食堂就餐系統(tǒng)優(yōu)化方法研究

苑媛

摘要：高校食堂是為學(xué)生提供飯菜的地方，完整的就餐過程主要包括排隊和進(jìn)餐兩個過程。本文主要分析出傳統(tǒng)打飯機制的瓶頸，通過對本校食堂的打飯時長和米飯浪費量的研究得出的數(shù)據(jù)，建立了排隊論模型和平滑指數(shù)模型，從而得出了本項目提出的智能打飯機的優(yōu)點，形成一個全新智能的打飯機制。關(guān)鍵詞：食堂系統(tǒng)；浪費現(xiàn)象；排隊模型；自動打飯機 1 前言在當(dāng)代大學(xué)生的生活中，食堂工作變得越來越重要。據(jù)查，大約有85%的高校大學(xué)生選擇在食堂吃飯。為此，為了提高學(xué)生的身體素質(zhì)使得他們更加強壯，同時給學(xué)生創(chuàng)造出良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，正確有效的優(yōu)化食堂用餐系統(tǒng)，讓學(xué)生在最短時間內(nèi)打到飯菜的同時又不損失食堂的利益，是擺在眼前的一個非常現(xiàn)實的問題。通常情況下，整個餐飲過程提供排隊打飯和就餐吃飯兩個主要服務(wù)。在人們排隊的過程中，早中晚三餐時間就是學(xué)校食堂的高峰期，學(xué)生人數(shù)較多。如果服務(wù)窗口較少，學(xué)生會抱怨等待時間太長，或者因為隊長太長，直接尋找其他服務(wù)（如外出吃或外賣等）；但相反的，如果打飯窗口太多，就會造成一定的浪費，不利于食堂的發(fā)展。在人們打到飯找座位吃飯的過程中，又存在著食堂大廳的座位不夠，米飯浪費嚴(yán)重等情況。因此，如何兩個過程中尋求一種平衡，這對學(xué)生和食堂都是必不可少的。探究學(xué)生排隊過程中的一般模型為權(quán)重分析權(quán)重模型和排隊論模型。權(quán)重分析權(quán)重模型簡單易懂，但排隊論模型更具有科學(xué)性。本文從排隊用餐時間和米飯浪費量兩個方面來研究食堂用餐系統(tǒng)的瓶頸，通過對傳統(tǒng)的多服務(wù)窗口混合制M/M/C排隊模型更加深入的研究，提出自動打飯機，該打飯機在實際運用的過程中表現(xiàn)為M/D/1排隊模型。2 模型建立模型求解分為以下三個階段：階段1：通過K-S檢驗已知數(shù)據(jù)服從泊松分布，建立模型——排隊模型，計算用餐者們排隊的平均排隊時間與平均逗留時間，得到用餐者們完成打飯服務(wù)后的所需服務(wù)時長。階段2：增加自動取飯機讓用餐者們自助打飯，緩解現(xiàn)有窗口的服務(wù)過度狀態(tài)，減少用餐者們排隊等待服務(wù)的時長，并且讓用餐者們按自己的需求進(jìn)行打飯。階段3：建立指數(shù)平滑預(yù)測模型，對運用打飯機后的食堂米飯的浪費情況進(jìn)行統(tǒng)計預(yù)測，與使用自動取飯機之前的食堂米飯浪費情況進(jìn)行對比，比較食堂米飯的浪費情況是否得到緩解。最后對模型進(jìn)行完善、推廣。2.1 排隊模型的建立進(jìn)行模型建立前，首先對歷史觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，觀察時間序列的變化趨勢。如果變動不明顯，使用一次指數(shù)平滑法；如果呈現(xiàn)線性趨勢，則用2次指數(shù)平滑法；如果變動更加猛烈，呈現(xiàn)二次曲線趨勢，則使用3次指數(shù)平滑法。在指數(shù)平滑模型建立中，保證其預(yù)測值精準(zhǔn)得到預(yù)期預(yù)測效果的關(guān)鍵是對平滑指數(shù)的選取，平滑指數(shù)決定了新數(shù)據(jù)和原預(yù)測值所占的比重。現(xiàn)有的研究中，一般是根據(jù)經(jīng)驗估計和試算法來選取平滑指數(shù)值。經(jīng)驗法是根據(jù)時間序列的變化波動來選取，波動比較大，則平滑指數(shù)取大一些，如0.6-0.9，波動比較小，則平滑指數(shù)取小一些，如0.1-0.3。然后取不同值進(jìn)行試算，選取誤差最小的指數(shù)平滑值作為最優(yōu)值。