基于AnyLogic的校園菜鳥驛站排隊(duì)取件服務(wù)研究
——以南京財(cái)經(jīng)大學(xué)為例

徐 雯

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023)

一、引言

電商平臺陸續(xù)推出的“女王節(jié)”“開學(xué)季”等營銷活動刺激著學(xué)生的購買欲望，使大學(xué)生養(yǎng)成在線購物消費(fèi)的習(xí)慣，現(xiàn)在在線購物已完全融入大學(xué)生的日常生活。?校園快遞行業(yè)發(fā)展報(bào)告(2019)?顯示，2019年中國內(nèi)地高校快遞數(shù)量超過30億，大學(xué)生人均年收快遞78件，是同年全國人均快遞的1.8倍。此外，電商大促期間的校園快遞量激增也時常成為新聞熱點(diǎn)，由此產(chǎn)生的校園物流末端配送問題——“最后一公里”也存在較大爭議。在此背景下，校園菜鳥驛站應(yīng)運(yùn)而生，為師生購物提供了安全可靠的取件服務(wù)。

然而，考慮到成本問題，校園菜鳥驛站的正式工作人員數(shù)量一般較少，在快遞量爆發(fā)式增長的情況下，工作人員的工作強(qiáng)度極大，其服務(wù)效率、服務(wù)質(zhì)量也會因此有所下降。菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)取件出現(xiàn)了一定的排隊(duì)現(xiàn)象，特別在電商大促期間，排隊(duì)現(xiàn)象最為嚴(yán)重。針對上述問題，菜鳥網(wǎng)絡(luò)正式對外推出自助取件終端。自助取件終端可以在一定程度上緩解工作人員的工作壓力，提高服務(wù)效率。文章以南京財(cái)經(jīng)大學(xué)為例，首先運(yùn)用排隊(duì)理論對菜鳥驛站的取件排隊(duì)系統(tǒng)展開分析，描述菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)的具體流程；其次，運(yùn)用AnyLogic建模仿真，探究在原有的人工服務(wù)基礎(chǔ)上增加自助取件終端之后工作人員的工作強(qiáng)度情況，據(jù)此優(yōu)化營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的服務(wù)能力。

二、相關(guān)理論研究

排隊(duì)理論應(yīng)用廣泛，它適用于一切服務(wù)系統(tǒng)，尤其是銀行排隊(duì)系統(tǒng)、醫(yī)院服務(wù)系統(tǒng)、交通服務(wù)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等方面。高顯彩等對傳統(tǒng)銀行排隊(duì)等待系統(tǒng)中多服務(wù)窗口下的排隊(duì)現(xiàn)象進(jìn)行了分析，分別檢驗(yàn)了傳統(tǒng)的銀行排隊(duì)模型(M/M/1)和叫號系統(tǒng)(M/M/n)中客戶的平均等待時間、等待隊(duì)長等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)單一共享的排隊(duì)等候隊(duì)列顯著優(yōu)于多個獨(dú)自的排隊(duì)等候隊(duì)列。同樣，在對醫(yī)院排隊(duì)取藥的研究中，曹振麗等發(fā)現(xiàn)采用M/M/n模型能更高效率地利用服務(wù)資源。但是，在優(yōu)化門診的醫(yī)護(hù)人員配置、合理分流患者的過程中，王松建等考慮到患者病情存在差異這一現(xiàn)實(shí)情況，認(rèn)為M/M/1隊(duì)列更具有反饋性。目前，部分學(xué)者將排隊(duì)理論運(yùn)用于校園基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的優(yōu)化中，如食堂就餐、校園充電樁配置等方面，旨在幫助師生更好地享受便利的校園生活。為解決充電排隊(duì)問題、實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施總費(fèi)用最小化，周智文等對校園電動汽車的停放需求和未來增長率進(jìn)行分析、預(yù)測，確定校園充電設(shè)施配備的數(shù)量，提高排隊(duì)效率。吳亞男等關(guān)注到學(xué)生食堂排隊(duì)擁擠現(xiàn)象，應(yīng)用排隊(duì)理論的思想以及優(yōu)化原理進(jìn)行調(diào)整，得到食堂排隊(duì)系統(tǒng)的最佳方案，優(yōu)化食堂資源，提高食堂經(jīng)濟(jì)效益。

本文考慮菜鳥驛站取件排隊(duì)的特點(diǎn)，認(rèn)為其與銀行排隊(duì)模型較為相似，且叫號模式性能較傳統(tǒng)有顯著優(yōu)勢，因此采用M/M/n的排隊(duì)模式。

