基于AnyLogic的校园菜鸟驿站排队取件服务研究——以南京财经大学为例

徐 雯

(南京财经大学管理科学与工程学院，江苏 南京 210023)

一、引言

电商平台陆续推出的“女王节”“开学季”等营销活动刺激着学生的购买欲望，使大学生养成在线购物消费的习惯，现在在线购物已完全融入大学生的日常生活。«校园快递行业发展报告(2019)»显示，2019年中国内地高校快递数量超过30亿，大学生人均年收快递78件，是同年全国人均快递的1.8倍。此外，电商大促期间的校园快递量激增也时常成为新闻热点，由此产生的校园物流末端配送问题——“最后一公里”也存在较大争议。在此背景下，校园菜鸟驿站应运而生，为师生购物提供了安全可靠的取件服务。

然而，考虑到成本问题，校园菜鸟驿站的正式工作人员数量一般较少，在快递量爆发式增长的情况下，工作人员的工作强度极大，其服务效率、服务质量也会因此有所下降。菜鸟驿站营业网点取件出现了一定的排队现象，特别在电商大促期间，排队现象最为严重。针对上述问题，菜鸟网络正式对外推出自助取件终端。自助取件终端可以在一定程度上缓解工作人员的工作压力，提高服务效率。文章以南京财经大学为例，首先运用排队理论对菜鸟驿站的取件排队系统展开分析，描述菜鸟驿站取件排队系统的具体流程；其次，运用AnyLogic建模仿真，探究在原有的人工服务基础上增加自助取件终端之后工作人员的工作强度情况，据此优化营业网点的服务能力。

二、相关理论研究

排队理论应用广泛，它适用于一切服务系统，尤其是银行排队系统、医院服务系统、交通服务系统、通信系统等方面。高显彩等对传统银行排队等待系统中多服务窗口下的排队现象进行了分析，分别检验了传统的银行排队模型(M/M/1)和叫号系统(M/M/n)中客户的平均等待时间、等待队长等指标，发现单一共享的排队等候队列显著优于多个独自的排队等候队列。同样，在对医院排队取药的研究中，曹振丽等发现采用M/M/n模型能更高效率地利用服务资源。但是，在优化门诊的医护人员配置、合理分流患者的过程中，王松建等考虑到患者病情存在差异这一现实情况，认为M/M/1队列更具有反馈性。目前，部分学者将排队理论运用于校园基础设施服务的优化中，如食堂就餐、校园充电桩配置等方面，旨在帮助师生更好地享受便利的校园生活。为解决充电排队问题、实现充电设施总费用最小化，周智文等对校园电动汽车的停放需求和未来增长率进行分析、预测，确定校园充电设施配备的数量，提高排队效率。吴亚男等关注到学生食堂排队拥挤现象，应用排队理论的思想以及优化原理进行调整，得到食堂排队系统的最佳方案，优化食堂资源，提高食堂经济效益。

本文考虑菜鸟驿站取件排队的特点，认为其与银行排队模型较为相似，且叫号模式性能较传统有显著优势，因此采用M/M/n的排队模式。

三、研究工具

(一)排队理论基本原理

排队理论是运筹学的一个主要分支，主要用于研究商业系统中的随机聚散现象以及随机服务体系的工作流程。通过对服务对象的到达或服务持续时间进行分析研究，找寻服务数量指标(如等待时间、排队长度等)的数据变化规律，进而依据该变化规律改进服务系统的构造或者重新安排组织被服务对象，使得服务系统既能适应服务对象的需要，又可以令机构的相关支出最经济，从而达到最和谐稳定的状态。

一般来说，排队理论大致包含以下三个部分(少数文献认为有四部分):①输入流程。从服务对象到达排队系统的所有流程:服务对象的数量是否有限；服务对象相继到达的间隔时间是否确定；服务对象的到达是否相互独立；输入流程是否平稳。②排队规则。具体可以分成以下四种:先到先服务；后到先服务；随机服务；具有优先权的服务。③服务机构。主要是指服务对象与服务机构的相关情况，包括为每个对象提供服务所需的时间概率分布、服务窗口数量、服务窗口安排方式(串、并联)。排队理论的排队模型主要有4种，本文所研究的南京财经大学中苑菜鸟驿站网点适合于偏向单通道形式的模型一:单通道的单一排队结构、单一排队服务阶段、无限的服务对象总体数量、符合泊松分布的服务对象到达概率、先到先服务的排队规则、符合指数分布的服务时间以及无限的队列长度。本文从实际出发，考虑到校园菜鸟驿站占地面积有限，队伍容量设置为30。

