胡运权排队论习题解
某修理店只有一个修理工人, 来修理的顾客到达次数服从普阿松分布,平均每小时3人,修理时间服从负指数分布,平均需10分钟, 求
(1) 修理店空闲时间概率; (2) 店内有4个顾客的概率; (3) 店内至少有一个顾客的概率; (4) 在店内顾客平均数; (5) 等待服务的顾客平均数; (6) 在店内平均逗留时间; (7) 平均等待修理(服务)时间;
(8) 必须在店内消耗15分钟以上的概率.
04440s q s q 60M /M /1//3 6.10
31(1)p 1162
111
(2)p (1)(1)()2232
11
(3)1p 1223
(4)L 1()63
13
12(5)L ()632111
(6)()633
1
1
2(7)()636(8)1-F()W W λμρρρλμλρλμλμλρμλω∞∞====-=-==-=-=-=-====--?===--===--===--解：该系统为（）模型，，；；
；
人；
人；小时；
小时；
1515-(6-3)-
-(-)60
20
e
e
e .
μλω
?
===
11
(1)(2)(3)232
11
(4)(5)2211
(6)(7)(8)3615.
15
-20
答：修理店空闲时间概率为；店内有三个顾客的概率为；店内至少
有一个顾客的概率为；店内顾客平均数为1人；等待服务顾客平均数为人；
在店内平均逗留时间分钟；平均等待修理时间为分钟；必须在店内
消耗分钟以上的概率为e
10.22015(1)(2)(3)(4) 1.25M /M /1.
603(/20λ=
=设有一单人打字室，顾客的到达为普阿松流，平均到达时间间隔为分钟，打字时间服从指数分布，平均时间为分钟，求顾客来打字不必等待的概率；打字室内顾客的平均数；顾客在打字室内平均逗留时间；
若顾客在打字室内的平均逗留时间超过小时，则主人将考虑增加设备及打字员，问顾客的平均到达概率为多少时，主人才会考虑这样做？解：该题属模型人小时0s s s 60)4(/).15
31
(1)p 1144
3
(2)L 3()4311
(3)1()43
1
(4)1.251
1.25 3.23.230.2(/).4W W μρλμλμλμλ
λλ
===-=-====--===--=>-≥>-=-Q ，人小时；
人；
小时；
；
，，人小时
1
(1)(2)3(3)4
1(4)0.2/.
答：顾客来打字不必等待的概率为；打字室内顾客平均数为人；顾客在
打字室内平均逗留时间为小时；平均到达率为人小时时，店主才会考虑增加设备及打字员 汽车按平均90辆/h 的poission 流到达高速公路上的一个收费关卡，通过关卡的平均时间为38s 。由于驾驶人员反映等待时间太长，主管部门打算采用新装置，使汽车通过关卡的平均时间减少到平均30s 。但增加新装置只有在原系统中等待的汽车平均数超过5辆和新系统中关卡空闲时间不超过10％时才是合算的。根据这一要求，分析新装置是否合算。
解：该系统属于M/M/1模型
旧装置各参数计算：
95
.07
.94907
.94383600
/90=====
=μλρμλh
05.0105.1895.01919
05
.095
.010=-==-=-===
-=
ρρρρ
P L Lq L
采用新装置各参数计算：
25
.01'25.275.03'3
75
.0175.01'75
.012090'120303600
'/90'0=-==-=-==-=-======
=ρρρρμλρμλP L Lq L h
分析：因为采用新装置后要求原系统中等待的汽车平均数超过5辆为合算，经计算原系统的Lq ＝>5满足这个条件。
但是还有一个条件是采用新装置后要求新系统中关卡空闲时间不超过10％，而经计算25.0'0=P 即新系统的空闲率为25％超出了要求，所以采用新装置是不合算的。
某车间的工具仓库只有一个管理员，平均有4人/h 来令工具，到达过程为Poisson 流；领工具的时间服从负指数分布，平均为6min 。由于场地限制，仓库内领工具的人最多不能超过3人，求：
（1）仓库内没有人领工具的概率； （2）仓库内领工具的工人的平均数； （3）排队等待领工具的工人的平均数； （4）工人在系统中的平均花费时间； （5）工人平均排队时间。
解：该系统属于M/M/1/3模型
5
210410
6
60
4=
====
=μλρμλ
（1）0p =6.0)5
2
(152
1114
4=--
=--ρρ 038.06.0)5
2
(3033=?==p p ρ
(2)5.0)5
2(1)52
(452152141444
4
=---=---=ρρρρL （人） (3)Lq 1.0)6.01(5.0)1(0=--=--=p L （人） (4)848.3)038.01(4)1(3=-=-=p e λλ
13.0848
.35
.0==
=
e
L
W λ（小时） (5)03.010
1
13.01
=-
=-
=μ
W W q （小时） 答：（1）仓库内没有人领工具的概率为；（2）仓库内领工具的工人的平均数为人； （3）排队等待工具的工人的平均数为人；（4）工人在系统中的平均花费时间为小时；（5）工人平均排队时间为小时。
某车间的工具仓库只有一个管理员，平均有4人/h 来令工具，到达过程为Poisson 流；领工具的时间服从负指数分布，平均为6min 。由于场地限制，仓库内领工具的人最多不能超过3人，求：
（1）仓库内没有人领工具的概率； （2）仓库内领工具的工人的平均数； （3）排队等待领工具的工人的平均数； （4）工人在系统中的平均花费时间； （5）工人平均排队时间。
解：该系统属于M/M/1/3模型
5
210410
6
60
4=
====
=μλρμλ （1）ρo =5
35211=-
=-ρ
(2)3
2
5
3521==-=
ρρL （人） (3)Lq 154
5232=-=-=ρL （人）
(4)6
1
432===λL W （小时）
(5)15
1
41154=?==λLq W （小时）
答：（1）仓库内没有人领工具的概率为
53；（2）仓库内领工具的工人的平均数为32人； （3）排队等待工具的工人的平均数为154人；（4）工人在系统中的平均花费时间为6
1
小时；
（5）工人平均排队时间为15
1
小时。
10．6 在第题中，若顾客平均到达率增加到每小时6人，仍为普阿松流，服务时间不变，这时增加了一个工人。
（1） 根据μλ/的值说明增加工人的原因；
（2） 增加工人后求店内空闲概率，店内有2人或更多顾客（即工人繁忙）的概率。 （3） 求.,,,s q q s W W L L
解 （1）6/λ=人小时，6μ=人因为c ＝1，λμ=，意味着系统的流入量等于流
出量，系统没有空闲时间。所以要增加工人。
（2）增加1个工人后，此系统变成M/M/2排队系统
{}0012660.51,1,266
121.c n
n c n c p n p p p cc λλρρμμλμ∞
-==
==<===???
