数学建模--酒店客房的最优分配.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date数学建模-酒店客房的最优分配案例12 酒店客房的最优分配酒店客房的最优分配在信息技术迅速发展的今天，许多酒店都充分利用网络平台，开发和使用网络预订系统，以提高经济效益。酒店一般将客户分成散客户和常客户两类。对于散客，网络系统采用在线回复的形式，确定客户的预订方案。常客户指旅行团和会议等大宗客户，酒店在为他们提供优惠价格的同时，一般采用离线预订策略，即在客户提出需求后，

2、系统不是立刻回复是否有房的信息，而是在规定的时间段内进行统筹安排，及时向客户发布和确认客房预订方案。在房源紧张且无法满足客户提出的各种价位客房（如标准间、商务间、豪华间等）的预订要求时，还会向客户发布不同价位剩余房间数目的信息和优惠的入住条件，争取客户改变原来的预订要求，以提高入住率，增加酒店的效益。酒店公布的客房报价一般针对于散客，有较大的利润空间，散客通过信用卡预付房租后，酒店管理者注重信誉，不会违约取消预订，除非客户本人提出退房。因此可以假设，已经预订出的房间资源不能变动，酒店管理者在任何时段都掌握所有的房源剩余情况。本文要讨论的是，根据一个时段内常客户提出的房间预订要求，以及当前各种价

3、位房源的价格和剩余状况，以酒店收入最大为目标，为常客户确定客房分配方案。酒店获得客房分配的最大经济效益所采用的方法是效益管理（yield management）研究的基本内容。效益管理最初在航空管理和其他服务行业上得到了成功的应用。1.问题的提出一家酒店利用网络系统为常客户开设标准间和商务间两类客房的预订服务，酒店以一周（从星期一到星期日）为一个时段处理这项业务。现在收到旅行社提出的一个一周的预订需求单，见表1和表2。在表1中标以“星期一”那一行数字表示；星期一入住，只预订当天的2间，预订到星期二的20间，预订到星期三的6间，一直预订到星期日的7间。其他各行及表2都是类似的。酒店对旅行社的报价

4、见表3和表4。表中数字的含义与表1和表2相对应，如对于表3，星期一入住，只住当天的每间888元，住到星期二的每间1680元，一直住到星期日的每间4973元。从这些数字可以看出，酒店在制定客房的报价时，对居住时间越长的顾客，给予的优惠越大。考虑到周末客房使用率高的统计规律，这两天的价格定位相对较高。这些价格全部对外公布。表1 旅行社提出的标准间需求单（单位：间）星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一22061015187星期二508101020星期三121714930星期四061520星期五302720星期六1810星期日22表2 旅行社提出的商务间需求单（单位：间）星期一星期二星期三

5、星期四星期五星期六星期日星期一128610547星期二91210952星期三127652星期四8751星期五5824星期六2618星期日0表3 酒店的标准间报价单（单位：元/间）星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一888168025303197399647954793星期二88816802530317939964262星期三8881680253033743552星期四888177626643197星期五99919982697星期六9991680星期日888表4 酒店的商务间报价单（单位：元/间）星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一11002200300040005000

6、58006000星期二110022003000400050005800星期三11002200300040005000星期四1100220033004000星期五120024003300星期六12002300星期日1100酒店根据房源的剩余情况，在考虑到各种应急预案的条件下，要明确两类客房每天的可提供量，这些数字列入表5。表5 酒店客房的可提供量（单位：间）星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日标准间100140160188150150150商务间80120120120120120120现在的任务是，根据表1至表5的信息，以酒店收入最大为目标，针对以下3种不同情况，制订旅行社的客房分配方案。

7、（1）完全按照客户提出的不同价位客房预订要求制订分配方案，称为常规策略。（2）在标准间（低价位客房）不够分配、而商务间（高价位客房）有剩余的情况下，将一部分商务间按对标准间的需求进行分配并收费，称为免费升级策略。（3）在首选价位客房无法满足需求、而其他价位客房有剩余的情况下，采用打折优惠的办法鼓励部分顾客改变原来的需求，选择其他价位客房，称为折扣优惠策略。可以看出，第2，3种策略既可解决房源紧张的状况，又有利于提高酒店的声誉，还可以预见，这两种策略能够为酒店带来比常规策略更多的收入，让我们建立并求解这样一些模型，看看究竟能为酒店创造多大的效益。2.常规策略2.1 模型建立记两类价位客房分别为（

