油库人员优化配置

1摘要本文主要讨论了油库管理人员的分配问题，通过分析每项工作岗位的工作时间、次数以及上岗人数等数据，并运用了MATLAB软件对数据进行处理，得出了人员分配的最优方案。模型一：我们将模型理想化，假设每月为30天建立时间序列，构造出工作和时间相关的人员分配矩阵，以各组人数最少为目标建立目标函数：min11maxmijjniry建立人员配置的整数规划模型并使用MAYLAB软件求解，得到各类工作人员配置最优方案:A类需要4人平均工作量为64.5，B类需要24人平均工作量为20.5，C类需要29人平均工作量为67.5，D类需要39人平均工作量为170.3，E类需要47人平均工作量为170.3。总共需要人数最少为143人，平均工作量为111。模型二：在模型一的基础上，讨论了工作专职专人的因素对人员分配的约束，重新进行人员的分配，将CD进行归类统一处理，结合问题一建立整数规划模型，得出人员配置最优方案：求解得到C、D类工作至少需要65人，平均工作量为105.8，总共需要人数最少为141人，平均工作量为113。模型三：通过模型二的讨论，在ABCD类可以相互兼职的情况下，再次进行人员的配置，建立了问题三的数学模型，求解得A、B、C、D四类工作最少需要员工人数为72人，平均工作量为105.96，总共需要人数最少为112人，平均工作量为131的最优人员分配方案。模型四：通过层次分析法对前三个问所得的结果进行分析，综合人员数量、平均培训时间、均衡度等因素，在油库的人员配置、管理水平和运行效率方面提出合理化建议。关键字：人员优化配置整数规划层次分析法MATLAB软件2一、问题重述油库是储存、供应油料及油料装备的重要机构。由于油料是一种易燃、易爆、易挥发、易渗漏，并有一定腐蚀作用的物质。因此，一个油库管理工作要保证正常的运行，必须要设置计量与质量检测管理、收发油料管理、装备维护与维修管理、安全保障管理、服务保障管理等相关的岗位和人员配制。某油库现有不同功能、不同规格的大小储油罐80个，储油量达16万立方米以上，年收发油量达7000多立方米，工作任务十分繁重。根据实际需要按工种分类，油库的工作岗位可以分为５大类：（A）计量与质量检测管理；（B）收发油料管理；（C）设备维护与维修管理；（D）安全保障管理；（E）服务保障管理。由于油库工作的性质要求，每一大类都包括若干个具体的工作岗位，每个岗位都需要数量不等的人员和工作量，附表给出了各类工作岗位、所需要的人员数量和全年的工作量。通常油库的所有人员在保障油库正常运行的条件下，还要参加必要的军事训练和业务学习等活动，所以实际要求每个人全年累积从事油库管理相关工作的总工作量不超过175天（每天按８小时计算），除节假日外，其他时间用于军事训练和业务学习等活动。现在我们研究解决下列问题：（１）根据油库正常的工作任务需要，如果要求（A）、（B）、（C）和（D）类人员都配专职，同类中的各工作岗位人员可以兼职。那么各类工作岗位最少需要配制多少人员？平均年工作量是多少？（２）考虑到人员和编制的问题，有关部门提出除了（A）、（B）两大类专业性较强的工作专职专人外，（C）、（D）两大类在时间允许的情况下可以相互兼职。那么这个油库最少需要多少人员才能保证油库的正常运行？并说明各类人员的年总工作量为多少？（３）如果油库的所有人员都经过了专业的培训，每个人都能从事（A）、（B）、（C）和（D）类中的任何一项工作，每一个岗位都不设专职人员，那么在时间允许的情况下，最少需要多少人员能够保证油库的正常运行？并说明各类人员的年总工作量为多少？（４）你对该油库的岗位和人员的配置、提高油库的管理水平和运行效率等方面有什么合理化建议。二．问题分析根据题目得知，零发油的相关的任务依赖于设备操作，故这些岗位所需人员数固定不变，也必须同时在岗，又由于零发油的时间是不确定的，所以我们在员工配置中将零发油操作相关人员闲置，即在配置过程中不予考虑。针对问题一二三：以各组人数最少为目标函数，把握人员工作时间、次数，建立人员最优配置的整数规划模型，使用MATLAB软件求解。针对问题四：通过问题一二三得到的结果，利用层次分析法进行综合分析比较，结合多个因素，对油库的人员配置、管理水平和运行效率方面提出合理化建议。三、基本假设31.假设一个月有30天，一月一日为周一，一年52个周。2.假定员工上岗期间无意外情况发生，被安排的工作均能够正常完成。3.假设工作持续执行期间，员工数不任意变动。四、变量符号说明r：该类工作所需人数；xM：第x类工作的工作总量；M：所有工作的工作总量；jt：一年中第j天；ijy:第i项工作在一年中第j天的在岗人数；xL：第x类工作的年平均工作量；ija：表示第i个因素对第j个因素的比较结果；iH：人员配置满意度的评价。五、模型建立与求解5.1问题一的模型建立与求解：员工的分配与工作的效率，工作的时间相关。根据油库正常的工作任务需要，如果将A、B、C和D四类人员都配专职，同类中的各工作岗位人员可以兼职。即说明员工在某一类工作中，只要工作时间不冲突，以及个人工作量限定在一定范围内可相互兼职，以使得每一类的工作人员达到最少最优。而在工作进行过程中，该大类工作中会遇到多项具体工作同时进行，此时所需的工作人员将会累加。本文将一年365天全部列出用jt表示其中某一天，得到一时间序列：12,jntttt假设某大类有m项具体工作，现以ijy表示各大类工作中的第i项具体工作在jt时刻的在岗人数，建立该大类人员数量分配矩阵Y。