≥==--
???
∑
1
1
101
001
111
11!!1210.511111,20.53k c c k c p k c λλρρμρμ---=-????????=+?
?=++??? ? ???--???????????
?=++?=???
?∑
1
101111,133
p p λμ??==?= ???
故 {}01111211.333
p n p p ≥=--=-
-= （3）2
201111
1,2236
c p p p λμ??===??= ???
()()
222
0.510.51160.563110.5c q c c L p ρρ=
=?=?=-- 14
1,33
s q L L ρ=+=+=
4/32
69
s
s L W λ
=
=
=小时， q
q 1/36L W λ1＝
＝＝小时。18
有一M/M1/5/∞模型，平均服务率10＝μ，就两种到达率：；＝6λ（分钟）＝15λ已计算出相应的概率n p 如表10－9所示，试就这两种情况计算： 表10－9
（1）有效到达率和服务台的服务强度； （2）系统中顾客的平均数； （3）系统的满足率；
（4）服务台应从那些方面改进工作？理由是什么？
551
02
6100.04,
0.6(1).(1)6(10.04) 5.766
(1)(10.04)10
0.60.960.576
(2);[1()(1)](1)!()
0.60.420!(10.6)
n N e
s q c N c N c
q c c c p p p C p L L L p N c c c λμλ
ρμ
λλλμλμ
ρρρρρ---===
==-=-==
-?-=?==+=?
?-----=??-e 解当＝，＝时,有
有达到效率服务台的服务强度
系统中平均顾客数51515[10.6(51)(10.6)0.6]
0.6962
4.80.6962 1.1762,10
0.04.
e s q L L p λμ------?==+
=+==(3)系统的满意率为
1
02
(4).
1510 1.5.
(1)(1)15(10.37)9.45,
15
(1)(10.37)0.945;10
,
[1()(1)]
(1)!()
0.05e N N e s q c N c N c q c c c p C p L L L p N c c c p λμρλλλμλ
μ
ρρρρ+--=-=?-==-=-==+=?
------=服务台降低服务强度，原因是因为系统中没有顾客的概率比重较大当＝，＝时，＝有效到达率服务台的服务强度为
(2)系统中平均顾客数25151
2
5 1.5[1 1.5(51)(1 1.5) 1.5](1 1.5)
1.6369;9.451.6369
2.5819.10
0.37.(4)1.
e s q L L p λμλ
μ
--?----?-≈=+
=+==>(3)系统的满足率服务台应提高服务率的原因是
，会使排队队长增大而等待空间有限，而致使有些顾客得不到服务而自动离开 10-7
有M/M/1/5系统，平均服务率μ=10，就两种到达率λ=6，λ=15，已得到相应得概率n p ,
如表所示，就两种到达率分析：
（1） 有效到达率和系统的服务强度 （2） 系统中顾客的平均数 （3） 系统的满员率
（4） 服务台应从哪些方面改进，理由是什么？
当λ=6时，μ=10， ρ=λ/μ=6/10= ，K=5
0p =
顾客的损失率为5p =
有效到达率为λe =λ（1-5p ）=6*= 系统的服务强度为ρ=
系统中的队长即顾客的平均数为L=(ρ/1-ρ)-(K+1)ρ
1
k /1-ρ
1
k =*66=系统的满员率为
5p =
当λ=15时，μ=10， ρ=λ/μ=15/10= ，K=5
0p =
顾客的损失率为5p =
有效到达率为λe =λ（1-5p ）=6*= 系统服务强度为ρ=
系统中的队长即顾客的平均数为 L=(ρ/1-ρ)-(K+1)ρ
1
k /1-ρ
1
k =
在到达率为15人的情况下，一个服务台是不够的，需要增加服务台数。
210.8
10.161
8
σ=在第题中，如服务时间服从正态分布，数学期望仍然为分钟，
方差，求店内顾客数的期望值。
2
221414/()[]10108
4116[]411108.42(1)1052110
11
5
s E T Var T Var T L λρρλρρ==??+? ?+??=+=+-?-解
＝人小时，（小时），＝
，＝（）答
店内顾客数的期望值为。
某人核对申请书时，必须依次检查8张表格，每张表格的核对时间平均需要1min ，申请书的到达率为6份/h ，相继到达时间间隔为负指数分布；核对每张表格的时间服从负指数分布。求：
1) 办事员空闲的概率； 2) L ，L q ，W ，W q ．
解：因为核对申请书中的每一张表格的时间服从60=μk 的负指数分布，则依次检查8张表格，即一份申请书的时间服从爱尔朗分布，所以本题可以看成是一个M/E k /1/∞/∞模型
存货被使用的时间服从参数为μ的负指数分布，再补充之间的时间间隔服从参数为λ的负指数分布。如果库存不足时每单位时间每件存货的损失费用为C 2, n 件存货在库时的单位时间存储费为C 1n ，这里2C >1C 。
（1）求出每单位时间平均总费用C 的表达式; （2）λ
ρμ
=
的最优值是什么？
1//1//.1
1 .,.M M μρλμλ
∞∞=解（）此过程可以看成是此时泊松分布的均值
为负指数分布的均值为
ρ
