[发明专利]一种面向快递柜存储资源优化的奖罚策略方法

权利要求书

1.一种面向快递柜存储过程的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)每天快递员配送包裹分λ₁批配送，批与批之间的到达间隔服从λ₁的确定型分布；且每批包裹的数量ξ为随机变量，其概率分布为P(ξ＝q)＝c_q,q＝1,2,…,m,m为正整数，则快递柜一天内到达的包裹数

其中，λ₁表示每天快递员配送的包裹批数；ξ是每批包裹的数量；P(ξ＝q)＝c_q,q＝1,2,…,m表示每批包裹的数量为q时的概率为c_q，q的取值从1到m；λ是每天到达的包裹总数；

(2)对于批量到达的排队系统而言，由于快递柜的格子数只有K个，则当包裹到达快递柜时，若发现没有可利用的快递柜格口，将会把包裹放置在人工窗口；将包裹在快递柜中的存放时间看作是负指数分布，快递柜的K个格子是排队系统的K个服务台，快递柜排队系统属于批量到达的多服务窗损失制排队系统，即D^ξ/M/K/K排队系统；

其中，D^ξ表示包裹是批量到达的，且各批到达间隔时间服从确定型分布；M表示包裹的存放时间服从负指数分布；K是指快递柜的最大格口数量，即有K个格口；

(3)D^ξ/M/K/K系统的状态{X(t),t≥0}属于生灭过程，状态空间I＝{0,1,2,…,K}，对于状态i的转移有以下特点：

①转出过程

由任意一个状态i向右转出均可一步转移到其后的任意一个状态i+1,i+2,…,i+m，向左转出只能转移到其相邻状态i-1；

②转入过程

任意一个状态i都由其左边的任意一个状态i-m,…,i-2,i-1一步转移，而在状态i右边的状态中，只有其相邻状态i+1转移到状态i；

由转入转出状态概率守恒的原理可得到D^ξ/M/K/K的稳态方程组：

其中，μ表示包裹在快递柜中的存放时间服从参数为μ的负指数分布；P_i表示快递柜被占用i个格口的概率，i＝0,1,2,…,K，即P₀为快递柜未被包裹占用的概率，P₁为快递柜被占用1个格口的概率；c_j表示每批包裹的数量为j时的概率，j表示状态j，表示每批包裹到达的数量由1到m的概率和；

对于D^ξ/M/K/K损失制排队系统来说，当系统状态X(t)＝K时，顾客会离去；所以当快递员和客户发现智能快递柜被完全占用时，将拒绝继续输入，以损失部分输入来维持系统稳定，智能快递柜系统在输入时的被完全占用的概率为P_K，即快递柜排队系统的损失概率为P_K，P_K可通过式(1)计算得出；

(4)每个包裹存入快递柜和取出的时刻为0～t，第k个包裹存入快递柜的时刻为第k个包裹存入快递柜的第T天后取出的时刻记为则每个包裹在快递柜中存放的时间长度t_k表示为：

(5)每天末智能快递柜中未取的平均包裹数N₁可表示如下，这些包裹会占据N₁个格子；

其中，表示存入快递柜的包裹当天被用户取出的累积概率，用户随时间变化的累积取件概率服从泊松分布；表示存入快递柜的所有包裹当天被用户取出的概率和；

(6)当快递员和客户在快递柜存放快递时，快递柜需要满足没有被完全占用，没有被完全占用的概率为1-P_K；则快递柜系统的服务率为：

μ＝λ(1-P_K)-N₁ (4)

根据快递柜系统的服务率计算出快递柜系统每天的周转率TR为：

2.根据权利要求1所述的一种面向快递柜存储资源优化的奖罚策略方法，其特征在于引入以下步骤：

如果客户在收到取件短信t小时内取出包裹，将对这部分客户予以奖励，如果客户在免费保管时限t₀后取出，则对这部分客户予以惩罚；

智能快递柜的盈利方式包括向快递员收取使用费、广告盈利、收取超时费用；快递柜企业的利润计算具体为：

①目前向快递员的收费方式以包裹个数来计算，每个包裹存放在一个快递柜格子里需收取格子的使用单价U_l，不同批次到达的包裹超过对应时间长度后被认为当天未取；这些包裹占用了第二天的格子数为N₂，占用了第T天的格子数为N_T，包裹第T天未取将被退回；则每天向快递员收取的格子总使用费U_L为：

②向客户的收费方式主要是针对存放时间超过免费保管时限t₀的包裹，对于这类包裹需收取超时费，超时费率为U_e，是指超过免费保管时限未取的包裹数量，当包裹存放时间长度t_kt₀时，则总超时费U_E的计算公式如下：

其中，t_k为包裹在快递柜中存放的时间长度；t₀为免费保管时限；表示包裹在快递柜中的存放时间大于免费保管时限的累积概率，包裹在快递柜中的累积存放时间概率服从负指数分布；表示存入快递柜的所有包裹超过免费保管时限仍未被取出的概率和；

③快递柜控制面板的广告收入也是运营商盈利的方式之一；每个人取包裹时，就会激活广告，从而使运行商盈利，看一次广告的单价定为U_a，则每天的广告盈利U_A为：

U_A＝μU_a (9)

④快递柜在使用过程中少不了运营成本，每天每个柜子的运营成本定为U_c，则智能快递柜系统每天的运营成本为KU_c；

⑤为了提升周转率，制定了不同的奖罚策略，如果客户在t小时内取出包裹则涉及到小红包的发放，单个小红包的价值为U_r，系统每天发放小红包的总支出U_R为：

其中，表示包裹在快递柜中的存放时间小于t小时的累积概率，包裹在快递柜中的累积存放时间概率服从负指数分布；表示存入快递柜的所有包裹的存放时间小于t小时的概率和；

综上，由式(6)～式(10)可计算出运营商每天的盈利G：

G＝U_L+U_E+U_A-KU_c-U_R (11)。