超市收银系统的优化与设计 - 图文

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学位论文（设计）作者签名： 指导教师签名：

年 月 日

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题目：超市收银系统的优化与设计 专业：

学生： （签名） 指导教师： （签名）

摘 要

传统半自动人工扫码收银系统存在收银效率低，收银员工作任务枯燥、机械、易出错，顾客排队等待浪费造成顾客满意度降低，收银系统人工成本高等主要问题。针对此现象，本次对超市收银系统的优化与设计引入了RFID（无线射频识别）技术，结合基础工业工程学、运筹学、排队论、经济可行性分析等相关知识，建立了、作业流程分析、改善效果分析、人-机-环境关系分析、排队论分析、5W1H提问技术分析、3DMAX三维模型设计等研究模型。通过借鉴国外该领域的研究成果，构建了一个以RFID（无线射频识别）为技术核心，以智能购物车为载体，以自助结账通道为创新点，以便捷、智能、高效、人性化服务为宗旨的新型智能超市收银系统。最终经过改善前后的效果对比，用数据证实新型智能超市收银系统有效解决了传统半自动人工扫码收银系统存在收银效率低，收银员工作任务枯燥、机械、易出错，顾客排队等待浪费造成顾客满意度降低，收银系统人工成本高等主要问题。

关键词：收银系统；无线电射频技术、；智能客户端；电子账单；自助支付

II

Subject: Optimization and design of the supermarket cash register system

Abstract

There is a low efficiency of the cash register, the cashier task boring, mechanical, error-prone, customer satisfaction reduce wasteful waiting, cash register systems of higher labor costs of doing major problem with conventional semi-automatic cash register system scan code. For this phenomenon, the paper introduced RFID (radio frequency identification) technology, combined with basic industrial engineering, operations research, queuing theory, economic feasibility analysis and other related knowledge, established, workflow analysis, the effect of improving analysis, man - machine - environment relationship analysis, queuing analysis, 5W1H question of technical analysis, 3DMAX three-dimensional model design research model. Through research results in the field of foreign, built a RFID (radio frequency identification) for the core technology, smart cart as a carrier, self-checkout lanes for the innovation to convenient, intelligent, efficient and humane services for the purpose The new intelligent supermarket cash register system. After the final effect of improving the before and after comparison with the data confirm the new Smart supermarket cash register system to effectively solve the traditional semi-artificial scan code there is a low cash register cash register system efficiency, cashier tasks boring, mechanical, error-prone, resulting in customer satisfaction wasted waiting reduced cash register system the main problem of higher labor costs.

Keywords: cash register systems, radio frequency technology, smart clients, electronic billing, self-pay

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目 录

1.绪论 ............................................................................................................................ 1 1.1 研究背景与意义 ................................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 ................................................................................................. 3 1.3 论文的研究方法及内容 ..................................................................................... 8 2.收银系统的现状问题分析 ........................................................................................ 9 2.1 现状调查及数据统计 ......................................................................................... 9 2.2 传统半自动人工扫码收银系统流程分析 ....................................................... 11 2.3 传统半自动人工扫码收银系统现存问题 ....................................................... 14 3.基于智能购物车的收银系统优化与设计 .............................................................. 16 3.1 改善方法概述 ................................................................................................... 16 3.1.1 流程分析..................................................................................................... 16 3.2 智能超市收银系统概述 ................................................................................... 17 3.2.1 智能收银系统模型..................................................................................... 18 3.2.2 系统功能结构设计..................................................................................... 19 3.3 智能收银系统主要技术应用 ........................................................................... 23 3.3.1 RFID无线电射频技术 ............................................................................... 23 3.3.2 智能手机客户端......................................................................................... 24 3.3.3 电子标签..................................................................................................... 24 4.改善前后的比较分析 .............................................................................................. 26 4.1 排队浪费问题的改善效果分析 ....................................................................... 26 4.2 购物与收银流程改善效果分析 ....................................................................... 31 4.3 经济可行性分析 ............................................................................................... 35 5.结论与展望 .............................................................................................................. 38 致 谢 ......................................................................................................................... 39 参考文献 ..................................................................................................................... 40

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1.绪论

1.1 研究背景与意义

在21世纪新常态下，各行各业都在发生着翻天覆地的变化，智能化、移动互联网等词已经体现在方方面面，科学技术的进步强有力地推动着社会发展。在这种时代背景下，“落后就要挨打”的现象就越发明显。新时代的落后表现在三个方面：观念的落后、技术的落后、信息的落后，所以如何在新的时代背景下形成核心竞争力，是每个行业必须思考的问题。

就服务行业而言，在科学技术飞速提升、社会健步发展的今天，服务行业追求快捷、智能、高效、人性化的理念已经深入人心，经营者凭借智能、高效的服务给消费者以便捷、人性化的体验，使得双方都能从中获益。在这一服务理念的催生下，新型智能超市收银系统的研发和应用将迎来发展的高潮。作为日用百货服务行业，超市和百姓的关系日益密切，其竞争相当激烈并有所升级，不再是规模的竞争，而是技术的竞争、管理的竞争、人才的竞争、模式的竞争。所以技术的提升、管理的升级、模式的创新是日用百货服务行业的竞争核心。

首先就目前的市场背景而言，为新型智能超市收银系统的研发与设计提供了一个很好的平台，随着人民生活水平的提高，大众化消费已经不仅仅停留在基本生活必需品上，对于物质、文化、精神等方面的需求日益多样化，而超市商品多样化的特点恰恰适应了消费者的需求。自上世纪80年代以来，我国大型连锁超市的数量急剧上涨，包括国内、外各大连锁超市运营品牌，比如沃尔玛 、家乐福、华润万家、大润发、华联、人人乐、家美佳、永辉等知名品牌，与此同时也有不少的民间小型超市产生并得以发展壮大。无论是零售行业内的大型连锁超市还是小型零售商店，他们得以发展壮大的原因，归根结底就是国家经济水平的提高与人民日益增长的物质、文化需求。而未来社会国家经济水平定会节节高，人民的物质、文化需求将会更加多样化，这将很大程度上再次促进日常消费领域的扩大与增长。所以从企业发展角度而言，必然要在这个增长的大锅中分得一杯羹。 其次，在当今以移动互联网为主流的消费环境下，网购这种新型的消费方式对于传统的实体超市是一个非常大的冲击，所以实体超市在未来的发展中将面临极大地压力。如何才能维持现有的市场份额，避免客户的流失，这是实体超市必

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须考虑的问题。在淘宝、天猫、京东等网上商城日益强大的今天，好多消费者大到家电、小到日用百货，都选择网上购物，这种新型的购物方式以其便捷、足不出户便可购物、送货上门、能够货比三家、商品种类繁多等特点深受年轻人的支持，这无疑与实体超市形成了竞争优势上的悬殊。

再者，虽然目前各大超市已经开通了网上超市，能够同时支持实现顾客在线上、线下的消费需求，但是其推广、使用、收益以及专业化程度仍然有待提高。 当然，社会各界对于国内劳动力成本廉价的观念也应该随着社会发展而改变。据腾讯新闻报道，近年来，我国劳动力成本涨幅明显，许多合资、外资企业都在考虑将生产企业迁至东南亚等一些劳动力成本更低的国家。所以未来在我国劳动力成本稳步增长的背景下，各行各业都必须考虑减少人力投资，才能在激烈的行业竞争中具备优势，在企业运营中获得更大的利益。作为超市行业，也必须考虑人力成本，所以智能超市收银系统的引入与使用必然是一种趋势。 总之，以上种种现状的矛头都指向实体超市在观念、技术、信息的落后上， 所以现有实体超市的创新与优化时不我待。

