一种基于概率型自选班次的排班方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于概率型自选班次的排班方法及系统，其中涉及的一种基于概率型自选班次的排班方法，包括：S11.根据每个班次所需人数计算每个班次占每天需求总人数的比例；S12.接收员工选择的偏好班次的数据信息；S13.根据计算的每个班次所需人数的比例以及接收到的数据信息通过评分法进行处理，得到每个员工的分值；S14.将得到的每个员工的分值输入预先建立的自选班次交换选择模型中进行处理，得到最终的排班结果。本发明专利技术设计了一种迭代解决方案，在每次迭代中，通过选择轮班交换来减少总人员不足，即，过度轮班的未分配以及将人员不足转移分配给同一员工。最后再进行主要交换和次要交换的扩展延伸，更好的解决了护士自选班次的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于概率型自选班次的排班方法及系统
本专利技术涉及自选班次
，尤其涉及一种基于概率型自选班次的排班方法及系统。
技术介绍
自选班次(Self-Rostering，SR)是一种重要的考虑员工偏好的排班方式，在医院员工、公交司机、安保人员等排班中有着广泛的应用。实施SR能有效改善员工工作-生活均衡、提高员工满意度和工作热情，进而提高组织绩效。SR一般包括五个操作步骤，第一步组织确定并公开一个计划周期内(一个星期或者一个月等)的班次需求，第二步员工根据自己的偏好选择班次，第三步组织计算并公开超员和缺员班次信息，第四步员工协调存在冲突的班次，第五步组织最终确定排班计划表。因为在排班过程中有员工直接参与，所以从满足个人偏好的角度来说SR是有效的。但是，SR还存在以下几个问题。①前面两步中，虽然赋予员工一定的自由选择权，满足了员工对班次的偏好，但没有考虑员工对班次偏好的强弱程度，更没有考虑对员工偏好满足程度进行激励。当出现选择某个班次的人数超员或不足需要调整时，不能进行最佳的人员配置，影响了SR的效益。②在第四步中，当人数较多时员工之间的协商和谈判将会非常耗时或者不可能，不善于谈判的员工将会更容易被分配到不受欢迎的班次，员工会感觉到不公平。针对这个问题，Michaeletal(2014)等通过智能主体Agent系统，利用拍卖机制来实现自动化的协商，Václavíketal(2016)通过分类器对员工进行分类，减少协商的范围。③在第五步中，无论是理论上还是实践中，在考虑员工偏好和劳动法约束下，获得一个满意的排班结果都是不容易的。Petrovicetal.(2012)给出了两个班次之间的员工调换和重新分配的方法和步骤，(2014)在此基础上提出了如何根据优先规则选择超员班次和在选定班次中根据优先规则选择员工进行重新分配的问题。由(2014)和Petrovicetal.(2012)提出的算法中，每个迭代最多只能选择2个班次进行调整，而Roennberg和Larsson(2010)提出的方法考虑了完整的班次表，能获得更好的全局性。Mozetal(2007)用启发式算法和遗传算法，尽力在满足班次调换次数最少的情况下保证没有人员不足的班次。Clark和Walkers(2011)提出了一个数学规划方法，这个方法以超员班次和缺员班次的权重之和最小为目标。MaenhoutandVanhoucke(2011)提出的遗传算法中，同时考虑班次偏好和工作任务的分配。另外，蚁群算法、整数规划法、邻域搜索、带权禁忌搜索算法等智能算法也被广泛使用来解决多技能和多目标的排班问题。从目前的研究文献来看，研究的重点集中在最后步骤的班次计划制定问题上，对员工协商阶段的问题偶有涉及，而对第一个问题的研究的文献非常罕见。由于第一个问题处在整个SR实施过程的前端位置，不可避免地会对后面两个问题产生影响。因此，非常有必要找到一种不仅能够考虑员工对某个班次偏好的强弱，而且能够考虑对偏好满足程度激励的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于概率型自选班次的排班方法及系统，引入员工风险偏好系数，重点分析了员工风险偏好对选择概率班次行为的影响。在组织有动力实施PSR时，构建以最小用工成本为目标的概率型自选班次(PSR)用工模型，确立了概率班次选择人数与概率班次分配概率、员工风险偏好系数之间的关系表达式，确定了概率型自选班次模型适用的员工风险偏好范围；最后基于在某社区医院的实际应用情况，总结了概率型自选班次模型在实施中可能会存在的问题和解决问题的建议。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于概率型自选班次的排班方法，包括：S1.根据每个班次所需人数计算每个班次占每天需求总人数的比例；S2.接收员工选择的偏好班次的数据信息；S3.根据计算的每个班次所需人数的比例以及接收到的数据信息通过评分法进行处理，得到每个员工的分值；S4.将得到的每个员工的分值输入预先建立的自选班次交换选择模型中进行处理，得到最终的排班结果。进一步的，所述步骤S3具体包括：S31.获取预设的班次计划表；S32.将所有员工选择的偏好班次的数据信息进行统计，得到实际的班次计划表；S33.根据预设的班次计划表与实际的班次计划表，计算每个班次的人员差值，并根据所述差值得到每个员工的分值。进一步的，所述步骤S33中计算每个班次的人员差值，表示为：vj＝Sj-Sqj其中，vj表示每个班次的人员配置差值；Sj表示预设的每个班次的人员；Sqj表示实际的每个班次的人员。进一步的，所述步骤S33中根据差值得到每个员工的分值，表示为：其中，rj表示每个班次的分值以及每个班次中每个实际员工的分值。进一步的，所述步骤S4中预先建立的自选班次交换选择模型，具体为：每个班次所需要的员工数满足该班次的最低员工需求人数，表示为：员工每天最多工作一个班次且每位员工每天必须且只能安排一个班次的工作或休假，表示为：当员工选择任一班次，则不能继续选择连续的班次，表示为：Xi3l+Xi1(l+1)≤1i∈I,l＝1,...,28(4)员工连续工作五天后需要进行一天的休息，表示为：每位员工每周工作时间在一定的范围内，表示为：任一排班周期内总工时允许偏离要求员工工作总工时的百分比，表示为：每位员工实际工作时间与员工预计工作的时间进行比较，得到时间差，每周内的时间差在-20到20小时，表示为：对每位员工量化请求的实现用分数进行汇总度量，表示为：员工i选择了交换班次k时，xk＝1；没有选择交换班次k时，表示为：在每次迭代开始中每位员工最多只能选择一个班次作为交换，表示为：员工超员的班次，表示为：JO＝{j∈J|vj≤0}(12)员工缺少的班次，表示为：JU＝{j∈J|vj≥0}(13)当进行交换班次后班次j的用户短缺，则nj大于0；当进行交换班次后班次j的用户短缺，则nj小于0，表示为：防止员工过多的班次变得人手不足，表示为：nj≤0j∈JO(15)防止员工短缺的班次变得超员，表示为：nj≥0j∈JU(16)其中，I表示所有员工的集合；i表示员工编号，i＝1，2，3，...，I；Ji表示员工i∈I的所有交换选项的集合；J表示员工所有班次的集合；j表示员工每天可选择的班次；k＝(k1，k2)表示在交换选项j中引入班次j1移除班次j2；vj表示交换开始时人员配置需求与实际人员之间的差异；O＝{k＝(k1，k2)∈Ki|k1＝j}表示将班次k分配给员工i的交换；U＝{k＝(k1，k2)∈Ki|k2＝j}表示将班次k取消分配给员工i的所有交换；JO表示所有超员班次的集合；JU表示所有缺员班次的集合；Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于概率型自选班次的排班方法，其特征在于，包括：/nS1.根据每个班次所需人数计算每个班次占每天需求总人数的比例；/nS2.接收员工选择的偏好班次的数据信息；/nS3.根据计算的每个班次所需人数的比例以及接收到的数据信息通过评分法进行处理，得到每个员工的分值；/nS4.将得到的每个员工的分值输入预先建立的自选班次交换选择模型中进行处理，得到最终的排班结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于概率型自选班次的排班方法，其特征在于，包括：
S1.根据每个班次所需人数计算每个班次占每天需求总人数的比例；
S2.接收员工选择的偏好班次的数据信息；
S3.根据计算的每个班次所需人数的比例以及接收到的数据信息通过评分法进行处理，得到每个员工的分值；
S4.将得到的每个员工的分值输入预先建立的自选班次交换选择模型中进行处理，得到最终的排班结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于概率型自选班次的排班方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31.获取预设的班次计划表；
S32.将所有员工选择的偏好班次的数据信息进行统计，得到实际的班次计划表；
S33.根据预设的班次计划表与实际的班次计划表，计算每个班次的人员差值，并根据所述差值得到每个员工的分值。


