排队论应用1

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排队论在交通拥堵控制中的应用

排队论在交通拥堵控制中的应用

排队论在交通拥堵控制中的应用随着城市化进程的加速和人口的不断增长,交通拥堵问题日益严重,给人们的出行带来了极大的不便。

如何有效地控制交通拥堵,提高道路运输效率,一直是交通管理部门和学者们关注和探索的重要课题。

在这个问题上,排队论作为一种重要的数学工具和管理方法,被广泛应用于交通拥堵控制中,并取得了显著成效。

首先,我们来了解一下排队论。

排队论是研究顾客到达系统并等待服务过程中各种问题的数学方法。

在交通领域中,道路上车辆等待服务过程可以看作是一个排队系统。

通过对车辆到达率、服务速率、队列长度等参数进行建模和分析,可以得出一些关键指标,并提出相应的控制策略。

在实际应用中,我们可以将排队论运用于信号灯优化调度。

信号灯是城市道路上最常见、最直接影响道路运输效率和交通流畅度的设施之一。

通过对信号灯进行优化调度,并根据实际情况调整绿灯时间和红灯时间,可以有效地控制交通拥堵。

排队论可以帮助我们分析车辆到达率和服务速率,进而确定最佳的信号灯调度策略。

例如,在高峰期,车辆到达率较高,我们可以适当延长红灯时间,减少车辆排队等待时间,提高道路通行能力。

此外,在交通拥堵控制中,排队论还可以应用于路口交通信号配时优化。

通过对路口的车流量和服务能力进行建模和分析,我们可以确定最佳的信号配时方案。

例如,在某个路口的早晚高峰期间,通过调整不同方向道路的绿灯时间和红灯时间,并合理设置左转弯、直行、右转弯等不同行驶方向的优先权,在保证道路安全的前提下最大限度地提高交通流畅度。

此外,在公共交通系统中也可以应用排队论进行拥堵控制。

公共交通是城市出行中重要的组成部分,也是解决城市交通拥堵问题的重要手段之一。

通过对公共汽车站点进行建模和分析,并根据旅客到达率、服务速率等参数确定最佳调度策略,可以有效地提高公共交通系统的运行效率。

例如,在高峰期增加公交车班次,缩短乘客的等待时间,提高公交车运行的频率,减少乘客的拥堵感受。

除了以上几个方面,排队论在交通拥堵控制中还有很多其他应用。

排队论在大学校园生活中的应用[合集五篇]

排队论在大学校园生活中的应用[合集五篇]

排队论在大学校园生活中的应用[合集五篇]第一篇:排队论在大学校园生活中的应用排队论在大学校园生活中的应用【摘要】本文以到自动取款机处取款这件在大学校园中再寻常不过的排队现象为基础,通过实地数据搜集、整理和归纳,根据排队论的具体理论内容,通过分布拟合检验,排队系统模型确定,排队系统模型描述和排队系统模型计算等一系列方法步骤确定了ATM机的最佳个数。

【关键词】排队论;ATM取款根据实际调查,我校自动取款机有四个柜台,学生取款时选取一个队伍排队等候服务,构成多队――并列多服务台的情形。

单位时间内到达的学生数和学生的自助操作时间是随机的,假定学生的到达和自助操作时间的分布平稳(即分布的参数不随时间的变化而变化)。

调查的内容是单位时间内到达的学生以及每名学生的自助操作时间。

1.原始数据的采集1.1 单位时间内到达的学生数以1分钟为1个单位时间,随机调查100个单位时间,记录每个单位时间内到达的学生数,经过计算得:所有样本之和1=430,样本容量n1=1001.2 每位学生的自助操作时间随机调查了100名学生的自助操作时间,经过计算得:所有样本之和2=4381,样本容量n2=100。

2.分布拟合检验运用排队论的知识解决实际问题,我们必须确定实际中的排队问题符合哪种排队模型,其中很重要的一项就是要确定学生的到达过程以及每名学生的自助操作时间满足什么规律。

学生到达过程形成Poisson流,每名学生的自助操作时间服从双参数指数分布。

3.排队模型系统的描述c个M/G/1/∞/∞/FCTS型排队模型系统(c=1,2,3)可以用下面的数量指标进行描述。

假定顾客一旦排上一个队就不再换到另一个队上去,即顾客被分流。

则顾客到达率λ分流变成λ/c,而每个服务台的服务率μ不变。

某一个ATM空闲的概率P0=1-λ/(cμ)=1-ρ,整个系统每个窗口都空闲的概率为Pc0=(1-ρ)c;顾客到达系统,得不到及时服务、必须排队等候的概率P2=(λcμ)c=ρc,顾客来到系统不需要等待就可获得服务的概率Pc=1-Pw。

