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CSCI B450/B550 Fall 2023 — Homework 1̲ (30 points)

Homework 1

Due:  Thursday, September 28 by 11:59 PM

General Instructions

As with all individual assignments:

•  Any collaboration with others or use of external materials beyond the text- book and items found on the course page of Blackboard is not permitted. If you need assistance, please get help from a tutor, email me, and/or come see me during office hours (if you can’t make my office hours, please contact me and we can try to schedule an appointment).

•  Make sure you have appropriate commenting in any VBA code that you write.

•  Make sure any Excel sheets you create are clean and well organized.

For this assignment, you will be creating two modified versions of one of the spreadsheet simulations from Chapter 2 and making a policy decision based on those spreadsheets. You will be looking at whether it is a better decision to hire one additional employee that serves customers quickly or two employees that serve customers more slowly.  Specifically, you will be examining the following scenario and question:

Your company has  a  computer technical support center currently staffed by two  people,  Able  and  Baker,  who  take  calls  and  try  to  answer  questions  and solve  computer  problems.    Your  boss  has  determined  that  the  support  center needs to have better customer response time and the best way to improve this is to hire one or more new customer service representatives.  During the process of interviewing, the candidate pool was narrowed down to three candidates:  Charlie, Dave, and Edna.  Charlie has more  experience than Dave and Edna and would command approximately double the salary as Dave or Edna.  The budget is such that the company can hire either Charlie or both Dave and Edna.  Your job is to create simulations based on their estimated skill level (and the known information about your support center and current employees) and make a recommendation answering the following question:  Would the company be best served hiring Charlie  or hiring  both Dave  and Edna?

Part 1:  Modifying the Simulation

You will need to edit the Able-Baker example simulation for this, so first make sure you have Example2.6AbleBaker.xls and make two (2) copies of it, saved as

ThreeServers.xlsm and FourServers.xlsm.

Note that in order to make these simulations work without writing a lot of VBA code yourself, you will need to make sure the file BCNNvba.xla is saved in the same directory.  The required files for this assignment are available on Blackboard.

Three Servers Version

For the file ThreeServers.xlsm, modify it so that it fits the following description

•  This simulation will represent a technical support center staffed by three people: Able, Baker, and Charlie

•  As with the two server version, the time between calls will be 1 to 4 min- utes, but instead of following the distribution from the two server version, follow the distribution in Table 1 below

Table 1: Interarrival Distribution of Calls for Technical Support

Interarrival Distribution of Calls

InterarrivalTime(Minutes)    Probability   CumulativeProbability

1

0.40

0.40

2

0.40

0.80

3

0.10

0.90

4

0.10

1.00

• In this version of the queue problem, when a customer arrives they will go to Able if able is idle, Baker if Able is busy and Baker is idle, Charlie if Baker and Able are busy and Charlie is idle, or to the queue if all three servers are busy

•  The simulation otherwise proceeds similar to the two server queue example from the book.  However, the service times for the three servers are drawn from Tables 2, 3, and 4 found in this document

• You should set up the experiment tab so that it runs 400 trials using any seed EXCEPT 12345

Four Servers Version

For the file FourServers.xlsm, modify it so that it fits the following description

Table 2: Distribution of Able’s Service Time

                                Able’s Service Time Distribution                                

ServiceTimes(Minutes)    Probability    CumulativeProbability

4

0.20

0.20

5

0.33

0.53

6

0.30

0.83

7

0.22

1.05

Table 3: Distribution of Baker’s Service Time

                               Baker’s Service Time Distribution                               

 

ServiceTimes(Minutes)

Probability

 

CumulativeProbability

4

0.25

0.25

5

0.25

0.50

6

0.25

0.75

7

0.25

1.00

Table 4: Distribution of Charlies Service Time                      

                              Charlie’s Service Time Distribution                              

ServiceTimes(Minutes)    Probability

CumulativeProbability

4

0.15

0.15

5

0.35

0.50

6

0.30

0.80

7

0.20

1.00

•  This simulation will represent a technical support center staffed by four people: Able, Baker, Dave, and Edna

