盛強(qiáng) 張堃 申亮

摘 ?要： 為克服服務(wù)業(yè)排班受天氣及節(jié)假日等因素的影響嚴(yán)重，企業(yè)增加臨聘人員后排班難度大的問題，設(shè)計(jì)基于需求預(yù)測(cè)的排班系統(tǒng)。利用歷史數(shù)據(jù)建立季節(jié)性需求預(yù)測(cè)模型，預(yù)留人機(jī)交互接口，實(shí)現(xiàn)非人為因素的合理修改;應(yīng)用遺傳算法對(duì)服務(wù)需求進(jìn)行混合排班，確定各類型員工各時(shí)段排班人數(shù);基于C#.NET技術(shù)應(yīng)用Access實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)建立排班系統(tǒng)。以某大型超市為例，經(jīng)調(diào)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于預(yù)測(cè)的多工種混合排班，排班效果理想。基于需求預(yù)測(cè)的服務(wù)業(yè)排班系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)人力資源需求的提前響應(yīng)，較好地調(diào)節(jié)人力資源供需矛盾，對(duì)相關(guān)行業(yè)人力資源配置具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 服務(wù)業(yè); 排班系統(tǒng); 需求預(yù)測(cè); 混合排班; 軟件開發(fā); 系統(tǒng)功能測(cè)試; 人力資源配置

中圖分類號(hào)： TN02?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2019）09?0098?05

Development and design of service industry scheduling system

based on demand forecasting

SHENG Qiang， ZHANG Kun， SHEN Liang

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Shaanxi University of Science and Technology， Xian 710021， China）

Abstract： In order to overcome the serious influence of weather， holidays and other factors on service industry scheduling， and reduce the scheduling difficulty after adding the temporary， the scheduling system based on demand forecasting is designed. A seasonal demand forecasting model is established according to historical data， and human?computer interaction interface is reserved to realize the reasonable modification of non?human factors. The genetic algorithm is applied to carry out the mixed scheduling for service demand， and determine the number of various scheduling employees in each time period of scheduling. The C#.NET technology and Access are used to realize software development and establish the scheduling system. Taking a large supermarket as an example， the mixed scheduling of multi?type staff based on prediction is realized by the debugging system， and the scheduling effect is ideal. The service industry scheduling system based on demand forecasting can effectively realize the early response to human resource demand， and better regulate the contradiction between supply and demand of human resources. The system has a certain reference significance for the allocation of human resources in related industries.

Keywords： service industry; scheduling system; demand forecasting; mixture scheduling; software development; system function test; human resource allocation

0 ?引 ?言

服務(wù)業(yè)排班問題最早源自于制造業(yè)基于各類約束的生產(chǎn)計(jì)劃排程，但兩者又有明顯的區(qū)別。服務(wù)業(yè)排班問題從理論上講是組合優(yōu)化問題，但卻具有高度非線性、需求離散且不確定等特點(diǎn)[1]，當(dāng)問題規(guī)模龐大時(shí)，會(huì)變得十分復(fù)雜。在實(shí)際的操作過程中，管理者要考慮科學(xué)民主、講求效益，不但要調(diào)動(dòng)員工積極性，又要保證各班次工作負(fù)擔(dān)合理。

隨著社會(huì)發(fā)展，服務(wù)業(yè)又出現(xiàn)了一些新的需求特征，如需求的周期性波動(dòng)明顯，受天氣節(jié)假日影響嚴(yán)重，學(xué)生工、小時(shí)工等臨聘人員越來越普遍等，按照傳統(tǒng)勞動(dòng)法規(guī)和勞動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行約束，原有排班方法很難得到最優(yōu)解決方案，服務(wù)滿意度和人力資源成本的不斷激化使得排班問題逐漸成為行業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題[2]。