(二)AnyLogic仿真技术

AnyLogic是专业虚拟原型环境工具，常用于对离散事件、系统动力学和Multi－Agent等复杂系统的仿真，主要应用领域为:供应链、行人交通仿真、业务流程、服务系统、应急管理系统、疾病扩散控制等。本文主要采用AnyLogic中的离散事件内容进行建模仿真。

四、基于AnyLogic的菜鸟驿站营业网点排队取件的仿真

(一)菜鸟驿站营业网点的基本情况

本文选取南京财经大学仙林校区的菜鸟驿站营业网点为研究对象。中苑的菜鸟驿站位于学校中间区域，主要合作的快递有申通、中通、圆通、中国邮政等，交通便利，客流量相比学校的西苑、北苑较大，主要客户为该校学生、教职工和其他校内工作人员。前期，该营业网点共有3名工作人员，其中2名主要负责快递信息核对、取件，另外1名人员负责快递搬运，2名取件负责人员在工作时间相对空闲时会帮忙搬运、摆放快递。由于前几年学生的生活费相对较少，网购的开销较少，网购数量不多，因此中苑驿站的3名工作人员的工作强度适中。但是近年来，在校师生参与网购的人数不断扩大，每天的快递量相对增加很多，为节约成本，驿站一直未雇佣新员工，工作人员压力倍增，取件效率大打折扣，经常出现学生在网点取件需要长时间排队的情况，客户满意度降低，尤其是近年各类电商大促频频，这一现象更甚。

基于上述情况，考虑引进自助取件终端。由于不确定引入后的具体情况，因此先考虑1台自助取件终端与人工取件服务并行，本文对此情况进行相应的建模仿真并与纯人工服务进行比较分析。

(二)前提假设

由于菜鸟驿站取件排队系统在实际应用中受多种因素的影响，本文在研究之前先做出一些合理假设。

1.假设每个工作人员所提供的服务效率是一致的。现实生活中，每个工作人员提供的服务效率是存在差异的。

2.输入规则:先到先服务，后到后服务。

3.排队系统模型为M/M/n，这是公认的较为有效的排队系统。

4.假设客户的到达速率为Y，服从泊松分布；工作人员资源池的容量为Z；自助取件终端数量为1。

5.模型预设自助取件终端的等待排队长度不超过X(X>1)人，否则模型将停止运行。

6.假设模型中客户进入菜鸟驿站后选择人工服务取件的概率为P＝0.5，选择自助取件终端的概率为A＝1－P＝0.5，也就是说客户对人工服务、自助取件终端设备没有特殊偏好。

7.客户在排队过程中会安静等待，不会因为排队时间过长等情况离开队伍，虽然这一条件在实际生活中很难成立。

8.据调查，南京财经大学中院菜鸟驿站实行10小时工作制，从9:00至19:00，每天准时营业、关门，仿真时长1个月(30天)。

(三)建模相关参数设定

建模仿真中相关参数的设置如表1所示。

表1 菜鸟驿站取件排队系统的相关参数设置

续表

(四)营业网点的建模及运行

1.营业网点只提供人工取件服务

当菜鸟驿站只提供人工取件服务时，主要考虑当前工作人员的数量、效率，研究工作人员的工作强度和队列长度。当客户进入菜鸟驿站时，直接进入排队队列等待接受服务，快递由工作人员提取并扫码出库，服务结束后客户直接离开。

据调查，南京财经大学中苑菜鸟驿站的工作时间为每天9:00至19:00，因此可以设定模型仿真的单位时间为1分钟，仿真时长1个月(30天)，共运行18000个仿真时间单位。只提供人工服务的菜鸟驿站取件排队系统仿真情况如图1所示，此时客户从进入菜鸟驿站到离开菜鸟驿站的平均时间为31.671秒。