ρ
ρ-=
-=110L P
1201
2()(1)1C E C n C p C C ρ
ρρ
=+=+--故
（2）'
1
22
1
(1)C C C ρ=--
'0C =令，求得
*1(1)ρ=+
*
''1
32|0(1)
C C ρρ=
>-
*1ρ=和
*1ρ=知道C 最小的最优值。
10．11 一个大型露天矿山，考虑修建一个或两个矿山卸位比较经济合理。已知云砂石的车按流到达，平均15辆/h ，卸矿石时间服从负指数分布，平均每一辆，又知每辆运矿石卡车的售价为8万元，修建一个卸位的投资是14万元。
解：已知c 1=8 c 2=14 203
60
15===μλ
当修建一个矿山卸位：
辆）
(34
314314
32015=-=-=
===
λ
λλL μλ
费用：F=c 2×1+ c 1·L=14+8×3=38（万）
当修建两个矿山卸位：
43==
μλλ λS =8
32=μλ p 0=511]8
312431430)43([1210=-++-）！（）
（！）（！
L q =
500
2978
312834351122=-??）
！（）（(辆) L=L q +50066243500297=
+=λ=250
331
(辆) 费用：F=c 2×2+ c 1·L=14+8×250
331
=（万）
因此修建两个矿山缺位更加经济合适。
某电话总机有三条（s=3）中继线，平均呼叫为 次/min, 如果每次通话平均时间为,试求该系
统平稳状态时的概率分布、通过能力、损失率和占用通 道的平均数。 解：s=3 λ==5
4 μ=
5.11=3
2
ρ=
μ
λ=5
4?2
3=5
6
s ρ=
s
μλ=3
1?5
6=5
2?1
则该系统平稳状态时的概率分布为：
0P =03C 0)52(3)521(-=125
27
1P =13C 21)521()52(-=125
54
2P =125
36)521()52(1223=-C
3P =33C 03)521()52(-=125
8
系统的绝对通过能力为：
A=λ（1-s ρ）=5
4?（1-5
2）=25
12
系统的相对通过能力为： Q=1-s ρ=1-52=5
3
损失率为3P =125
8
占用通道的平均数为：
s =∑=s
n n nP 0=0?
12527
+1?12554+2?12536+3?125
8 =125
150=
一名修理工负责5台机器维修，每台平均2小时损坏一次，又修理工修复一台机器平均用
时，以上时间服从负指数分布。问： （1）所有机器正常运转概率； （2）等待维修机器的期望；
（3）加入希望做到一半时间所有机器都在正常运转，则该修理工最多看管多少台。
解：此问题为M/M/1/5模型，其中λ=1/2=,μ=60/= （1）=(1+++++=
（2）L = m - =
=L-（1-= m - (λ+μ)(1-= （3）设看管台数为n,则W =
n=3时：= ，= n=4时：=，=
n=5时：=，= ∵ = <
∴该修理工最多看管5台机器
10．14 上题中假设维修工工资为8元/小时，机器不能正常运转时的损失为40元/小时，则该维修工看管多少台机器较为经济合理？
*
01
*
01
*
0//10.50.31(840)(840((1)))
!(840((1())))
()!!(840(0.62(1(1.61))))
()!s m
n i m i i m M M C MIN L MIN m p m C MIN m m i m C MIN m m i λμμ
λ
μλλμ-=-====+?=+?--??
=+?--??-??
??=+?-?-??-??
∑∑解：本题为顾客源有限（设为）的模型, 其中，。
经过求解当看管台数为3台时最经济合理
答：当看管台数为3台时较为经济合理。
关键词：动态模拟蒙特卡洛模拟排队论 内容摘要：论文根据超市顾客到达的随机性和服务时间的随机性，用蒙特卡洛方法模拟不同的顾客到达和服务水平，在MA TLAB/Simulink上对超市单队列多收银台的服务系统进行了动态模拟仿真，得到不同顾客到达率和不同服务水平下，顾客的排队等待时间，服务器的空闲率等要素。 在超市收银排队系统中，顾客希望排队等待的时间越短越好，这就需要服务机构设置较多的收银台，这样可以减少排队等待时间，但会增加商场的运营成本。而收银台过少，会使服务质量降低，甚至造成顾客流失。如何科学合理地设置收银台的数量，以降低成本和提高效益，是商场管理人员需要解决的一个重要问题。 蒙特卡洛方法简介 蒙特卡洛方法又称随机模拟方法，它以随机模拟和统计试验为手段，从符合某种概率分布的随机变量中，通过随机选择数字的方法，产生一组符合该随机变量概率分布特性的随机数值序列，作为输入变量序列进行特定的模拟试验、求解（杜比，2007）。在应用该方法时，要求产生的随机数序列应符合该随机变量特定的概率分布。应用该方法的基本步骤如下： 步骤1：建立概率模型，即将所研究的问题变为概率问题，构造一个符合其特点的概率模型；步骤2：产生一组符合该随机变量概率分布特性的随机数值序列；步骤3：以随机数值序列作为系统的抽样输入进行大量的数字模拟试验，以得到模拟试验值；步骤4：对模拟试验结果进行统计处理（如计算频率、均值等），进而对研究问题做出解释。 基于排队理论的仿真模型建立 （一）超市服务排队模型（M/M/C） 超市收款台服务是一个随机服务系统（唐应辉，2006），该系统具有如下特征：服务的对象是已经选购好商品的顾客，顾客源是无限的，顾客之间相互独立，顾客相继到达的时间间隔是随机的。