本文基于動(dòng)態(tài)需求預(yù)測(cè)對(duì)包含臨聘人員的多工種混合排班系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)。一方面，通過人機(jī)交互方式設(shè)置需求預(yù)測(cè)修正系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)需求波動(dòng)的提前響應(yīng);另一方面，通過遺傳算法求解包含臨聘人員的多工種混合排班模型，實(shí)現(xiàn)人力資源的有效配置，提升服務(wù)滿意度。該系統(tǒng)的排班模型和算法不僅可用于公交、快遞等需求波動(dòng)大的服務(wù)業(yè)排班，同時(shí)也可用于銷售、導(dǎo)購(gòu)等包含臨聘人員的服務(wù)排班。

1 ?系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 ?設(shè)計(jì)思路

本文以西安市某大型連鎖超市人力資源配置需求為例，調(diào)研并收集連續(xù)兩周內(nèi)每日各時(shí)段客流量及服務(wù)時(shí)長(zhǎng)，利用Eviews 8.0對(duì)服務(wù)需求擬合建立季節(jié)性預(yù)測(cè)初始模型。在預(yù)測(cè)模型修正階段設(shè)置需求修正系數(shù)[k]，系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段預(yù)留人機(jī)交互界面，排班人員根據(jù)天氣預(yù)報(bào)等因素結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對(duì)[k]值進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)需求的提前響應(yīng)。

在排班階段基于遺傳算法對(duì)包含臨聘人員的多工種混合排班模型進(jìn)行求解[3?4]，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)保存排班結(jié)果。每日實(shí)際需求信息用于更新歷史數(shù)據(jù)生成季節(jié)性預(yù)測(cè)更新模型。

最后利用C#語言基于Access實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)，建立排班系統(tǒng)，使用C#.NET技術(shù)將排班系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行鏈接實(shí)現(xiàn)運(yùn)用[5?6]。具體流程如圖1所示。

圖1 ?技術(shù)路線圖

1.2 ?系統(tǒng)主要功能模塊

根據(jù)模塊化思想將系統(tǒng)分為三個(gè)功能模塊，分別是綜合信息維護(hù)模塊、服務(wù)需求預(yù)測(cè)模塊、自動(dòng)排班管理模塊。

以管理員身份正確登錄系統(tǒng)后，首先需對(duì)綜合信息進(jìn)行維護(hù)，設(shè)置相關(guān)參數(shù);其次在需求預(yù)測(cè)模塊需對(duì)排班時(shí)間進(jìn)行選擇，并輸入需求預(yù)測(cè)修正系數(shù);最終在自動(dòng)排班模塊得到各時(shí)段需求人數(shù)及排班表，操作結(jié)束后更新排班表并退出系統(tǒng)。主要功能模塊如圖2所示。

圖2 ?系統(tǒng)基本模塊

1） 綜合信息維護(hù)模塊

綜合信息維護(hù)模塊包含基礎(chǔ)信息子模塊和請(qǐng)假管理子模塊?；A(chǔ)信息子模塊可對(duì)營(yíng)業(yè)時(shí)間、排班周期、員工基本信息、班次時(shí)長(zhǎng)、正式員工在崗數(shù)量下限等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與修改。請(qǐng)假管理子模塊用于對(duì)員工請(qǐng)假信息的管理，請(qǐng)假員工數(shù)量在每次排班前給予剔除。

2） 服務(wù)需求預(yù)測(cè)模塊

服務(wù)需求預(yù)測(cè)模塊包含參數(shù)設(shè)置子模塊和需求查詢子模塊。參數(shù)設(shè)置子模塊用于設(shè)置預(yù)測(cè)起止時(shí)間和修正系數(shù)，需求查詢子模塊用于查詢排班周期內(nèi)各時(shí)段需求人數(shù)。系統(tǒng)的自動(dòng)排班是根據(jù)需求預(yù)測(cè)的參數(shù)設(shè)置來制定具體員工對(duì)象的工作安排。

