[发明专利]一种基于约束松弛求解的机场值机人员排班方法

说明书

本发明公开了一种基于约束松弛求解的机场值机人员排班方法，包括：依据各个航空公司给定的航班任务计划，对参与排班的所有员工进行排班所需的基本信息收集；基本信息包括排班任务信息、员工信息和约束信息，构造员工与任务之间的资质矩阵；采用约束满足技术构建排班模型，并对模型中的休息时间约束进行软硬约束的划分，构成软约束集合和硬约束集合；利用所收集的基本信息对所构建的排班模型进行求解，若排班模型找到可行解，则输出排班结果；若排班模型无解，则利用约束松弛算法进行求解。本发明能够有效解决不同人力资源和任务需求在不同配比下的排班问题，从排班结果输出的角度看，增加了模型结果输出的概率，能够有效应对实际的生产运营。

技术领域

本发明涉及人员排班求解技术领域，具体涉及一种人力资源短缺不能满 足初始约束集的条件下，在求解过程中对约束进行松弛调整以获取可行排班结 果的人员排班方法。

背景技术

在经济全球化发展的作用下，航空运输业得到空前壮大，国内外航空公司、 机场的合作更加密切，最为直观的体现就是航班量、货物运输量和旅客出行人 数的增加。大型机场代理国外的航空公司的航班具有以下特点：①国际航班服 务严格，全天候各时段均需安排服务人员；②不同航班要求值机人员具备资质 不同。国际值机新员工至少需要3个月才可以出师担任值机工作，在这种作业 要求高、技能要求的岗位，安排人员工作是一项非常复杂的事情，需要考虑工 作人员资质、休息状态、服务质量等内容。

在人力资源成本持续增加的背景下，人力资源从规划到任务分配，甚至到 现场调度等均需要考虑到位。而人员排班问题是一个经典、复杂的问题，这个 问题从研究内容上划分有可以分为轮班排班、班次排班、班次恢复排班、确定 任务排班、带时间窗的任务排班、非平稳需求和到达的排班等等。从问题随机 性划分，问题又可以大致划分为固定问题和随机问题，随机问题当前研究方法 尚且未成熟，是未来一个重要分支。固定问题虽然有较为成熟的方法理论支持， 但是往往停留在学术上层，不容易落实，难以满足实际应用需求。

从目前所调查研究的文献和专利来看，当前典型的固定任务的排班问题， 已经将多种资质(含多层次)、周期工时、周期休假、人数限制等约束条件构 造成模型约束。有部分学者对于白班和夜班等情形也加以考虑，通常构建整数 规划模型。目前较为成熟的运算方法有遗传算法、模拟退火、分支定界、吉布 斯抽样、列生成等等。但是总结当前技术仍然存在以下问题：

①大部分研究均是基于人力资源和需求处于一个极其理想的配比状态，因 此极少考虑排班模型无解的情况；②少部分研究开始关注人员排班问题无解的 情形，但是在处理方式上，要么每次求解都重设约束右端项，要么在求解过程 中笼统将某约束剔除失效，这样往往使得排班结果脱离实际。

人员排班问题本身是一个NP-Hard问题，随着人力、任务数增加，都会给 问题求解带来很大难度。这类问题又往往主要集中在劳动力较为密集的、工作 时间不固定的工作领域，包括安保岗、医生护士岗、公交驾驶岗、呼叫中心、 机场码头等等，解决该问题具有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于约束松弛求解的机场值机人员排班方法，能 够应对不同人力资源和任务需求在不同配比下的排班问题，更符合实际生产的 需求。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于约束松弛求解的机场值机人员排班方法，包括以下步骤

依据各个航空公司给定的航班任务计划，对参与排班的所有员工进行排班 所需的基本信息收集；所述基本信息包括排班任务信息、员工信息和约束信息， 构造员工与任务之间的资质矩阵；

采用约束满足技术构建排班模型，并对模型中的休息时间约束进行软硬约 束的划分，构成软约束集合和硬约束集合；同时基于排班模型定义任务对冲突 集和任务-员工冲突集；

利用所收集的基本信息对所构建的排班模型进行求解，若排班模型找到可 行解，则输出排班结果；若排班模型无解，则利用约束松弛算法进行求解。