系统有多个服务员且对每个顾客的服务时间是相互独立的。服务规则遵从先到后服务（FCFS）的原则。每个收款台前都有排队队列，顾客选择较短的队列排队等候，这样形成单队列多服务员（M/M/C）的排队系统。超市收银台顾客排队系统结构见图1。 （二）产生随机数值序列 由于顾客到达间隔时间和顾客服务的时间服从负指数颁布的随机数。令这个负指数分布的随机数为x，负指数分布密度函数为：，其分布函数为：，F（x）的反函数为。设u为[0，1]区间上的独立、均匀分布的随机变量，则所求随机数为，进而简化得，这样得到负指数分布的随机数（吴飞，2006）。 针对商场顾客到达和服务水平的统计数据，据此可产生两个随机数列：顾客到达时间间隔a （i）和顾客服务时间st（i），以此数值序列进行动态输入仿真。 （三）模型变量设置 at（i）：表示第i 个顾客到达时刻； a（i）：表示第i个顾客到达的时间间隔；st（i）：第i个顾客的服务时间；sst（i）： 第i个顾客的开始服务时间；lea（i）：第i个顾客离开时间；ls（j）：第j个队列中最后一个顾客的离开时间；ls（m）：每个队列中最后一个顾客离开时间的最早值；freet（j）：第j个
排队论模型 随机服务系统理论是研究由顾客、服务机构及其排队现象所构成的一种排队系统的理论，又称排队论。排队现象是一种经常遇见的非常熟悉的现象，例如：顾客到自选商场购物、乘客乘电梯上班、汽车通过收费站等。随机服务系统模型已广泛应用于各种管理系统，如生产管理、库存管理、商业服务、交通运输、银行业务、医疗服务、计算机设计与性能估价，等等。随机服务系统模拟，如存储系统模拟类似，就是利用计算机对一个客观复杂的随机服务系统的结构和行为进行动态模拟，以获得系统或过程的反映其本质特征的数量指标结果，进而预测、分析或估价该系统的行为效果，为决策者提供决策依据。 排队论模型及其在医院管理中的作用 每当某项服务的现有需求超过提供该项服务的现有能力时，排队就会发生。排队论就是对排队进行数学研究的理论。在医院系统内，“三长一短”的现象是司空见惯的。由于病人到达时间的随机性或诊治病人所需时间的随机性，排队几乎是不可避免的。但如何合理安排医护人员及医疗设备，使病人排队等待的时间尽可能减少，是本文所要介绍的。 一、医院系统的排队过程模型 医院是一个复杂的系统，病人在医院中的排队过程也是很复杂的。如图1中每一个箭头所指的方框都是一个服务机构，都可构成一个排队系统，可见图2。 图1 医院系统的多级排队过程模型 二、排队系统的组成和特征 一般的排队系统都有三个基本组成部分： 1. 输入过程其特征有：顾客源（病人源）的组成是有限的或无限的；顾客单个到来或成批到来；到达的间隔时间是确定的或随机的；顾客的到来是相互独立或有关联的；顾客相继到达的间隔时间分布和所含参数（如期望值、方差等）都与时间无关或有关。 2. 排队规则其特征是对排队等候顾客进行服务的次序有下列规则：先到先服务，后到先服务，有优先权的服务（如医院对于病情严重的患者给予优先治疗，在此不做一般性的讨论），随机服务等；还有具体排队（如在候诊室）和抽象排队（如预约排队）。排队的列数还分单列和多列。 3. 服务机构其特征有：一个或多个服务员；服务时间也分确定的和随机的；服务时间的分布与时间有关或无关。
排队论例题 1、某重要设施是由三道防线组成的防空系统。第一道防线上配备两座武器；第二道防线上配备三座武器；第三道防线上配备一座武器。所有的武器类型一样。武器对来犯敌人的射击时间服从μ=1（架/分钟）的指数分布，敌机来犯服从λ=2（架/分钟）的泊松流。试估计该防空系统的有效率。
解： 武器联合发挥作用 该防空系统有效率 = 1- (三道防线后的损失率) 三道防线均可看成M/M/1/1系统 第一道防线：λ=2架/分钟, μ=2架/分钟（两座武器） ρ=λ/μ=1 .P )A (P ,P ,P ,P P P 1212111110001=======λλρ损 第二道防线 : .P )A (P ,P ,P ,P P P ,)(.414 143313131122100011========= ===λλρμλρμλλ损损三座武器第三道防线: 975 .0,025.0.05.020 1)(,51,54,1,41,41,1.41 313310100012===========∴=+==== ===总损失率该防空系统的有效率总损失率损损损-12 0.05λλλλρμλρμλλP A P P P P P P P P
2、某汽车加油站只有一个加油灌，汽车到达为泊松流，加油时间服从指数分布。平均到达率和平均服务率分别为λ和μ。已知汽车排队等待（不含服务时间）1小时的损失费为C元，加油站空闲1小时损失费为2C元。试求使总的损失费（包括顾客排队等待的损失费和服务机构空闲时的损失费）最小的最优服务强度ρ（ρ=λ/μ）。
解：该排队系统为M/M/1系统 μλρ= W q ==-）（λμμλρρ-12 P0 = 1-ρ=μλ （空闲概率） 每小时空闲时间为1×P0= P0 总损失费为： ρρρ-+-=+=1)1(2220C C Cw Cp y q 对 ρ 求导 C C C C y 22 22)1(22)1()1(22ρρρρρρρ--+-=-+-+-=' ∴22±=ρ 又∵ ρ＜1 ∴22-=ρ 由于2阶导数 0)1()2)(1(2)1)(22(422>---+--=''ρρρρρρy ∴在22-=ρ时为0＜ρ＜1上取最小值 动态规划问题 1.某企业生产某种产品，每月月初按定货单发货，生产得 产品随时入库，由于空间限制，仓库最多能够贮存产品90000件。在上半年（1至6月）其生产成本（万元/ 6个月的生产量使既能满足各月的订单需求同时生产成本最低？