然而，新型智能超市收银系统中新技术的应用与实现，必须有一个良好的网络环境以及移动互联网技术的普及，还有无线射频技术与电子标签的合理使用及用户习惯的培养。

早在2011年时，我国手机用户已经超过9.2亿，到今天智能手机用户已经占到手机总用户的72%以上，相比较PC，其用户量实现很大的突破。所以，手机客户端的使用必然适应消费者使用习惯，在给消费者提供方便的同时也有助于实体超市维持好客户关系。关于移动互联网技术而言，未来也有望会有一个良好的网络环境，原因在于这是社会发展的必然趋势，也是李克强总理特别强调的政府工作重点之一。表现在4G时代的到来给互联网用户的升级体验，还有李克强总理对于提速降低流量费用的工作指示。这些都有助于新型智能超市收银系统的普及与使用。

其意义在于：在市场环境激烈竞争的背景下，降低超市经营成本，延长营运时间；为消费者提供便捷、人性化、智能化的购物体验；减轻收银员机械、繁重的工作任务；维持客流量、避免客户流失；充分利用移动互联网技术，使得在与网上各大超市的竞争中占据优势；有效缓解收银速度慢、排队等候时间长的问题，

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从而提升顾客满意度。在零售行业竞争日益激烈的今天，设计、使用新型智能超市收银系统将超市销售、收银融为一体的解决方案，非常巧妙的适应了零售行业的发展。新型智能超市收银系统既给消费者购物、支付提供便捷，能从根本上解决收银员、导购繁重的工作压力与任务。 具体而言，新型智能收银系统的设计意义： （1）智能化体验、快捷舒适的顾客服务体系 （2）相比较传统的收银系统大大节省人力

传统的收银方式：顾客需要将商品从货架上搬运到购物车内、将商品从购物车搬运至收银台、收银员机械化扫码、顾客付款（收银员找零）、顾客将商品搬运至购物车或购物袋；新型智能收银系统：顾客需要将商品从货架上搬运到购物车内、顾客付款（收银员找零）、顾客将商品搬运至购物车或购物袋。相对来说减少了顾客搬运浪费、减少了顾客等待收银员扫码的排队等待浪费，减少了超市对于人力的需求，可将解放出的劳动力用于顾客服务于安全防盗工作； （3）特别适合当今时代快节奏、智能化、信息化、利益化的生活、消费习惯；

（4）更适合大型连锁购物超市系统化、多元化、智能化、人性化的管理、服务理念；

（5）解放了传统收银员枯燥、机械的劳作模式，引入智能化操作系统，电脑代替人工繁琐任务，大大提升工作效率与业务正确率；

（6）超市导航系统的设计为顾客在大型超市中购物提供了方便，一方面直观显示、通知顾客打折、促销等优惠商品，另一方面为顾客提供准确的超市布局导航，方便顾客快速、准确找到想要找的商品区（模式类似于百度地图）。

1.2 国内外研究现状

一直以来，超市收银系统始终在超市的经营与管理中发挥着举足轻重的作用，它是将商品管理和经营中各种内部、外部信息进行搜集、整理、加工处理、传递、有序存储等，最终为超市管理者提供数据分析、决策研究之便，使销售模式更方便、快捷的系统。当今社会，超市已经成为国内、外消费者经常光顾的购物和体验的主要场所，然而目前国内、外大多数超市采用人工扫描条形码扫的半

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自动人工收银系统，存在结账时排队等待时间过长等问题，最终导致顾客满意度下降、客源流失等严重不良结果。在零售行业内，正在萌芽阶段的收银自动化之风，必然掀起无线射频识别技术在超市收银系统中应用的浪潮。自上世纪80年代以来，计算机技术得到了前所未有的发展，传统半自动人工扫码收银系统已经在零售行业中得到广泛应用。经过多年的使用与改善，超市收银系统的设计者们在实战中逐步发现问题、解决问题，随着计算机与网络技术在各行各业的普及与深入，在国外已经开始引入RFID（无线射频识别）技术，使超市收银系统向自动化、智能化、人性化的趋势不断进步。如今超市收银系统的发展已经到了相对成熟、稳定的阶段。

就国内现状而言，一些大型超市对RFID（无线射频识别）技术的引入与使用仍然是比较保守的态度，没有从心理上完全接受这项新兴技术，更多的超市选择继续使用传统的半自动人工扫码收银系统。然而，随着社会发展与人们观念的不断解放，超市商品种类也不断增多、超市规模急速扩大、超市客流量急剧增长，使得超市购物高峰期延长，消费者在购物中拥挤、排队等待成了一个相对普遍、严重的现象，这大大降低了顾客满意度，对于超市的经营业绩就有了很大的影响。再者，随着网络超市线上销售模式的不断推广与使用，实体超市面临明显的困境。 据了解，国美电器于2004年10月份在北京开通了第一家电子标签店面，进行RFID（无线射频识别）技术与电子标签的功能测试，但其力度要比沃尔玛小得多。因为国内现有大型超市零售业的管理与发展仍然处于一个相对滞后的状态；其次，目前我国劳动力成本相对较低，相比较完整的自动收银系统，人工收银显然更经济；当然国内RFID（无线射频识别）技术还不够成熟、成本较高也是很多超市经营者更多考虑的问题，这些都导致了国人对RFID（无线射频识别）技术在超市中的使用保持观望的态度。

就国外现状而言，RFID（无线射频识别）技术在超市收银系统中的应用已经引起了许多相关专家的研究，加速了社会各界对该技术的了解与应用，并取得了显著的效果。目前如零售商沃尔玛、制造商强生、物流行业等诸多美国企业和部分政府部门都支持RFID（无线射频识别）技术在各个领域的应用与推广。 有外媒报道称，2003到2005两年内RFID（无线射频识别）技术的使用为美国零售商沃尔玛每年的销售和售后节省近8亿美元费用，沃尔玛相关负责人称

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有望通过开发其潜在价值进一步降低其销售及售后成本，以至于截止到2005年底，沃尔玛开始强制要求其供应商提供有RFID电子标签包装的商品。此外，在芝加哥技术展览会上，RFID（无线射频识别）技术在零售系统中应用消息的发布引起了零售行业的轰动，让更多人看到了RFID（无线射频识别）技术在零售业中光明的未来。之后，大型零售商Tesco、麦德隆等也相继开始实施RFID计划。Tesco也开始要求其供应商截止2006年9月商品包装必须全面实施RFID技术。西班牙零售商更是开发使用RFID（无线射频识别）技术的潜在价值，广泛应用于贵重商品的库存管理和防窃管理。值得一提的是IBM宣布和麦德龙集团合作，旨在提高店内产品在管理上的可视性和供应链效率，所以在麦德龙商场内广泛采用RFID技术，从商品的供应商到仓库、配送中心到超市卖场，两家公司自合作以来成功地应用了RFID技术。该系统还支持货物追踪，追踪每件商品从其供应商到仓库、配送中心，最终到达德国200多家超市和商店的过程，提高了产品在架率和运输存储管理效率。虽然RFID（无线射频识别）技术在这些零售行业的运输中得以很好的应用，但目前RFID技术在商品的销售环节中仍然没有得到广泛的应用。

目前，国内外各大连锁超市普遍使用一下两种收银方式： 1．基于条形码的半自动人工收银系统

由于受到超市经营者严格的投资回报率期望的影响，大部分超市经营者或管理者对于超市收银系统前沿技术的引入与使用都持保守的态度。然而，近年来随着科学技术的不断发展，以及经营者为形成企业核心竞争优势观念的主导，各大超市逐步开始关注超市收银技术的发展前沿和技术水平，也引起了相关领域专家的重视。如此一来，大小超市收银系统的优化与改善就得到了一定程度的进步与发展。就目前国内外各大超市收银系统的现状而言，基于条形码的半自动人工扫码收银系统以及成为主流，同时光笔、CCD、激光以及全角度扫描技术在超市收银中也得到了很大的发展与进步。因为传统的基于条码扫描的半自动人工收银系统仍然存在它的局限性，首先商品需要逐一对准扫描，导致扫描难度大、扫描速度慢，同时传统的扫码方式精度低，存在扫描距离短、且不易识别的缺点，从而大大延长了收银服务时间，使得进入收银系统的顾客排队等待时间长、顾客对于收银服务系统的满意度降低。根据对顾客购物体验满意度的调查分析，可知大多

