数学建模之排队论教学内容

(3)混合制．这是等待制与损失制相结合的一 种服务规则，一般是指允许排队，但又不允许队 列无限长下去。具体说来，大致有三种：
① 队长有限。当排队等待服务顾客人数超过 规定数量时，后来顾客就自动离去，另求服务。
如水库的库容、旅馆的床位等都是有限的。
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2. 排队规则
② 等待时间有限。即顾客在系统中的 等待时间不超过某一给定的长度T，当等待 时间超过T时，顾客自动离去，不再回来。
如易损坏的电子元器件的库存问题， 超过一定存储时间被自动认为失效。
又如顾客到饭馆就餐，等了一定时间后 不愿再等而自动离去另找饭店用餐。
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2. 排队规则
③ 逗留时间(等待时间与服务时间之和) 有限。
例如用高射炮射击敌机，当敌机飞越高射 炮射击有效区域的时间为t时，若在这个时 间内未被击落，也就不可能再被击落了。
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8 排队论
• 8-1 前言 • 8-2 基 本 概 念 • 8-3 输入过程和服务时间分布 • 8-4 泊松输入—指数服务排队模型 • 8-5 M/M/1 无限源系统 • 8-6 系统容量有限的排队系统 • 8-7 顾客源有限的排队系统
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前言
排队是我们在日常生活和生产中经 常遇到的现象。 例如，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； 学生去食堂就餐等就常常出现排队和等待 现象。
图8-6 随机服务系统
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前言
面对拥挤现象，人们总是希望尽量设法 减少排队，通常的做法是增加服务设施。
但是增加的数量越多，人力、物力的支 出就越大，甚至会出现空闲浪费。
如果服务设施太少，顾客排队等待的时 间就会很长，这样对顾客会带来不良影响。
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前言
顾客排队时间的长短与服务设施规模的 大小，就构成了设计随机服务系统中的一对 矛盾。
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2. 排队规则
(2)等待制。指当顾客来到系统时，所有服务台 都不空，顾客加入排队行列等待服务。
例如，排队等待售票，故障设备等待维修等。 等待制中，服务台在选择顾客进行服务时，常有 如下四种规则：
①先到先服务（FCFS ）。按顾客到达的先后顺 序对顾客进行服务，这是最普遍的情形。
②后到先服务（LCFS）。仓库中迭放的钢材， 后迭放上去的都先被领走，就属于这种情况。
不难注意到，损失制和等待制可看成是 混合制的特殊情形，如记c为系统中服务台 的个数，则当K=c 时，混合制即成为损失制； 当K=∞时，混合制即成为等待制。
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2. 排队规则
③随机服务（RAND） 。即当服务台空 闲时，不按照排队序列而随意指定某个顾客 去接受服务，如电话交换台接通呼叫电话就 是一例。
④优先权服务（PR）。如老人、儿童先 进车站；危重病员先就诊；遇到重要数据需 要处理计算机立即中断其他数据的处理等， 均属于此种服务规则。
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2. 排队规则
顾客源
顾客到达 排队结构 服务规则 服务机构
离去
排队规则
图1 排队系统示意图
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1. 输入过程
输入即为顾客的到达，可有下列情况：
1）顾客源可能是有限的，也可能是无限的。 2）顾客是成批到达或是单个到达。 3）顾客到达间隔时间可能是随机的或确定的。 4）顾客到达可能是相互独立或关联的。所谓独 立就是以前顾客的到达对以后顾客的到达无影响。 5）输入过程可以是平稳的（stationary）或说 是对时间齐次的（Homogeneous in time），也可以 是非平稳的。输入过程平稳的指顾客相继到达的间 隔时间分布和参数（均值、方差）与时间无关；非 平稳的则是与时间相关，非平稳的处理比较困难。
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前言
上述各种问题虽互不相同，但却都有 要求得到某种服务的人或物和提供服务 的人或机构。 排队论里把要求服务的对象统称为“顾 客”, 提供服务的人或机构称为“服务台”或 “服务的 服务系统。顾客为了得到某种服务而到 达系统、若不能立即获得服务而又允许 排队等待，则加入等待队伍，待获得服 务后离开系统，见图8-1至图8-5。
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第8章 排队论(Queuing Theory)
排队论（queuing),也称随机服务系统理论，是 运筹学的一个主要分支。
1909年，丹麦哥本哈根电子公司电话工程师A. K. Erlang的开创性论文“概率论和电话通讯理论” 标志此理论的诞生。排队论的发展最早是与电话， 通信中的问题相联系的，并到现在是排队论的传统 的应用领域。近年来在计算机通讯网络系统、交通 运输、医疗卫生系统、库存管理、作战指挥等各领 域中均得到应用。
如何做到既保证一定的服务质量指标， 又使服务设施费用经济合理，恰当地解决顾 客排队时间与服务设施费用大小这对矛盾。
这就是随机服务系统理论——排队论所 要研究解决的问题。
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§8-2 排队系统的基本概念
一、排队系统的组成与特征
排队系统一般有三个基本组成部分：1.输 入过程；2.排队规则；3.服务机构。
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前言
除了上述有形的排队之外，还有大量 的所谓“无形”排队现象。
如几个顾客打电话到出租汽车站要求 派车，如果出租汽车站无足够车辆、则 部分顾客只得在各自的要车处等待，他 们分散在不同地方，却形成了一个无形 队列在等待派车。
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前言
排队的不一定是人，也可以是物： 例如，通讯卫星与地面若干待传递的 信息； 生产线上原料、半成品等待加工； 因故障停止运转的机器等待修理；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。
图8-1 单服务台排队系统
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前言
图8-2 单队列——S个服务台并联的排队系统
图8-3 S个队列——S个服务台的并联排队系统
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前言
图8-4 单队——多个服务台的串联排队系统
图8-5 多队——多服务台混联网络系统
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前言
通常任一称一由排般图队8系的-6统表都排示是的队一系个统系随为机一统聚随散，机服聚务都散系服可统务。系由统下。 面“聚图”表加示顾以客描的到述达，。“散”表示顾客的离去。
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2. 排队规则
这是指服务台从队列中选取顾客进行服务的顺序。 可以分为损失制、等待制、混合制3大类。 (1)损失制。这是指如果顾客到达排队系统时，
所有服务台都已被先来的顾客占用，那么他们就 自动离开系统永不再来。
典型例子是，如电话拔号后出现忙音，顾客 不愿等待而自动挂断电话，如要再打，就需重新 拔号，这种服务规则即为损失制。