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第九章 排队论 (1)..


③ 服务机构 排队系统的服务机构主要包含:

服务员(服务设施)数量及其连接 形式(并联或串联) 顾客是单个接受服务还是成批接受 服务 服务时间的分布


各类型排队系统
E E D1 L E E 单队列单服务台 . . D1 D2 Dn . . L L L E D1 D2 … Dn L L L
多队列多服务台(并列) D1
e t b(t ) 0
t 0 t 0
负指数分布描述的随机现象对于过去的事件具有无记忆性,
即Markov性,因此用Markov开头字母M表示; D:定长分布,表示每个顾客接受服务的时间是一个确定 的常数;

Ek:k阶爱尔朗分布〔Erlang),表示每个 顾客接受服务的时间服从k阶爱尔朗分布, 其密度函数为
排队论的系统输入还要关注顾客源是有限集还是无 限集。如工厂内待修的机器数显然是有限集,而到某 航空售票处购票的顾客源则可以认为是无限的。 顾客的到达可以是相互独立的,也就是说,以前的 到达情况对以后顾客的到达没有影响,否则就是有关 联的。如工厂内的机器在一个短的时间区间内出现故 障(顾客到达)的概率就受已经待修或被修理机器数 目的影响。我们主要讨论的是相互独立的情形。 输入过程可以是平稳的,或称为对时间是齐次的, 是指描述相继到达的时间间隔分布和所含参数(如期 望、方差)都是与时间无关的,否则成为非平稳的。 我们主要讨论的是平稳的情形。
(2)排队规则
最常见的等待制排队规则是:
先到先服务FCFS:即按到达次序接受服务,这是最常见的
情形。 后到先服务LCFS:如仓库中存放的货物常常是后放入的先 被出库使用。 具有优先权的服务PS:如医院对病情严重的病人予以优先 治疗,公交车上对老年人予以优先上车就坐等。 随机服务SIRO:指服务员从等待的顾客中随机地选取其中 一个进行服务而不管到达的先后。如电话交换台接通呼唤的 电话。
单队列多服务台(并列) D’1 D’2 多服务台混合形式 L L
E
D1
D2
...
Dn
L
E
D2 D3
单队列多服务台(串列)
服务台的服务时间一般也分成确定型和随机型 两种。例如,自动冲洗汽车的装置对每辆汽车 冲洗(服务)时间是相同的,因而是确定型的。 但大多数情况下服务时间是随机型的,对于随 机型的服务时间,我们需要知道服务时间V的概 率分布。如果服务时间V服从负指数分布,则其 分布函数是

当k=1时爱尔朗分布就是负指数分布;当 k增加时,爱尔朗分布逐渐变为对称的。 当k>30时,爱尔朗分布近似于正态分布。

G:一般随机分布。 例如M/M/l表示到达的间隔时间服从负指数 分布,服务时间也服从负指数分布的单服务 台排队系统模型。M/D/2表示到达间隔时间 服从负指数分布,而服务时间为定长分布的 双服务台排队系统模型。
如服从泊松分布,则在时间t内到达n个顾 客的概率为:
e t ( t ) n Pn (t ) (n 0,1, N ) n!
或相继到达的顾客的间隔时间T服从负指 数分布,即:
P(T t ) 1 et
式中λ为单位时间顾客期望到达数量,称 为平均到达率;1/λ为平均间隔时间。
式中μ 为平均服务率,1/μ 为平均服务时间。
9.1.2排队系统的分类
Kendall符号的形式X/Y/Z。各符号的含 义如下:

X指顾客相继到达间隔时间的分布 Y为服务时间的分布 Z为并列的服务台数目
表示相继到达的间隔时间和服务时间分布符号常用以下符 号表示 M:负指数分布,表示每个顾客接受服务的时间相互独立, 具有相同的负指数分布;
第9章 排队论
南京航空航天大学
排队是我们在日常生活中经常遇到的现象,例如 病人到医院看病、客户到银行汇款、城市拥堵 路段的汽车排队、电话占线等。排队现象产生 的原因之一是要求服务的数量超过了服务机构 的容量,也就是有部分的服务对象不能立即得 到服务;原因之二是系统服务对象到达和服务 时间均存在随机性。前者可以通过增加服务机 构的容量来解决排队现象,但无休止地增加服 务机构的容量会导致追加投资并可能发生系统 资源长时间闲置。后者,也就是系统服务对象 到达和服务时间均存在随机性,致使无法准确 预测估算排队拥堵的具体情况。所以,在服务 系统中的排队现象几乎不可避免。
9.1排队论的基本概念
排队论是通过对服务对象到来及服务时 间的统计研究,得出这些数量指标(等 待时间、排队长度、忙期长短等)的统 计规律,然后根据这些规律来改进服务 系统的结构或重新组织被服务对象,使 得服务系统既能满足服务对象的需要, 又能使服务机构的费用最经济或某些指 标最优。
9.1.1排队过程的一般表示
排队系统示意图
一般的排队系统有三个基本组成 部分: ①输入过程 ②排队及排队规则
③服务机构
① 输入过程 主要包括:


Байду номын сангаас
顾客相继到达系统的时间间隔 顾客到达系统的方式(顾客可能单个 到达,也可能成批到达) 顾客源情况
输入过程说明顾客按怎样的规律到达服务系统 的。它可用一定时间内顾客到达的数量或前后两 个顾客相继到达的间隔时间来描述。按照一定时 间内顾客到达数量或前后两个顾客相继到达的间 隔时间类型的不同,输入过程可以划分为确定型 和随机型两种:如在自动装配线上装配的各部件 就必须是按确定时间间隔到达装配点,定期的航 班、长途客车等都是确定型的;顾客到商店购买 商品、到医院就诊的病人等都是随机型的。在排 队论中,讨论的输入过程主要是随机型的。 随机型的输入是指在时间 t内顾客到达数量 n(t) 服从一定的概率分布。
② 排队及排队规则
(1)排队
排队规则是指顾客来到排队系统后如何排队等候服务的 规则,一般有即时制、等待制和混合制三大类。其中即 时制(损失制)是指当顾客到达时,如果所有服务台都已 被占用,顾客可以随即离开系统。等待制指顾客到达系 统时,所有服务台被占用,顾客就加入排队队列等待服 务。而混合制是即时制和等待制相结合的一种排队服务 规则。混合制主要分为两种情况:一是队长有限制的情 况,即当顾客排队等侯服务的人数超过规定数量(等待 空间有限)时,后来的顾客就自动离开,另求服务;二 是排队等侯时间有限制的情况,即当顾客排队等候超过 一定时间就会自动离开,不能再等。
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