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数人认为在超市购物过程中，收银系统中排队等待造成时间浪费以及收银员服务态度是影响消费者满意度的主要因素。在一项对超市收银员业务评价的调查中，发现大多数收银员普遍认为条码损坏、扫描设备故障是影响收银效率的主要因素。凡此种种都是可以避免的超市服务系统质量评估的减分因素，所以传统的半自动人工扫码收银系统需要进行进一步的优化与改善。 2．基于RFID(无线射频识别)技术的自动收银系统

伴随着零售行业自动化理念的不断深入，其自动化技术的发展与提升推动着基于RFID(无线射频识别技术)的新型智能超市自动收银系统的应用与推广，未来超市收银系统的发展中，RFID(无线射频识别)技术将全面取代传统条码扫描技术在收银领域中的主导地位。作为全球领先的自助结账系统供应商，NCR公司凭借在2005年11月3日开幕的第七届中国连锁店展览会上以鲜明的技术理念和完备的产品阵容而著称的FastLaneTM自助结账系统、RFID(无线射频识别) 结账通道、RFID收货通道等新理念、新设计而享誉全球。这种自动结账的概念性方案提出，顾客在选购结束后，只需要推着智能购物进入安装有RFID的三辊闸通道式收银系统，系统就可以自动快速、准确地读取智能购物车的车载信息，在这个过程中商品包装袋上的RFID电子标签起到了信息存储与发送的重要作用，在RFID读卡器形成的磁场中，信息读取装置迅速、准确的将信息接受传入信息处理系统中，并显示给顾客以便核对，顾客只需刷卡结账、打印消费凭条，短短数秒钟即可完成结算、收银。

RFID(无线射频识别)技术是非接触式自动识别技术的一种。其组成部分有： （1）电子标签，是一种能够通过内部带有天线的芯片实现目标信息存储功能的信息载体；

（2）解读器，它能够读取电子标签所存储的电子数据； （3）数据传输和处理系统。

RFID(无线射频识别)技术的工作原理是：解读器通过向外发送载波信号，在其周围形成一定的电磁场，这时进入该磁场工作区的电子标签会从中获取能量并激活电子标签中的微芯片电路，电子标签将存储的信息以无线电波的形式发出，由解读器接受、读取，再进行加密处理，然后通过天线发送，一般射频系统可按其工作形势分为主动系统和被动系统，被动射频系统较为常见。本文将简单介绍

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基于RFID(无线射频识别)构建的新型超市的系统组成部分，及其运行、特点和前景意义。

随着科学技术的不断发展，RFID(无线射频识别)技术已经在各个领域得到了很大程度的应用与认可，尤其在超市收银系统中的应用极大的提高了收银效率，同时也有效控制了人工收银中由于操作失误与操作不当造成不必要的经济损失。RFID(无线射频识别)技术特点是非接触式的自动识别，主要利用解读器形成的电磁场，通过无线电波来实现信息的交流，达到获取目标信息数据，并进行处理的目的。RFID(无线射频识别)技术不仅能实现无人操作，还可以在各种可工作于各恶劣环境之下正常运行，同时还可以识别多个高速运动的物体所携带的电子标签中存储的信息。相比较传统的条形码扫描技术，RFID(无线射频识别)技术： （1）可容纳较多容量

相比较传统的条形码技术，存储于内部的带有天线的芯片使得RFID(无线射频识别)技术对于信息的存储有多样性、多量性的普遍特点。 （2）通讯距离长

RFID(无线射频识别)技术以其具备天线芯片的特点，在特定场内就可以非接触性读取信息，相比较传统条形码正对式、瞄准式信息的扫描更加快捷、准确，并可实现较远距离的信息读取与识别。 （3）难以复制

RFID(无线射频识别)技术也解决了条形码易于被复制导致信息丢失或恶意损坏的不足，将信息存储在无线芯片中，可很大程度上避免信息被复制与恶意损坏的可能，这对商品的安全性起着很重要的作用。 （4）对环境变化有较高的适应能力

在工作状态下，解读器通过向外发送载波信号，会在其周围形成一定的电磁场，所以整个信息的发送、接收与处理都是在电磁场中进行的，磁场的稳定性使得RFID(无线射频识别)系统对环境变化有较高的适应能力。 （5）可同时读取多个标签

RFID(无线射频识别)技术作为一种非接触式的自动识别技术，它主要利用射频信号的自动识别技术，不需要人工的干预，它不仅可以可识别高速运动物体所携带的电子标签中存储的信息，还可以同时读取多个电子标签所携带的信息，操

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作快捷方便，完全克服了传统条码逐一用扫描枪对准条形码的不足，同时读取多个标签的技术，使消费者在用智能购物车时投入商品瞬间即可完成信息扫描的技术应用完全可以实现。

1.3 论文的研究方法及内容

考虑到本文研究的题目是超市收银系统的改善，是一个与人们日常生活息息相关的话题。所以，要铭记没有调查就没有发言权，该论文的研究遵循以下研究方法及思路，如图1-1所示。 研 究 方 法 统计分析法、工序流程图、ECRS原则 流程分析法、排队理论、作业测定 基础工业工程方法、5W1H分析 调查问卷、现场采集数据 结论 改善前后分析比较 现状优化与问题改善 现状研究与存在问题分析 基本信息调查与数据的采集 主要内容包括：

选题背景及意义

图1-1 思路金字塔

第一章国内外研究现状

研究方法与思路

国内基于传统条形码扫描的半自动人工收银系统 国外基于无线射频技术的全自动收银系统

现状调查及数据统计 第二章

第三、四章

改善前

业务流程现状

传统半自动人工扫码收银系统流程分析

传统半自动人工扫码收银系统现存问题系统流程分析

传统半自动人工扫码收银系统排队论述

收银员业务流程 消费者购物流程程

新型智能超市收银系统排队论述

改善后

业务流程优化

智能收银系统代替收银员繁重工作任务 消费者购物流程优化论述

第五章：论文研究的结论与展望

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2.收银系统的现状问题分析

2.1 现状调查及数据统计

针对新型智能超市收银系统与传统半自动人工收银系统的服务效果对比研究，选择以人人乐（西安市临潼区店）为参考对象，根据调查有以下相关信息： （1）人人乐（西安市临潼区店）是一家大型连锁超市，是临潼区规模最大、商品种类最齐全、经营效果最好的一家超市，其平面布局如图2-1所示。

图2-1

（2）为满足不同时间段内服务需求，人人乐（西安市临潼区店）共设置28个人工收银通道，购物高峰期及节假日全部开放，在普通购物时间段只开放12到28号中的部分通道。

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图2-2

（3）人人乐（西安市临潼区店）采用普通的购物车，为顾客提供购物方便。

图2-3

（4）根据实际调查与统计，人人乐（西安市临潼区店）超市经理对于收银服务系统的期望是每个收银员前的平均队长应该少于5人，每位顾客的平均等待时间不得超过7min。

（5）针对人人乐（西安市临潼区店）超市在每个不同时间段内顾客到达超市收银系统的情况做了调查，结果显示各个时间段收银通道开放个数如表2-1。

表2-1 各个时间段收银通道开放个数一览表 09:00- 参考时间段 -10:00 工作日 节假日 4 6 15:00- 参考时间段 -16:00 工作日 节假日 6 8 -17:00 6 8 -18:00 6 12 -19:00 8 12 -20:00 8 12 -21:00 8 12 -11:00 4 6 16:00- -12:00 4 6 17:00- -13:00 4 6 18:00- -14:00 4 6 19:00- -15:00 4 6 20:00- 10:00- 11:00- 12:00- 13:00- 14:00-

