現(xiàn)場服務排隊近似M-G-m模型系統(tǒng)仿真及應用.pdf

1、大多西方發(fā)達國家在20世紀70年代就進入服務經(jīng)濟社會。我國服務業(yè)的發(fā)展集中在改革開放以后,據(jù)統(tǒng)計,服務業(yè)占我國國民經(jīng)濟總量的比重從1978年的23.7％上升到了2009年的39.3％,服務業(yè)就業(yè)比重從1978年的12.2％上升到2010年的40％。在一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),服務業(yè)比重早已經(jīng)達到或超過50％,進入服務經(jīng)濟社會。有預測表明2020年服務業(yè)在我國國民經(jīng)濟總量的比重和就業(yè)比重將分別達到48.2％和51％。服務業(yè)在我國將扮演著越來越重要

2、的角色,尤其是在消費者個性化需求快速增長的年代,各種各樣定制服務蓬勃發(fā)展,許多企業(yè)逐漸走出固定的營業(yè)場地推出上門服務活動,此舉為顧客提供了更多的便利,也使企業(yè)更加接近顧客。這同時要求服務代表在顧客所在地為顧客提供服務,也就是需要采用現(xiàn)場服務的服務方式。
　　 現(xiàn)場服務是服務業(yè)的一個重要范疇,涉及到產(chǎn)品的最終使用,因此在國外受到廣泛的研究和關注,我國的服務業(yè)發(fā)展滯后,所以多數(shù)人對現(xiàn)場服務比較陌生。時下備受國內(nèi)外媒體矚目的是豐田“召

3、回門”事件的處理方式,豐田在中國和美國采用了截然不同的處理方式,如豐田針對美國的消費者提供上門維修并有相關補償?shù)?而在中國則需要消費者到4S店維修并無任何賠償措施。顯然豐田在美國采用現(xiàn)場服務模式,在中國則僅僅采用普通服務模式,由此更加凸顯了我國現(xiàn)場服務研究的滯后。在未來,隨著我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向機械化,自動化和智能化方向發(fā)展,大眾消費品向高科技化方向發(fā)展,現(xiàn)場服務必將占據(jù)越來越重要的位置?，F(xiàn)場服務除了和盈利性企業(yè)運營緊密相關外,和公共服務

4、領域也密切聯(lián)系,諸如警務治安,消防救護和賑災搶險等都可以囊括在現(xiàn)場服務范疇,因此有關現(xiàn)場服務的研究有其深遠的理論意義和實踐價值。
　　 服務業(yè)面臨的最大問題是資源的有限性,在此情況下,服務系統(tǒng)不可避免地涉及排隊等待問題,排隊論便在解決此類問題的情況下應運而生。現(xiàn)場服務業(yè)由于涉及到服務代表的旅行,而現(xiàn)場服務中心與客戶之間的空間距離,以及服務代表數(shù)量的制約都是難以逾越的,所以資源有限性的特點就愈加明顯。除了少數(shù)幾種特殊排隊系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

5、特征描述能夠用數(shù)學方式明確地表述外,大多數(shù)排隊系統(tǒng)難以用數(shù)學方式表述,現(xiàn)場服務排隊系統(tǒng)由于其復雜性不僅難以用準確的數(shù)學公式描述,而且采用接近方法研究也有其局限性。仿真一直是評估復雜系統(tǒng)表現(xiàn)的重要工具,因此,本文選擇仿真作為研究現(xiàn)場服務排隊系統(tǒng)的主要方法。
　　 目前有一些關于單服務臺排隊系統(tǒng)(如M/M/1,GI/GI/1,Geo/M/1,損失制M/G/1等)的仿真研究,然而只有少數(shù)幾篇關于M/M/m和Geo/M/m多服務臺排隊系

6、統(tǒng)的仿真研究。由于可供參考的文獻有限,而現(xiàn)場服務的排隊過程比較復雜,本文在馬爾科夫過程和經(jīng)典M/M/m排隊系統(tǒng)的理論知識基礎上,建立基于馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程的排隊系統(tǒng)仿真理論。仿真過程模擬排隊系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移變化,實現(xiàn)事件的生滅過程,改變服務臺的忙閑狀態(tài)和服務代表的位置(針對現(xiàn)場服務)等等。本文率先利用該理論建立M/M/m排隊系統(tǒng)的仿真模型,利用Matlab強大的矩陣運算功能匯編仿真程序,在不同參數(shù)設定情況下試驗M/M/m(m>3)仿真模

7、型以獲得其特征描述,并與理論值相比較。仿真結果幫助解決了兩個問題,一是設定合適的仿真次數(shù),二是驗證仿真理論的科學性和準確性。結果發(fā)現(xiàn),當循環(huán)20000次時,仿真結果和理論值十分接近,并比現(xiàn)有的一些仿真結果優(yōu)越(Queue2.0)。隨后吸納了遞歸降維分析法的基本思想,將二優(yōu)先權M/M/m模型推廣到三優(yōu)先權或三優(yōu)先權以上M/M/m模型,再次利用基于馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程的排隊系統(tǒng)仿真理論分別建立三優(yōu)先權非搶占M/M/m模型,三優(yōu)先權搶占M/M

