多級模型中，除了需要考慮候選者個體與任務的適配情況外，還需要考慮候選者與下屬形成的協同圈與任務的適配情況.基于該設想，提出了一種面向層級結構的任務分配多級模型，如圖1所示.

圖1 面向層級結構的任務分配多級模型Fig.1 Dynamic distribution of task for hierarchial structure model

在該模型下，候選者除了個體外還有可能是多個個體形成的協同圈，協同圈由候選個體及其下屬組成，他們協同地完成同一個任務目標.此時，協同圈將成為任務分配的候選元素，再考慮任務分配時，協同圈內部個體均參與任務適配度計算，根據各個個體，同樣需要對協同圈的各項適配分數進行計算.

2 面向層級結構的任務動態分配策略

基于前述的面向層級結構的任務分配多級模型，假設分配者有待分配任務J，分配者存在2個直接下屬X和Y，X存在兩個下屬A和B，Y存在一個下屬C，X與Y可以和各自下屬構成協同圈{X,A},{X,B},{X,A,B},{Y,C}，面向層級結構的任務動態分配策略流程如圖2所示．具體流程描述如圖2所示.

圖2 任務分配流程圖Fig.2 Task distribution progress

1)確定任務分配候選集.任務分配者的直接下屬構成分配的顯式候選集{X，Y}，考慮到X，Y存在下屬可供調配，所以X，Y與各自下屬形成的協同圈構成任務分配的隱式候選集{{X,A},{X,B},{X,A,B},{Y,C}}，顯示候選集和隱式候選集的合集構成分配的總候選集.

2)計算候選集中每一個元素的能力適配值.記待分配任務為J，完成J需要k種技能Cn，(n=1,2，…,k)，J對技能Cn的要求為w(J,Cn).個體u的能力集合可以使用一組二元組的集合表示，即Cap(u)=<(C1,L1),…,(Cn,Ln)>,其中Cn表示能力名，Ln表示u對應能力Cn所具有的能力評估級數,級數越高表示能力越強.隱式分配候選集每一個元素是i個個體形成的協同圈P，記為Coop(P),P={U1,U2,…,Ui}則Cap(Coop(P))=<(C1,Max(L11,L21,…,Li1)),…,(Cn,Max(L1n,L2n,…,Lin))>,Lin表示協同圈中的個體Ui的Ln.假設完成任務需要的能力集合為Taskcap(J)=<(C1,JL1),…,(Cn,JLn)>,JLn=w(J,Cn),候選元素Ui對應J的能力集合為Cap(Ui,J)=<(C1,Li),…,(Cn,Ln)>,記Ui執行任務J的能力溢出值為Spill(Ui,J)，計算式為

(1)Ui執行任務J的能力適配值為Capfit(Ui,J)，計算式為

(2)

減去能力溢出值是為了確保候選元素能力評估級數與任務需要的能力要求一致時得分最高.

3)計算候選集中每一個元素的經驗適配值.為了計算候選元素Ui相對于任務J的經驗值，需要對Ui最近一個時間段內執行過的歷史數據進行統計.

假設完成J需要的能力集合為Taskcap(J)=<(C1,JLi),…,(Cn,JLn)>，個體u在近期內執行的n個任務的集合為Jr(u)={Jr1,Jr2,…,Jrn},使用M(Jr(u),Cn)表示歷史任務集合Jr(u)中的任務對技能Cn要求最高的值,統計J中各項技能Ci在Jr(u)中出現的最高值，可以得到u相對J的歷史最高能力集合Caphistory(u,j)=<(C1,HLi),…,(Cn,HLn)>,HLn=M(Jr(u),Cn).如果候選元素是協同圈P，則Caphistory(P,j)=<(C1,Max(HL11,…,HLi1)),…,(Cn,Max(HL1n,…,HLin))>,HLin表示協同圈中第i個人員的HLn，當候選元素Ui的HLn高于任務J對技能Cn的要求時，可以認為就技能Cn而言，Ui最近執行過的任務經驗完全適用，所以經驗值為1;當HLn低于任務J對技能Cn的要求時，Ui執行過的任務相對于任務J的經驗可表示為二者能力需求的比值，候選元素Ui近期執行的任務相對于任務J的經驗值Exp(Ui,J)定義為

(3)

4)計算候選集中每一個元素的絕對負載.同一個任務對于不同參與者所需要的執行時間是不同的，如果以任務數量來衡量參與者負載就會導致偽負載平衡，所以最好以參與者的執行時間作為負載平衡指標.如果個體u當前工作列表中待執行的工作項共有r個，則u的任務負載描述可以使用一組二元組來表示，即Wol(u)=<(J1,T1),…,(Jn,Tn)>，其中Jn表示工作流任務列表中待執行的工作項，而Tn表示u完成此工作項預期的工作時間.所以對于u而言，他的絕對負載的定義為

(4)如果候選元素是協同圈P，則P的絕對負載計算式為

(5)

5)計算每一個元素的能力適配分數，經驗適配分數，負載分數.任務候選集U(U={U1,U2,…,Un})的每一個元素都有能力適配值，經驗適配值，絕對負載三個評估值，如果要綜合考量必須進行數值歸一化[11]，得出每個評估因素的評估分數.