111212122212nnmmmnyyyyyyYyyy问题要求解出各类工作岗位最优配制员工数，为此，本文确立目标函数如下：Min11maxmijjniry4根据题设条件，通常油库的所有人员在保障油库正常运行的条件下，还要参加必要的军事训练和业务学习等活动，所以实际要求每个人全年累积从事油库管理关工作的总工作量不超过175天，故有约束条件如下：175(,,,,)xxMLxABCDEr综上所述，结合题目所给信息，我们针对问题一中A类工作建立以下目标函数及约束条件：Min11maxmijjniry12342(2526,55,56,85,86,115,116,145,146,175,176,205,206,235,236,265,266,295,296,325,326,355,356)2(151,152,331,332)2(15~29,75~89,135~149,195~209,255~269,315~329)..2(10,11,12,191,1jjjjyjyjyjstyj,5692,193)2(40,100,160,220,280,340)175jjAyyjMr根据对上述所得的矩阵及所列的目标函数与约束条件，使用MATLAB编程求解（编程见附录2），得到如下结果：A类工作的员工数为4人平均工作量为64.5。对于B类工作，从题目表格中我们了解到，工作B4，B5，B6均为零发油操作，因为工作时间不确定，为了使油库正常运行，对于工作B4，B5，B6我们将其所需要的员工人数预置出来。考虑到B1，B2的工作时间均为0.5天且为同种工作，我们在此假设B1工作人员在半天内完成工作后利用另外半天完成工作B2，则20jy。根据题中给出的B类工作的信息及建立的模型，确定B类工作的目标函数及约束条件如下：Min11maxmijjniry+712316(40,100,160,220,280,340)0,1(40,100,160,220,280,340)175jjjAyjystyjMr根据对上述所得的矩阵及所列的目标函数与约束条件，使用MATLAB编程求解（编程见附录3），得到如下结果：B类工作的员工数为24人平均工作量为20.5。对于C类工作，根据题中所给信息，工作C2零发油工作时间不确定，为了使油库正常运行，将工作C2所需员工人数预置出来。根据题给信息及建立的模型，针对C类工作5确定如下目标函数及约束条件：Min11maxmijjniry[phone](40,100,160,220,280,340)12(331,332,360)12(1,5,8,12,15,19358),3(15,1629,7589,135149,195209,255269,315329)2(20,2123,8083,140143,200203,260263,320323)2jjjjjjyjyjyjstyjyjy(10,24,38347)175AjMr根据对上述所得的矩阵及所列的目标函数与约束条件，使用MATLAB编程求解（程序见附录4），得到如下结果：C类工作的员工数为29人平均工作量为67.5。分析题目信息,根据D类数据得，工作D2零发油工作时间不确定，为了使油库正常运行，我们将工作D2所需员工人数预置出来。根据题给信息及建立的模型，确定目标函数及约束条件如下：Min11maxmijjniry+1134566(40,100,160,220,280,340)6(1,2,8,9358,359)6(1,8,15,358),20(1,3,5,7359)1(6,7,13,14356,357)175jjjjjAyjyjyjstyjyjMr根据对上述所得的矩阵及所列的目标函数与约束条件分析，并使用MATLAB进行求解（程序见附录5），得到结果如下：D类工作的员工数为39人平均工作量为126.1795。关于E类工作，由于是全专职工作，即只要每个员工的工作量不大于175即可，本文列出了解决函数：360min175ijye根据上述函数，将题给数据代入求得2E为5人，3E为9人，4E为17人。通过上述的求解，得出油库的除伙食服务保障外所需的员工数为127人，根据题给要求可以计算出1E所需人数为16人。A，B，C，D，E五类工作所需人数与平均工作时间见下表1。6表1：同类中的各工作岗位人员可以兼职时人员分配工作岗位类别ABCDE人数424293947平均工作时间64.520.567.5126.2170.3总人数147总平均工作时间1115.3问题二的模型建立与求解问题二中考虑到人员和编制的问题，有关部门提出除了（A）、（B）两大类专业性较强的工作专职专人外，（C）、（D）两大类在时间允许的情况下可以相互兼职。因此，问题二中A、B两类工作求解答案同问题一，对于C、D类工作，由于工作C2，D2零发油工作时间不确定，为了使油库正常运行，与问题一做同样处理，将工作C2，D2所需员工人数预置出来。然后根据题中所给信息及建立的模型，确定如下目标函数及约束条件：Min11maxmijjniry[phone](40,100,160,220,280,340)12(331,332,360)12(1,5,8,12,15,19358)3(15,1629,7589,135149,195209,255269,315329)2(20,2123,8083,140143,200203,260263,320323)2,jjjjjjyjyjyjyjyjyst810111213(10,24,38347)6(40,100,160,220,280,340)6(1,2,8,9358,359)6(1,8,15,358)20(1,3,5,7359)1(6,7,13,14356,357)175jjjjjAjyjyjyjyjyjMr根据对上述所得的矩阵及所列的目标函数与约束条件，使用MATLAB编程求解（程序见附录6），如下得到结果：C、D类工作的员工数为65人平均工作量为105.8。E类工作所需员工求解方法同问题一，结果为：47人。表