美国联合航空公司管理研究.doc

20080315 数据模型与决策数据、模型与决策人员排程项目管理研究小 组 成 员姓 名： 学 号：姓 名： 学 号： 人员排程项目管理研究一、 概述 美国联合航空公司实施了一个最优化人员排程规划系统，目标是为了改进航班订票处和机场工作人员的利用率。系统利用整数规划和线性规划及网络技术根据预测和需求可以产生一个完整的员工工作排程。自从1983年开始实施这个系统后，美联航从开始定期的为4000名员工进行了工作排程，到最后被应用于解决10000名员工工作排程问题或是美联航整个工作强度中20的工作量。系统为联合航空公司在直接薪酬和津贴成本上节省了600万美元，它获得了高级管理层、运营经理、相关雇员等等人员的强烈好评。 作为公司扩展的一部分，1982年联合航空公司的高层管理部门实施了一个成本控制项目，使得联合航空公司在19831984年中进行了大规模的扩展。扩展的航班时刻以及增长的旅客数量都需要基本的计划去控制员工薪酬成本，同时也要维持满足客户服务需求。在联合航空公司高级副总裁 Tony Chaitin 直接带领下，一个人员规划项目小组成立了。它由一位有着20多年经验的前任机场经理带领，由一些排程分析员组成。项目小组目标在于关注那些因为扩张而大幅度增加了工作量的机场和订票处办公室。举例来说，在1984年的某个月中， 联合航空公司将在芝加哥的俄亥俄机场新增67条出发航线。利用可被接受的排程技术，规划项目小组发现很难在要求的时间里对机场和订票处设计一个排程计划，因此他们利用预测方法规划了一个有更多时间支配的人工程序。在开始利用一些计算机程序自动产生人工排程技术和一个简单的线性规划模型后，为了实现指定的目标，我们通过在系统中新增某些功能开发了一个称作为航站楼人员规划系统。从1982年中期到1983年中期，联合航空为了工作排程申请了一个管理科学技术，这不仅对联航的管理层和项目小组成员，而且对许多未曾听说过管理科学或数学模型的人有压倒一切的影响。二、 案例背景 尽管1983年和1984年经历了史无前例的行业竞争，1984年，联合航空公司还是成为了唯一的一家在美国全部50个州开通服务的公司。据联合航空公司记载， 1984年的收入比1983年增加了6个百分点达到了62亿美元，而同时成本的增长少于2，其中净收入2.59亿美元，比1983年121万美元增加了2倍多，成为公司历史上获得的第二最高利润。最显著重大的表现在于营运利润从1983年的1.6亿美元提高到了5.64亿美元。公司成功的明显象征在于成本的控制。在航空业生存，成本控制是关键。尽管1983年到1984年对于许多航空公司来说是有益的，但还是有近乎75家面临着破产的困境。多数从此不再飞行或者通过缩减航班时刻进行飞行。 有一些选择了破产保护来逃避工会合同以此减少劳动力成本。 1983年，美联航总裁 Richard Ferris 表示市场上不会给低成本的竞争对手留有空间，只有达到最低成本的竞争者才能最终获胜。美联航在19831984年的扩张后（新开了48个机场，总共159个机场飞往139个城市）开始了一项几乎难以想象的成本控制计划。其中一项成本减少是需要改进工作美联航人员排程安排。 这项规划主要针对于航班订票处和机场团队。订票处：美联航共有11个航班订票处及超过4000名机票销售代表和支持人员。 他们通过阿波罗系统为客户做预订，处理如订餐，选位等特殊服务，以及清理排队等候，及时通知客人航班的任何变更。对于全职和兼职的雇员来说都有很大的工作强度。 全职人员每班工作810小时，兼职人员每班28小时等。雇员只有30分钟的就餐时间和每隔2小时短暂的休息时间。 电话通过自动排队系统被分配到每位雇员， 系统还会计算一共进来多少的电话数量，掉失电话的数量以及每个电话接听的时间。 服务的效率通常是通过计算在一定时间内接听电话的数量百分比而得。订票处需要一个可以预测排队电话的模型。 模型可以通过历史数据和趋向预测出电话的数量。这样可以根据不同服务的需求计算出需要多少雇员。机场：在美联航最大的10个机场共有约1000名的客户服务代表。他们负责帮客人出票，办理登机手续以及处理行李遗失等服务项目。 和订票处雇员一样，机场的客户服务代表也有全职和兼职。在过去，客户服务代表们甚至会有分离工作时间，即先工作部分时间，然后休息2个多小时再接下去工作。机场需要有不同的客户服务代表分别在柜台上和登机口工作。 柜台雇员主要负责为客人出票和办理登机手续和托运行李。 