三、研究工具

(一)排隊(duì)理論基本原理

排隊(duì)理論是運(yùn)籌學(xué)的一個主要分支，主要用于研究商業(yè)系統(tǒng)中的隨機(jī)聚散現(xiàn)象以及隨機(jī)服務(wù)體系的工作流程。通過對服務(wù)對象的到達(dá)或服務(wù)持續(xù)時間進(jìn)行分析研究，找尋服務(wù)數(shù)量指標(biāo)(如等待時間、排隊(duì)長度等)的數(shù)據(jù)變化規(guī)律，進(jìn)而依據(jù)該變化規(guī)律改進(jìn)服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)造或者重新安排組織被服務(wù)對象，使得服務(wù)系統(tǒng)既能適應(yīng)服務(wù)對象的需要，又可以令機(jī)構(gòu)的相關(guān)支出最經(jīng)濟(jì)，從而達(dá)到最和諧穩(wěn)定的狀態(tài)。

一般來說，排隊(duì)理論大致包含以下三個部分(少數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為有四部分):①輸入流程。從服務(wù)對象到達(dá)排隊(duì)系統(tǒng)的所有流程:服務(wù)對象的數(shù)量是否有限；服務(wù)對象相繼到達(dá)的間隔時間是否確定；服務(wù)對象的到達(dá)是否相互獨(dú)立；輸入流程是否平穩(wěn)。②排隊(duì)規(guī)則。具體可以分成以下四種:先到先服務(wù)；后到先服務(wù)；隨機(jī)服務(wù)；具有優(yōu)先權(quán)的服務(wù)。③服務(wù)機(jī)構(gòu)。主要是指服務(wù)對象與服務(wù)機(jī)構(gòu)的相關(guān)情況，包括為每個對象提供服務(wù)所需的時間概率分布、服務(wù)窗口數(shù)量、服務(wù)窗口安排方式(串、并聯(lián))。排隊(duì)理論的排隊(duì)模型主要有4種，本文所研究的南京財(cái)經(jīng)大學(xué)中苑菜鳥驛站網(wǎng)點(diǎn)適合于偏向單通道形式的模型一:單通道的單一排隊(duì)結(jié)構(gòu)、單一排隊(duì)服務(wù)階段、無限的服務(wù)對象總體數(shù)量、符合泊松分布的服務(wù)對象到達(dá)概率、先到先服務(wù)的排隊(duì)規(guī)則、符合指數(shù)分布的服務(wù)時間以及無限的隊(duì)列長度。本文從實(shí)際出發(fā)，考慮到校園菜鳥驛站占地面積有限，隊(duì)伍容量設(shè)置為30。

(二)AnyLogic仿真技術(shù)

AnyLogic是專業(yè)虛擬原型環(huán)境工具，常用于對離散事件、系統(tǒng)動力學(xué)和Multi－Agent等復(fù)雜系統(tǒng)的仿真，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)?供應(yīng)鏈、行人交通仿真、業(yè)務(wù)流程、服務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、疾病擴(kuò)散控制等。本文主要采用AnyLogic中的離散事件內(nèi)容進(jìn)行建模仿真。

四、基于AnyLogic的菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)排隊(duì)取件的仿真

(一)菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的基本情況

本文選取南京財(cái)經(jīng)大學(xué)仙林校區(qū)的菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)為研究對象。中苑的菜鳥驛站位于學(xué)校中間區(qū)域，主要合作的快遞有申通、中通、圓通、中國郵政等，交通便利，客流量相比學(xué)校的西苑、北苑較大，主要客戶為該校學(xué)生、教職工和其他校內(nèi)工作人員。前期，該營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)共有3名工作人員，其中2名主要負(fù)責(zé)快遞信息核對、取件，另外1名人員負(fù)責(zé)快遞搬運(yùn)，2名取件負(fù)責(zé)人員在工作時間相對空閑時會幫忙搬運(yùn)、擺放快遞。由于前幾年學(xué)生的生活費(fèi)相對較少，網(wǎng)購的開銷較少，網(wǎng)購數(shù)量不多，因此中苑驛站的3名工作人員的工作強(qiáng)度適中。但是近年來，在校師生參與網(wǎng)購的人數(shù)不斷擴(kuò)大，每天的快遞量相對增加很多，為節(jié)約成本，驛站一直未雇傭新員工，工作人員壓力倍增，取件效率大打折扣，經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生在網(wǎng)點(diǎn)取件需要長時間排隊(duì)的情況，客戶滿意度降低，尤其是近年各類電商大促頻頻，這一現(xiàn)象更甚。