3） 自動(dòng)排班管理模塊

自動(dòng)排班管理模塊是系統(tǒng)的核心功能，系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)設(shè)置和需求預(yù)測(cè)生成排班單，然后依據(jù)排班單的數(shù)據(jù)分別對(duì)正式員工和臨聘員工進(jìn)行排班，并提供多種形式的查詢功能。

1.3 ?系統(tǒng)內(nèi)部算法設(shè)計(jì)

1.3.1 ?服務(wù)需求預(yù)測(cè)模型

針對(duì)服務(wù)行業(yè)的需求預(yù)測(cè)采用歷史數(shù)據(jù)擬合方式建立季節(jié)性指數(shù)平滑模型。以西安市某大型連鎖超市鳳城五路店為例，通過調(diào)研得到連續(xù)兩周每天14個(gè)時(shí)段的客流量，利用Eviews 8.0對(duì)服務(wù)需求歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合[7]。分別測(cè)試乘法模型和加法模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乘法模型擬合度都更高，均方根誤差（RMSE）僅為1.716 7%，同時(shí)確定季節(jié)性預(yù)測(cè)初始模型的三個(gè)平滑系數(shù)[α=]0.3，[β=0.2]，[γ=]0.1。

在此基礎(chǔ)上在模型中添加天氣及節(jié)假日等因素的修正系數(shù)[k]，修正后模型如下：

式中：[Fd]為平滑后序列;[Sd]表示截距;[bd]表示斜率;[m]表示周期數(shù)目;[L]是季節(jié)長(zhǎng)度;[I]是季節(jié)指數(shù);[XdId-L]為剔除季節(jié)因素的趨勢(shì)值，與前一期趨勢(shì)值[Sd-1+bd-1]按[α]和[1-α]權(quán)重進(jìn)行平滑;[d]期趨勢(shì)和前一期趨勢(shì)的差[Sd-Sd-1]，與前一期的線性成分[bd-1]按[β]和[1-β]進(jìn)行平滑;[XdSd]為剔除趨勢(shì)成分后的季節(jié)成分，與前期季節(jié)成分[Id-1]按[γ]和[1-γ]進(jìn)行平滑;[k]為修正系數(shù)，默認(rèn)值為[k=1]，管理人員可根據(jù)天氣預(yù)報(bào)及節(jié)假日安排等因素結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對(duì)[k]值進(jìn)行修訂。例如，未來三天為雨雪天氣，可將[k]修正為0.8，未來3～5天為農(nóng)歷端午節(jié)假期，可將[k]修正為1.3。

將服務(wù)業(yè)每日工作時(shí)長(zhǎng)劃分為[T]個(gè)時(shí)段，則有[Fd=λtDdt]，其中，[Fd]為未來[d]天內(nèi)每日總工時(shí)需求量，[λt]為各時(shí)段需求比例系數(shù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)按照加權(quán)平均確定。則系統(tǒng)預(yù)測(cè)結(jié)果[Ddt]為未來[d]天內(nèi)每時(shí)段[t]的工時(shí)需求量。

1.3.2 ?多工種混合排班模型

多工種混合排班問題可描述為：企業(yè)某排班周期[M]天內(nèi)每天各時(shí)段對(duì)員工的需求為[Ddt]，企業(yè)有正式員工與臨聘員工兩類，正式員工集合為[U]，臨聘員工集合為[V]，正式員工采用兩班制工作時(shí)長(zhǎng)為[Q]，臨聘員工工作時(shí)長(zhǎng)為[P]，可在滿足工作時(shí)長(zhǎng)的各時(shí)刻初排班。企業(yè)每天營(yíng)業(yè)時(shí)間從[T0～Tt]共[t]個(gè)時(shí)段，全天工作時(shí)段可劃分為如下五部分：[T0～P]，[P～Tt-Z]，[Tt-Z～T0+Z]，[T0+Z～Tt-P]和[P～Tt]，以全天服務(wù)供應(yīng)與服務(wù)需求差值最小為目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)如下排班模型：