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表2-2 顾客到达率与平均等待时间汇总

09:00--10:00 10:00--11:00 11:00--12:00 12:00--13:00 13:00--14:00 14:00--15:00 15:00--16:00 16:00--17:00 17:00--18:00 18:00--19:00 19:00--20:00 20:00--21:00 工作日 到达人数 （人） 206 182 143 176 107 124 238 361 442 413 386 401 平均等待时间(min) 3.5 2.8 2.4 2.9 1.8 2.3 3.9 4.6 5.6 5.4 4.7 5.2 节假日 到达人数 （人） 265 149 179 230 198 249 305 352 497 506 429 392 平均等待时间(min) 4.4 2.5 2.9 3.6 2.9 4.0 4.2 4.5 5.8 6.1 5.3 4.9 2.2 传统半自动人工扫码收银系统流程分析

对传统半自动人工扫码收银系统的流程分析，首先要进行顾客对于商品管理事务分析，分别用作业、搬运、检查、等待、存储来描述顾客购物过程中对于商品的管理事务分析，分析结果如表2-3所示。

表2-3

工序名称 作业 作业 搬运 搬运 质量 记号 含义 顾客选择商品、寻找商品对应区域等 收银员扫码，调整条码位置、角度等 将商品搬运至购物车、收银台、购物袋 拿起商品扫码 顾客用过包装袋上的信息了解商品质量 备注 顾客 收银员 顾客 收银员 顾客

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检查 数量 价格 顾客选择性核对商品数量信息 查看商品价格 核对扫码结果 逐一扫码核对，确保避免漏扫、误扫 核对显示器上的商品价格信息 将商品暂存于购物车 等待收银员扫码支付、排队等待 将已扫码的商品暂存于左手边空闲处 等待顾客支付、等待下一位顾客搬运商品 表2-3 改善前顾客购物流程图

顾客 顾客 收银员 收银员 收银员 顾客 顾客 收银员 收银员 检查 质量 数量 价格 停滞 存储 等待 停滞 存储 等待 工作名称：超市购物 编号：20150501 开始：寻找商品 结束：购物完成 方法：现行方法 研究者：赵飞飞 日期：15年5月5日 审阅者：李 娟 日期：15年5月5日 项别 作业 检查 搬运 等待 储存 工作说明 距离/m 时间/min 1.寻找商品区 2.选择商品 3.搬运 4.查看商品信息 5.搬运至购物车 6.搬运至收银区 7.排队等待 8.搬运至收银台 9.搬运至购物袋 214.5 0.81 0.49 0.35 168.3 0.74 1.1 18.8 5.4 0.45 1.12 1.55 19.0 10.2 1.14 1.5 1 1 1 1 1 1 5 1 1

统计 次数 2 1 5 1 0 工序系列 加工 检查 搬运 等待 储存 时间/min 24.2 1.12 23.64 10.2 0 距离/m 214.5 0.49 171.3 0 0 人数 12

表2-4 改善前收银员操作现金支付流程图

工作名称：现金收银 编号：20150502 开始：商品扫码 结束：收银结束 方法：现行方法 研究者：赵飞飞 日期：15年5月5日 审阅者：李 娟 日期：15年5月5日 项别 作业 检查 搬运 等待 储存 工作说明 距离/m 时间/min 1.左手拿起商品 2.右手扫描条码 3.核对显示信息 4.换已扫码商品 5.核对总金额 6.等待顾客支付 7.确认支付找零 8.等待打印票据 9.交付商品票据 0.43 0.29 0 1.45 0 0 0 0 0.70 0.03 0.15 0.1 0.15 0.12 0.25 0.80 0.35 0.90 1 1 1 1 1 2 2 1 2 人数 加工 检查 次数 3 2 3 2 0 工序系列 搬运 等待 储存 统计 时间/min 1.1 0.22 1.08 0.6 0 距离/m 1.74 0 2.58 0 0 表2-5 改善前收银员操作刷卡支付流程图

工作名称：刷卡收银 编号：20150503 开始：商品扫码 结束：收银结束 方法：现行方法 研究者：赵飞飞 日期：15年5月5日 审阅者：李 娟 日期：15年5月5日 项别 作业 检查 搬运 等待 储存 工作说明 距离/m

统计 次数 2 3 3 4 0 工序系列 加工 13

检查 搬运 等待 储存 时间/min 0.29 0.42 0.78 1.35 0 距离/m 0.84 0.15 3.08 0 0 时间/min 人数 1.左手拿起商品 2.右手扫描条码 3.核对显示信息 4.换已扫码商品 5.核对总金额 6.等待顾客刷卡 7.输入金额 8.等待输入密码 9.确认交易 10.等待打印票据 11.等待顾客签字 12.交付商品票据 0.43 0.29 0 1.45 0 0 0.55 0 0.15 0 0 1.2 0.03 0.15 0.1 0.15 0.12 0.75 0.14 0.25 0.20 0.10 0.25 0.60 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2.3 传统半自动人工扫码收银系统现存问题

基于条形码的半自动人工扫码收银系统结合条形码的使用特点，完美结合计算机技术，使得半自动人工收银系统较纯人工收银系统更加简洁、易操作，是一套快捷、易于掌握和使用的收银管理软件。为小型商店、大中型超市等零售行业的经营创造了便利。这些收银系统很大长度上给都扫描商品、管理商品信息、管理厂商信息、管理会员业务、统计营业业绩、系统化管理、打印收银小票、管理进出货提供了方便。然而，随着社会发展与人类使用需求的提升，这种传统的半自动人工扫码收银系统也渐渐显现出其自身的问题： (1)超市的收银效率不高

在传统的半自动人工扫码收银系统中，收银员必须使用手持式或免持式的条码扫描枪，首先将条码枪探头的红色光域对准商品包装袋上的条形码区域，依次将顾客所买的商品扫描，这种有线条码枪会将商品信息传输到电脑中进行结算，这很大程度上降低了超市收银系统的效率，尤其在客流量多的购物高峰期，会大大增加顾客的排队等待时间，这种过多的排队等待与浪费使得客户满意度急剧下降，进而会影响超市的服务质量，造成顾客的流失与经营业绩的下跌。可见，一个小小的收银效率低的问题却在超市的经营与发展中造成了严重的不良后果。

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(2)超市的人工成本比较高

综合前些年的发展实际来看，超市零售行业的竞争普遍归类为规模的竞争、渠道的竞争，所以国内许多大型超市规模之大必然导致了超市工作人员数量之大，我们都知道超市规模越大，客流量越多其收银台负荷就越大。另外，近些年，随着国民经济增长，消费水平急剧提高，劳动力成本随之增长，这使得超市收银员的劳动回报投入成了超市经营的最大成本。众所周知，收银人员的工作是用人工扫描的办法来扫描顾客所选购的商品，在电脑自动结算后与顾客完成支付交易，其工作内容繁重、枯燥，同时对收银员的服务态度要求也相对较高，整体表现为：人工成本高，收银员的工作任务繁重、枯燥、出错几率大；容易造成不必要的经济损失。

(3)条形码扫描工序麻烦

不可否认条形码的发明与使用，在商品流通与交易中发挥着特别重要的作用。虽然条形码在商品运输中的使用很大程度上提升了其效率，但其自身任然存在一些不足，比如：扫描仪必须调整好角度，正面对准条形码扫描才能完成信息的读取，因此工作人员必须逐个调整好角度对准条形码进行扫描，这种方式一方面效率较低，另一方面容易出差错。 (4)条形码易损坏，造成信息丢失

条形码自身的使用特点决定了它易破损、易撕裂、易脏污、易丢失的缺点，这使得条形码信息的获取有了很大的麻烦，在工作中会给商品的管理、运输、销售等环节带来不必要的麻烦。

