一种快递分拨中心人员排班算法

(同济大学 上海 200092)

一、引言

随着我国人力成本持续升高，快递企业面临越来越大的降本增效压力。分拨中心作为快递网络的的枢纽，其主要功能是实现货物的集散和中转，其操作人员需求取决于每日到达的快件量。现实中到达分拨中心的快件量存在波动，对操作人员数量的需求也存在波动。目前，分拨中心普遍采取人工排班模式，存在很多人员浪费，亟需一套科学的自动排班方式帮助降低人力成本。

二、国内外研究现状

为快递分拨中心提供人员排班方案，首先要解决人员配置问题，即根据分拨中心到货量，计算出准确的人力资源需求。然后在此基础上，对分拨中心现有员工进行排班，以覆盖每日人数需求。

(一)人员配置的研究

关于快递企业的人员配置，有些研究采用了工业工程的方法。苏昱昱[1]、董坤荣[2]分别为国际快递的通关作业和S快递公司北京中转场建立了货量、工作量与人数需求间关系的配置模型，并用Excel软件实现。Nezih Altay[3]建立了整数规划模型，将设备等资源对人员需求的影响考虑在内，计算实际人员需求。此外，李泉芳[4]提出了一套快递分拨中心人效管理的方法论，采用了组织计算技术，通过搭建OrgSim全息模型还原分拨中心现场操作，进而计算准确的人数需求。

(二)人员排班的研究

目前，针对快递分拨中心人员排班的研究比较少。王晓航[5]以最大化平衡所有员工出勤工时为目标，考虑请假和连续出勤，建立了0-1整数规划模型，为仓库内某个岗位的16名员工进行排班，并用Lingo软件进行了求解。韩旭[6]以人员浪费最少和任务拖延最少为目标，建立优化模型，用近邻域搜索法求解，为仓库出库作业员工排班。Thomas[7]研究了排班问题的随机模型，以排班人员成本和人员不够导致的效益损失为目标，建立模型进行排班。

三、准确人数需求的计算

(一)搭建组织计算模型

采用OrgSim平台搭建组织计算模型。

首先梳理分拨中心的组织架构，对各级管理人员和操作人员建模，采集其FTE值。然后梳理各操作流程，对快递件在分拨中心内的流转建模，根据岗位职责将岗位与任务关联起来。接着采集工时等数据，灌入模型，梳理数据库中的原始操作记录，得到待处理的货量数据，导入模型中，得到可计算的模型。

(二)验证模型准确性

快递分拨中心场内操作时有巴枪扫描环节，可以道历史上流经各环节的实际货量，通过与模型流经这些环节的货量作对比，即可验证出模型准确与否。若误差较大，则检查并调试模型，直到误差在可接受的范围内，证明该组织计算模型可以准确还原显示。

(三)模型运行输出人数需求

图1 市内小件组岗位人数需求

以某分拨中心小件组为例，图1为某日该组各岗位每半小时的人数需求，本文将在此基础上，对小件组员工进行排班。

四、人员排班算法

由上节得到的分拨中心人数需求可知，一天中各岗位人数需求随时段波动，波峰人数远高于波谷人数，因此可以通过班次的组合来实现移峰填谷，减少操作人员，提高员工操作效能。本文建立了一个整数规划模型，以下为模型的介绍：

(1)模型涉及的参数符号及其含义

p:员工

i:班次

j:岗位

k:时段(半小时时段)

ω1:出勤单位成本/人/班次

ω2:人次单位成本/人/时段

(2)已知条件

pjk:时段k岗位j上的需求人数

yik:班次i是否包含时段k

(3)决策变量

(4)目标函数

(5)约束条件

决策变量间的关系

每个时段每个岗位的排班人数要满足需求人数

一名员工一天只能上一个班次

五、实例分析

(1)实例介绍

本文以某分拨中心现场小件组为例进行排班。该组共有11个岗位，75名员工。全场有白班(06:00-17:00)、晚班(19:30-06:00)两个班次。根据对岗位人数需求的分析，本文新增了两个班次，分别为班次三(21:00-05:00)、班次四(02:00-10:00)。采用精确解求法，使用规划求解器Cplex，通过Python调用其接口，进行规划求解。

(2)算法结果分析

表1是员工排班表实例，展示了部分算法输出结果。图2为小件组排班人次对比，从中可以看出：本文提出的排班算法在满足需求人次的基础上，相比于现场的人工排班，既减少了排班人数，也减少了排班人次。人工排班需要75人，算法排班需要70人，总共减少5人，212人次。

图2员工排班表实例

图3小件组排班人次对比

(3)结论

在上述分析的基础上，可以得出结论，本文提出的人员排班算法，可帮助快递分拨中心实现降本增效。以小件组为例，员工出勤工资为140元/天，人次工资为3.75元/人次，每日可以减少人力成本支出1495元，每月可减少支出4.49万元。该分拨共有员工600人，若全部采用本文提出排班算法，粗略估计，每月可节约人力支出35.8万元，能为分拨中心带来很大价值。

六、结束语

面对日益增大的降本压力，快递企业亟需用科学的排班方式替代人工排班。本文针对快递分拨中心人力需求的特点，提出了一种人员排班算法，首先通过组织计算模型将分拨中心需处理的货量转化为准确的岗位人数需求，然后通过赋予员工多样化的班次组合，实现降本增效。未来还需将此算法拓展到多日排班，考虑员工排休，使其更加具有实用价值。