第六章 排队论及其应用

第六章 排队论及其应用

顾客聚 顾客到达
服务机构
顾客散 顾客离去
n ,
n ,
一、生灭过程的定义 生灭过程的定义
若排队系统具有下列性质: (1) ( ) 顾客到达为泊松流,时间间隔服从参 数为n的负指数分布; (2) 顾客服务时间服从参数为 n的负指 数分布; 则排队系统的随机过程{N(t),t>=0} {N(t) t>=0}具有马 尔可夫性质, 为一个生灭过程.
二、生灭过程状态转移图
顾客到达率
λ0 μ1 λ1 S1 μ2 S2 λ2 μ3 λi-2 Si-1 μi-1 μi λi-1 Si λi μi+1 λi+1 μi+2 λk-2 μk-1 λk-1 μk
S0

Si+1

Sk-1
Sk
状态
系统服务率
t→∞时,P 时 ( )趋向于常数 系统达到稳定 i(t)趋向于常数:系统达到稳定
λi μi+1
Si+1
λi+1 μi+2

λk-2 μk-1
Sk-1
λk-1 μk
Sk
P0
P1
P2
Pi
有 ( i i ) Pi i 1Pi 1 i 1Pi 1
对于 0 对于S 对于 k 对于S
1 P1 0 P0
转入
S0 λ0 μ1 λ1 S1 μ2 S2 λ2 μ3
2、排队服务规律
先到先服务、先到后服务、优先服务、随机服务
3、服务机构