8、标准间）和（商务间），星期一到星期日为（或,）=1到（或，）=7，类客房的需求单上（表1和表2）从第天入住到第天的房间数为，类客房的报价单上（表3和表4）从第天入住到第天的价格为，类房间第天的可提供量（表5）为。设分配类客房从第天入住到第天的房间数为，这是问题的决策变量。以酒店收入最大为目标，可以建立如下的整数线性规划模型。，整数，对这个模型做几点解释：第一个约束表示两类客房的分配量都不应超出各自的需求量，当然，由于分配量越大收入越大，所以当以收入最大为目标时，分配会尽量满足需求；第2个约束要求在连续若干天入住时，每天分配的房间数都不应超过当天房间的提供量，其中表示这样一些从到的集合，如；另外

9、，按照符号下标的定义应有，但是考虑到编程计算简单起见，不做这样的规定，而只需当时令，按照约束条件自然就有。2.2模型求解采用LINGO软件求解整数线性规划模型（1），程序见附录1。输出有428行，前4行为Global optimal solution found at iteration： 9Objective value： 1374103. Variable Value Reduced Cost DEMAND(1,1,1) 2.000000 0.000000这个结果告诉我们，计算最优解一共用了9次迭代，最优目标值为1374103，表示按计算结果分配客房将有1374103元的收入。输出中的VA

10、R（1，i, j）是，即标准间的最优分配方案，将它整理成表6。VAR（2，i, j）是，将它整理成表7。计算结果中标示行Row Slack or Surplus Dual Price之后的数据为模型（1）的每一个式子对应的结果。第1行对应目标函数值，第2行到第99行对应于第1个约束的98个不等式，其数值表示按最优方案分配后原需求单上的欠缺房间数，在表6和表7中列入分配数值后面的括号内（没有括号的表示不欠缺，商务间没有欠缺）。第100行到113行对应于第2个约束的14个不等式，表示每天客房的剩余数量，分别填在表6和表7的最后一行。表6 旅行社标准间分配方案（单位：间）星期一星期二星期三星期四星期

11、五星期六星期日星期一22061015187星期二508101020星期三12170（14）0（9）27（3）星期四03（3）0（15）20星期五0（30）0（27）20星期六1810星期日22当日空房22110230024表7 旅行社商务间分配方案（单位：间）星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一128610547星期二91210952星期三127652星期四8751星期五5824星期六2618星期日0当日空房28331827251366从表6和表7可以看出，从星期五到星期日标准间房源紧张，不能满足需求，而商务间都有空置的客房，于是，应该采用一些灵活的策略，充分利用闲置的房间，提高酒

12、店的收益。3.免费升级策略所谓免费升级，是在标准间不够分配、而商务间有剩余的情况下，将一部分商务间按对标准间的需求进行分配并收费，上面的计算结果表明，有条件施行这种策略。（标准间），（商务间），的意义同前。设需要标准间、分配也是标准间从第天入住到第天的房间数为，需要标准间、而分配商务间从第天入住到第天的房间数为，需要商务间、分配商务间从第天入住到第天的房间数为，模型（1）变为，整数，。 （2）对这个模型做几点解释：在目标函数中需要标准间、但分配商务间的客房价格是（标准间价格）；第1个约束表示需要标准间、而分配为两类客房的总和不超出对标准间的需求；第2个约束是商务间分配和需求的关系；第3个约束为

13、标准间的房源限制；第4个约束为商务间的房源限制。采用LINGO软件求解整数线性规划模型（2），程序见附录2。计算输出中最优目标值为1448613元，VAR(1, i，j)是，即需要标准间、分配也是标准间的分配方案，将结果整理在表8中。表8 免费升级时标准间分配方案星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一02061012187星期二508101019星期三10170330星期四061520星期五000星期六1810星期日0输出中var21(i,j)是，即需要标准间，而分配商务间的分配方案，将结果整理在表9中。表9 免费升级时需要标准间，而分配商务间的分配方案星期一星期二星期三星期四星期五

14、星期六星期日星期一2000300星期二000001星期三001400星期四0000星期五0020星期六00星期日22将表8和表9的对应项求和，即，得到为满足标准间需要的客房实际分配数量，再与常规策略的表6比较，可以计算出免费升级与常规策略相比时实际分配的增减值，结果列入表10，其中数字的表示免费升级的分配总量，表示增减量（时略去）。一个有趣的现象是分配给只住星期三一晚的客房数减少2间，而分配给从星期三入住到星期五、星期六和星期日的客房数分别增加14、3和3间，星期四入住到星期五和星期六的客房数分别增加3和15间。这种明显的改进有利于提高酒店的收益。表10 免费升级时需要标准间，而分配两类房间的