•  As with the two server version,  the time between calls will be  1 to  4 minutes,  but instead of following the distribution from the two server version, follow the distribution in Table 1 above (the same as the three server version)

• In this version of the queue problem, when a customer arrives they will go to Able if able is idle, Baker if Able is busy and Baker is idle, Dave if Baker and Able are busy and Dave is idle, Edna if the other three are busy and Edna is idle, or to the queue if all four servers are busy

•  The simulation otherwise proceeds similar to the two server queue exam- ple from the book.   However, the service times for the four servers are drawn from Tables 2, 3, 5, and 6 found in this document

Table 5: Distribution of Dave’s Service Time

                                Dave’s Service Time Distribution                                

ServiceTimes(Minutes)    Probability    CumulativeProbability

7

0.14

0.14

8

0.30

0.44

9

0.25

0.69

10

0.31

1.00

Table 6: Distribution of Edna’s Service Time                        

Edna’s Service Time Distribution

ServiceTimes(Minutes)    Probability

CumulativeProbability

7

0.23

0.23

8

0.21

0.44

9

0.37

0.81

10

0.19

1.00

• You should set up the experiment tab so that it runs 400 trials using any seed EXCEPT 12345

Experiment and Report

You will need to run the experiment tabs for both the three server and four server versions of the simulation so that they run 400 trials each and note the seed that you use (reminder:  this seed cannot be 12345, but may be any other valid value). You will then need to write a short report that contains all of the following:

•  The seed you used for each experiment tab (if you used the same seed for both, note that, otherwise note which seed was used for which simulation).

•  For each simulation: report (either in paragraph form or table form) the average caller delay, median caller delay, minimum caller delay, and max- imum caller delay

•  For each report, include a histogram representing the frequency of trial average caller delay for each half minute range from 0 to 5 (and one bin representing all of those trials that had an average caller delay greater than 5 minutes).  Hint:  The Able-Baker simulation contained such a chart in the Experiment tab. If you are careful in your edits, the creation of such a chart may be near-automatic for you and you can just copy it over to your report.

• Your answer to the question “Would the company be best served hiring Charlie or hiring both Dave and Edna?”  You need to include both your recommendation and a (brief) justification based on what you saw in the simulation

Hypothetical

• In addition to the previous section, you also wish to determine what would need to change in order to make the opposite recommendation.  So, if you recommended the company hire Charlie, what would need to change in order for your recommendation to be to hire Dave and Edna?  Or vice versa if you recommended the company hire Dave and Edna.

•  To do this, you may make changes to any of the values labeled green in the original spreadsheet or their equivalent for the new servers.  This means you can change the magnitudes of the interarrival times, the distribution of the interarrival times, the magnitudes of any servers’ service times or the distributions of the service times. Note that the rest of the green values just change the random number seed or how the results are displayed in the charts, so would not be helpful for changing the actual behavior of the simulation.

•  CSCI B550 Only: For the graduate students, make this change without changing the interarrival times or the magnitude of the service times. Also, do so without changing Able or Baker’s service time distributions.  You are only allowed to change the probability distribution of Charlie, Dave, and Edna’s service times.

•  Then add a section to your report describing these changes (be specific, make sure you include the exact numbers you would set the values to).

Bonus

•  For up to  10% bonus points, determine if there is a way that you can change the probability distribution  (but not the magnitude) of interar- rival times or the probability distributions  (but not the magnitude) of Able and Baker’s service times such that adding more servers would not provide ANY benefit. In other words, is there a way you can set up your spreadsheets by only changing the variables mentioned in the previous sentence such that the other servers never (or at least extremely rarely) provide service to a customer?

•  Add a section to your report answering whether you think this is possible. Then, if you think it is possible, describe an example of what changes you would make  (give specifics).  If you do not believe it is possible, please explain why.

Final Submission Instructions

When you have completed all parts of the assignment and are satisfied with your work, go to the Homework 1 assignment page on Blackboard (In the “Larger Homework Assignments” folder found in the “Assignments” section of Black- board) and turn in your two simulation files  (ThreeServers.xlsm and FourS- ervers.xlsm) and your report.