就象对订票处雇员的需求一样， 他们需要根据客人登机和到达预测出工作量， 以此决定在一定等候时间内服务一定数量客人所需要的雇员数量。 在登机口的客户服务代表主要负责客人的登机。 对于登机口雇员数量的要求主要取决于同时出发航班的数量以及飞机的机型。 所有客户服务代表同样需要30分钟的间隔休息。三、 要解决的问题 面对日益增长的电话数量，如何节约客户在线等待时间？何减少掉失电话（Lost Call) 的数量以完成公司的指标？如何更好的提高公司的服务质量以满足不同层次客户的不同需求？如何减少客户在机场等候时间办理登机手续？如何让雇员得到更多更充分的休息？如何更有效的完成排班工作？如何根据每月实际情况的变化产生一个新的工作排程？综上所述，即：给定24小时的一天中每半个小时间隔的服务所需的最小雇员数（每周七天里这个最小值天天有变化），在一周七天、一天24小时中每个班次需要多少雇员并且何时上班呢？如何将一周内每天每半个小时的人员成本最小化？ 1982年当美联航开始了关于人力规划项目时， 他们为项目制定了一些特别需求：n 决定增长人员数量的需求程度n 确认多余人员的重新分配n 减少排班的准备时间n 降低劳动成本项目围绕着以改进工作排程为中心。 必须根据调查不同的航站变化的航班时间来决定工作量所带来的影响。 除此之外， 不同地点的工作规章制度也影响了增加的工作强度。他们的效率和成本还不能被系统精确的计算出来。过去， 机场和订票处雇员的工作排程都是由人力手动来完成。1982年联合航空公司的高层管理部门实施了一个成本控制项目，目标是通过更紧密地根据消费者地需求进行工作排程，以改进航班订票处和机场工作人员地利用率。四、 分析过程首先，根据调查预测分析，完成项目大致需要经历以下各模块：启始时间模块开始时间模块是一个以决定每个班组在每个工作日的起始时间为唯一目的的合成统一的线性程序模块。模块生成的起始时间作为排程模块的出入信息。在美联航的各个订票处和机场都没有都没有现成的班组起始时间限制可用使用。但是，我们更愿意设定比实际需求更少的班组起始时间。同时，如果可用员工和操作经理选择，他们往往有各自对于起始时间的偏好而难于统一。因此，起始时间模块被用来在没有正式限制的情况下减少起始时间数量。一开始，起始时间模块的功能包含在SMPS排程模块中。排程模块包含所有的班组排程方案并且有能力进行全球优化。起始时间模块不包含休息日排程，因此能够有潜力提供一个次优化的解决方案。但是，测试显示在起始时间模块中独立选择起始时间能够在降低计算机运行时间的同时方案的效果并没有受到多少影响。排程模块排程模块是整个系统中基础的优化模块。基于线性编程，它通过识别每月的班组日程在员工时间和实际运营有抵触时降低劳动成本。就一个完整的一星期用工需求来说（此需求将在一个月中重复使用），排程模块标示出每周每一天所需的班组数量和种类，每个班组的起始时间，休息日和午餐和工作间隙的安排。虽然排程模块包含一个解决合成模块的选项（这已经被用于少量班组调整的工作组织中）但是合成模块还是被机场和订票处所抛弃。与1979年Henderson和Berry类似的试错性质的数学推演用来合并报告模块并使之将排程模块变成一个可使用的班组排程程序。SMPS的使用者已经排程模块中减少了很多劳动力成本。因为此模块善于处理选择性问题，线性的结论是可以获得的。线性结果与非线性结果差别不大，一般都在2%至5%之间。因此，连续性的方案给了人力资源调度者一个可行的绝对低的劳动力成本。排程模块具有发现最低劳动成本的功能和运用分别方法得出可比较结果的功能。这正是说服美联航管理层支持SMPS开发的原因。排程模块需要求解一个5000列乘以1000行包含20000个元素的矩阵。最早的运行时间相当长并需要对设计进行改变来提供一个可靠的模块系统。高密度的矩阵为飞机场和订票处的排程模块以及连续性的线性程序模块带来了一些问题。由于员工在任何工作时间段的不同需求系数的限制，就算是一个5000个班组变化的矩阵会带来超过一百万个元素。计算员工需求能使矩阵密度每30元素减少到1。排程模块自动分解并在不考虑未预计的班组和休息日的情况下进行运算。之后把所有的法律组合放入模块的出最后结论。这样使得运算时间减少。测试显示这些限制的加入不会导致运算质量的下降。在最终的排成模块中，我们决定取出与选择起始时间相关的功能并把它放在起始时间模块单独作为休息日的选择功能。为了进一步加快运行时间，我们在排程模块中增加了一个对于起始时间模块来说毫无用处的选项去限制班组。