3.根据权利要求2所述的一种基于概率型自选班次的排班方法，其特征在于，所述步骤S33中计算每个班次的人员差值，表示为：
Vj＝Sj-Sqj
其中，vj表示每个班次的人员配置差值；Sj表示预设的每个班次的人员；Sqj表示实际的每个班次的人员。


4.根据权利要求3所述的一种基于概率型自选班次的排班方法，其特征在于，所述步骤S33中根据差值得到每个员工的分值，表示为：



其中，rj表示每个班次的分值以及每个班次中每个实际员工的分值。


5.根据权利要求4所述的一种基于概率型自选班次的排班方法，其特征在于，所述步骤S4中预先建立的自选班次交换选择模型，具体为：
每个班次所需要的员工数满足该班次的最低员工需求人数，表示为：



员工每天最多工作一个班次且每位员工每天必须且只能安排一个班次的工作或休假，表示为：






当员工选择任一班次，则不能继续选择连续的班次，表示为：
Xi3l+Xi1(l+1)≤1i∈I,l＝1,...,28(4)
员工连续工作五天后需要进行一天的休息，表示为：



每位员工每周工作时间在一定的范围内，表示为：



任一排班周期内总工时允许偏离要求员工工作总工时的百分比，表示为：



每位员工实际工作时间与员工预计工作的时间进行比较，得到时间差，每周内的时间差在-20到20小时，表示为：



对每位员工量化请求的实现用分数进行汇总度量，表示为：



员工i选择了交换班次k时，xk＝1；没有选择交换班次k时，表示为：



在每次迭代开始中每位员工最多只能选择一个班次作为交换，表示为：



员工超员的班次，表示为：
JO＝{j∈J|vj≤0}(12)
员工缺少的班次，表示为：
JU＝{j∈J|vj≥0}(13)
当进行交换班次后班次j的用户短缺，则nj大于0；当进行交换班次后班次j的用户短缺，则nj小于0，表示为：


...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘威，张俊娜，丁祥海，贾坤，贾晓玲，贾康，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33