图1 菜鸟驿站人工取件服务排队系统的仿真模型

2.营业网点引入自助取件终端

营业网点引入1台自助取件终端时，针对该网点进行建模仿真过程主要分为两部分，一是针对自助取件终端，研究目前状态下它的利用率、排队长度、平均排队长度；二是针对当前人工取件服务人员的数量，研究人工取件的利用率(工作强度)、排队的队列长度等。当客户进入营业网点选择服务时，系统对其进行判断，如果选择自助取件终端，就会加入自助取件终端队列中，等待接受服务，此时快递由客户自行提取经自助终端扫码出库，服务结束后客户直接离开；如果选择人工取件服务，则直接进入人工服务的队伍进行排队，快递由工作人员提取并扫码出库，服务结束后直接离开。

由上文可知，南财中苑菜鸟驿站的工作时间为每天9:00至19:00，因此可以设定模型仿真的单位时间为1分钟，仿真时长1个月(30天)，共运行18000个仿真时间单位。同时提供人工取件服务和自助取件终端的菜鸟驿站取件排队系统仿真运行结果如图2所示，此时客户从进入菜鸟驿站到离开菜鸟驿站的平均时间为15.456，自助取件终端的平均利用率为0.979。

图2 菜鸟驿站2种取件方式下取件排队系统的仿真模型

(五)模型对比分析

由运行结果可以发现，在同样的时间内，增加一台自助取件终端可以大大提升取件效率，此时菜鸟驿站服务的客户数量比之前增加一倍，驿站的业务处理能力大大提升。客户从进入菜鸟驿站到离开菜鸟驿站的平均时间，由纯人工取件服务下的31.671秒下降到引入自助终端后的15.456秒，服务效率提升一倍，有利于提高客户满意度。运行结果表明，在一定时间内，引入1台自助取件终端可以为工作人员承担一半的工作量，极大减少工作人员的工作量，提高其工作效率。

1.针对工作人员的分析

在纯人工服务的情况下，队伍长度正常在25～30人范围内，平均队长为28.5，频繁出现拥堵现象。引入自助取件终端之后，人工服务的队伍长度在15～25人之间，偶尔会达到30，出现队伍满员的情况，但是相对于没有引入自助终端辅助的情况，这种概率还是极低的。平均队长为20.18，初始增长速度相对于自助取件终端，速度较快。工作人员的工作强度明显降低，效率大幅提高，有利于提供更好的服务质量。

2.针对自助取件终端的分析

菜鸟驿站引进一台自助取件终端后，通过仿真可以发现，因为设置客户对取件方式没有特殊偏好，因此仿真出来的结果可以发现进入网点取件的客户选择人工服务和自助取件终端的人数相差不大。该自助取件终端的利用率在97.6%～98.9%之间，利用率非常高，队伍长度基本在10～20人范围内，平均队长为15.96。说明自助终端在一定程度上减轻了人工服务的压力，但是，因为数量只有一台，自助终端的运营时间过长，工作强度过大，长时间工作可能会存在损耗、故障，因此可以考虑再增加几台，使工作人员、自助终端的工作强度均处于合理工作强度范围内。

五、结论

通过对菜鸟驿站取件排队系统进行仿真，模拟出客户进入菜鸟驿站网点选择服务、排队、接受服务的全过程。以南京财经大学中苑菜鸟驿站营业网点取件的排队现象为例，研究菜鸟驿站营业网点是否增加自助取件终端这一问题。运用AnyLogic对菜鸟驿站营业网点进行仿真，对比传统的人工取件服务和增加1台自助取件终端这两种情形，最终得出自助取件终端可以极大缓解取件排队时间过长的问题，减轻工作人员的压力这一结论。这就意味着，通过对资源的合理配置可以有效降低工作强度，从而改善工作人员的高强度工作状态，这对菜鸟驿站取件排队系统的研究具有重要的借鉴意义。

在现实生活中，工作人员的服务效率受到众多因素的影响，如工资、福利、计件量等，所以未来可以进一步考虑调整自助取件终端的数量进行对比仿真分析，找出真正满足当前取件排队系统且工作强度友好的自助取件终端数量，进一步保证菜鸟驿站的服务质量和口碑。