报告模块报告模块产生一个月度班组排程表并把它输入一个其它模块都能访问的互动的数据库。同时它还产生一个针对每一个班组排程表的覆盖范围和成本报告。一个启发式的凑整算法包含在报告模块中用来创建整个人力资源工作进程表。这个算法所运用的技术能够使调度者对于排程表进行微调。休息日配对模块休息日配对模块是一种被用来将月度班组日程整合到季度日程中。模块的运行是建立在连续两个月的班组和休息日可以交换的基础上的。例如为了确保不连续工作六天而进行的换班。休息日配对模块运用特殊的算法来解决任务派遣问题。将班组整合成任期是基于一系列的交换成本。成本被设定成优先、可行和禁止。设定交换成本的最主要目的就是用来限制在一个月内出现连续工作的现象。休息日配对模块中一个选项允许员工轮休日最大化。因此周末休息日的数量能够保证在任期中最大化。休息日配对模块是在整个SMPS系统中关键的一环。它代替了费时的手工工作。第二，它为现场办公室提供了完整的工作日程。五、 执行的效果 在迫切的需求下，美联航排程系统于1983年1月在未完善的情况下在11家售票点进行试点。在四个模块中，只有排程模块被运用到首个排程系统中。但是系统的表现不令人满意。系统所制定的排程在经济上是优化的，但是并未考虑到每个售票点的实际问题，因此没有得到售票点经理们的支持。因此“让相关工作人员参与到系统的开发过程”得到了广泛共识。在随后的售票点拍成系统的开发过程中，实际使用者的参与有了极大的提高。在系统试运行过程中添加了人性化的设置（如售票点特殊情况设置）使得系统更加灵活，得到了售票点经理们的支持。6个月后，排程系统在售票点的试点取得成功，并运用到机场。机场的试点避免了售票处试点的许多问题，我们总结如下经验：1）排程系统是在每个机场运作经历的要求下进行试点。2）排程系统的项目组每次只在一个机场试点，避免了同时多个机场试点。3）排程系统的试点时间表由机场经理而不是公司总部制定。4）排程系统项目组成员每次都将制定的排程和机场经理充分沟通后在执行。美联航人员排程系统在1983年6月完成，并于1984年10前在运用到美国9个最大的机场。在售票处试点时发现并改进灵活性问题是系统能在机场运营取得成功的关键。 经项目组进一步分析，线性规划能解决这些组合梦魇问题。它能进行所有实际的排程以在最小的劳动力成本下提供所需的服务，每个月会产生一个新的工作排程以反映实际情况的变化。如下表所示：成本收益 联合航空公司工作人员排程ABCDEFGHI1 Benefit Contribution Per Unit of Each ActivityMinimum2ActivityAcceptable3Benefit6am Shift8am ShiftNoon Shift4pm Shift10pm ShiftTotalsLevel4Serve 6-8am1000048485Serve 8-10am1100079796Serve 10-12am1100079657Serve 12-2pm11100118878Serve 2-4pm0110070649Serve 4-6pm00110827310Serve 6-8pm00110828211Serve 8-10pm00010434312Serve 10-12pm00011585213Serve 12-6am00001151514Unit Cost170160175180195$30,610.00 15Solution4831394315项目网络：项目网络：可以清晰描述三方面信息的网络活动的信息：把整个项目分成多个单独的部分活动次序关系：确定每个活动的紧前活动时间信息：估计的每一个活动所需要的时间因为任何线性规划问题都是要寻找各种活动水平的最佳组合， 因此， 首先必须确认问题的活动类型， 问题的决策也就是决定各种活动的水平。 估计每一种活动对于总绩效测度的单位贡献， 明确分配给各种活动的有限资源。在表示资源的每一行中， 使用SUMPRODUCT函数， 在总数栏中输入使用的总量。 指派目标单元格以显示总的绩效测度， 使用SUMPRODUCT函数来输入总的绩效测度。如上图所示：其中蓝色部分为已知条件，黄色部分为最终解决方案，而桔色部分目标总成本（总的绩效测度）。 这类问题中， 通过选择各种活动水平的组合， 从而以最小的成本来实现最低可接受的各种收益的水平。 这类问题的共性是， 所有的函数约束为收益约束， 并具有如下的形式： 完成的水平最低可接受的水平在此线性规划中，决策目标：成本收益最小约束：每个工作时间段都必须满足最小雇员数量决策变量：每项