排队论习题 1、某大学图书馆的一个借书柜台的顾客流服从泊松流，平均每小时50人，为顾客服 务的时间服从负指数分布，平均每小时可服务80人，求： （1）顾客来借书不必等待的概率3/8 （2）柜台前平均顾客数5/3 （3）顾客在柜台前平均逗留时间1/30 （4）顾客在柜台前平均等待时间1/80 2、一个新开张的理发店准备雇佣一名理发师，有两名理发师应聘。由于水平不同，理发师甲平均每小时可服务3人，雇佣理发师甲的工资为每小时14元，理发师乙平均每小时可服务4人，雇佣理发师乙的工资为每小时20元，假设两名理发师的服务时间都服从负指数分布，另外假设顾客到达服从泊松分布，平均每小时2人。问：假设来此理发店理发的顾客等候一小时的成本为30元，请进行经济分析，选出一位使排队系统更为经济的理发师。 3、一个小型的平价自选商场只有一个收款出口，假设到达收款出口的顾客流为泊松流，平均每小时为30人，收款员的服务时间服从负指数分布，平均每小时可服务40人。（1）计算这个排队系统的数量指标P0、L q、L s、W q、W s。 （2）顾客对这个系统抱怨花费的时间太多，商店为了改进服务准备队以下两个方案进行选择。 1）在收款出口，除了收款员外还专雇一名装包员，这样可使每小时的服务率从40人提高到60人。 2）增加一个出口，使排队系统变成M/M/2系统，每个收款出口的服务率仍为40人。 对这两个排队系统进行评价，并作出选择。 4、汽车按泊松分布到达某高速公路收费口，平均90辆/小时。每辆车通过收费口平均需时间35秒，服从负指数分布。司机抱怨等待时间太长，管理部门拟采用自动收款装
置使收费时间缩短到30秒，但条件是原收费口平均等待车辆超过6辆，且新装置的利用率不低于75%时才使用，问上述条件下新装置能否被采用。 5、有一台电话的共用电话亭打电话的顾客服从λ=6个/小时的泊松分布，平均每人打电话时间为3分钟，服从负指数分布。试求： （1）到达者在开始打电话前需等待10分钟以上的概率 （2）顾客从到达时算起到打完电话离去超过10分钟的概率 （3）管理部门决定当打电话顾客平均等待时间超过3分钟时，将安装第二台电话，问当λ值为多大时需安装第二台。 6、某无线电修理商店保证每件送到的电器在1小时内修完取货，如超过1小时分文不收。已知该商店每修一件平均收费10元，其成本平均每件5.5元，即每修一件平均赢利4.5元。已知送来修理的电器按泊松分布到达，平均6件/小时，每维修一件的时间平均为7.5分钟，服从负指数分布。试问： （1）该商店在此条件下能否赢利 （2）当每小时送达的电器为多少件时该商店的经营处于盈亏平衡点。 7、顾客按泊松分布到达只有一名理发员的理发店，平均10人/小时。理发店对每名顾客的服务时间服从负指数分布，平均为5分钟。理发店内包括理发椅共有三个座位，当顾客到达无座位时，就依次站着等待。试求： （1）顾客到达时有座位的概率 （2）到达的顾客需站着等待的概率 （3）顾客从进入理发店到离去超过2分钟的概率 （4）理发店内应有多少座位，才能保证80%顾客在到达时就有座位。 8、某医院门前有一出租车停车场，因场地限制，只能同时停放5辆出租车。当停满5辆后，后来的车就自动离去。从医院出来的病人在有车时就租车乘坐，停车场无车时就向附近出租汽车站要车。设出租汽车到达医院门口按λ=8辆/小时的泊松分布，从医院依次出来的病人的间隔时间为负指数分布，平均间隔时间6分钟。又设每辆车每次只载一名病人，并且汽车到达先后次序排列。试求：
M M C ∞排队系统模型及其应用实例分析 摘要:文章阐述了M/M/C/∞排队系统的理论基础,包括排队论的概念,排队系统的基本组成部分以及排队系统的模型。在理论分析的基础上,文章以建行某储蓄所M/M/C/∞排队系统为例,对该系统进行分析并提出了最优解决方案。 关键词:排队论;银行储蓄所;M/M/C/∞模型;最优解 1M/M/C/∞排队系统 1.1排队论的概念及排队系统的组成 上世纪20年代,丹麦数学家、电气工程师爱尔朗(A. K. Erlang)在用概率论方法研究电话通话问题时,开创了这门应用数学学科。排队论主要研究各种系统的排队队长,排队的等待时间及所提供的服务等各种参数,以便求得更好的服务。研究排队问题实质上就是研究如何平衡等待时间与服务台空闲时间。目前,排队论已经广泛应用于通信工程、交通运输、生产与库存管理、计算机系统设计、计算机通信网络、军事作战、柔性制造系统和系统可靠性等众多领域。 任意一个排队系统都是由三个基本部分构成,即输入过程、排队规则和服务机构。①输入过程是描述顾客来源以及顾客按什么规律达到排队系统。②排队规则描述的顾客到达服务系统时顾客是否愿意排队,以及在排队等待情形下的服务顺序。③服务机构描述服务台数目及服务规律。服务机构可分为单服务台和多服务台;接受服务的顾客是成批还是单个的;服务时间服从何种分布。 1.2M/M/C/∞排队模型 ①排队系统模型的表示。目前排队模型的分类采用1953年由D. G. Kendall 提出的分类方法。他用3个字母组成的符号A/B/C表示排队系统。为了表示其它特征有时也用4～5个字母来表示如A/B/C/D/E。其中:A 顾客到达间隔时间的概率分布;B 服务时间的概率分布;C 服务台数目;D 系统容量限制(默认为∞);E 顾客源数目(默认为∞);概率分布的符号表示:M:泊松分布或负指数分布,D:定长分布,Ek:k阶爱尔朗分布,C:一般随机分布。 ②排队系统的衡量指标。—所有服务设施空闲的概率;—系统中的顾客总数;—队列中的顾客总数;—顾客在系统中的停留时间;—顾客在队列中的等待时间。 ③M/M/C/∞排队模型。排队系统模型大体上可以分为简单排队系统,特殊排队系统,休假排队系统及可修排队系统。纵观所有排队系统的模型,无非是系统的三个组成部分分别为不同情况时,进行的排列组合,并由此导致排队系统的数量指标的计算公式不一致。无论是何种排队系统,其研究实质都是如何平衡等待时间