单通道 多通道
1 1 2 … c 1 2 … c 1 2 … c
三 排队模型 三、排队模型
(一)排队模型表示方法 排 模型表 法

排队论的应用

排队论的应用

排队论的应用排队是人们日常生活中常见的一种现象,它可以在各个领域中被发现。

排队有时看似简单,但实际上是一个涉及着许多细节和规则的复杂问题。

排队论是研究这种现象的一种数学方法,它可以帮助我们更好地理解和优化排队系统。

排队论的应用广泛而深入,涉及各个方面。

首先,排队论在运输领域得到了广泛应用。

例如,在公共交通系统中,排队论可以帮助优化乘客上下车的流程,减少等待和拥堵时间。

同时,在物流领域,排队论可以协助规划货物的运输路线和时程,提高运输效率。

其次,排队论在服务行业中也有重要的应用。

例如,在银行、医院和餐厅等场所,排队论可以帮助优化客户的等待时间,提高客户满意度。

通过合理安排服务窗口、分配服务资源以及优化服务流程,排队论可以帮助提供更高质量的服务体验。

此外,排队论还在制造业中发挥重要作用。

在生产线上,排队论可以帮助优化机器和工人的调度,提高生产效率。

通过合理调整工作流程、减少等待时间,排队论可以帮助企业提高生产线的整体效益。

不仅如此,排队论还在通信网络中得到了广泛应用。

在互联网时代,人们对于网络服务的需求越来越高,因此如何更好地管理网络流量成为了一个重要的问题。

通过排队论,可以帮助网络运营商合理分配带宽和资源,提高网络的可用性和稳定性。

另外,排队论还在金融行业中发挥着重要作用。

在股票交易所中,随着投资者数量的增加,交易系统的负荷也在不断增加。

排队论可以帮助交易所合理规划交易系统的容量和速度,提高交易效率和可靠性。

总体而言,排队论的应用范围非常广泛,几乎涉及到人们生活的方方面面。

通过排队论,我们可以更好地理解和优化排队系统,提高效率、降低成本。

然而,要注意的是,排队论只是一种方法论,具体的应用需要根据实际情况和需求来进行适当的调整和优化。

希望随着科技的发展和人们对服务质量的要求越来越高,排队论能够在更多领域中得到应用并取得更大的成就。

第四章 排队论在计算机性能评价中应用-1

第四章 排队论在计算机性能评价中应用-1

L W , s e s
L W q q e
成立,则称该排队系统满足Little公式。其中e 表示单位时间内实际进入系统的平均顾客数。
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Little公式的直观解释
在系统达到统计平衡下,考虑一个刚开始接受 服务的顾客,在他后面排队等待服务的平均顾客 数等于在他的平均等待时间内实际进入系统的平 均顾客数,即 Lq q ;又考虑一个刚服务结束 eW 的顾客,在他离开系统时留在系统中的平均顾客 数等于在他的平均逗留时间内实际进入系统的平 均顾客数,即 Ls eWs 。 显然,M/M/1/排队系统中,Little公式是成立 的,且e等于泊松过程的参数。
◆ 请求的个数不受限制;
18
◆ 队列的长度不受限制,排队规则为FCFS; ◆ 系统只有一个服务员。
若M/M/1模型的到达率为,服务率为,1个服务 员。根据稳定的生灭过程,有状态转换和状态方程:
λ0 0 μ1 ... n-1 μn λn-1 n μn+1 λn n+1 μn+2 λn+1 ...
Lq Wq
系统的忙期与闲期 系统处于空闲状态的概率: 系统处于繁忙状态的概率:
服 务 强 度
P 0 1 P ( N 0 ) 1 P 0
21
例1:一个CPU及具有n个中断源的中断系统。设CPU处理中 断的时间是指数分布,平均时间为500ms(500ns)。一个 中断源的两个相邻中断请求时间间隔服从指数分布,其平 均值为20ms。求:最大中断源的个数及在相应中断源个 数的中断响应时间。 解:服从指数分布,属于M/M/1队列,其响应时间有:
获得较大吞吐率和较小响应时间是相互矛盾
的,如何进行折衷是计算机体系结构要研究的

运筹学 排队论(1)

运筹学 排队论(1)

运筹学排队论1. 简介排队论是运筹学中重要的一个分支,它研究了在人员、物品或信息流动过程中产生的排队现象,并通过建立数学模型和分析这些模型来探讨和优化系统中的排队行为。

