基于非线性组合优化的IT模块结构选择模型
资料包括： 论文(9页4198字)
说明：
摘要：在面向服务架构软件设计思想下，IT模块结构选择用户需要从IT服务提供商的通用产品线中选择适合自己需要的功能模块组合，文章以企业投资成本最小化为目标，建立了以企业部门需求满足率为随机约束条件的组合优化模型，寻求最佳产品线、模块组合结构。用Lagrangian启发式松弛算法将模型确定化、线性化、最后化简为“判断－赋值”模型，并给出详细的迭代解法。最后按用友ERP-U8报价基础数据计算得出企业特定需求下的功能模块选择策略，验证了算法的可行性和有效性。
关键词：IT模块结构选择；随机约束条件的组合优化模型；Lagrangian启发式松弛算法
IT products modules selection model based on nonlinear combinatorial optimization problem
Abstract：In order to make reasonable decision in the selecting general product lines and modules of IT Service Provider based on the Service-oriented architecture soft engineering, a complicated IT investment cost combinatorial optimization problem, which constrained by stochastic custom demands, was proposed. The nonlinear function of optimization problem was condensed into a judgment-evaluation model by Lagrangian relaxation heuristic algorithm. Iterative algorithm was stated in detail also. Finally, a practical example is provided to demonstrate the effectiveness and feasibility of algorithm.
Key words：IT products modules selection model; combinatorial optimization problem with stochastic custom demands constrain; Lagrangian relaxation heuristic algorithm
0 引言
近几年，面向服务架构(SOA，Service-oriented architecture)的软件开发理念成为网络化信息系统的主要设计思路，使得IT产品变得更有弹性，更快地响应业务单位的需求。任何一个大的应用软件系统，都不再是集成在一起的整个系统软件，而是基于基础标准和接口的中间件。构件化技术为不同用户的定制要求提供了可能，把常用功能做成可供选择的构件，用户就有了更为灵活的选择。尤其是系统管理软件，如ERP、CRM等采用了构件化技术后，基于标准的兼容性降低了系统的复杂性，软件的各个功能模块就可以独立地使用、升级，而不会影响系统整体。这为企业提供更多的可选择性和重用性。规划企业信息架构，合理选择IT产品模块，
降低信息化成本也成为新的研究内容。
由于面向服务架构软件设计思想应用较晚，对IT模块结构选择的研究较少，Brian L. Dos Santos(2003)使用现代金融理论中资本资产定价理论(CAPM)从风险角度分析IT投资的价值，并从固定成本和变动成本在不同市场需求形势下的选择上，给出信息系统研发和维护如何在外包(Outsourcing)或自行完成(In-house service)之间进行选择。Koch S (2006)用蒙特卡罗模拟的方法估算IT投资项目组合的最大可能损失，从风险的角度分析了项目组合的选择。倪明，徐福缘等(2004)基于企业经营过程重构的思想，运用模糊理论中的三角模糊数，将企业所拥有的各类信息化投入资源作为约束条件，建立了基于部门间资源分配的企业信息化投资决策模型。这些研究都是从企业需求的角度分析IT资源的分配，但我们常常面临IT服务提供商通用产品线的选择，那么从供方产品入手，有选择地组合供方产品模块满足企业需求，也是解决这类问题的另外一种思路。根据IT服务提供商报价产品线/模块报价为基础数据，以企业部门需求满足率为约束条件，以企业IT投资成本最小化为目标，建立优化模型，寻求最佳模块组合结构。
1 问题描述
2 分析建模
3 算法实现
4 算例
5 结论分析
参考文献：
NI Ming，XU Fuyuan，LI Shengqi. Decision & investment model of enterprises informatization based on resources distribution among sectors [J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2004, 10(F12): p21-24. (in Chinese)
[倪明，徐福缘，李生琦等，基于部门间资源分配的企业信息化投资决策模型，[J]计算机集成制造系统，2004,10(F12):p21-24]
Koch S Using Value-at-Risk for IS/IT Project and Portfolio Appraisal and Risk Management [J]. The Electronic Journal Information Systems Evaluation 2006, 9(1): p1-6
Brian L. Dos Santos. Information Technology Investments: Characteristics, Choices, Market Risk and Value [J]. Information Systems Frontiers 2003, 5(3): p 289–301
Lixin Tang, Hua Xuan, Jiyin Liu. A new Lagrangian relaxation algorithm for hybrid flowshop scheduling to minimize total weighted completion time [J]. Computers & Operations Research 2006 (33): p3344–3359
Luh PB, Hoitomt DJ. Scheduling of manufacturing systems using the Lagrangian relaxation technique. [J]. IEEE Transaction on Automatic Control 1993, 38(7): p66–79
Chen HX, Luh PB. An alternative framework to Lagrangian relaxation approach for job shop scheduling. [J]. European Journal of Operational Research 2003 (149):p499–512
作者点评：
在用户需求约束条件下，以企业投资成本最小化为目标的组合优化算法寻求最优IT投资结构，可以求出一个在满足实际需求前提下的最小费用结构，模型构建符合实际应用。如果没有效用约束的话，明显是所有功能模块都不选择为最优，此时投资费用为0。而如果用效用最大化作为目标函数，而系统费用作为约束时，求出结果为在给定资金约束下最大效用投资结构，同样具有应用价值，模型算法和本文类似，不再赘述。
算例中已知条件用户 的效用 、用户 的需求 ，是假设系统功能和用户需求是完全匹配，并和模块价格相等，简化了计算。而模型将模块组效用和模块组对用户的效用作为两组不同变量，其意义在于说明用户需求和系统提供功能有时候是不一致的。
上述模型描述表面上复杂，但经过确定化、线性化以后转化为一般线性规划，再通过Lagrangian启发式松弛法化简为“判断－赋值”模型计算，用Matlab软件求解较容易。模型中的算法属于启发式优化算法。相对传统基于数学分析的优化算法，启发式算法提供了一种通用的优化框架，基本不需要问题结构信息。算例的实验结果验证了模型和算法的有效性，收敛性。