基于上述情況，考慮引進(jìn)自助取件終端。由于不確定引入后的具體情況，因此先考慮1臺自助取件終端與人工取件服務(wù)并行，本文對此情況進(jìn)行相應(yīng)的建模仿真并與純?nèi)斯し?wù)進(jìn)行比較分析。

(二)前提假設(shè)

由于菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中受多種因素的影響，本文在研究之前先做出一些合理假設(shè)。

1.假設(shè)每個工作人員所提供的服務(wù)效率是一致的?，F(xiàn)實(shí)生活中，每個工作人員提供的服務(wù)效率是存在差異的。

2.輸入規(guī)則:先到先服務(wù)，后到后服務(wù)。

3.排隊(duì)系統(tǒng)模型為M/M/n，這是公認(rèn)的較為有效的排隊(duì)系統(tǒng)。

4.假設(shè)客戶的到達(dá)速率為Y，服從泊松分布；工作人員資源池的容量為Z；自助取件終端數(shù)量為1。

5.模型預(yù)設(shè)自助取件終端的等待排隊(duì)長度不超過X(X>1)人，否則模型將停止運(yùn)行。

6.假設(shè)模型中客戶進(jìn)入菜鳥驛站后選擇人工服務(wù)取件的概率為P＝0.5，選擇自助取件終端的概率為A＝1－P＝0.5，也就是說客戶對人工服務(wù)、自助取件終端設(shè)備沒有特殊偏好。

7.客戶在排隊(duì)過程中會安靜等待，不會因?yàn)榕抨?duì)時間過長等情況離開隊(duì)伍，雖然這一條件在實(shí)際生活中很難成立。

8.據(jù)調(diào)查，南京財(cái)經(jīng)大學(xué)中院菜鳥驛站實(shí)行10小時工作制，從9:00至19:00，每天準(zhǔn)時營業(yè)、關(guān)門，仿真時長1個月(30天)。

(三)建模相關(guān)參數(shù)設(shè)定

建模仿真中相關(guān)參數(shù)的設(shè)置如表1所示。

表1 菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置

續(xù)表

(四)營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的建模及運(yùn)行

1.營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)只提供人工取件服務(wù)

當(dāng)菜鳥驛站只提供人工取件服務(wù)時，主要考慮當(dāng)前工作人員的數(shù)量、效率，研究工作人員的工作強(qiáng)度和隊(duì)列長度。當(dāng)客戶進(jìn)入菜鳥驛站時，直接進(jìn)入排隊(duì)隊(duì)列等待接受服務(wù)，快遞由工作人員提取并掃碼出庫，服務(wù)結(jié)束后客戶直接離開。

據(jù)調(diào)查，南京財(cái)經(jīng)大學(xué)中苑菜鳥驛站的工作時間為每天9:00至19:00，因此可以設(shè)定模型仿真的單位時間為1分鐘，仿真時長1個月(30天)，共運(yùn)行18000個仿真時間單位。只提供人工服務(wù)的菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)仿真情況如圖1所示，此時客戶從進(jìn)入菜鳥驛站到離開菜鳥驛站的平均時間為31.671秒。

圖1 菜鳥驛站人工取件服務(wù)排隊(duì)系統(tǒng)的仿真模型

2.營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)引入自助取件終端

營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)引入1臺自助取件終端時，針對該網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行建模仿真過程主要分為兩部分，一是針對自助取件終端，研究目前狀態(tài)下它的利用率、排隊(duì)長度、平均排隊(duì)長度；二是針對當(dāng)前人工取件服務(wù)人員的數(shù)量，研究人工取件的利用率(工作強(qiáng)度)、排隊(duì)的隊(duì)列長度等。當(dāng)客戶進(jìn)入營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)選擇服務(wù)時，系統(tǒng)對其進(jìn)行判斷，如果選擇自助取件終端，就會加入自助取件終端隊(duì)列中，等待接受服務(wù)，此時快遞由客戶自行提取經(jīng)自助終端掃碼出庫，服務(wù)結(jié)束后客戶直接離開；如果選擇人工取件服務(wù)，則直接進(jìn)入人工服務(wù)的隊(duì)伍進(jìn)行排隊(duì)，快遞由工作人員提取并掃碼出庫，服務(wù)結(jié)束后直接離開。