（5）条形码扫描距离短、不易识别

条码扫描具有局限性，主要在于其扫描距离短，即需要近距离扫描，并且存在不易识别的缺点。

（6）高强度、高重复度工作压力下，收银员服务意识疲劳，服务态度下滑，造成顾客满意度下降，同时也容易造成可避免的工作失误。

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3.基于智能购物车的收银系统优化与设计

3.1 改善方法概述

经过实际调查与测定，不难从数据中发现现有的传统半自动人工扫码收银系统从操作流程与服务性能上来讲都有一定的缺点与局限性。正是因为如此，新型智能超市收银系统的设计与优化必须在对现有传统半自动人工扫码收银系统调查的基础上，进行一对一的改善与优化，对于此问题的研究采用工业工程改善方法中常用的流程分析法以及5W1H提问技术分析:

3.1.1 流程分析

对基于智能购物车的收银系统优化与设计分析步骤模型如表3-1所示。

表3-1

步骤 选择 记录 分析 建立 实施 维持 内容 研究内容超市收银系统的改善及改善前后的比较分析 顾客、收银员搬运距离及时间，平均顾客到达速率 排队论、操作流程分析、改善前后效果分析 新型智能超市收银系统流程模型建立、5W1H技术分析模型 新型新型智能超市收银系统实施模拟 新型智能超市收银系统的应用与推广 3.1.2 5W1H提问技术

表3-2

内容 目的 原因 时间 地点 人员 方法

第一次提问 欲实现什么效果 为什么制定该目标 什么时间做 在什么位置做 由谁来做 怎样做 第二次提问 是否有必要 为什么这样做 选择此时的原因 为什么在此处做 为什么此人做 为什么选择此方式 16

第三次提问 有无其他更适合的结果 是否不需要这样做 有无其他更适合的时间 有无其他更适合的地点 有无其他更适合的人 有无其他更适合的方式

根据5W1H提问技术对本问题的分析得出以下结论：

超市收银系统的改善目的在于实现快捷、智能、全自动化的收银服务，这一改善与研究非常有必要，这是未来社会智能化机器人取代人工劳作模式引导下，科学技术发展的必然趋势，是一个非常适合的结果；超市收银系统改善的原因在于提高超市收银系统的服务效率、降低经营成本、形成超市核心竞争力，这是21世纪经济新常态下行业竞争中，继规模、渠道等传统竞争力转型后的新型竞争力，超市收银系统的改善与智能化的实现是非常有必要的；具体而言，新型智能超市收银系统的改善实际上是在顾客选购与收银员收银这两道工序中增加了智能模块，即智能购物车，它可以替代收银员在顾客将选购的商品放入购物车时，车载RFID（无线射频识别）技术模块将快速完成商品电子标签的扫描与费用结算，就目前的技术水平而言，RFID（无线射频识别）技术的引用非常适合目前零售行业的发展现状；新型智能超市收银系统将传统的收银台集中式收银业务分散为顾客购物时分散式计算业务，这一理念的提出很大程度上缓解了超市收银系统的业务压力，非常适合快节奏的生活模式下购物体验；新型智能超市收银系统在人员分工上也有了新的突破，参与超市业务中的顾客与收银员各自任务有了新的整合与分工，传统的收银员结算转变为顾客自助利用智能购物车计算，传统的收银员刷卡、现金收缴都转变为智能支付终端机器人完成；针对以上5W问题的研究，其最终的核心就是1H即如何做，采用什么技术方法，因为RFID（无线射频识别）技术具备高速读写、环境适应性强、读写距离近的特点，所以选择引用RFID（无线射频识别）技术非常适合新型智能超市收银系统技术实现的特点。

3.2 智能超市收银系统概述

综合智能收银系统研究的背景、意义及其国内外现状的分析，新型智能超市收银系统的设计引用RFID（无线射频识别）、智能手机客户端、电子标签防盗门为等核心技术，结合工业工程、人因工程、管理学所学的基础知识，在对传统的扫描条形码信息识别技术的参考与改进下，大胆改革、勇于创新。新型智能收银系统集高速、高频RFID（无线射频识别）识别技术、智能手机客户端技术、电子标签防盗技术于一体，包含信息存储模块、信息读取模块、信息传输模块、信息处理模块、信息显示模块、接口模块、控制模块；主要流程有：选购/退选、

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结算、支付；预实现选购/退选、结算、快捷支付（支持现金支付、银行卡支付、支付宝支付、会员卡支付等）、购物清单查询、超市商品区域导航、会员服务、紧急呼叫、促销信息推送、语音提醒等功能。其主要功能特点包括智能化、快捷、自动化、出错率、易于操作等。

3.2.1 智能收银系统模型

智能收银系统主要包括信息存储模块、信息读取模块、信息传输模块、信息处理模块、信息显示模块。电子标签为信息的存储提供了平台，RFID（无线射频识别）技术的引用使得读取商品电子标签的环节更加的快捷，接口技术实现信息在读取与处理之间的传输功能，信息的处理主要有主机来完成，最终可将信息通过显示器展现给消费者和超市收银员。

结束 图3-1

开始 是否退否 阅览商品信是 退购 否 现金支付 是 刷卡支付 是 否 手机支付宝支A类通B类通

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信息存储模块 电子标签 RFID 无线射频识别 接口技术 图3-2

主机 触控模块 信息读取模块 信息传输模块 信息处理模块 信息显示模块 对于消费者而言，新型智能超市收银系统更为便捷、易于操作，消费者进入超市后，领取购物车进入选购模式，根据超市导航进入商品区，选中商品后将其放入购物车，购物车内装置的高频RFID无线射频识别系统即可迅速完成信息的读写，随之将所读取的信息传输到收银系统的主机进行信息的加工与处理，消费者便可在显示屏上看到已选商品的信息（包括产品的价格、商标、产地、生产许可证编号、厂家、地址、生产日期、保质期等相关的基本信息）。在消费者选购多种商品后，智能购物车还为顾客提供消费信息的查询功能，使消费者直观、全面的了解消费信息。最后，顾客可以根据实际情况选择支付方式（支付方式主要包括现金支付、银行卡支付、会员卡支付、支付宝支付），在超市出口设置的支付终端完成支付，凭支付小票触发解码装置，通过防盗监测门便可带商品离开，完成愉快、便捷、智能的购物体验。

选购/退选 现金支付 银行卡支付 购物清单查询 会员卡支付 支付宝支付 完成支付 结算 图3-3

3.2.2 系统功能结构设计

新型智能超市收银系的统优化设计理念：超市收银系统服务质量提升的核心

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就是：快速结账带动下有效解决结算时间长、排队等待时间长、收银系统队长过长的问题。综上，系统功能结构的设计必须从三个方面去解决：首先是对RFID（无线射频识别）技术的参考与合理使用，通过高速、智能、精确的信息读取装置来替代传统的条形码扫描；其次快速结账通道的设计要适应RFID（无线射频识别）技术的引入，建立高速结账通道，为智能购物车的使用提供硬件保障，使得快速结账、支付通道畅通无阻；最后就是整个购物环境、结账环境、支付方式多元化、人性化的设计，给顾客购物以愉悦、轻松、智能的体验。总而言之，就是从人、机、环境三个方面综合考虑，全面提升整个选购、结算、支付的服务质量，最终实现高效、快捷、智能化的购物体验，有效减少扫描故障、排队等待浪费、服务员态度不好、服务出错等一系列可以避免的服务质量问题。 根据实际需求，具体功能模块的设计及其功能特点设计如下：