排队论在各个领域都有广泛的应用,如交通运输、电信网络、生产制造等。

2. 排队模型排队论中常用的模型包括M/M/1模型、M/M/s模型、M/G/1模型等。

其中,M表示到达过程的分布,而G表示服务时间的分布。

而数字1或s则表示系统中的服务通道数。

2.1 M/M/1模型M/M/1模型是排队论中最简单的一个模型,它假设到达过程和服务时间都服从指数分布。

该模型中只有一个服务通道。

2.2 M/M/s模型M/M/s模型是M/M/1模型的扩展,它假设到达过程和服务时间仍然服从指数分布,但有s个服务通道。

M/M/s模型适用于有多个并行服务通道的排队系统。

2.3 M/G/1模型M/G/1模型假设到达过程服从泊松分布,而服务时间服从一般分布。

该模型在实际应用中更为常见,因为服务时间往往不服从指数分布。

3. 排队论的性能度量排队论的性能度量是对排队模型进行定量分析和评估的重要手段,常见的性能度量指标包括平均等待时间、平均逗留时间、系统繁忙率等。

3.1 平均等待时间平均等待时间是指在排队系统中,每个顾客平均等待的时间长度。

通过对排队模型的分析和计算,可以得到平均等待时间的具体数值。

3.2 平均逗留时间平均逗留时间是指每个顾客在排队系统中逗留的平均时间长度。

它等于平均等待时间加上服务时间。

3.3 系统繁忙率系统繁忙率是指服务通道在单位时间内处于工作状态的比例。

它可以用来评估系统是否能够满足顾客的需求。

4. 排队论的应用4.1 交通运输排队论在交通运输领域的应用非常广泛。

例如,交通信号灯的控制就可以通过排队论进行优化,以减少车辆的等待时间和交通拥堵。

4.2 电信网络在电信网络中,排队论被用于研究数据包的传输和路由机制。

通过对排队论模型的分析,可以提高网络的传输效率和质量。

排队论在供应链管理中的应用探究

排队论在供应链管理中的应用探究

排队论在供应链管理中的应用探究供应链管理是一个复杂的领域,它涉及到从原材料采购到产品销售的整个流程,需要考虑生产计划、库存管理、物流配送等多个方面的问题。

在这个过程中,排队论是一种非常有用的工具,它可以帮助企业优化生产流程,提高效率,减少浪费。

排队论是一种数学方法,它通过模拟排队现象的变化来预测排队等待时间、系统容量、利用率等指标。

在供应链管理中,排队论可以用来优化生产线的布局、产品的库存管理、订单的处理等方面。

下面就从这几个方面来探究排队论在供应链管理中的应用。

1、生产线布局的优化在生产流程中,如果每个工作站的加工时间不同,那么就会出现排队等待的情况。

如果每个工作站的产能都相等,那么就会出现浪费和瓶颈。

排队论可以帮助企业合理安排生产线的布局,减少排队等待的时间,提高生产效率。

排队论的核心是看待整个生产线为一个排队系统,包括到达队列、服务台和离开队列等多个部分。

通过模拟不同的生产线布局,可以计算出每个工作站的最优加工时间和订单的最大处理能力。

从而优化生产线的布局,提高生产效率。

2、库存管理的优化在供应链管理中,库存管理是非常重要的一环。

如果企业的库存过多,就会造成浪费和资金占用,如果库存过少,就容易出现缺货和延迟交货的情况。

排队论可以帮助企业优化库存管理,实现精准的库存控制。

首先,要理解库存的本质。

库存是为了满足未来的需求而提前储备的物料或者货品。

在排队论中,库存被认为是等待加工的空间,它会占用服务台的容量。

通过模拟不同的库存管理策略,可以计算出最优的库存水平和订单处理能力,从而实现库存控制和订单的优化。

3、订单的处理在供应链管理中,订单处理是一个非常重要的环节。

如果订单处理能力不足,就会出现延迟交货、顾客投诉等问题。

排队论可以帮助企业优化订单处理流程,实现高效的订单处理和交货。

对于订单处理,排队论的核心是分析订单到达的频率和订单的处理时间。

通过模拟不同的订单处理策略,可以计算出最优的处理能力和订单的最大处理量。

排队论在实际当中的应用_毕业设计

排队论在实际当中的应用_毕业设计

第一章排队论问题的基本理论知识排队是日常生活中经常遇到的现象,本章将介绍排队论的一些基本知识和常见的排队论的模型,使我们对排队论有一个基本的认识。

1.1 预备知识下图是排队过程的一般模型:各个顾客由顾客源(总体)出发,到达服务机构(服务台、服务员)前排队等候接受服务,服务完成后离开。

我们说的排队系统就是图中虚线所包括的部分。

一般的排队系统都有三个基本组成部分:输入过程;排队规则;服务机构。

1.输入过程输入过程考察的是顾客到达服务系统的规律。

可以用一定时间顾客到达数或前后两个顾客相继到达的间隔时间来描述,一般分为确定型和随机型两种。

对于随机型的情形,要知道单位时间的顾客到达数或到达的间隔时间的概率分布。

2.排队规则排队规则分为等待制、损失制和混合制三种。

当顾客到达时,所有服务机构都被占用,则顾客排队等候,即为等待制。

在等待制中,为顾客进行服务的次序可以是先到先服务,或后到先服务,或是随机服务和有优先权服务。

如果顾客来到后看到服务机构没有空闲立即离去,则为损失制。

有些系统因留给顾客排队等待的空间有限,因此超过所能容纳人数的顾客必须离开系统,这种排队规则就是混合制。

3.服务机构可以是一个或多个服务台。

服务时间一般也分成确定型和随机型两种。

但大多数情形服务时间是随机型的。

对于随机型的服务时间,需要知道它的概率分布。

1.2 模型理论分析1.2.1 模型分类排队模型的表示:X/Y/Z/A/B/CX—顾客相继到达的间隔时间的分布;Y—服务时间的分布;M—负指数分布、D—确定型、Ek —k阶爱尔朗分布。

Z—服务台个数;A—系统容量限制(默认为∞);B—顾客源数目(默认为∞);C—服务规则(默认为先到先服务FCFS)。

1.2.2 模型求解一个实际问题作为排队问题求解时,只有顾客到达的间隔时间分布和服务时间的分布须要实测的数据来确定,其他的因素都是在问题提出时给定的。

并且必须确定用以判断系统运行优劣的基本数量指标,解排队问题就是首先求出这些数量指标的概率分布或特征值。

运筹学中的排队论分析与应用

运筹学中的排队论分析与应用

运筹学中的排队论分析与应用运筹学是一门研究如何最优化决策的学科。

在现代社会中,许多场景下都存在排队现象,例如银行、超市、机场等场所。

排队论作为运筹学的一个重要分支,专门研究如何通过合理的排队策略来优化服务效率与用户体验。

本文将介绍排队论的基本原理、应用场景以及如何利用排队论进行实际问题的分析与解决。

一、排队论的基本原理排队论是研究排队系统的理论与方法,其基本原理包括排队模型、排队规则以及排队指标。

1. 排队模型排队模型是对排队系统进行抽象和建模的过程,常用的排队模型有M/M/1、M/M/c、M/G/1等。

其中,M表示顾客到达过程符合泊松分布,而服务过程符合指数分布;1表示一个服务台,c表示多个服务台;G表示总体服从一般分布。

2. 排队规则排队规则是指在排队系统中,顾客到达和离开的规则。

常用的排队规则有先到先服务(First-Come-First-Serve,简称FCFS)、最短作业优先(Shortest Job First,简称SJF)、优先级法则等。

