A microcomputer cashier scheduling system for supermarket stores

Author(s):

Emanuel Melachrinoudis (Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA.)

Michael Olafsson (Exxon Company USA, Greenbelt, Maryland, USA.)

Citation:

Emanuel Melachrinoudis, Michael Olafsson, (1995) 'A microcomputer cashier scheduling system for supermarket stores', International Journal of Physical Distribution amp; Logistics Management, Vol. 25 Iss: 1, pp.34 - 50

Abstract:

Labour scheduling in supermarkets is a difficult task since most employees work various shift lengths instead of standard eight‐hour shifts. With front‐end cashiers, it is even more difficult, since the number of needed cashiers is based on customer volume, which is constantly fluctuating. To create an accurate schedule, a supermarket manager must spend a good deal of time trying to match cashier shifts to customer demand. Presents a shift selection integer linear programming model which has been implemented in stores of a supermarket chain in north‐east USA. The model runs on a personal computer within an electronic spreadsheet environment, making it user‐friendly for managers. The POS data, routinely collected by registers and scanners are used for forecasting cashiers′ demand. The goal in this scheduling system is to maintain an acceptable customer service at the checkout for customer satisfaction and retention.

Keywords:

Customer service, Scheduling, Supermarkets, Work planning

Type:

Technical paper

Publisher:

MCB UP Ltd

Copyright:

copy; MCB UP Limited 1995
Published by MCB UP Ltd

Article

Introduction

Section:

Retail consumers take into account many factors while making the decision as to where to shop for their various needs. Attributes such as good service, low prices, cleanliness and location play key roles with consumers at most retail establishments, from banks to department stores to gas stations. Supermarkets, in particular, have more definable parameters, due primarily to the fact that supermarkets, by nature, are high volume, price sensitive businesses at which consumers must shop to make “nuisance” purchases. Accordingly, operators of supermarkets typically place emphasis on pricing and customer service as critical items that contribute to the “bottom line” in maintaining and growing the business. The positive impact of customer service, or satisfaction, on a company′s market share and profitability has been well documented in the literature. See for example, Anderson et al.[1] for a review of studies supporting this link as well as empirical and analytical results of their own study using data from 77 firms selected from a variety of industries including supermarkets. In this article we focus on a single component of good service in a supermarket, namely the short wait for checkout.

To most customers shopping in a supermarket, the front‐end cashier is the first and sometimes only employee of the store they will come in contact with. The customer can detect inadequate staffing of the check‐out booths by the long lines and slow service, and will quickly become dissatisfied with the store. According to a survey conducted by the grocery industry′s trade magazine, Progressive Grocer[ 2], 86.9 per cent of customers rated short lines at the check‐out an “important” factor when choosing a supermarket. Moreover, in the same survey 53 per cent of customers rated short lines as an “extremely important” factor in their store selection decision. If the customers encounter short lines and a speedy check‐out time they are likely to be happy with the store and be retained as customers. The negative impact of waiting on customer satisfaction has been well documented in the literature. For many customers, waiting for service is a negative experience[ 3]. Therefore, speed of service is increasingly becoming a very important service attribute[ 4]. The results of a recent study suggest that service delays can have adverse effects on customers′ perceptions of the service[5]. In this article we present a computer model that determines the schedule of supermarket cashiers which maintains an acceptable service delay for customer satisfaction and retention.

The scheduling of cashiers in a supermarket has always been the task of the store manager or the front‐end manager. On a weekly basis, this person tries to create an accurate schedule for cashiers and baggers. The usual tools of the trade to accomplish this task are a list of available cashiers, paper and pencil, and plenty of intuition and experience. If the manager knows the store well, he/she can usually create a schedule that is capable of handling busy and slow periods. However, even with good intuition and experience, the manager finds this task time consuming and often inaccurate. Problems occur if the manager does not know the store very well, which is often the case due to huge supermar

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超市的计算机出纳系统

摘要：

超市的劳动调度是一项艰巨的任务，因为大多数员工的工作方式都是不同的，而不是标准的8小时轮班。在前台收银员的情况下，这更加困难，因为需要的收银员的数量是基于客户数量的，这是不断波动的。为了制定准确的时间表，超市经理必须花费大量的时间来满足收银员对顾客需求的转变。摘要介绍了一种新型的线性规划模型，该模型已在美国东北地区的超市连锁店中实现。该模型在电子表格环境中的个人电脑上运行，使用户对管理人员非常友好。定期收集的POS数据寄存器和扫描仪用于预测收银员′需求。在这个调度系统中，目标是保持客户满意和保留的可接受的客户服务。