（1）智能购物车扫码模块：主要实现顾客选购、退选、结算功能。在顾客将商品从货架上拿下、投入购物车的瞬间实现条码扫描与信息识别，并将具体信息现实于用户操作界面。

（2）特殊商品通道：因为超市商品种类繁多、规格大小不一、包装各异，对于体积过大、包装奇特的特殊商品，购物车不能满足其特殊的装置需求，所以需要设置特殊商品通道，以便顾客快捷购物。其次，在没有完全实现刷卡消费的今天，仍任要为现金消费者提供方便，所以现金服务在特殊通道中的设置必不可扫。

（3）防盗装置：鉴于新型超市收银系统智能化、无人化的设计理念，所以超市商品的安全性则必须受到重视，参照传统的安全防盗装置，新型智能化超市的防盗系统则需要进一步的提升。“双重防盗、安全无忧”理念的提出，有两个基本的设备支持：智能购物车通道关卡、传统防盗预警门。

（4）支付终端的设计：支付终端有两个可选模式，即会员模式与普通用户，会员模式支付方式包括现金支付、银联卡支付、支付卡（会员卡）支付；普通用户可选择现金支付与银联卡支付。其中支付卡（会员卡）其实是一种增值业务的额设计，类似于余额宝，用户可以在支付卡中存储一定金额的闲置资金，以活期的方式存储，可以随时用于超市消费，同时可以享受利息获益（具体实施办法待定）。

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（5）智能用户操作界面：主要的设计理念是通过这一模块给顾客提供直观、全面、智能、便捷的服务，装置于购物车之上，包含选购、退选、结算、确认支付、购物清单查询、会员服务（促销、打折商品信息）、服务呼叫、超市导航、语音提醒等功能。

（6）智能手机客户端：基于RFID无线电射频技术与手机智能客户端、智能购物车在智能收银系统中的使用将会解决目前存在的问题，并大大提升超市的工作效率、服务水平，智能化收银系统经会顺应时代的发展，成为未来的主流。

图3-4

图3-5

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图3-6

图3-7

图3-8

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如图3-4是新型智能收银系统中购物车上供消费者使用的操控系统触控面板，该面板支持购物车实现商品选购、商品退选、商品区导航、购物电子账单、会员服务、紧急呼叫等功能；如图3-5是智能购物车的三维效果图，智能购物车引入RFID技术，装置于购物车口，在顾客将产品放进购物车的同时读取产品信息，并载入购物车的触控面板；如图3-6、图3-7、图3-8是超市收银系统的结账通道，因为新型智能超市收银系统倡导的无人收银，所以商品安全性尤为重要，安全关卡的设置举足轻重，而电子标签的使用恰恰解决了这一问题，可以从图中看出有两类通道，即A类通道和B类通道来满足不同顾客的需求。

3.3 智能收银系统主要技术应用

3.3.1 RFID无线电射频技术

RFID（无线射频识别）技术，是一种非接触式的高速信息识别技术，兴起于上世纪90年代，能够实现双向通信，其工作特点包含：信息读取精度高、速度快、恶劣环境下正常运行、环境适应能力超强、抗干扰能力强、操作非常便捷等功能特点。其系统的构成也会随着功能的需求不同而各异，不过常见的RFID系统，由电子标签(Tag)、阅读器(Reader)和数据交换与管理系统(Processor)三大部分?4?组成。

RFID（无线射频识别）技术的工作原理：阅读器通过自身的无线电波向外发送信息，并在其周围形成一定的磁场，配套的电子标签在进入该场后，后被无线电波激活能量，通过内置天线将信息发送至阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理?5?。原理图如图3-9所示。

SQL 图3-9

阅读器 电子标签 读写模块控制模块接口模块读写模块存储模块收发模块 23

3.3.2 智能手机客户端

随着科学技术的发展，通讯设备已经进入了人类生活的各个领域，其中手机以其便携、方便、智能等优势特点深入人心。就我国的现状而言，早在2011年我国手机用户已经超过9.2亿，如今智能手机的普及很大程度上改变这人类的生活工作习惯，在市场经济竞争激烈的今天，各行各业都时刻提升着自己的竞争实力，尤其是零售行业，都在通过手机客户端来冲击市场，进而提升自己的销量。所以，在淘宝等日用品网络商城盛行的今天，超市等实体店也应该紧跟时代潮流，充分利用通讯设备及手机客户端给行业带来的方便，在巨大的市场中争取自己的份额。

智能手机客户端在超市收银系统中应用的核心就是:手机选购、手机支付。具体而言，在新型智能超市收银系统的设计中，智能手机客户端模块可以支持商品扫码读取信息、结算功能、支付功能，很大程度上缓解了超市收银压力。在超市购物过程中，智能手机客户端其实充当了智能购物车上信息显示及用户操控模块，相比较更为便携、方便使用，同样可支持实现选购/退选、结算、快捷支付（银行卡支付、支付宝支付、会员卡支付等）、购物清单查询、超市商品区域导航、会员服务、紧急呼叫、促销信息推送、语音提醒等功能。

3.3.3 电子标签

电子标签是一种集信息存储与发送于一体的芯片组合，因为它内部有无线芯片，可以通过无线电波来实现数据之间的传输与交流，具备特殊的信息读写与通信加密的功能。常见的电子标签分为有缘电子标签和无源电子标签?5?，因为无源电子标签相比较有源电子标签使用寿命更长、价格更便宜的特点，而且对于超市里大批量的附商品的电子标签更换电池比较麻烦，所以该系统中应用于商品的电子标签采用无源电子标签。如表3-3对该系统中应用的高频频段和超高频频段进行分析。

表3-3

基本性

超高频电子标签 标签体积小、节省材料、成本低 24

高频电子标签 体积较大、成本相对较高 能特点 产量 读写速度 读写距离 读写频率 稳定性 隐蔽性好、稳定性强 国内电子标签生产线一年达1.5亿 速度快、频率高 典型读写距离为4-6m 每秒可读取200 多支电子标签 读写测试准确率高达99.69% 较高于超高频电子标签 速度远远低于超高频电子标签 典型读写距离为0-20cm 每秒读取10 支电子标签 相比较易产生误读 综合上述对比与分析，结合电子标签在零售领域内的实际应用需求以及现有的实验室数据分析对比，我们采用符合ISO18000-6C 标准的超高频电子标签，电子标签读写设备的选用需要考虑到内部是否采用防碰撞算法，必须能够迅速无漏识别多支电子标签，并能够支持连接多根天线，支持USB等诸多接口，同时也能够支持无线通信或有线通信。

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4.改善前后的比较分析

4.1 排队浪费问题的改善效果分析

众所周知，一直以来大型连锁超市收银系统中，排队等待造成时间浪费以及顾客满意度下降的问题时有发生，且在超市的经营与发展中直接影响着超市的销量与利润。那么，新型智能超市收银系统相比较传统的半自动人工收银系统在排队方面有何改善？A类通道与B类通道如何设计才能更为合理？这必然是新型智能超市收银系统所要解决的问题。

超市排队等待浪费的分析与解决，其实是一个最优化问题。实际上是在一天的不同经营时间段内如何设置收银台的开放数目来满足不同时间段顾客需求的问题。为实现消费者与超市经营者的共同利益，实现双赢的服务理念，我们确定消费过程中，顾客的等待造成的时间浪费以及超市管理人员设置收银员花费的费用为目标函数。与此同时，需要建立进入收银系统的顾客排队时预期可接受的最大队长、所需等待时间的最大值以及超市经营者对于收益系统最大的费用支出为约束，来构建一个求取最优解的数学模型，最终求得目标函数的最优解。 根据目前大型连锁超市经营情况与顾客的到达率，无论在繁华的市中心还是在客流量相对较少的普通市区，根据其特点可将超市收银服务系统归结为随机服务系统，通过大量的实际调查了解与生活经验，可以知道大型连锁超市的收银服务系统具有以下特点：

