排队论

时间:2024-03-12 08:57:32

模型背景

排队论发源于上世纪初。当时美国贝尔电话公司发明了自动电话,以适应日益繁忙的工商业电话通讯需要。
这个新发明带来了一个新问题,即通话线路与电话用户呼叫的数量关系应如何妥善解决,这个问题久久未能解决。
1909年,丹麦的哥本哈根电话公司A.K.埃尔浪(Erlang)在热力学统计平衡概念的启发下解决了这个问题。

排队现象举例

到达顾客 服务内容 服务机构
病人 诊断/手术 医生/手术台
进港的货船 装货/卸货 码头泊位
到港的飞机 降落 机场跑道
电话拨号 通话 交换台
故障机器 修理 修理技工
修理技工 领取修配零件 仓库管理员
上游河水 入库 水闸管理员

顾客输入过程

排队结构与规则

服务机构与服务规则

服务台为顾客服务的顺序

  • FCFS
  • LCFS
  • 随机服务
  • 优先服务

到达间隔和服务时间典型分布

  1. 泊松分布 M;
  2. 负指数分布 M;
  3. k阶爱尔郎分布 EK;
  4. 确定型分布 D;
  5. 一般服务时间分布 G;

系统运行状态参数

系统状态N(t):t时刻的全部顾客数(排队顾客数+正被服务顾客数)
系统状态概率:

  1. 顺态概率Pn(t):表示时刻t系统状态N(t)=n的概率
  2. 稳态概率Pn:一般排队系统运行了一定长的时间后,系统状态的概率分布不再随时间t变化,即初始时刻(t0)系统状态的概率分布(P, (0) , n>>0)的影响将消失。

系统运行指标参数(评价排队系统的优劣)

队长与排队长:

  1. 队长:系统中的顾客数(n)期望值记为Ls;
  2. 排队长:系统中排队等待的顾客数;期望值为Lq;

逗留时间与等待时长

  1. 逗留时间:指一个顾客在系统中的全部停留时间,期望值为Ws;
  2. 等待时间:指一个顾客在系统中的排队等待时间,期望值为Wq;
    Ws=Wq+E【服务时间】

其他相关指标

泊松流的条件

M/M/1排队系统

模型举例



M/M/S排队系统

此模型与M/M/1模型不同之处在于有s个服务台,各服务台的工作相互独立,服务率相等,如果顾客到达时, s个服务台都忙着,则排成一队等待,先到先服务的单队模型。