食堂就餐系统优化方法研究

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　　摘要：高校食堂是为学生提供饭菜的地方，完整的就餐过程主要包括排队和进餐两个过程。本文主要分析出传统打饭机制的瓶颈，通过对本校食堂的打饭时长和米饭浪费量的研究得出的数据，建立了排队论模型和平滑指数模型，从而得出了本项目提出的智能打饭机的优点，形成一个全新智能的打饭机制。关键词：食堂系统；浪费现象；排队模型；自动打饭机 1 前言在当代大学生的生活中，食堂工作变得越来越重要。据查，大约有85%的高校大学生选择在食堂吃饭。为此，为了提高学生的身体素质使得他们更加强壮，同时给学生创造出良好的学习环境，正确有效的优化食堂用餐系统，让学生在最短时间内打到饭菜的同时又不损失食堂的利益，是摆在眼前的一个非常现实的问题。通常情况下，整个餐饮过程提供排队打饭和就餐吃饭两个主要服务。在人们排队的过程中，早中晚三餐时间就是学校食堂的高峰期，学生人数较多。如果服务窗口较少，学生会抱怨等待时间太长，或者因为队长太长，直接寻找其他服务（如外出吃或外卖等）；但相反的，如果打饭窗口太多，就会造成一定的浪费，不利于食堂的发展。在人们打到饭找座位吃饭的过程中，又存在着食堂大厅的座位不够，米饭浪费严重等情况。因此，如何两个过程中寻求一种平衡，这对学生和食堂都是必不可少的。探究学生排队过程中的一般模型为权重分析权重模型和排队论模型。权重分析权重模型简单易懂，但排队论模型更具有科学性。本文从排队用餐时间和米饭浪费量两个方面来研究食堂用餐系统的瓶颈，通过对传统的多服务窗口混合制M/M/C排队模型更加深入的研究，提出自动打饭机，该打饭机在实际运用的过程中表现为M/D/1排队模型。2 模型建立模型求解分为以下三个阶段：阶段1：通过K-S检验已知数据服从泊松分布，建立模型——排队模型，计算用餐者们排队的平均排队时间与平均逗留时间，得到用餐者们完成打饭服务后的所需服务时长。阶段2：增加自动取饭机让用餐者们自助打饭，缓解现有窗口的服务过度状态，减少用餐者们排队等待服务的时长，并且让用餐者们按自己的需求进行打饭。阶段3：建立指数平滑预测模型，对运用打饭机后的食堂米饭的浪费情况进行统计预测，与使用自动取饭机之前的食堂米饭浪费情况进行对比，比较食堂米饭的浪费情况是否得到缓解。最后对模型进行完善、推广。2.1 排队模型的建立进行模型建立前，首先对历史观测数据进行分析处理，观察时间序列的变化趋势。如果变动不明显，使用一次指数平滑法；如果呈现线性趋势，则用2次指数平滑法；如果变动更加猛烈，呈现二次曲线趋势，则使用3次指数平滑法。在指数平滑模型建立中，保证其预测值精准得到预期预测效果的关键是对平滑指数的选取，平滑指数决定了新数据和原预测值所占的比重。现有的研究中，一般是根据经验估计和试算法来选取平滑指数值。经验法是根据时间序列的变化波动来选取，波动比较大，则平滑指数取大一些，如0.6-0.9，波动比较小，则平滑指数取小一些，如0.1-0.3。然后取不同值进行试算，选取误差最小的指数平滑值作为最优值。2.2 指数平滑模型的建立指数平滑法又称指数加权平均法，它是在移动平均法的基础上发展起来的，通过计算指数指数平滑之来对时间序列的未来趋势进行预测。其基本思想是：对需要预测的数据加以观察，并对这些数据进行赋值加权处理；这些数据新产生的数据赋值大一些，原来的旧数据赋值小一点，计算加权和，所得结果就是预测值。代入数据后可以发现对食堂打饭方式进行改进以后，人均浪费米饭量减少，同理根据以上模型可以预测出各个平滑系数下各食堂的浪费量。2.3 自动打饭机原理自动打饭机，顾名思义，是一种不需要工作人员帮忙打饭，而是可以自主打饭的机器。我国最先引进自主打饭机的是华南理工大學。2014年6月11日，华理大学为了学生日常生活更为多彩，引进两台智能打饭机。它的体积与平时我们见到的自动饮料售货机相似，外壳为不锈钢[12]。其中间偏下的部位有一个可以放饭盘的卡槽，当学生刷卡后，根据自己的饭量选择出饭量，打饭机就会“吐”出香喷喷的白米饭。打饭机的问世解放了人类双手，展现了现在生活的科技性，本节主要介绍了打饭机的原理。该打饭机主要采用了RFID技术即射频识别技术。它主要是通过磁场或电磁场，利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据，可识别高速运动物体并可同时识别多个目标的自动识别技术。当学生需要打饭时，首先会按照自己需要的饭量选择事先设定好的分量，再将餐盘放在预定的出饭口，然后用一卡通刷卡之后，打饭机就会打包好对应分量的米饭放入餐盘中。3 预想结论由于时间有限，没有收集数据经行模拟仿真，但本文章的大体思路就是利用排队论模型和平滑指数模型，构建出打饭机的基本模型，并未安装打饭机之前经行对比，其结果应该是有所改善的。但考虑打饭机的资金和材料设备等，是否能够做出安全无害的设备还有待考究。另外，其建成成本是否合理还有待进一步的考究。参考文献[1]张东，安玉娥，傅 娟.数学的实践与认识[J].2013，43（5）：20-28.[2]李子华.大学生饮食浪费行为的心理学分析[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2014，31（5）： 131-134.[3]张 妍.基于排队论的高校食堂优化管理[J].行政管理，2015： 252-256.[4]李 欣，肖芳园，杨牡丹.高校食堂排队模型的研究[J].现代物业·新建设，2012，11（10）：37-39.[5]亓晓同，胡军浩.不同理性两学生食堂最优供应模型研究[J].信阳师范学院学报（自然科学版），2014，27（2）：176-180.[6]樊 琦，刘梦芸，李 霜.湖北大学食堂粮食浪费影响因素实证研究[J].粮油食品科技，2016，6（24）：109-113.[7]王长江.指数平滑法中平滑系数的选择研究[J].中北大学学报（自然科学版），2007，06.
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