15、分配方案星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一22061015187星期二508101020星期三10/-21714/143/330/3星期四06/315/1520星期五0020星期六1810星期日22输出中是，即需要商务间、分配商务间的分配方案，将结果整理在表11中。与常规策略的表7比较，可以发现，仅有的区别是这里不再分配客房给星期五入住1天和2天的商务间客户（表11中数字用空心体表示），其原因是为了最大的经济收入，将这些客房分配给了星期三和星期四入住标准间的住宿时间比较长的顾客了。表11 免费升级时商务间分配方案星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一128610547星

16、期二91210952星期三127652星期四8751星期五0024星期六2618星期日04.折扣优惠策略所谓的优惠政策，是在首选价位客房无法满足需求、而其他价位客房有剩余的情况下，采用打折优惠的办法鼓励部分顾客改变原来的需求，选择其他价位客房。（标准间），（商务间），的意义同前，记需要第类房、而分配第类房从第天入住到第天的价格为，需要与分配的客房类型不同时折扣因子为（）。设需要第类房、而分配第类房从第天入住到第天的房间数为，（标准间），（商务间）。模型（1）变为，整数， （3）其中在前两个模型的基础上很容易解释这个模型，只需注意第1个约束是而不是对求和不超出对类房的需求。取折扣因子，采用LIN

17、GO软件求解整数线性规划模型（3），程序见附录3.输出的前4行为Global optimal solution found at iteration: 94Objective value: 1480658.Variable Value Reduced CostALPHA 0.9000000 0.000000即算法在迭代94次后收敛到全局最优解。目标值为1480658元，比常规策略的目标值1374103元提高7.75%，比免费升级策略的目标值1448613元提高2.21%。采用折扣优惠策略与常规策略显然是不相容的，因为后者不能利用另一类空闲的房间。折扣优惠策略与免费升级策略有什么关系呢？在商务间

18、房源紧张、不能满足需求时，折扣优惠策略可以安排需要商务间的客户入住标准间，但免费升级策略无法实现。而在标准间房源紧张、不能满足需求时，折扣优惠策略就等同于免费升级策略吗？即它们的最优解一样，只是将免费升级房间的价格用折扣价替代？让我们通过计算结果来回答这个问题。表12中的数字形式是，其中（输出中），（输出中），。表12 折扣优惠时对标准间需求的分配方案星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一0/2/20/20/206/0/610/0/1015/0/1518/0/187/0/7星期二0/5/50/0/08/0/810/0/1010/0/1012/8/20星期三12/0/1217/0/17

19、14/0/149/0/92/28/30星期四0/0/01/5/615/0/1520/0/20星期五0/0/00/0/017/3/20星期六18/0/185/5/10星期日0/22/22表12的3个数字可以与表8、表9和表10对应的3个数字比较，可以发现有一些不同。特别是表12的（折扣优惠策略下对标准间需求的分配总数）与表10（免费升级策略下对标准间需求的分配总数）相比，有2处不同：星期三只入住一天及星期三入住到星期六的分配数量，在免费升级策略下分别是10间和3间，而在折扣优惠策略下分别是12间和9间。表13类似于表12，其中（输出中），（输出中），。表13 折扣优惠时对商务间需求的分配方案星期

20、一星期二星期三星期四星期五星期六星期日星期一0/12/120/8/80/6/60/10/100/5/50/4/40/7/7星期二0/9/90/12/120/10/100/9/90/5/50/2/2星期三10/0/100/7/70/5/50/0/00/2/2星期四8/0/80/7/70/5/50/1/1星期五0/0/00/0/00/24/24星期六17/8/250/18/18星期日0/0/0在表13 中我们发现，需要商务间但只住星期三、星期四、星期六一天的一部分顾客被分配给标准间，这在免费升级策略下是不允许的。应该指出，由上面这些模型得到的分配方案只考虑了客户需求和房间的可供应量这两个约束，实际

21、问题可能还有其他的条件，另外，当制订的分配方案不能完全满足客户需求时，客户会改变原来的需求，这就需要反复调整，并且采用各种策略与客户磋商，争取达到双方满意的结果。感谢：编者感谢Momade Inc.提供的问题原型。附录1 常规策略下求解模型（1）的LINGO程序model;sets：class/1.2/; ！两类房间day/1.7/; ! 7天一个时段dayandday（day，day）；dayandtype（class，day，day）：demand，price，var；available（class，day）：capacity；endsetsdata：demand= ！两类房间的需求2 2