2.2 指數(shù)平滑模型的建立指數(shù)平滑法又稱指數(shù)加權(quán)平均法，它是在移動平均法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過計算指數(shù)指數(shù)平滑之來對時間序列的未來趨勢進(jìn)行預(yù)測。其基本思想是：對需要預(yù)測的數(shù)據(jù)加以觀察，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值加權(quán)處理；這些數(shù)據(jù)新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)賦值大一些，原來的舊數(shù)據(jù)賦值小一點，計算加權(quán)和，所得結(jié)果就是預(yù)測值。代入數(shù)據(jù)后可以發(fā)現(xiàn)對食堂打飯方式進(jìn)行改進(jìn)以后，人均浪費米飯量減少，同理根據(jù)以上模型可以預(yù)測出各個平滑系數(shù)下各食堂的浪費量。2.3 自動打飯機原理自動打飯機，顧名思義，是一種不需要工作人員幫忙打飯，而是可以自主打飯的機器。我國最先引進(jìn)自主打飯機的是華南理工大學(xué)。2014年6月11日，華理大學(xué)為了學(xué)生日常生活更為多彩，引進(jìn)兩臺智能打飯機。它的體積與平時我們見到的自動飲料售貨機相似，外殼為不銹鋼[12]。其中間偏下的部位有一個可以放飯盤的卡槽，當(dāng)學(xué)生刷卡后，根據(jù)自己的飯量選擇出飯量，打飯機就會“吐”出香噴噴的白米飯。打飯機的問世解放了人類雙手，展現(xiàn)了現(xiàn)在生活的科技性，本節(jié)主要介紹了打飯機的原理。該打飯機主要采用了RFID技術(shù)即射頻識別技術(shù)。它主要是通過磁場或電磁場，利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別目的并交換數(shù)據(jù)，可識別高速運動物體并可同時識別多個目標(biāo)的自動識別技術(shù)。當(dāng)學(xué)生需要打飯時，首先會按照自己需要的飯量選擇事先設(shè)定好的分量，再將餐盤放在預(yù)定的出飯口，然后用一卡通刷卡之后，打飯機就會打包好對應(yīng)分量的米飯放入餐盤中。3 預(yù)想結(jié)論由于時間有限，沒有收集數(shù)據(jù)經(jīng)行模擬仿真，但本文章的大體思路就是利用排隊論模型和平滑指數(shù)模型，構(gòu)建出打飯機的基本模型，并未安裝打飯機之前經(jīng)行對比，其結(jié)果應(yīng)該是有所改善的。但考慮打飯機的資金和材料設(shè)備等，是否能夠做出安全無害的設(shè)備還有待考究。另外，其建成成本是否合理還有待進(jìn)一步的考究。參考文獻(xiàn)[1]張東，安玉娥，傅 娟.數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識[J].2013，43（5）：20-28.[2]李子華.大學(xué)生飲食浪費行為的心理學(xué)分析[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2014，31（5）： 131-134.[3]張 妍.基于排隊論的高校食堂優(yōu)化管理[J].行政管理，2015： 252-256.[4]李 欣，肖芳園，楊牡丹.高校食堂排隊模型的研究[J].現(xiàn)代物業(yè)·新建設(shè)，2012，11（10）：37-39.[5]亓?xí)酝姾?不同理性兩學(xué)生食堂最優(yōu)供應(yīng)模型研究[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，27（2）：176-180.[6]樊 琦，劉夢蕓，李 霜.湖北大學(xué)食堂糧食浪費影響因素實證研究[J].糧油食品科技，2016，6（24）：109-113.[7]王長江.指數(shù)平滑法中平滑系數(shù)的選擇研究[J].中北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，06.