选题——飞机到达机场模型

黄小西

1.1  介绍

    每天，世界各地都会有数百万的旅客到达机场。如果旅客途中没有转乘飞机，他们想尽快赶回
家中。飞机一抵达机场，旅客便登上飞机，而飞机刚一降落，旅客便马上下机，不做任何的停留。
但首先，他们可能会在护照检查区进行等候。护照检查通过后，他们还要继续等待自己的行李。取
到他们的行李后，旅客便希望海关将不会在占用他们任何一点时间，最终顺利回到家中。
    显然，从旅客离开飞机并最终走出机场所需用的时间长短，是机场一个重要的质量因素。旅客
下飞机后并离开机场所用的时间越长，机场的服务效率越低。快速装卸行李并转移到行李领取处，
尽量减少在护照检查和海关的旅客排队等候时间，对所有机场的都是一个十分重要的问题。
    作为欧洲某机场的一个管理者，你主要负责的是护照检查及海关的工作。当然，增加额外的柜
台可以减少护照管制时排队长度和等待时间，从而减少乘客离开机场所用的时间，但是这意味着会
增加机场额外的成本。因此，需要找到一个成本和服务之间的平衡。

1.2  模型假设

旅客并不会与提前或推迟航班的乘客相互混合。因此，对于一架单程飞机，行李卸载以及乘客离开
机场所用的总时间，是可以计算出来的。为了测试不同人员配备策略，你使用一个仿真模型来模拟
乘客已经行李流动的系统。乘客的行走速度和行李处理速度均可调节。

在护照检查区域，有划分了三种不同类型的顾客：
    生物识别护照
    非生物识别欧盟护照
    非生物识别非欧盟护照
生物识别护照包含IRIS 扫描,  这样可以使得乘客快速通过护照检查区域。
为此我们做了以下假
    每45 分钟便会有一架飞机到达机场，每架飞机上的乘客数量服从200 至300 的均匀分布。
    平均每分钟有20 名乘客离开飞机。
    平均来看，飞机上三分之一的乘客拥有一个生物识别护照，三分之一的乘客拥有非生物识
      别欧盟护照，剩下三分之一的乘客拥有非生物识别非欧盟护照。
    乘客离开飞机后直接走向护照检查区域，并选择“生物识别”、“欧盟” 以及“非欧盟”这
      三个柜台的其中之一进行护照检查。
      检查护照所用的时间取决于乘客所持何种护照。持有生物识别护照的顾客需要平均10 秒的
      检查时间，欧盟护照需要平均20 秒的检查时间，而非欧盟则需要45 秒。
    将会用百分之一的非欧盟乘客会被带去进行进一步的检查，而这个过程一般会占用45 秒。
    护照检查完后，所有的乘客将会走到行李领取处领取自己的行李，然后走到海关处。
    在海关处将会有20% 的乘客需要进行检查，检查会占用平均2 分钟的时间。而其他的乘客
      则需要排成一条队伍等候，直到海关检查员空闲时才可继续进行检查。
    当乘客开始离开飞机的时候，乘客的手提箱会被成批的放入行李领取系统中。其中，一半
      的乘客拥有一个手提箱，而另外一半的乘客拥有两个手提箱。
    行李处理系统总厂为1500 米，传输速度为2   m/s 。一批含10 到20 个手提箱的行李会从飞
      机上取出并放到行李处理系统中。这个过程占用negexp(10)秒钟。
    乘客需要行走的距离为：从飞机上下来至护照检查处为600 米，走至行李领取处为100 米，
      走至海关处要 100 米。
    乘客的行走速度假设服从均匀分布，在最大值与最小值之间取值。默认的速度假设为：0.7
      – 1.4 m/s 。
1.3  结果的分析与优化
（1）结果分析：
   ◇我们可以得到乘客离开飞机后到达护照检查队列所用的时间，进行护照检查时的时间，
到达行李领取处时的时间。
   ◇我们也可以得到护照检查柜台处所用时间和在护照检查队列中所用时间，从而比较三种护照类型的护照检查时间，改变护照检查处的人员分配，优化“生物识别”、“欧盟”以及“非欧盟”护照检查处的柜台数量。
   ◇行李的打包数量与行李处理系统的关系，选择合适的打包数量。
   ◇海关处的检查时间，优化海关检查方式。也可增加海关的柜台。
   ◇评价服务水平，如在一定的时间内完成护照检查的百分比，其他衡量指标有平均队列长度，平均等待时间和每时间单位内离开的顾客数量。
   ◇整体的完成时间，发现整个过程的瓶颈活动，可优化整个的流程及设施的摆放位置。
（1）结果优化：
   △可以改变乘客的运行方式，如室内接送车，这样可以减少顾客的行走时间
   △增加某一种或多种的柜台数量，新来的乘客依次选择人数较少的队伍排队；或动态开关柜台数量，如某一队伍排队人数超过多少时，开启一个新的柜台，少于多少时，柜台关闭，还有此柜台的类型是否固定，固定的情况下，根据队伍数量的最大值设定的不同，可能会有一种或多种护照类型的柜台需要开放，但这些柜台又不是一直使用，所以可能导致购置这些柜台的浪费，造成成本的上升，而如果柜台的类型不固定，则可根据需要承担某一护照类型的检查工作，但对人员要求可能会提高，具体按初始模型的值决定，此时规定，已经排好队的乘客不可改变队列，转至新开放的柜台，而新来的乘客可依次选择人数较少的队伍排队
   △海关处的检查方式可否有所变动，使得不需要检查的顾客尽早离开，缩小乘客离开机场的时间。在增加柜台方面，依旧可以考虑是静态设置柜台数，还是动态开放柜台数。
   △考虑各时间分布是否合理，选择适当的时间分布。
注：A流程优化的最终是以成本和服务水平的的平衡为准，但由于一部分数值未知，如人员成本，柜台成本，所以可能认为规定一个数值，如服务水平标准。
    B上述结果分析与优化假想了一些解决方案，但在具体实践中可能未必可以完成，如护照检查区和行李提取区还有海关区的相对位置和距离，由于机场已建好，各功能区域已规划好，所以也许很难改变，故只是一些从理论出发假象而已。
    C上述结果分析与优化中就某一部分的优化，假设了多种方案，由于具体操作时间有限，在建模过程中可能只对一种较优的方案进行实现。

happitle

贴近实践的案例建模。

不过还是需要注明来源。

黄小西

案例来源