3. 排队指标排队指标是对排队系统性能的度量,常用的排队指标包括平均等待时间、平均逗留时间、系统繁忙度等。

这些指标可以帮助我们评估排队系统的效率,并进行比较和优化。

二、排队论的应用场景排队论的应用场景非常广泛,几乎可以涵盖各个行业。

下面以几个典型的应用场景为例,介绍排队论在其中的分析与应用。

1. 银行排队银行是排队论的典型应用场景之一。

通过排队论的分析,银行可以确定合理的柜台数量和工作人员配置,以减少客户的等待时间和提高服务效率。

此外,银行还可以考虑引入预约系统、自助服务等方式,进一步优化排队系统。

2. 售票窗口排队售票窗口也是一个常见的排队场景,如电影院、火车站等。

利用排队论,可以根据顾客到达的速率和服务时间的分布,预测等待时间,并提前安排足够的窗口进行服务,以提高售票效率和用户体验。

3. 交通信号灯优化交通信号灯的优化也可以借助排队论的方法。

通过对道路上车辆到达和通过的流量进行统计和分析,可以调整信号灯的信号周期和配时方案,以减少交通拥堵和减少等待时间。

排队论在实际当中的应用_毕业设计

排队论在实际当中的应用_毕业设计

第一章排队论问题的基本理论知识排队是日常生活中经常遇到的现象,本章将介绍排队论的一些基本知识和常见的排队论的模型,使我们对排队论有一个基本的认识。

1.1 预备知识下图是排队过程的一般模型:各个顾客由顾客源(总体)出发,到达服务机构(服务台、服务员)前排队等候接受服务,服务完成后离开。

我们说的排队系统就是图中虚线所包括的部分。

一般的排队系统都有三个基本组成部分:输入过程;排队规则;服务机构。

1.输入过程输入过程考察的是顾客到达服务系统的规律。

可以用一定时间内顾客到达数或前后两个顾客相继到达的间隔时间来描述,一般分为确定型和随机型两种。

对于随机型的情形,要知道单位时间内的顾客到达数或到达的间隔时间的概率分布。

2.排队规则排队规则分为等待制、损失制和混合制三种。

当顾客到达时,所有服务机构都被占用,则顾客排队等候,即为等待制。

在等待制中,为顾客进行服务的次序可以是先到先服务,或后到先服务,或是随机服务和有优先权服务。

如果顾客来到后看到服务机构没有空闲立即离去,则为损失制。

有些系统因留给顾客排队等待的空间有限,因此超过所能容纳人数的顾客必须离开系统,这种排队规则就是混合制。

3.服务机构可以是一个或多个服务台。

服务时间一般也分成确定型和随机型两种。

但大多数情形服务时间是随机型的。

对于随机型的服务时间,需要知道它的概率分布。

1.2 模型理论分析1.2.1 模型分类排队模型的表示:X/Y/Z/A/B/CX—顾客相继到达的间隔时间的分布;Y—服务时间的分布;M—负指数分布、D—确定型、Ek —k阶爱尔朗分布。

