运筹学-排队论
(接受服务)
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二、排队系统的组成和特征
1、输入过程
输入即指顾客到达排队系统,可能有以下不同情况。
(1)顾客源的组成
有限的 无限的
(2)顾客到来的方式
一个一个的 成批的
(3)顾客相继到达的间隔时间
确定型的 随机型的
(4)顾客的到来
相互独立的 关联的
(5)输入过程
平稳的,或称对时间是齐次的 非平稳的
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9、其他常用数量指标
s —— 系统中并联服务台的数目;
—— 平均到达率;
1/
—— 平均到达间隔。
—— 平均服务率;
1/ —— 平均服务时间。
—— 服务强度,
每个服务台单位时间内的平均服务时间;
一般有 s ;当s=1时:
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对于损失制和混合制的排队系统,顾客在到达服务系统时, 若系统容量已满,则自行消失。这就是说,到达的顾客不 一定全部进入系统,为此引入:
例如:某排队问题为
M / M / s / ∞ / ∞ /FCFS
则表示顾客到达间隔时间为负指数分布(泊松流);服务时 间为负指数分布;有s(s>1)个服务台;系统等待空间容量无 限(等待制);顾客源无限,采用先到先服务规则。 可简记为: M / M / s
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四、排队系统的参数(分析结果)
1、队长(Ls) 指在系统中的顾客数,期望值 2、排队长(Lq) 指系统中排队等候服务的顾客数
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5、忙期 指从顾客到达空闲服务机构起到服务机构再次空 闲止 这段时间长度,即服务机构连续繁忙的时间长度。 6、系统的状态n:指系统中的顾客数。 7、系统状态的概率Pn(t):指时刻t、系统状态为n的概率。 一般为关于t的微分方程、关于n的差分方程。 8、稳定状态:t→时,t=0时的系统不稳定状态将消失, 系统的状态概率分布不再随时间变化,即 limPn(t)→Pn。
2 2 7 4 3 6 19 4 3 5 10 38 2 7 0
3 6 1 5 6 7 22 3 4 6 11 45 5 2 0
Ls=Lq+正被服务的顾客数 3、逗留时间(Ws) 指一个顾客在系统中的停留时间 4、等待时间(Wq) 指一个顾客在系统中排队等待的时间
Ws=Wq+服务时间
这四项主要性能指标(又称主要工作指标)的值越小,说明系 统排队越少,等待时间越少,因而系统性能越好。显然,它 们是顾客与服务系统的管理者都很关注的。
第十二章 排队论(Queuing Theory)
1 排队论的基本概念 2 到达间隔的分布和服务时
间的分布 3 排队系统的分析
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排队论(Queuing Theory),又称随机服务系统理论 (Random Service System Theory),是一门研究拥挤现象 (排队、等待)的科学。具体地说,它是在研究各种排队 系统概率规律性的基础上,解决相应排队系统的最优 设计和最优控制问题。
单队—单服务台
单队—多服务台(并列)
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多队—多服务台(并列) 多服务台(串列)
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多服务台混合
1
1
2
3
2
(3)服务方式
对单个顾客进行 对成批顾客进行
(4)服务时间
确定型 随机型
(5)服务时间的分布我们总假定是平稳的,即 分布的期望值、方差等参数都不受时间的影响
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三、排队模型的分类(条件参数)
一个排队系统的特征可以用六个参数表示,形式为: [X/Y/Z] /[A/B/C]
2、排队规则 顾客在排队系统中按怎样的规则、次序接受服务的。
(1)顾客到达时,所有服务台被占用 随即离去的 称为即时制(损失制) 先到先服务 排队等候称为等待制 后到先服务 随机服务 有优先权
有限的 (2)从队列占用空间 无限的
(3)从队列的数量
单列 多列
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3、服务机构 没有
(1)服务员数量 一个或多个 (2)多服务台时
排队论是1909年由丹麦工程师爱尔朗(A.K.Erlang)在研 究电话系统时创立的,几十年来排队论的应用领域越 来越广泛,理论也日渐完善。特别是自二十世纪60年 代以来,由于计算机的飞速发展,更为排队论的应用 开拓了宽阔的前景。
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第一节 基本概念
一、排队系统的一般表示
例1、各个顾客由顾客源出发,到达服务机构前排队等候 服务,服务完了后就离开。
学生去食堂就餐等就常常出现排队和等待现象。
排队的不一定是人,也可以是物:
通讯卫星与地面若干待传递的信息;
生产线上的原料、半成品等待加工;
因故障停止运转的机器等待工人修理;
码头的船只等待装卸货物;
要降落的飞机因跑道不空而在空中盘旋等等。
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顾客到达
一般排队的过程
队列 (排队规则)
服务台
顾客离去
e —— 有效平均到达率, 即每单位时间实际进入系统的平 均顾客数(期望值),不同于. 对于等待制的排队系统, e =
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第二节 到达间隔的分布和服务时间的分布
一、经验分布
例2 某服务机构单服务台,先到先服务,对41顾客记录到达 时刻和服务时间s(单位:分钟)如下表,表中第1号顾客到 达时刻为0。全部服务时间为127(分钟)。 (1) (2) (3) (4) (5) (1) (2) (3) (4) (5) (1) (2) (3) (4) (5) i τi si ti wi i τi si ti wi i τi si ti wi 1 0 5 2 0 5 12 2 7 10 9 36 1 2 0
顾客到来
顾客源
排队结构
服务规则
服 务 机
排队规则
构排队Βιβλιοθήκη 统离去排队结构指队列的数目和排列方式 排队规则和服务规则是说明顾客在排队系统中按怎样 的规则、次序接受服务的。
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排队是我们在日常生活和生产中经常遇到的现象:
上、下班搭乘公共汽车;
顾客到商店购买物品;
病员到医院看病;
旅客到售票处购买车票;
其中 X –– 顾客到达的概率分布,可取M、D、Ek等; Y –– 服务时间的概率分布,可取M、D、Ek等; Z –– 服务台个数,取正整数; A –– 排队系统的最大容量,可取正整数或; B –– 顾客源的最大容量,可取正整数或; C –– 排队规则,可取FCFS、LCFS等。
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表示相继到达间隔时间和服务时间的各种分布的符号: M—负指数分布 D —确定型 Ek—k阶爱尔朗分布 GI— 一般相互独立的时间间隔的分布 G— 一般服务时间的分布