油库人员的优化配置Word格式文档下载.docx

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注

C题油库人员的优化配置

摘要

本文主要讨论油库人员的优化配置问题，通过讨论油库A,B,C,D,E五大类工作之间的兼职的情况，建立数学模型使油库人员达到最优化配置，进而提高油库的管理水平和运行效率，模型求解完成后，根据模型结果，对油库管理提出相应建议。

为了使问题更好的解决，我们建立了整数规划的数学模型，采用列举法对问题进行分析，使获得的数据更加精确。

问题一中根据油库正常的工作任务需要，每一大类的工作人员都配专职，同类的各个工作岗位人员可以兼职，我们构造与工作和时间相关的人员分配矩阵Y。

在保证每个员工全年累积从事油库管理相关工作的总工作量不超过175天的情况下确立了以各类工作人数最少为目标函数，确立了人员优化配置的整数规划模型，而后我们借助matlab软件编程便可求得各个大类中人员的最优化配置方案：

A类工作4人，B类工作24人，C类工作29人，D类工作39人，E类工作51人。

问题二中提出考虑到人员和编制的问题，C,D两大类在时间允许的情况下可以相互兼职。

我们依然可以利用列举法将C,D中的工作集中到一个约束条件中来，结合问题一的方法我们可以解得C,D类工作需要的最少人数为65人。

问题三中油库的所有人员都能从事A,B,C,D类中的任何一项工作，这种情况与问题二类似，将四大类的工作综合为一个约束条件，来实现目标函数的最小化，达到人员的最优化配置的目标，结合程序我们可以求得A,B,C,D类工作共需要72人，E类工作需要48人。

在模型优化过程中，由于有些任务是人员越多，工作速度越快，所以可以适量增加人员来减少工作时间，进而减少因工作重叠所致的人员数目，从而可以减小工作人员需求量，因此我们采用类似动态规划模型，利用matlab编程实现局部最优，从而求得全局最优解。

问题四中我们结合前三个问题的结果，就提高油库的管理水平和运行效率方面提出了合理化建议。

关键字：

整数线性规划优化配置列举法

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，其他时间用于业务学习等活动。

请你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？

（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、基本假设

1.假设一个月有30天，一月一日为周一，一年52个周。

2.假设工作持续执行期间，员工数不任意变动。

工作时间以天为单位，不足一天按一天计算。

3.假定员工在工作期间不离岗，不考虑员工因意外情况导致工作终止。

三、符号说明

符号

符号的意义

w

一年中的周

n

一年中的月

第x类工作的工作总量

一年中第j天

第i项工作在一年中第j天的在岗人数

第x类工作的年平均工作量

所有工作的工作总量

该类工作所需人数

表1符号说明

四、问题分析

根据题目信息，与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。

另外分析题给信息可知，收油的相关任务基本上是在同一时期进行，故为简化分析，可将各类中有关收油操作的所有工作合并为一个工作。

为了避免同一时期有多项任务在执行造成人员的累积，根据题给信息，对于有些持续时间较长的工作，也就是工作不依赖于设备操作的，人数越多则执行时间越短，所以我们可以在有必要所并执行时间处理的情况下在该项工作开始的时候尽可能让更多的员工参与，但为了分析与建模的方便，在工作持续执行期间，工作人数不能进行任意变动。

在解决问题一，二，三时，我们构造与工作和时间相关的人员分配矩阵，以各组人数最少为目标函数，建立人员最优配置的整数规划模型，利用matlab求得人员的最优化配置方案，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。

五、模型的建立与求解

问题一：

由题意可知，根据油库正常的工作任务需要，现要求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，即某工作人员在与自己工作时间不相冲突，且其年总工作量未超过175天时可帮助完成同类工作中的其他工作，进而可使各类工作配制最优人员。

因此我们对A、B、C、D四大类工作进行分别求解，使每一大类中所需人数最少，达到优化配置人员的目的。

题中给出了每一项工作所需要的人数，次数和时间，我们可以看出各个工作所需人员数，时间，次数各不相同，我们将根据时间和工作的不同建立数学模型，将人员的分配达到最优化。