Z—服务台个数;A—系统容量限制(默认为∞);B—顾客源数目(默认为∞);C—服务规则(默认为先到先服务FCFS)。

1.2.2 模型求解一个实际问题作为排队问题求解时,只有顾客到达的间隔时间分布和服务时间的分布须要实测的数据来确定,其他的因素都是在问题提出时给定的。

并且必须确定用以判断系统运行优劣的基本数量指标,解排队问题就是首先求出这些数量指标的概率分布或特征值。

排队论的应用

排队论的应用

排队论的应用引言排队论是一种用于研究排队系统行为的数学模型和方法。

排队论广泛应用于交通系统、生产线、客户服务等领域,以帮助分析和优化系统的性能。

本文将介绍排队论的基本概念和原理,并探讨其在实际应用中的重要性和效果。

排队论的基本概念排队论是以排队系统为研究对象的数学理论。

排队系统由顾客、服务设备和队列组成。

顾客以一个特定的速率到达系统并等待服务。

服务设备以一定的速率为顾客提供服务。

排队论研究如何通过合理地分配服务设备和管理队列来达到最佳的系统效果。

排队论的基本概念包括:1.到达过程:描述顾客到达系统的规律,通常使用到达率来描述。

到达过程可以是常数过程、泊松过程或其他形式。

2.服务时间分布:描述服务设备为顾客提供服务所需要的时间,通常使用服务时间的均值和方差来描述。

服务时间可以是固定的、随机的或符合特定概率分布的。

3.服务台数:指的是系统中可同时提供服务的服务设备数量。

服务台数的多少直接影响到系统的性能。

排队论的原理排队论的基本原理是根据排队系统的参数,使用数学模型和方法来分析和优化系统的性能指标。

常见的性能指标包括顾客的平均等待时间、平均逗留时间和系统的利用率。

排队论的常用模型包括:1.M/M/1模型:该模型是最简单和最常用的排队论模型。

M/M/1模型假设到达过程和服务时间分布均符合指数分布,服务台数为1。

根据该模型,可以计算出系统的平均等待时间和平均逗留时间。

2.M/M/c模型:该模型是在M/M/1模型的基础上引入了多个服务台,用于分析多个服务设备对系统性能的影响。

通过该模型,可以评估并优化系统的利用率和服务设备的数量。

3.M/G/1模型:该模型适用于到达过程符合泊松分布、服务时间分布为一般概率分布的情况。

M/G/1模型的分析方法相对复杂,通常使用数值计算或仿真方法来求解。

排队论的应用领域排队论广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:1.交通系统:排队论可用于分析城市交通系统中的拥堵问题。

排队论及其应用

排队论及其应用

排队论及其应用
排队论(Queuing Theory)也被称为随机服务系统理论,是一种通过对服
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,又能使机构的费用最经济或某些指标最优。

它是数学运筹学的分支学科,也是研究服务系统中排队现象随机规律的学科。

排队论起源于20世纪初的电话通话。

自那时以来,电话系统的设计一直在
应用这个公式。

排队论广泛应用于计算机网络、生产、运输、库存等各项资源共享的随机服务系统。

排队论研究的内容有三个方面:统计推断,根据资料建立模型;系统的性态,即和排队有关的数量指标的概率规律性;系统的优化问题。

其目的是正确设计和有效运行各个服务系统,使之发挥最佳效益。

以上内容仅供参考,如需更多信息,建议查阅数学运筹学相关书籍或论文。

排队论的应用

排队论的应用

排队论的应用——食堂排队问题刘文骁摘要本文通过运筹学中排队论的方法,为食堂排队问题建立模型,研究学生排队就餐时间节约的影响因素,通过简单计算,得出影响最大因素。

排队论是通过研究各种服务系统的排队现象,解决服务系统最优设计和最优化控制的一门科学。

本文将根据食堂排队状况建立数学模型,运用排队论的观点进行分析,找出可以减少排队时间的最大影响因素。

关键词排队论;M/M/s模型;食堂排队引言在学校里,常常可以看到这样的情况:下课后,许多同学正想跑到食堂买饭,小小的买饭窗口前没过几分钟便排成了长长的队伍,本来空荡荡的食堂立即变得拥挤不堪。

饥肠辘辘的学生门见到这种长蛇阵,怎能不怨声载道。

减少排队等待时间,是学生们十分关心的问题。

1.多服务台排队系统的数学模型1.1排队论及M/M/s模型排队论是研究排队系统(又称为随即服务系统)的数学理论和方法,是运筹学的一个重要分支。

在日常生活中,人们会遇到各种各样的排队问题。

排队问题的表现形式往往是拥挤现象。

排队系统的一般形式符号为:X/Y/Z/A/B/C。

其中:X表示顾客相继到达时间间隔的分布;Y表示服务时间的分布;Z表示服务台的个数;A 表示系统的容量,即可容纳的最多顾客数;B 表示顾客源的数目;C 表示服务规则。

排队论的基本问题是研究一些数量指标在瞬时或平稳状态下的概率分布及其数字特征,了解系统运行的基本特征;系统数量指标的统计推断和系统的优化问题等。

当系统运行一定时间达到平稳后,对任一状态n 来说,单位时间内进入该状态的平均次数和单位时间内离开该状态的平均次数应相等,即系统在统计平衡下“流入=流出”。

据此,可得任一状态下的平衡方程如下:由上述平衡方程,可求的:平衡状态的分布为:)1(,2,1,0 ==n p C p n n 其中:)2(,2,1,11021 ==---n C n n n n n μμμλλλ有概率分布的要求:10=∑∞=n n p ,有:1100=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∑∞=p C n n ,则有:)3(1100 ∑∞=+=n nC p注意:(3)式只有当级数∑∞=on n C 收敛时才有意义,即当∑∞=〈∞on n C 时才能由上述公式得到平稳状态的概率分布。