（1）不同时间段内顾客的到达是随机的，其到达速率也随之不同，但是根据调查结果显示在某个特定的时间段内顾客到达速率会达到一个相对稳定的值，所以可以认为顾客到达时间t符合非时间奇次泊松过程，顾客到达速率可记为λ（t），即在整个研究过程中的某个特定时间段，收银系统中顾客的到达时间的分布，基本上是一个服从以λ为参数的泊松分布；

（2）记大型超市收银系统有x个收银员，根据调查与实际情况可知每个收银员对于顾客的服务是一个相对独立、互不干扰的过程。其次，每个顾客群体到达收银台接受服务也是一个相对独立的过程；

（3）在收银员执行业务流程中，x个收银员相互平行，每个收银员服务于

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不同顾客的服务时间长度随机分布在某一个区间内，具有随机性，所以可确定服务时间变量，服从以μ为参数的负指数分布；

（4）根据调查可知，顾客到达数y与收银员数x之间有三种关系：yx。当yx时，到达收银系统的顾客，可在所有的队列中选择一个队长较小的队列排队等待，收银员则没有空闲。

（5）综合考虑超市收银系统排队现象，可以认为超市该服务系统遵循FCFS(即先来先服务原则)原则，符合非抢占式、排队接受服务的机制，在并行的服务任务中，无论任务大小、服务时间长短、紧急与否，都遵循先到者先服务，后到者后服务的策略。

综合上述超市收银系统中顾客排队现象的基本特点，可建立以下函数关系模型：

f(x)???e??x0x?0x?0 （4-1）

g(x)??ue?ux0x?0x?0 （4-2）

??pn????Lq?anp0n!anp0cn?c?c!1?n?cn?c （4-3）

a1?cac?c(c,a) （4-4）

a'Lq?c?c(c,a) （4-5）

c?ac(c,a)Wq?u(c?a) （4-6）

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其中，a表示收银系统的供给负荷、C表示收银台个数、?表示服务员利用率、1/u表示收银员对每位顾客的平均服务时间、Pn表示系统中有n个顾客到达收银系统的概率、n表示有n个顾客到达超市收银系统、Lq表示平均队长即进入收银系统队列中排队等待接受收银服务顾客数的平均值、Lq表示收银系统中c个平行收银台服务的每个收银员前排队等待的平均队长、Wq表示每个参与到超市收银系统中顾客的平均等待时间。

公式（4-1）指在一定的时间段内，在超市收银服务系统遵循FCFS（先到先服务）原则的前提下，每位顾客到达超市收银系统的时间间隔，在某一特定的时间段内服从以?为参数的负指数分布；

公式（4-2）表示收银员对于单个顾客的服务时间服从以u为参数的负指数分布的密度函数，其中1/?表示顾客平均到达超市收银服务台的间隔时间； 公式（4-3）指收银员对每个顾客的平均服务时间为1/u，超市收银系统的业务负荷为a=?/u时,收银台顾客到达数量为n的概率为Pn，其中

??ncc-1?aa1?P0?????a?n!c!n?0?1??c???1'，记??a为超市收银系统收银员的利用率； c 公式（4-4）表示整个超市收银服务系统的平均队列长度，其中c(c,a)是延迟公式中的阻塞概率。因为超市收银系统中，有c个收银员，服务相互平行、独立，顾客进入超市收银系统中，可根据队列长度选择较短队列。 公式（4-5）表示每个收银员前的平均队长；

公式（4-6）则表示每个到达超市收银系统的顾客需要等待的平均时间。 综合以上调查结果可以建立函数关系组： ??a?1

cLq'ac??c(c,a)?5 c?a Wq?c(c,a)?7

u(c?a)28

经过大量的数据统计与分析可知在人人乐（西安市临潼区），收银系统对每位顾客的平均服务时间为1.58min，即1/u=1.58min。

表4-1 顾客平均到达率

到达人数 （人） 09:00--10:00 10:00--11:00 11:00--12:00 12:00--13:00 13:00--14:00 14:00--15:00 15:00--16:00 16:00--17:00 17:00--18:00 18:00--19:00 19:00--20:00 20:00--21:00 206 182 143 176 107 124 238 361 442 413 386 401 工作日 平均到达率(人/min) 3.43 3.03 2.38 2.93 1.78 2.06 3.97 6.02 7.37 6.88 6.43 6.68 节假日 到达人数 （人） 265 149 179 230 198 249 305 352 497 506 429 392 平均到达率(人/min) 4.42 2.48 2.98 3.83 3.3 4.15 5.08 5.87 8.28 8.43 7.15 6.53 表4-2 各个时间段顾客到达时间间隔

平均到达率(人/min) 工作日 顾客到达 时间间隔 min/人 0.292 0.330 0.420 0.341 0.562 0.485 节假日 平均到达率(人/min) 顾客到达 时间间隔 min/人 0.226 0.403 0.336 0.26 0.030 0.241 09:00--10:00 10:00--11:00 11:00--12:00 12:00--13:00 13:00--14:00 14:00--15:00 3.43 3.03 2.38 2.93 1.78 2.06 4.42 2.48 2.98 3.83 3.3 4.15

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15:00--16:00 16:00--17:00 17:00--18:00 18:00--19:00 19:00--20:00 20:00--21:00 3.97 6.02 7.37 6.88 6.43 6.68 0.252 0.166 0.136 0.145 0.156 0.150 5.08 5.87 8.28 8.43 7.15 6.53 0.197 0.170 0.121 0.118 0.140 0.153 表4-3 各个时间段超市收银系统的负荷

顾客到达 时间间隔 min/人 工作日 超市收银系统负荷 a=?/u 09:00--10:00 10:00--11:00 11:00--12:00 12:00--13:00 13:00--14:00 14:00--15:00 15:00--16:00 16:00--17:00 17:00--18:00 18:00--19:00 19:00--20:00 20:00--21:00 0.292 0.330 0.420 0.341 0.562 0.485 0.252 0.166 0.136 0.145 0.156 0.150 5.4 4.5 3.7 4.6 2.8 3.3 6.3 9.5 11.6 10.9 10.1 10.5 0.226 0.403 0.336 0.26 0.30 0.241 0.197 0.170 0.121 0.118 0.140 0.153 顾客到达 时间间隔 min/人 节假日 超市收银系统负荷 a=?/u 7.0 3.9 4.7 6.1 5.2 6.6 8.0 9.3 13.1 13.4 11.3 10.3 所以，经分析改善后的各个时间段收银台开放数目确定如表4-4。

表4-4 09:00- 参考时间段 -10:00 工作日

10:00- -11:00 5 11:00- -12:00 4 30

12:00- -13:00 5 13:00- -14:00 3 14:00- -15:00 4 6 节假日 参考时间段 7 15:00- -16:00 4 16:00- -17:00 10 9 5 17:00- -18:00 12 13 6 18:00- -19:00 11 13 5 19:00- -20:00 10 11 7 20:00- -21:00 11 10 工作日 节假日 6 8 4.2 购物与收银流程改善效果分析

表4-5 改善后顾客购物流程图

工作名称：购物流程 编号：20150504 开始：寻找商品 结束：购物完成 方法：现行方法 研究者：赵飞飞 日期：15年5月7日 审阅者：李 娟 日期：15年5月7日 检查 搬运 等待 储存 工作说明 距离/m 时间/min 1.寻找商品区 2.选择商品 3.搬运至购物车 4.查看商品信息 5.搬运至收银区 6.排队等待 7.搬运至购物袋 203 4.5 0.81 0.49 168.3 0 1.1 6.60 4.4 0.45 0.70 19.0 4.06 1.5 1 1 1 1 1 1 1 人数 加工 检查 1 3 0 0 0.70 20.95 0 0 工序系列 搬运 等待 储存 0.49 170.2 0 0 项别 作业 次数 2 统计 时间/min 11 距离/m 207.5