8、/m系列衍生模型,突破了目前多數(shù)文獻只能求解二優(yōu)先權排隊系統(tǒng)的瓶頸,仿真結果與現(xiàn)有的理論結論相吻合.
　　 Kimura和Yao等學者在20世紀80年代采用逼近方法獲得M/G/m模型的接近解,Tang在Yao的擴散逼近M/G/m模型基礎上結合現(xiàn)場服務的特點提出現(xiàn)場服務支持系統(tǒng)的狀態(tài)相關排隊近似M/G/m模型,用此模型來制定售后現(xiàn)場服務人力資源計劃。Tang并沒有對整個系統(tǒng)進行模擬仿真,另外也沒有獲得該系統(tǒng)的特征描述?，F(xiàn)場服務排隊

9、近似M/G/m模型的總服務時間包括服務代表的旅行時間和服務代表的現(xiàn)場服務時間,本文在M/M/m模型狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中導入服務代表的旅行,分別建立基于服務代表最早空閑時間和服務代表最早響應時間的仿真模型?；诜沾碜羁祉憫獣r間的現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型和Tang的現(xiàn)場服務支持系統(tǒng)的狀態(tài)相關排隊近似理論相吻合,仿真結果也證明基于服務代表最快響應時間的仿真模型比基于服務代表最早空閑時間的仿真模型優(yōu)越,統(tǒng)稱基于服務代表最快響應時間的仿真模型

10、為現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型。該模型可以配合網(wǎng)絡選址理論用來確定滿足現(xiàn)場服務提供商提出的“X小時響應時間”服務保證所需要的服務代表數(shù)量,以及制定服務代表在外地駐扎的服務策略。首先根據(jù)客戶擁有的設備數(shù)量對客戶間距離矩陣加權處理,獲得任意客戶到達其他客戶的N維加權距離和向量,結合距離矩陣的聚類分析結果可以幫助選擇某公司的服務中心和子服務中心的最佳位置。其次以平均響應時間(即客戶等待時間)為評估排隊系統(tǒng)性能的重要依據(jù),利用現(xiàn)場服務排隊近似

11、M/G/m模型確定滿足某服務保證的最少服務代表數(shù)量。最后將服務代表配置在不同的駐扎地點形成多種配置策略,通過仿真結果輔佐選擇最優(yōu)配置策略。
　　 現(xiàn)場服務過程中優(yōu)先權問題十分普遍,最后本文進一步利用基于馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程的排隊系統(tǒng)仿真理論將多優(yōu)先權M/M/m排隊系統(tǒng)和現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型整合,建立多優(yōu)先權非搶占現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型,多優(yōu)先權搶占現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m系列衍生模型(其中包括搶占中斷恢復,搶

12、占中斷重新開始,以及混合高優(yōu)先權搶占中優(yōu)先權非搶占等)。同一排隊系統(tǒng)在不同的優(yōu)先權策略下,各優(yōu)先權客戶的特征描述大相徑庭,如果能夠準確地描述各模型的特征,無疑可以掌握其適應范圍,并幫助企業(yè)或事業(yè)單位的管理者根據(jù)資源和服務特性選擇合適的優(yōu)先權模式。此外多優(yōu)先權現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型也可以和子現(xiàn)場服務中心選址結合,確定排隊系統(tǒng)所需要的服務代表數(shù)量和制定服務代表在外地駐扎策略等。
　　 本文的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在以下幾個方面:<

13、br>　　 (1)建立基于馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程的排隊系統(tǒng)仿真理論。馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程是研究排隊系統(tǒng)的重要手段,本文在汲取現(xiàn)有仿真方法和排隊系統(tǒng)理論研究的基礎上構建基于馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程的排隊系統(tǒng)仿真理論,并用來仿真M/M/m模型,多優(yōu)先權M/M/m模型(大于或等于三優(yōu)先權),M/G/m模型,現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型,以及多優(yōu)先權現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型,仿真結果驗證了該仿真理論的普適性。
　　 (2)除了獲得經(jīng)

14、典M/M/m模型和M/G/m模型的特征描述外,本文同時獲得目前還難以準確描述的三優(yōu)先權M/M/m系列衍生模型的特征描述,現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m模型的特征描述,以及三優(yōu)先權現(xiàn)場服務排隊近似M/G/m系列衍生模型的特征描述。通過修改后可以獲得更多模型的特征描述。
　　 (3)實現(xiàn)現(xiàn)場服務排隊模型和現(xiàn)場服務中心選址的有機結合。傳統(tǒng)的排隊模型和現(xiàn)實情況有一定差異,所以應用上有一定局限性。本文論證了響應時間作為評估現(xiàn)場服務排隊系統(tǒng)性能

15、的理論依據(jù),并將現(xiàn)場服務排隊模型和現(xiàn)場服務中心選址結合在一起,用來決定保證“服務承諾”所需的服務代表數(shù)量,選擇服務代表的外駐地點,確定服務代表的外駐策略,以及制定排隊系統(tǒng)的優(yōu)先策略等。
　　 通過本文的研究,最終形成一套完整的排隊系統(tǒng)仿真理論體系,和一套完整的現(xiàn)場服務運營策略決策體系。受到篇幅的限制,本文研究的重點有所局限,然而其實際價值卻遠不限于此。第一,重點研究先到先服務(FCFS)服務規(guī)則的排隊系統(tǒng),但通過適當修改可以拓展