为了使问题更好的解决，我们建立了整数规划的数学模型，采用列举法对问题进行分析，使获得的数据更加精确

我们首先将一年的天数全部列出，用tj表示其中某一天，得到一时间序列：

（t1,t2,t3,…,tj,…,tn）

假设每一大类中有m项具体的工作，我们便可以设定yij表示第i项具体工作在tj时刻的在岗人数，由此我们可以得到每一大类的人员数据分配矩阵Y:

根据题意需求得各类工作岗位最优配制员工数，因此我们可以确定目标函数如下：

Min

此目标函数的意义是求取每天各个工作的人数，从里面选取最大值作为最优解，即为做工作所需的最少人数。

其次考虑到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：

因此我们可以对油库的五大类工作岗位（A）计量与质量检测管理；

（E）服务保障管理建立规划模型求解。

A类工作（计量与质量检测管理）：

A类工作共包括月计量检测、半年计量检测、储油质量检测、全面检测、收油计量检测和手有质量检验六项工作，我们建立的目标函数和约束条件如下：

Min

约束条件为：

根据以上的目标函数和约束条件我们可以利用matlab进行运算（详细程序见附表一），可以求得A类工作所需最小人数为f=4人，平均工作时长为64.5000

B类工作（收发油料管理）：

B类工作包括收油操作1，2,3，零发油操作1,2,3。

根据题中的说明

（2）我们知道了收油和零发油的相关任务依赖于设备操作，这些岗位所需人员数固定不变，也必须同时在岗，而且零发油的时间是不确定的。

故工作B4，B5，B6零发油工作时间不确定，为了使油库正常运行，我们对B4，B5，B6中的员工数本文予以预置出处理，假设他们从事为专职的工作，我们还可以发现B1,B2是同类工作，且工作时间均为0.5天，则B1工作人员在半天内完成了工作后可以在另外半天进行B2，因此B2工作不需要再安排人员。

因此我们可以得出B类函数的目标函数和约束条件为：

Min+7

根据以上的目标函数和约束条件我们可以利用matlab进行运算（详细程序见附表一），可以求得B类工作所需最小人数为f=24人，平均工作时长为20.5000

C类工作（设备维护与维修管理）：

C类工作包括收油设备维护值班、零发油设备维护值班、常规维护保养、设备日常维护保养、常用设备维护保养、安全设备维护保养、配电设备维护保养共7项工作，观察各项工作的数据情况，由于零发油消防值班工作时间不定，我们可以认为其为专职来处理。

根据题中所提供的信息，我们可以得出目标函数和约束条件为：

Min+2

根据以上的目标函数和约束条件我们可以利用matlab进行运算（详细程序见附表一），可以求得B类工作所需最小人数为f=29人，平均工作时长为67.5172

D类工作（安全保障管理）：

D类工作包括收油消防值班，零发油消防值班，消防设施维护，消防车辆维护，日常安全检查与维护，油库环境保养与卫生六项工作，其中D2零发油消防值班工作时间不能确定，故对D2工作的员工进行预置处理，根据题中所提供的信息，我们可以得出目标函数和约束条件为：

Min+6

根据以上的目标函数和约束条件我们可以利用matlab进行运算（详细程序见附表一），可以求得B类工作所需最小人数为f=39人，平均工作时长为126.1795

E类工作（服务保障管理）：

E类工作包括伙食服务保障，医疗服务保障，车辆服务保障，警卫服务保障共4类工作，且均为全专职，伙食服务保障的编制为每15名员工编制一名，全专职工作的人员配置只需要满足每人年总工作量不能超过175天即可，E1工作受总的人员数的限制，因此我们先求出除E1工作的所有人员，E2，E3，E4所需要的最少人数可以由以下公式求出：

由以上的公式我们将表中个工作的数据带入可求得为5人，为9人，为17人，我们可以得到油库的除伙食服务保障外所需的员工数为4+24+29+39+5+9+17=127人，然后我们对E1进行估计求解，设E1工作所需要的人数为x人，因此每天伙食服务保障所需要的人数为：

（127+x）/15

人数需取整数，由以上式子我们可以估计出每天需要的人数