У меня было похожее (правда в код ошибок я глубоко не вникал), но то же самое было на SSAS 2008 R2. Процессил измерение с 250 миллионами member-ов - всегда завершалось с ошибкой. Хотя 20 часов, которые вы пишете, это непонятно что за железо, у меня процессинг падал через час, где-то на 70% до завершения. Сначала уменьшил число member-ов до 150 миллионов - не помогло. Оптимизировал задачу следующим образом:

- срезал количество member-ов до минимума, необходимого для задачи, осталось 55 миллионов,
- удалил все иерархии в этом измерении, вынес атрибуты этого измерения в отдельные измерения

и все нормально отпроцессилось. Возможно, этот баг мигрировал из старых версий в SSAS 2012.
Чтобы процессить такие измерения быстро, имейте не меньше 64 гига памяти под SSAS, своп-файл под сотню гигов и быстрые диски. Имейте в виду, чтобы просто загрузить только ключи для такого измерения в память, необходимо 150 миллионов * 64 байта = порядка 10 Gb оперативной памяти.

Для борьбы с этим явлением составлял план, и если бы 52 миллиона member-ов не отпроцессится, то хотел попробовать объявить этот dimension как ROLAP, и сделать в базе несколько дополнительны индексов по таблицам, чтобы работало быстрее. Попробуйте, может быть поможет, я тратить время на разбирательство с 250 млн members не захотел.