关键词：顾客服务，排班，超市，工作安排

引言

零售消费者考虑了许多因素，同时决定在哪里购买他们的各种需求。优质服务、低廉的价格、清洁和地理位置等特征在大多数零售企业，从银行到百货公司到加油站，都扮演着重要的角色。特别是超市，有更多的可定义的参数，主要是由于超市的本质上是高容量的，价格敏感的企业，消费者必须购物来制造“讨厌”的东西。因此，超市的经营者通常把重点放在价格和客户服务上，作为对维持和发展业务的“底线”作出贡献的关键项目。客户服务的积极影响,′年代或满意度,公司的市场份额和盈利能力在文献中已有详细记载。例如，Anderson et 对支持这一链接的研究进行了回顾，以及他们自己研究的经验和分析结果，使用来自包括超市在内的各种行业的77家公司的数据。而在这篇文章中，我们关注的是超市中一个好的服务的一个组成部分，即短期等待结账。对于大多数在超市购物的顾客来说，前排的收银员是第一个，有时也只是他们会接触到的商店的员工。顾客可以通过长途线路和慢速服务来检测到不适当的结账摊位，很快就会对商店不满意。食品行业进行的一项调查显示 86.9%的顾客认为较短的排队结账为选择一家超市的“重要”的因素。此外，在同样的调查中，53%的顾客认为较快的结账服务是他们商店选择决定中“极其重要”的因素。如果客户遇到了较短的结账队伍和快速的结账服务，他们可能会对商店满意，并成为长期客户。在文献中也记录了等待顾客满意度的负面影响。对许多客户来说，等待服务是[3]的负面体验。因此，服务的速度日益成为一个非常重要的服务属性[4]。最近的一项研究结果表明,′服务延迟可以有负面影响客户感知的服务[5]。在这篇文章中，我们展示了一个计算机模型，它决定了超市收银员的排班安排，它为顾客的满意度和保留客户提供了一个可接受的服务延迟。

超市里的收银员一直是商店经理或前台经理的任务。在每周的基础上，这个人试图为收银员和装袋机创造一个精确的时间表。完成这项任务的常用工具是可用的收银员、纸张和铅笔，以及丰富的直觉和经验。如果经理对商店了解得很清楚，他/她通常可以制定一个能够处理繁忙和缓慢的时间的时间表。然而，即使有良好的直觉和经验，经理也会发现这一任务耗时且常常不准确。如果经理对商店不太了解，就会出现问题，因为大型连锁超市有多个“超级商店”。经理没有根据时间表安排的任何依据，使其不可能达到准确的程度。在这些情况下，经理会倾向于过于频繁地制定计划，以确保满足客户需求，从而避免客户的抱怨。

直到最近，超市的管理人员并不关心因为它便宜和充足的工作。现在已经不是这样了。在当前的经济中，流动率很高，而且工资也相应增加。在一项由进步食品商进行的调查中，77%的超市高管认为，劳动力成本与销售额的比例将继续上升，57%的企业可能增加投资以减少劳动力。很明显，现代超市是时候减少劳动力了。

本文提出了一种分配最佳劳动力和满足劳动力需求的转变选择模型。该模型在电子表格环境中运行在个人电脑上，并已在美国东北部的一家连锁超市里实现。给出了数学模型，描述了计算机化调度系统，包括硬件和软件。给出了使用该系统的示例，并演示了人工劳动调度的好处。本文最后一节总结了劳动调度系统及其定量和定性的效益，讨论了在客户服务、保持和满意度等方面对此类系统的合理支出。

模型构想

在过去20年里，服务行业的高效率劳动计划得到了相当多的关注。许多理论和应用的工作已经在各种各样的环境下，如航空公司预订办公室，[6]，医院[7,8]，垃圾收集[9]，和电话交通交换[10]等多种设置中进行了处理。

一些有限的工作已经在超市和零售商店的人力调度中发布。沃尔什·[11]展示了一个由超市综合公司开发和实施的计算机化系统，该系统根据手工收集的销售数据来估计每天所需的收银员的数量。利用这些评估，经理们通过“行使判断”来制定员工时间表。Ferguson[12]开发了一套Lotus 1 - 2 - 3的电子表格模型，用于根据客户需求的历史数据，根据客户需求的历史数据，根据客户需求的历史数据，在一天的每小时内，根据客户需求的历史数据来确定劳动力需求。这个系统是一个改进/沃尔什′s系统,销量数据收集的销售点(POS)设备和软件和处理在一个便携式个人电脑在一个电子表格的环境。