22、0 6 10 15 18 70 5 0 8 10 10 200 0 12 17 14 9 300 0 0 0 6 15 200 0 0 0 30 27 200 0 0 0 0 18 100 0 0 0 0 0 2212 8 6 10 5 4 70 9 12 10 9 5 20 0 12 7 6 5 20 0 0 8 7 5 10 0 0 0 5 8 240 0 0 0 0 26 180 0 0 0 0 0 0；price = ！两类房间报价888 1680 2530 3197 3996 4795 49730 888 1680 2530 3197 3996 42620 0 888 1680 25

23、30 3374 35520 0 0 888 1776 2664 31970 0 0 0 999 1998 26970 0 0 0 0 999 16800 0 0 0 0 0 8881100 2200 3000 4000 5000 5800 60000 1100 2200 3000 4000 5000 58000 0 1100 2200 3000 4000 50000 0 0 1100 2200 3300 40000 0 0 0 1200 2400 33000 0 0 0 0 1200 23000 0 0 0 0 0 1100；capacity= ！两类房间可供数量100 140 160 188

24、 150 150 15080 120 120 120 120 120 120；enddatamax=sum（dayandtype（k，i，j）：var（k，i，j）* price（k，i，j）； ！目标函数for（dayandtype（k，i，j）：var（k，i，j）demand（k，i，j）； ！需求约束for（available（k，l）：sum（dayandday（i，j）|（i#le#l）#and#（j#ge#l）：var（k，i，j）capacity（k，l）； ！供应约束for（dayandtype：gin（var）； ！整数约束end附录2 免费升级策略下求解模型（2）的LIN

25、GO程序model：sets：class/1.2/;day/1.7/; dayandday（day，day）：var1，var21，var22；dayandtype（class，day，day）：demand，price；available（class，day）：capacity；endsetsdata：demand= ！两类房间的需求！与附录相同，略去price = ！两类房间报价！与附录相同，略去capacity= ！两类房间可供数量！与附录相同，略去enddata！目标函数max=sum（dayandday（i，j）：var1（i，j）* price（1，i，j）+ var21（i，j）

26、* price（1，i，j）+ var22（i，j）* price（1，i，j）);for（dayandday（i，j）：var1（i，j）+ var21（i，j）demand（1，i，j）； !标准间需求约束 for（dayandday（i，j）：var22（i，j）demand（2，i，j）； ！商务间需求约束for（day（1）：sum（dayandday（i，j）|（i#le#l）#and#（j#ge#l）：Var1（i，j）capacity（1，l）； ！标准间供应约束for（day（1）：sum（dayandday（i，j）|（i#le#l）#and#（j#ge#l）：Var21（

27、i，j）+ var22（i，j）capacity（2，l）； ！商务间供应约束for（dayandday：gin（var1）； ！整数约束for（dayandday：gin（var21）； ！整数约束for（dayandday：gin（var22）； ！整数约束end附录3 折扣优惠策略下求解模型（3）的LINGO程序model：sets：subclass/1.2/; class/1.2/;day/1.7/;dayandday（day，day）；dayandtype（class，day，day）：demand，price；dayandsubtype（subclass，class，day，day

28、）：var，subprice；available（class，day）：capacity；endsetsdata：alpha=0.9； ！折扣系数demand= ！两类房间的需求！与附录相同，略去price = ！两类房间报价！与附录相同，略去capacity= ！两类房间可供数量！与附录相同，略去enddatafor（dayandday（i，j）：subprice（1，1，i，j）=price（1，i，j）； ！需要标准间、分配标准间价格for（dayandday（i，j）：subprice（2，1，i，j）= alpha * price（1，i，j）； ！需要标准间、分配商务间价格for（

29、dayandday（i，j）：subprice（2，2，i，j）= price（2，i，j）； ！需要商务间、分配商务间价格for（dayandday（i，j）：subprice（1，2，i，j）= alpha * price（2，i，j）； ！需要商务间、分配标准间价格max=sum (dayandsubtype (u,k,i,j):var (u,k,i,j) * subprice (u,k,i,j); !目标函数for（dayandtype（k，i，j）：sum（subclass（u）：Var（k，u，i，j）demand（k，i，j）； ！需求约束for（available（k，l）：s

30、um（dayandtype（u，i，j）|（i#le#l）#and#（j#ge#l）：var（u，k，i，j）capacity（k，l）； ！供应约束for（dayandsubtype：gin（var）； ！整数限制end参考文献1 Sylvain D，Vialle G，Humphreys B K. Yield management：applications to air transport and other service industries. Paris：Presses de l Institut du Transport aerien，1994.2 Bitran G R，Mondschein S V. An application of yield management to the hotel industry considering multiple day stays.Operations Research，1995，43（3）：427-443.-