排队模型之港口系统 本文通过排队论和蒙特卡洛方法解决了生产系统的效率问题，通过对工具到达时间和服务时间的计算机拟合，将基本模型确定在//1 M M排队模型，通过对此基本模型的分析和改进，在概率论相关理论的基础之上使用计算机模拟仿真（蒙特卡洛法）对生产系统的整个运行过程进行模拟，得出最后的结论。好。关键词：问题提出： 一个带有船只卸货设备的小港口，任何时间仅能为一艘船只卸货。船只进港是为了卸货，响铃两艘船到达的时间间隔在15分钟到145分钟变化。一艘船只卸货的时间有所卸货物的类型决定，在15分钟到90分钟之间变化。 那么，每艘船只在港口的平均时间和最长时间是多少 若一艘船只的等待时间是从到达到开始卸货的时间，每艘船只的平均等待时间和最长等待时间是多少 卸货设备空闲时间的百分比是多少 % 船只排队最长的长度是多少 问题分析： 排队论：排队论(Queuing Theory) ，是研究系统随机聚散现象和随机服务系统工作过程的数学理论和方法，又称随机服务系统理论，为运筹学的一个分支。本题研究的是生产系统的效率问题，可以将磨损的工具认为顾客，将打磨机当做服务系统。【1】 M M：较为经典的一种排队论模式，按照前面的Kendall记号定义，前//1 面的M代表顾客(工具)到达时间服从泊松分布，后面的M则表示服务时间服从负指数分布，1为仅有一个打磨机。 蒙特卡洛方法：蒙特卡洛法蒙特卡洛(Monte Carlo)方法，或称计算机随机模拟方法，是一种基于“随机数”的计算方法。这一方法源于美国在第一次世界大战进研制原子弹的“曼哈顿计划”。该计划的主持人之一、数学家冯·诺伊曼用驰名世界的赌城—摩纳哥的Monte Carlo—来命名这种方法，为它蒙上了一层神
第9章排队论 判断下列说法是否正确： （1）若到达排队系统的顾客为泊松流，则依次到达的两名顾客之间的间隔时间服从负指数分布； （2）假如到达排队系统的顾客来自两个方面，分别服从泊松分布，则这两部分顾客合起来的顾客流仍为泊松分布； （3）若两两顾客依次到达的间隔时间服从负指数分布，又将顾客按到达先后排序，则第1、3、5、7，…名顾客到达的间隔时间也服从负指数分布； （4）对M/M/1或M/M/C的排队系统，服务完毕离开系统的顾客流也为泊松流； （5）在排队系统中，一般假定对顾客服务时间的分布为负指数分布，这是因为通过对大量实际系统的统计研究，这样的假定比较合理； （6）一个排队系统中，不管顾客到达和服务时间的情况如何，只要运行足够长的时间后，系统将进入稳定状态； （7）排队系统中，顾客等待时间的分布不受排队服务规则的影响； （8）在顾客到达及机构服务时间的分布相同的情况下，对容量有限的排队系统，顾客的平均等待时间将少于允许队长无限的系统； （9）在顾客到达的分布相同的情况下，顾客的平均等待时间同服务时间分布的方差大小有关，当服务时间分别的方差越大时，顾客的平均等待时间将越长； （10）在机器发生故障的概率及工人修复一台机器的时间分布不变的条件下，由1名工人看管5台机器，或由3名工人联合看管15台机器时，机器因故障等待工人维修的平均时间不变。 M/M/1 、某理发店只有一名理发师，来理发的顾客按泊松分布到达，平均每小时4人，理发时间服从负指数分布，平均需6小时，求： （1）理发店空闲时间的概率； （2）店内有3个顾客的概率； （3）店内至少有1个顾客的概率； （4）在店内顾客平均数； （5）在店内平均逗留时间； （6）等待服务的顾客平均数； （7）平均等待服务时间； （8）必须在店内消耗15分钟以上的概率。 、某修理店只有一个修理工，来修理东西的顾客到达次数服从泊松分布，平均每小时4 人，修理时间服从负指数分布，平均需6分钟。求： （1）修理店空闲时间的概率； （2）店内有3个顾客的概率； （3）店内顾客平均数； （4）店内等待顾客平均数； （5）顾客在店内平均逗留时间； （6）平均等待修理时间。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d312996952.html, 基于排队论模型的收费站优化设计 作者：刘昕岳丁韩旭杨佳琪 来源：《科学家》2017年第15期 摘要本文从形状、尺寸、组合等因素入手，以减少等待时间与不必要的费用为目的，设计了一个新型高速公路收费站。首先，在系统稳态的基础上，运用排队论模型建立收费站车辆行为模型的基本模型。其次，利用元胞自动机算法模拟了四种不同轮廓下的交通流，并分析了它们对拥塞的抵抗能力。最后，进行了遗传算法优化分析，最大限度地提高了吞吐量，降低了成本，提出一种新型的具有双重停车和互惠共享车道的高速公路收费站方案。 