尽管这两种系统都能预测每天每个小时的收银员和装袋机的需求，但他们并没有产生变化来满足需求，或者与现有的员工班次相匹配。为了满足推荐的需求，经理还必须在一天的不同时间内创建不同的轮班长度(3到8个小时，根据员工的可用性)。这主要是基于经验法则和直觉，有时会导致人员过多或人员不足，导致劳动效率低下和客户服务差。计算机化的劳动调度系统成为必要。在过去的四年里，作者们开发并实现了一个移动选择的微机模型，在美国东北的一个连锁超市的商店里。在这个调度系统中使用了一个类似于Ferguson[12]所使用的生成需求数据的过程。

根据每天每个小时的推荐数量和每个班次的可用员工数量，模型决定了班次的数量(起始时间和长度的变化)，因此每天的员工总时间是最少的。

该模型的整数线性规划公式在附录1中显示。在给定的一个小时内，所有可能的转换的起始时间集合是在(2.1)中生成的。在一个给定的时间和开始的时间，所有可能的，改变的长度是在(2.2)中产生的。三种类型的约束被强加在那些被认为是非负的和整数(2.6)的变量上。在第一个约束中，(2.3)每天安排的员工数量至少应该等于推荐的数量。第二，(2.4)，在某一天安排的轮班总数量不应超过可用于工作的出纳人数。第三种约束，(2.5)考虑到每个轮班长度可用的出纳数量有限。最小化的函数(1)是每天计划的工作时间的总数，或者相当于劳动成本，因为每小时的工资对所有的工作人员都是相同的，并且独立于轮班工作。

该公式的主要优点是，它明确地产生所有可能的变化，并考虑劳动力需求和供应限制。所有可能的转移都是由四个参数来产生的，即商店的开门/关门时间和最短/最长的换班时间。

这个公式可以很容易地调整到这种情况下，移动的长度是一个小时的倍数。例如，如果偏移长度为半小时的倍数，则时间单位应调整为半小时，所有指标的范围和上述四个参数的值应相应调整，即乘以二。

同样，一个人可以通过减少15分钟的时间单位来模拟15分钟的出纳工作。然而，在这个应用程序的上下文中，由于超市管理者使用休息作为调节工具的事实，所以对休息的考虑是不必要的;如果客户的交通速度变慢，那么经理将会在休息时发送收银员，如果流量增加，经理会延迟休息。

人员排班系统

这个劳动调度系统的主干是计算机软件。三个软件包使用:POS劳动力预测方案,和Lotus 1还是2量3表格结合“′年代最好”的优化方案。POS劳动力预测软件是在商店的大型机计算机上运行的数据收集程序。莲花1 2 3和应承担的“′年代最好的”运行在IBM PC微机兼容。数据通过计算机硬件在软件之间传输。图1显示了数据传输。数据的传输在没有用户输入的情况下自动执行。用户必须参与的系统的唯一方面是启动系统，更改Lotus 1 - 2的数据表的收银员可用性数据部分，并使用函数键来运行优化软件。

Pos劳动力预测软件

通常，收银机和扫描仪的制造商提供软件来收集和分析POS数据。这个软件被称为“劳动预报员”，在没有用户输入的超级市场主机上运行，并从检查出的扫描仪中收集数据。这些数据包含了出纳生产率的信息，有多少项目出售，客户数量，每个订单的项目和平均项目价值。数据保存为过去四周期间的平均值，用于计算每小时的出纳需求。没有使用排队公式。如果日程安排是在假日周，那么这些要求会进一步改变，因为客户量将会更大。在附录2中计算了一个小时周期的一个例子。

为了建立预测数据的准确性基础，必须对两个因素进行分析和相应的调整。首先，必须设置一个可接受的队列目标，例如，在任何时候，最多两个客户都在排队。这就建立了客户因素的准确输入;如果队列高，客户的保留将受到影响，因为客户对服务[13]的不满。第二，必须确定工作负载如何影响出纳效率;在一个人员过多的情况下，工作负载是轻松的，停机时间是高的，而在人员不足的情况下，出纳工作压力很大，工作时间也很低。

在表一中显示了一个来自于POS的劳动预报员的样本输出，这是一份推荐的出纳人数的列表，可以在一周内安排一个小时的时间。单靠这个列表对超市经理来说是很有帮助的，因为它会提供一个指南。然而，它不会减轻创建一个时间表所涉及的工作量，因为真正的工作是猜测转换长度和起始时间的组合最好能满足需求。附录1中的数学模型和软件Lotus 1 2 3和′年代这一任务的最佳利用。

莲花式1-2-3表格

在三部分劳动调度系统中，Lotus 1 - 2 - 3被用于以用户友好的格式呈现所有数据。它是使用系统的关键，唯一的地方用户(商店经理)参与计算。此外，它还允许系统的另外两个部分之间的连接。表2显示了用于劳动调度系统的电子表格。它包括四个部分:

1. 收银员排班的选择
2. 收银员的选择
3. 收银员限制的选择
4. 总的选择

什么是最优解

什么最好是一个线性/ LINDO软件基于整数规划优化软件[14]。它是一个内存驻留的计算机程序，在Lotus 1 - 2 - 3电子表格环境中使用(添加在软件中)。它由一个功能键在键盘上运行。对于劳动调度系统，在附录1中显示的公式一次输入一次，并且每次都使用模型参数的新电子表格数据，前面描述过。经理不处理电子表格上的数学公式，但只处理输入和输出数据。这个软件的输出是不同班次的数量和类型。这是在计划的收银员部分发回的电子表格。

超市系统的实际操作需要的不仅仅是硬件，也需要很少的培训，因为大多数连锁商店的经理已经熟悉控制扫描仪的计算机终端。此外，为了使劳动调度系统更容易使用，可以编写菜单程序(例如使用Lotus 1 . ii . ii)，这样经理就可以通过一两个键来导航系统。创建这些菜单使系统对更少的计算机用户友好。

系统实现和结果

为了确保在系统实施前的四个星期中，前端经理严格执行了对服务水平的津贴的严格执行，以确保在系统的初始化过程中提供正确的“推荐数量的收银员”。这个零用钱是每行两个客户的。在5分钟的间隔内，观察到通道的数量和平均每个车道的客户数量。每隔半小时就会调整巷道的数量，以满足每条车道的两名顾客的服务标准，或每条跑道的平均数量(1.5,2.5)。在最初的4个星期期间，额外的部分时间出纳机是可用的，以便在有必要时可以使用。在数据收集过程中，这种额外的照顾是为了防止顾客因结账时服务差而产生的不满，这可能会影响到客户的保留，从而影响到对POS的预测的质量。

在美国马萨诸塞州的波士顿，一家连锁超市的工业工程部门已经用了两年的时间来安排收银员。

1.维持或改善客户服务，在付款过程中保持简短，最多可达2个客户。

2.提高前端生产率，以按总提前劳动时间的总数量除以销售的项目来衡量。

3.开发一个系统，可以减少制定计划所需的管理时间。

三个目标都成功地实现了。数据显示，平均每个泳道6个月的用户平均每月约有1.9个客户，标准偏差从最初的0.48提高到0.44。统一的服务水平被管理层认为是系统的一个非常积极的属性。每小时劳动的总前线生产力每半小时计算一次，平均每一天和每星期。这家店的生产率提高了4.9%，原因是超过了计划进度。最后，计算机化的调度系统将前端管理器与手动系统(大约4个小时，每周8小时)相比，完成了一半的时间。

新系统的一个非常重要的特点是它是非常精确的，即无论是在计划中还是在计划的劳动中。为了说明优化系统如何精确匹配POS劳工预报员提供的劳动需求，系统用于确定一个特定星期五的出纳时间表(见表Idemand数据从劳动预报员那里获得)。Lotus 1 - 2 - 3电子表格显示在表II中。在电子表格的出纳限制栏中输入了可用的出纳总数和愿意工作的收银员的数量。注意，可用轮班的和(23)比收银员(20)的总数要大，这意味着一些收银员表示可以选择不止一个班。最后,′年代最佳运行这一天,由此产生的电子表格如表3所示。

优化的电子表格显示了在计划的收银员部分的收银员班次的最佳组合。注意，现在有几个数字是非零的。另外，“预定”栏显示的是每小时的收银员数量。“差异”栏(所有的零)显示，按预定时间安排的出纳人数刚好等于每小时105个出纳小时的推荐人数。所有20名收银员都安排在电子表格的“预定”栏的“预定”栏中显示的班次长度。

最好的出纳时间表以清晰、简洁的格式显示在图2中。这个数字以图形的方式显示了这个特殊日子的出纳时间表，这是为了满足预测的客户需求。根据员工对特定轮班长度的偏好，经理只简单地写上他/她想要工作的特定班次的名字。调度软件系统是运行的，一个表是为每周的每一天构建的。在分配转移到员工,经理必须确保整个星期′年代劳动因素预测到′年代任何一天的日程安排。例如，某些员工可能希望每周工作至少20小时。因此,经理必须努力分配这些员工足够的变化总在特定的一周至少20个小时′年代时间表。宏观视图可以通过构建一个更大的模型来解释一个星期′年代的工作调度。

有时候，某一天的解决方案可能是不可行的。当管理员模型中的所有约束条件都无法满足时，即没有足够的班次来满足每个小时的推

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