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表4-6 改善后智能收银刷卡支付流程图

工作名称：刷卡收银 编号：20150505 开始：信息对接 结束：完成支付 方法：改善后方法 研究者：赵飞飞 日期：15年5月7日 审阅者：李 娟 日期：15年5月7日 作业 检查 搬运 等待 储存 工作说明 距离/m 1.购物车信息对接 2.核对显示信息 3.将支付卡放置感应区 0 0 0.35 时间/min 0.01 0.40 0.02 人数 1 1 1 加工 检查 4 2 0 1 0 工序系列 搬运 等待 储存 项别 统计 次数 时间/min 0.45 0.4 0 1.2 0 0.35 0.5 0 1.1 0 距离/m 4.输入支付密码 5.确认完成支付 6.取走支付卡与票据 7.将商品装入购物袋 0.15 0 0.35 1.1 0.25 0.02 0.15 1.2 1 1 1 1 以上数据的采集与对比遵循以下规则：

（1）该研究数据均是以顾客购买某一特定商品为研究对象； （2）现有传统半自动人工收银扫码系统数据来自实地调查；

（3）对改善后的作业流程时间测定，保留了与传统收银相同工序的时间、距离测定，即遵循控制变量的研究方法；

（4）改善后与改善前不同且没有实现的工序均来源于日常生活中相似作业流程工序的时间测定，如改善后的智能超市收银系统刷卡工序数据来源于日常消费数卡数据记录；

（5）关于RFID（无线射频识别）技术的相关应用，时间测试数据均来源于

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相关文献中对于超高频无线射频识别技术研究的实验室数据。

表4-7

改善前 顾客购 物流程 项别 作业 检查 搬运 等待 改善前收 银员操作 现金支付 流程 等待 改善前收 银员操作 刷卡支付 流程 等待 改善后顾 客购物流程 （实验数据） 作业 检查 搬运 等待 改善后智 能收银刷 卡支付流程 作业 检查 搬运 等待 4 2 1 3 0 4 2 0 1 1.35 11 0.70 20.95 0 0.45 0.4 0 1.2 0 207.5 0.49 170.2 0 0.35 0.5 0 1.1 作业 检查 搬运 2 2 3 3 0.6 0.29 0.42 0.78 0 0.84 0.15 3.08 作业 检查 搬运 次数 2 1 5 1 3 2 3 时间/min 24.2 1.12 23.64 10.2 1.1 0.22 1.08 距离/m 214.5 0.49 171.3 0 1.74 0 2.58 由上述数据可知改善后的新型智能收银系统对每位顾客的平均服务时间为0.83min，即1/u1=0.83min。在平均顾客到达率不变的前提下，智能超市收银系统的服务负荷如表4-8。

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表4-8

顾客到达 时间间隔 min/人 工作日 超市收银系统负荷 顾客到达 时间间隔 min/人 节假日 超市收银系统负荷 a1=?/u1 09:00--10:00 10:00--11:00 11:00--12:00 12:00--13:00 13:00--14:00 14:00--15:00 15:00--16:00 16:00--17:00 17:00--18:00 18:00--19:00 19:00--20:00 20:00--21:00 0.292 0.330 0.420 0.341 0.562 0.485 0.252 0.166 0.136 0.145 0.156 0.150 2.8 2.5 1.97 2.43 1.47 1.71 3.29 5.0 6.10 5.7 5.3 5.5 0.226 0.403 0.336 0.26 0.30 0.241 0.197 0.170 0.121 0.118 0.140 0.153 a1=?/u1 3.67 2.06 2.50 3.20 2.77 3.44 4.21 4.88 6.80 7.0 5.90 5.40 采用新型智能超市收银系统后各时间段需开放自助支付通道个数如表4-9所示。

表4-9

09:00- 参考时间段 -10:00 工作日 节假日 参考时间段 -16:00 工作日 3 -17:00 5 -18:00 6 -19:00 6 -20:00 5 -21:00 6 3 4 15:00- -11:00 3 2 16:00- -12:00 2 3 17:00- -13:00 2 3 18:00- -14:00 2 3 19:00- -15:00 2 3 20:00- 10:00- 11:00- 12:00- 13:00- 14:00-

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节假日 4 5 7 7 6 5

综合上述测量与计算，可知相比较传统的半自动人工扫码收银系统，改善后的新型智能超市收银系统在控制同样规模的超市，购买同样商品的前提下： 收银员数目减少一半，同样收银系统负荷下，需要新型智能超市收银系统支付通道的个数，基本上是传统半自动人工扫码收银时的一半，顾客选购时，平均每件商品减少搬运3次，减少7m搬运距离，查看商品信息更直截了当，进入收银服务系统后平均每件产品累计减少搬运6次，减少搬运距离6.66m，累计减少等待时间10.95，同时新型智能超市收银系统可以为顾客提供更多的增值服务。

4.3 经济可行性分析

针对超市收银系统的改善，无论是技术的革新还是模式的创新，作为一个盈利与服务主导的零售企业，成本固然是必须要考虑的，经过对该领域市场的了解，我发现和其他新生技术相似，无线射频识别技术的发展正随着科学技术时代的进步而不断完善与普及，各国制造商也在积极响应时代发展的号召，使得无线射频识别技术的开发与其配套设施的生产迅猛进步。根据相关技术市场调研专家的对其开发风险的研究数据表明，相比较2008年17亿美元的产业规模，目前已经增长到了59亿美元，这就意味着无线射频识别技术的成本正在随着其规模的发展而降低，普通的无线射频识别电子标签由刚开始的1到5美元，降到几年前20到50美分，而今比较高端的电子标签价格只需要5美分左右。

通过对目前传统超市收银系统的数据调查，以常用的HK360海信收银机为例，总价格需要5900元左右，具体的配件及市场参考价如表4-10所示。

表4-10

配件 购物车 显示器、键盘 POS收款机、钱箱 主机 摩托罗拉Ls2208ap有线扫描枪 扫码枪

说明 普通超市用购物车 海信HK360收音机配套 参考价格（元） 160-220 1200 600 2000 580 35

免持式巨豪Z-6170扫描器 打印机 海信PD58K收款打印机 TM88IV销票据热敏打印自动切纸机 爱普生TM-U288D针式打票机、打印机 800 450 1020 1950 新型智能超市收银系统配件及其市场参考价格如表4-11所示。

表4-11

配件 电子标签读写器 智能购物车载pad 立式三辊闸通道 收款机 打印机 说明 无源UHF超高频电子标签读写器 昂达、研科 类似于地铁站验票通道 支持终端刷卡消费 海信PD58K收款打印机 TM88IV销票据热敏打印自动切纸机 爱普生TM-U288D针式打票机、打印机 电子标签 主要应用于产品包装 参考价格（元） 1000 280 3200 80 450 1020 1950 0.3 虽然新型智能超市收银系统的各个配件价格相对便宜，但是真正的投资在于整套设备的引入与使用，据计世网消息称：构建一套完整的无线射频标签读写系统总共需要花费1.6万美元折合人民币99238约元（参考2015年6月7日交易日柜台成交标准，1美元=6.2024元人民币）。但是当我们考虑到机器代替人工降低人工成本时，整套设备的投资还是有较好的回报收益的。

以人人乐（西安市临潼区店）为例，共设置28个收银台，全岗收银员共需要28个，据统计工作日需要收银员8个，节假日及高峰期需要13个，目前在职收银员16人，每月综合薪资（底薪+奖金）1800元。其次，设备维护费用及附加费用每套每年1500元，综合上述的设备费用，计算可得一年期总成本为：

Ca=28×5900+16×12×1800+28×1500=552800元

根据数据分析与计算，新型智能超市收银系统相比较在传统半自动人工扫码收银系统，平时工作日最多开放自助收银通道6个，节假日及高峰期最多开放自助收银通道7个。另外，为给消费者提供方便，设置1个传统半自动人工收银通道，额外增加1个应急自助收银通道，每年的系统设备维护费及附加费用每台

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