排队论在实际当中的应用

排队论在实际当中的应用

第一章排队论问题的基本理论知识排队是日常生活中经常遇到的现象,本章将介绍排队论的一些基本知识和常见的排队论的模型,使我们对排队论有一个基本的认识。

1.1 预备知识下图是排队过程的一般模型:各个顾客由顾客源(总体)出发,到达服务机构(服务台、服务员)前排队等候接受服务,服务完成后离开。

我们说的排队系统就是图中虚线所包括的部分顾客到达顾客源排队规则排队系统示意图一般的排队系统都有三个基本组成部分:输入过程;排队规则;服务机构。

1•输入过程输入过程考察的是顾客到达服务系统的规律。

可以用一定时间内顾客到达数或前后两个顾客相继到达的间隔时间来描述,一般分为确定型和随机型两种。

对于随机型的情形,要知道单位时间内的顾客到达数或到达的间隔时间的概率分布。

2.排队规则排队规则分为等待制、损失制和混合制三种。

当顾客到达时,所有服务机构都被占用,贝U顾客排队等候,即为等待制。

在等待制中,为顾客进行服务的次序可以是先到先服务,或后到先服务,或是随机服务和有优先权服务。

如果顾客来到后看到服务机构没有空闲立即离去,则为损失制。

有些系统因留给顾客排队等待的空间有限,因此超过所能容纳人数的顾客必须离开系统,这种排队规则就是混合制。

3.服务机构可以是一个或多个服务台。

服务时间一般也分成确定型和随机型两种。

但大多数情形服务时间是随机型的。

对于随机型的服务时间,需要知道它的概率分布。

1.2 模型理论分析1.2.1模型分类排队模型的表示:X/Y/Z/A/B/CX—顾客相继到达的间隔时间的分布;丫一服务时间的分布;M—负指数分布、D—确定型、Ek— k阶爱尔朗分布。

Z—服务台个数;A—系统容量限制(默认为%);B—顾客源数目(默认为%);C—服务规则(默认为先到先服务FCFS)。

1.2.2模型求解一个实际问题作为排队问题求解时,只有顾客到达的间隔时间分布和服务时间的分布须要实测的数据来确定,其他的因素都是在问题提出时给定的。

并且必须确定用以判断系统运行优劣的基本数量指标,解排队问题就是首先求出这些数量指标的概率分布或特征值。

排队论在实际当中的应用

排队论在实际当中的应用

第一章排队论问题的基本理论知识排队是日常生活中经常遇到的现象,本章将介绍排队论的一些基本知识和常见的排队论的 模型,使我们对排队论有一个基本的认识。

1.1预备知识各个顾客由顾客源(总体)出发,到达服务机构(服 服务完成后离开。

我们说的排队系统就是图中 虚线所包括的部分排队规则排队系统示意图一般的排队系统都有三个基本组成部分:输入过程;排队规则;服务机构。

1 •输入过程输入过程考察的是顾客到达服务系统的规律。

可以用一定时间内顾客到达数或前后两个顾 客相继到达的间隔时间来描述,一般分为确定型和随机型两种。

对 于随机型的情形,要知道单位 时间内的顾客到达数或到达的间隔时间的概率分 布。

2. 排队规则排队规则分为等待制、损失制和混合制三种。

当顾客到达时,所有服务机构都被占用,贝 U 顾客排队等候,即为等待制。

在等待制中,为顾客进行服务的次序可以是先到先服务,或后到 先服务,或是随机服务和有优先权服务。

如果顾客来到后看到服务机构没有空闲立即离去,则为 损失制。

有些系统因留给顾客排队等待的空间有限,因此超过所能容纳人数的顾客必须离开系 统,这种排队规则就是混合制。

3. 服务机构下图是排队过程的一般模型: 务台、服务员)前排队等候接受服务, 顾客源顾客到达可以是一个或多个服务台。

服务时间一般也分成确定型和随机型两种。

但大多数情形服务时间是随机型的。

对于随机型的服务时间,需要知道它的概率分布。

1. 2模型理论分析1.2.1模型分类排队模型的表示:X/Y/Z/A/B/CX—顾客相继到达的间隔时间的分布;丫一服务时间的分布;M—负指数分布、D—确定型、Ek— k阶爱尔朗分布。

Z—服务台个数;A—系统容量限制(默认为%);B—顾客源数目(默认为%);C—服务规则(默认为先到先服务FCFS) o1.2.2 模型求解一个实际问题作为排队问题求解时,只有顾客到达的间隔时间分布和服务时间的分布须要实测的数据来确定,其他的因素都是在问题提出时给定的。