关键词排队论模型；元胞自动机算法；遗传算法；高速公路收费站 中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）15-0010-01 随着经济不断发展，人们的日常生活节奏不断加快，需要避免把时间浪费在不必要的事情上，比如等待排队，应该花更多的时间去创造更多的价值。基于这样的社会背景，有必要系统地评估高速公路收费站设计。众所周知，高速公路收费站总是浪费时间。除了司机在等待收费亭的时间浪费，如果车辆迅速增加，更容易造成交通堵塞（瓶颈）。如何合理的设计收费站是一个急需解决的问题。 1 排队论模型建立 排队论模型中，车到达一个单次和连续到达的时间间隔服从负指数分布的参数λ。系统中有s服务站。每个服务站的服务时间是相互独立的，服从参数m的负指数分布。当顾客到达时，如果有免费服务台，第一辆车将立即接受服务，否则汽车将排队等候。且等待的时间是无限的。 下面讨论了这个排队系统的平滑分布。本文认为，在系统达到稳定状态后，队列长度n的概率分布等于（n=1，2，…）。设收费站数目为B。 通过公式推导表明，繁忙收费站平均数目并不取决于收费站数目B。 λn=λ，n=0，1，2，… 相关文献给出了在平衡条件下系统中车辆数为n的概率。当收费广场的车辆数目超过或等于收费站的数目，返回的车辆必须等候。 继续推导得到平均队列长度： LB=平均队列长度+被送达车辆的平均数=Lq+p
《运筹学》第六章排队论习题 1. 思考题 （1）排队论主要研究的问题是什么； （2）试述排队模型的种类及各部分的特征； （3）Kendall 符号C B A Z Y X /////中各字母的分别代表什么意义； （4）理解平均到达率、平均服务率、平均服务时间和顾客到达间隔时间等概念； （5）分别写出普阿松分布、负指数分布、爱尔朗分布的密度函数，说明这些分 布的主要性质； （6）试述队长和排队长；等待时间和逗留时间；忙期和闲期等概念及他们之间的联系 与区别。 2．判断下列说法是否正确 （1）若到达排队系统的顾客为普阿松流，则依次到达的两名顾客之间的间隔时间 服从负指数分布； （2）假如到达排队系统的顾客来自两个方面，分别服从普阿松分布，则这两部分 顾客合起来的顾客流仍为普阿松分布； （3）若两两顾客依次到达的间隔时间服从负指数分布，又将顾客按到达先后排序， 则第1、3、5、7，┉名顾客到达的间隔时间也服从负指数分布； （4）对1//M M 或C M M //的排队系统，服务完毕离开系统的顾客流也为普阿松流； （5）在排队系统中，一般假定对顾客服务时间的分布为负指数分布，这是因为通过对大 量实际系统的统计研究，这样的假定比较合理； （6）一个排队系统中，不管顾客到达和服务时间的情况如何，只要运行足够长的时间后， 系统将进入稳定状态； （7）排队系统中，顾客等待时间的分布不受排队服务规则的影响； （8）在顾客到达及机构服务时间的分布相同的情况下，对容量有限的排队系统，顾客的 平均等待时间少于允许队长无限的系统； （9）在顾客到达分布相同的情况下，顾客的平均等待时间同服务时间分布的方差大小有 关，当服务时间分布的方差越大时，顾客的平均等待时间就越长； （10）在机器发生故障的概率及工人修复一台机器的时间分布不变的条件下，由1名工人 看管5台机器，或由3名工人联合看管15台机器时，机器因故障等待工人维修的平均时间不变。 3．某店有一个修理工人，顾客到达过程为Poisson 流，平均每小时3人，修理时间服从负 指数分布，平均需19分钟，求： （1）店内空闲的时间； （2）有4个顾客的概率； （3）至少有一个顾客的概率； （4）店内顾客的平均数； （5）等待服务的顾客数； （6）平均等待修理的时间； （7）一个顾客在店内逗留时间超过15分钟的概率。 4．设有一个医院门诊，只有一个值班医生。病人的到达过程为Poisson 流，平均到达时间间隔为20分钟，诊断时间服从负指数分布，平均需12分钟，求： （1）病人到来不用等待的概率； （2）门诊部内顾客的平均数； （3）病人在门诊部的平均逗留时间； （4）若病人在门诊部内的平均逗留时间超过1小时，则医院方将考虑增加值班医生。问 病人平均到达率为多少时，医院才会增加医生？ 5．某排队系统只有1名服务员，平均每小时有4名顾客到达，到达过程为Poisson 流，，服务时间服从负指数分布，平均需6分钟，由于场地限制，系统内最多不超过3名顾客，求： （1）系统内没有顾客的概率； （2）系统内顾客的平均数；
胡运权排队论习题解 某修理店只有一个修理工人，来修理的顾客到达次数服从普阿松分布，平均每小时3人，修 理时间服从负指数分布，平均需10分钟，求 (1) 修理店空闲时间概率； (2) 店内有4个顾客的概率； (3) 店内至少有一个顾客的概率 ； (4) 在店内顾客平均数； (5) 等待服务的顾客平均数； (6) 在店内平均逗留时间； (7) 平均等待修理(服务)时间； (8) 必须在店内消耗15分钟以上的概率. (1)P o (3)1 P o 1(人 )； 1 1 (小时)； 3 1 1 答:(1修理店空闲时间概率为-;(2)店内有三个顾客的概率为 —;(3)店内至少 1 1 有一个顾客的概率为寸;(4)店内顾客平均数为1人;(5)等待服务顾客平均数为1 2 人; (6)在店内平均逗留时间 1 分钟;(7)平均等待修理时间为丄分钟;(8)必须在店内 3 6 15 消耗15分钟以上的概率为e 20. 1 丄(小时)； 6 解：该系统为(M/M/1/ / )模型, 3, 60 6. 10 ⑵P 4 (1 (1 扯4 1 ； ； ⑷L s (5)L q 23 1(人)； (8)1-F( )e -(-) e^ 60 e -25