歸一化處理后能力適配分數Scap(Ui,J)為

(6)

歸一化處理后經驗適配分數Sexp(Ui,J)為

(7)

歸一化處理后負載分數Sload(Ui)為

(8)

6)計算候選集中每一個元素的綜合適配分數.不同任務有不同的側重點，有些要求參與者有很高的技能水平，有些要求參與者有豐富的經驗，而有些需要參與者有充足的時間，所以需要引入權重來衡量不同的影響因素[12-13]，分別用Kcap,Kexp,Kload表示能力,經驗,負載的影響權重，權重取值在[0,1]之間，且Kcap+Kexp+Kload=1,數值越大，說明此項因素影響最大.每個候選元素Ui的綜合適配分數S(Ui,J)定義為

S(Ui,J)=KcapScap(Ui,J)+KexpSexp(Ui,J)+

KloadSload(Ui)

(9)

7)根據綜合評估分數對候選集的元素進行降序排序，排序后越靠前的元素與任務的適配度越高，被分配的機會越大.

3 典型實例分析

軟件產品開發項目中的人力資本十分昂貴，將開發任務分配給合適的人員尤為重要，下面以軟件產品開發管理項目中的一個典型過程為例來說明任務分配機制.整個任務對開發者的前端開發能力(Front)要求為3，服務器開發能力(Server)要求為7，數據庫開發能力(Database)要求為5，任務分配者U有U1,U2兩名下屬可供分配,U1有U11,U12兩名下屬，U2有U21一名下屬.他們相對開發任務的能力集，歷史最高能力集，負載如表1所示，任務中能力，經驗，負載的權重分別是0.5,0.3,0.2.

表1 任務候選者及其下屬能力、歷史最高能力、負載說明

使用傳統的任務分配多級模型分配此項任務，計算的能力適配分數，經驗適配分數，負載分數和綜合適配分數如表2所示.

表2 傳統的任務分配多級模型適配度計算結果

使用面向層級結構的任務分配模型分配此項任務，計算的能力適配分數，經驗適配分數，負載分數和綜合適配分數如表3所示.

表3 面向層級結構的任務分配多級模型適配度計算結果

Table 3 Dynamic distribution of task for hierarchial structure model calculate result

分析結果可知：傳統的任務分配模型只考慮到顯式候選集{U1,U2}，比較U1和U2可以發現U1的能力比U2更接近任務要求，且U1的負載也低于U2，因此U1的適配分數高于U2，現象與結果一致，但是此模型只考慮了U1和U2的個體屬性而忽略了下屬資源對分配的影響.面向層級結構的任務分配模型充分考慮了候選者的下級員工，U1，U2可以調度下屬，與下屬構成協同圈，觀察數據可知U2和下屬U21構成的協同圈與任務能力要求最接近，模型計算出的適配度也最高，所以優先把任務分配給U2，這樣的分配結果與實際預期更加吻合.

4 結 論

研究了層級結構下任務動態分配問題.通過引入上下級協同圈的概念提出了面向層級結構的任務分配多級模型，新模型擴充了傳統的任務分配多級模型的分配候選集，并對能力適配度計算方法進行了改進，新算法可以使能力值最接近任務要求的候選者得到的能力適配分數最高，同時給出了協同圈和候選個體分配影響因子的計算方法.通過仿真實驗可知，在層級結構的組織中使用面向層次結構的任務分配模型可以適配到更適合的候選者.

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(責任編輯：劉 巖)

The strategy of task dynamic distribution for hierarchical structure

LI Wei， ZANG Litao， LI Penglin

(College of Computer Science and Technology， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310023， China)

The current task allocation algorithm is mainly emphasized in the user role when considering the factor of task allocation, but the impact of the candidate’s subordinates resources on the assignments is ignored. Focusing on the structural feature of enterprise organizational hierarchy, a task dynamic allocation strategy oriented hierarchy is proposed. In this method, the candidate’s human resources are taken account fully and a quantifiable calculation method for candidate attribute adaptation based on this strategy is given. This quantifiable calculation method has improved the traditional method. The simulation results show that the new method further improves the fitness of task allocation and the allocation results are more in line with expectations.

hierarchial structure; task assignment; capacity fitness; workflow management

2016-01-29

李 偉(1976—)，男，河南信陽人，副教授，研究方向為移動互聯網、CSCW和地理信息系統，E-mail：liwzjut@zjut.edu.cn.

TP311

A

1006-4303(2016)05-0501-04