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1. Introduction Commercial bank reserves are funds held by depository institutions, which can be used to meet the institution’s legal reserve requirement. In the United States these funds are held either as balances on deposit at the Federal Reserve or as cash in the bank’s vault. Reserves that are applied toward an institution’s legal requirement are called required, while additional reserves, if any, are called excess. Banks face a trade-off when deciding their levels of excess reserves. The more the excess reserves, the less the risks of bankruptcy in case of a bank run; but this also means lower profits in terms of reduced loans [1]. Strictly speaking, banks do not create money based on the reserve of cash they keep. Banks create electronic money based on legal reference, not the reserve. For example, for any amount of cash on deposit, banks are legally allowed to create, say, 90% of that amount as new electronic money. Thus, if one deposited $100 in a bank, the bank would be allowed to create (through loans) $90 new dollars. It is impossible for everyone to possess all their money as cash at the same time because the total amount of cash is less than the total amount of the two types of money, cash and electronic. Fig. 1 shows the excess reserves of American depository institutions. The monthly data are in billions of dollars and range from 1st January 1959 to 1st December 2010. As can be seen, the quantity of reserves in the US banking system has risen dramatically since September 2008. However, because the quantity of bank reserves is determined by the size of the Federal Reserve’s policy initiatives, the recent rise is unlikely to be related to commercial bank lending. Also, such large increase in bank reserves need not be inflationary, because the payment of interest on reserves allows the Federal Reserve to adjust short-term interest rates independent of the level of reserves [2]. For decades, holders of liabilities of banks in the United States had felt secure with the protection of the modest equity-capital cushion at 10%, allowing banks to lend lavishly. From September 2008 onwards, however, investors seemed to require 14% capital rather than the long-standing 10% [3]. The economic literature on the optimal management of excess bank reserves is age-old and large, the issue being debated since the banking crisis of the early 1930s [4]. The problem is usually tackled using econometrics (see for instance Refs. [5–7] and further references therein). Here in this paper, we contribute to the literature by suggesting a new, more practical approach based on queuing theory. The probabilistic tools originated in queuing theory have many traditional applications
abstract
Although the economic literature on the optimal management of bank excess reserves is age-old and large, here we suggest a fresh, more practical approach based on queuing theory. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.
Cleiton Taufemback, Sergio Da Silva ∗
Graduate Program in Economics, Federal University of Santa Catarina, Florianopolis SC 88049-970, Brazil
article
info
Physica A 391 (2012) 1381–1387
Contents lists available at SciVerse ScienceDirect
Phys/locate/physa
Queuing theory applied to the optimal management of bank excess reserves
Article history: Received 28 February 2011 Received in revised form 1 July 2011 Available online 1 October 2011 Keywords: Commercial bank excess reserves Queuing theory
in areas, such as telecommunications and traffic engineering but, as far as we know, they have not been applied to economic and financial problems hitherto. Thus, in Section 2 we present a brief introduction to queuing theory and show the deduction of the famous Erlang B and C formulas. In Section 3 we show how queuing theory can be applied for the excess reserves problem and in Section 4 we conclude the study. 2. Queuing theory Working with telephone lines, Erlang showed in 1917 [8] that traffic requests follow a Poisson process, that is, calls are independent and the activity of a channel is exponentially distributed (the longer the duration of a call, the likelier for the user to finish the connection), and the probability of a user to reach a situation where no more channels are available can be determined by some characteristics of the system, such as the number of channels and the average duration of a call. Erlang’s work prompted the development of queuing theory [9]. The most important tools of queuing theory are the Erlang B and Erlang C formulas. The Erlang B and C formulas are generally used to define the probability that a user cannot make use of a resource at a given time. In the case of telephone lines, this means the probability of no free lines, that is, P (blocking) = P (all channels are in use). (1) Using Kendall’s [9] notation, the Erlang B is described as an M /M /C /C system and the Erlang C is an M /M /C /∞ (Table 1). The main difference between the Erlang B and C formulas is that in the Erlang C the user is allowed to wait for some time to access the resource, so there is no limit of users. As for the Erlang B for telephone systems it is possible to describe a continuous system with discrete observations under particular conditions using Markov chains [10]. Here, the idea is to sample in a δ time interval, where δ is a small positive number. If Nk , or N (kδ), is the number of busy channels at time kδ , then Nk can be described as a discrete Markov chain, and Nk ∈ [0, C ]. Thus, the probability of state transition Pi,j is given by Pi,j = P {Nk+1 = j|Nk = i} .
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