由上文可知，南財(cái)中苑菜鳥驛站的工作時間為每天9:00至19:00，因此可以設(shè)定模型仿真的單位時間為1分鐘，仿真時長1個月(30天)，共運(yùn)行18000個仿真時間單位。同時提供人工取件服務(wù)和自助取件終端的菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果如圖2所示，此時客戶從進(jìn)入菜鳥驛站到離開菜鳥驛站的平均時間為15.456，自助取件終端的平均利用率為0.979。

圖2 菜鳥驛站2種取件方式下取件排隊(duì)系統(tǒng)的仿真模型

(五)模型對比分析

由運(yùn)行結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的時間內(nèi)，增加一臺自助取件終端可以大大提升取件效率，此時菜鳥驛站服務(wù)的客戶數(shù)量比之前增加一倍，驛站的業(yè)務(wù)處理能力大大提升?？蛻魪倪M(jìn)入菜鳥驛站到離開菜鳥驛站的平均時間，由純?nèi)斯と〖?wù)下的31.671秒下降到引入自助終端后的15.456秒，服務(wù)效率提升一倍，有利于提高客戶滿意度。運(yùn)行結(jié)果表明，在一定時間內(nèi)，引入1臺自助取件終端可以為工作人員承擔(dān)一半的工作量，極大減少工作人員的工作量，提高其工作效率。

1.針對工作人員的分析

在純?nèi)斯し?wù)的情況下，隊(duì)伍長度正常在25～30人范圍內(nèi)，平均隊(duì)長為28.5，頻繁出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。引入自助取件終端之后，人工服務(wù)的隊(duì)伍長度在15～25人之間，偶爾會達(dá)到30，出現(xiàn)隊(duì)伍滿員的情況，但是相對于沒有引入自助終端輔助的情況，這種概率還是極低的。平均隊(duì)長為20.18，初始增長速度相對于自助取件終端，速度較快。工作人員的工作強(qiáng)度明顯降低，效率大幅提高，有利于提供更好的服務(wù)質(zhì)量。

2.針對自助取件終端的分析

菜鳥驛站引進(jìn)一臺自助取件終端后，通過仿真可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵O(shè)置客戶對取件方式?jīng)]有特殊偏好，因此仿真出來的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)入網(wǎng)點(diǎn)取件的客戶選擇人工服務(wù)和自助取件終端的人數(shù)相差不大。該自助取件終端的利用率在97.6%～98.9%之間，利用率非常高，隊(duì)伍長度基本在10～20人范圍內(nèi)，平均隊(duì)長為15.96。說明自助終端在一定程度上減輕了人工服務(wù)的壓力，但是，因?yàn)閿?shù)量只有一臺，自助終端的運(yùn)營時間過長，工作強(qiáng)度過大，長時間工作可能會存在損耗、故障，因此可以考慮再增加幾臺，使工作人員、自助終端的工作強(qiáng)度均處于合理工作強(qiáng)度范圍內(nèi)。

五、結(jié)論

通過對菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，模擬出客戶進(jìn)入菜鳥驛站網(wǎng)點(diǎn)選擇服務(wù)、排隊(duì)、接受服務(wù)的全過程。以南京財(cái)經(jīng)大學(xué)中苑菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)取件的排隊(duì)現(xiàn)象為例，研究菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)是否增加自助取件終端這一問題。運(yùn)用AnyLogic對菜鳥驛站營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行仿真，對比傳統(tǒng)的人工取件服務(wù)和增加1臺自助取件終端這兩種情形，最終得出自助取件終端可以極大緩解取件排隊(duì)時間過長的問題，減輕工作人員的壓力這一結(jié)論。這就意味著，通過對資源的合理配置可以有效降低工作強(qiáng)度，從而改善工作人員的高強(qiáng)度工作狀態(tài)，這對菜鳥驛站取件排隊(duì)系統(tǒng)的研究具有重要的借鑒意義。

在現(xiàn)實(shí)生活中，工作人員的服務(wù)效率受到眾多因素的影響，如工資、福利、計(jì)件量等，所以未來可以進(jìn)一步考慮調(diào)整自助取件終端的數(shù)量進(jìn)行對比仿真分析，找出真正滿足當(dāng)前取件排隊(duì)系統(tǒng)且工作強(qiáng)度友好的自助取件終端數(shù)量，進(jìn)一步保證菜鳥驛站的服務(wù)質(zhì)量和口碑。