排队论概述
排隊論解決的問題
排隊論也稱隨機服務系統理論,排隊論又叫隨機服務系統理論或公用事業管理中的數學方法。它是研究各種各樣的排隊現象的。
它所要解決的主要問題是:在排隊現象中設法尋求能夠達到服務標準的最少設備,使得在滿足服務對象條件下,服務機構的花費最為經濟,使服務系統效率最高。
排隊現象 作為一種隨機現象,所采用的主要工具是研究隨機現象規律的概率論。它把所需研究的問題 形象地描述成顧客(如電話用戶、發生故障的機床等)來到服務臺前(如電話線路維修工人 等)要求接待,如果“服務臺”已被其他顧客占用,那么就得排隊等待;另一方面服務臺”也 時而清閑,時而忙碌。排隊論就是人們通過數學方法求出顧客等待時間、排隊長度等的概率分布,以便作出決策。目前排隊論在社會生活的各方面已有廣泛而深入的應用,如在水庫用水量的調度、存儲 問題、生產流水線的安排、電力網的設計、鐵路分車場的調度等方面都可運用排隊論的基本理 論來進行計算,從而獲得合理的解決辦法。
排隊論的組成
排隊論一般由輸入過程、排隊規則、服務過程三個部分組成
排隊論的特征
排隊論的輸入過程:
① 顧客的輸入可以是有限的也可以是無限的
② 顧客的輸入可以是單獨的也可以是成批的
③ 顧客的輸入可以是相互獨立的也可以是前后相關的
④ 顧客的輸入可以是平穩的,即輸入的期望和方差是穩定的, 相反,也可以是非穩定的,即隨時間的變化而改變
排隊論的排隊規則:
a.損失制:所有服務臺都有人,離開
b.等待制:所有服務臺都有人,進入隊列等待
c.混合制:所有服務臺都有人,但是系統具有容量限制,達到最大容量之后需要離開
排隊論的服務過程:
其中,服務臺可以分為單服務臺、多服務臺,多服務臺又分為多服務臺串聯和多服務臺并聯,串聯服務臺是所有服務臺依次為同一位顧客服務,并行服務臺是每一個服務臺為不同的顧客服務,服務的規則如下:
1)先到先服務FCFS
2)后到先服務LCFS
3)優先服務
4)隨機服務
排隊系統的運行指標
① 平均隊長:系統中所有顧客(正在服務的和在隊列中的)期望
② 平均排隊長:系統中正在排隊等待服務的人數的期望
③ 平均逗留時間:顧客在系統中逗留的時間(包含排隊時間以及服務時間)的期望
④ 平均等待時間:顧客在隊列中的等待時間的期望
⑤ 平均忙期:服務機構連續繁忙的時間(顧客到達服務機構開始到服務機構再次空閑為止)的數學期望
排隊系統的表示
排隊系統的數學模型一般用六個大寫字母表示,中間以“/”隔開,即:X/Y/Z/A/B/C,其中,X表示到達顧客流或者顧客到達時間間隔的分布,Y表示服務時間的分布,Z表示服務臺的數量,A表示系統容量一般為,B表示輸入顧客源的數量一般為,C表示服務規則,默認是FCFS。
其中,表示顧客到達時間間隔以及服務時間的分布的數學符號有:
M— 指數分布
D— 確定性分布
EK— k階埃爾朗分布
G— 一般(general)服務時間的分布
GI—一般獨立(General independent)的時間間隔的分布
例如:M/M/1表示輸入過程和服務過程均服從指數分布、服務臺數量為1的排隊系統
M/M/S模型:
設顧客單個到達,相繼到達時間間隔服從參數為λ 的負指數分布,系統中共有s個 服務臺,每個服務臺的服務時間相互獨立,且服從參數為 μ 的負指數分布。當顧客到達時,若有空閑的服務臺則馬上接受服務,否則便排成一個隊列等待,等待時間為無限。
總結
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