90 3600 38 94.7 94.7 0.95 10.2设有一单人打字室，顾客的到达为普阿松流，平均到达时间间隔为 打字时间服从指数分布，平均时间为 15分钟，求 (1) 顾客来打字不必等待的概率； (2) 打字室内顾客的平均数； (3) 顾客在打字室内平均逗留时间； (4) 若顾客在打字室内的平均逗留时间超过 1.25小时，则主人将考虑增加设备 及打字员，问顾客的平均到达概率为多少时，主人才会考虑这样做？ 解：该题属M /M /1模型. （1）P 0 1 1 - 4 4 （2）L s - 3 3（人 ）； 4 3 ⑶W s - — 1 1（小时）； 4 3 ⑷Q W s 1 1.25； 1.25， 323.2 3 0.2(人 /小时). 4 1 答：1)顾客来打字不必等待的概率为-;(2)打字室内顾客平均数为3人;(3)顾客在 4 打字室内平均逗留时间为1小时;(4)平均到达率为0.2人/小时时，店主才会考 虑增加设备及打字员. 汽车按平均90辆/h 的poission 流到达高速公路上的一个收费关卡，通过关卡的平均时间 为38s 。由于驾驶人员反映等待时间太长，主管部门打算采用新装置，使汽车通过关卡的平 均时间减少到平均30s 。但增加新装置只有在原系统中等待的汽车平均数超过 5辆和新系统 中关卡空闲时间不超过 10%时才是合算的。根据这一要求，分析新装置是否合算。 解：该系统属于 M/M/1模型 旧装置各参数计算: 90/h 20分钟, 60 3(人/小时)， 20 60 4（人/小 时）. 15
第9章排队论 9.1 判断下列说法是否正确： （1）若到达排队系统的顾客为泊松流，则依次到达的两名顾客之间的间隔时间服从负指数分布； （2）假如到达排队系统的顾客来自两个方面，分别服从泊松分布，则这两部分顾客合起来的顾客流仍为泊松分布； （3）若两两顾客依次到达的间隔时间服从负指数分布，又将顾客按到达先后排序，则第1、 3、5、7，…名顾客到达的间隔时间也服从负指数分布； （4）对M/M/1或M/M/C的排队系统，服务完毕离开系统的顾客流也为泊松流； （5）在排队系统中，一般假定对顾客服务时间的分布为负指数分布，这是因为通过对大量实际系统的统计研究，这样的假定比较合理； （6）一个排队系统中，不管顾客到达和服务时间的情况如何，只要运行足够长的时间后，系统将进入稳定状态； （7）排队系统中，顾客等待时间的分布不受排队服务规则的影响； （8）在顾客到达及机构服务时间的分布相同的情况下，对容量有限的排队系统，顾客的平均等待时间将少于允许队长无限的系统； （9）在顾客到达的分布相同的情况下，顾客的平均等待时间同服务时间分布的方差大小有关，当服务时间分别的方差越大时，顾客的平均等待时间将越长； （10）在机器发生故障的概率及工人修复一台机器的时间分布不变的条件下，由1名工人看管5台机器，或由3名工人联合看管15台机器时，机器因故障等待工人维修的平均时间不变。 M/M/1 9.2、某理发店只有一名理发师，来理发的顾客按泊松分布到达，平均每小时4人，理发时 间服从负指数分布，平均需6小时，求： （1）理发店空闲时间的概率； （2）店内有3个顾客的概率； （3）店内至少有1个顾客的概率； （4）在店内顾客平均数； （5）在店内平均逗留时间； （6）等待服务的顾客平均数； （7）平均等待服务时间； （8）必须在店内消耗15分钟以上的概率。 9.3、某修理店只有一个修理工，来修理东西的顾客到达次数服从泊松分布，平均每小时4 人，修理时间服从负指数分布，平均需6分钟。求： （1）修理店空闲时间的概率； （2）店内有3个顾客的概率； （3）店内顾客平均数； （4）店内等待顾客平均数； （5）顾客在店内平均逗留时间； （6）平均等待修理时间。
《运筹学》第六章排队论习题 转载请注明 1. 思考题 （1）排队论主要研究的问题是什么； （2）试述排队模型的种类及各部分的特征； （3）Kendall 符号C B A Z Y X /////中各字母的分别代表什么意义； （4）理解平均到达率、平均服务率、平均服务时间和顾客到达间隔时间等概念； （5）分别写出普阿松分布、负指数分布、爱尔朗分布的密度函数，说明这些分 布的主要性质； （6）试述队长和排队长；等待时间和逗留时间；忙期和闲期等概念及他们之间的联系 与区别。 2．判断下列说法是否正确 （1）若到达排队系统的顾客为普阿松流，则依次到达的两名顾客之间的间隔时间 服从负指数分布； （2）假如到达排队系统的顾客来自两个方面，分别服从普阿松分布，则这两部分 顾客合起来的顾客流仍为普阿松分布； （3）若两两顾客依次到达的间隔时间服从负指数分布，又将顾客按到达先后排序， 则第1、3、5、7，┉名顾客到达的间隔时间也服从负指数分布； （4）对1//M M 或C M M //的排队系统，服务完毕离开系统的顾客流也为普阿松流； （5）在排队系统中，一般假定对顾客服务时间的分布为负指数分布，这是因为通过对大 量实际系统的统计研究，这样的假定比较合理； （6）一个排队系统中，不管顾客到达和服务时间的情况如何，只要运行足够长的时间后， 系统将进入稳定状态； （7）排队系统中，顾客等待时间的分布不受排队服务规则的影响； （8）在顾客到达及机构服务时间的分布相同的情况下，对容量有限的排队系统，顾客的 平均等待时间少于允许队长无限的系统； （9）在顾客到达分布相同的情况下，顾客的平均等待时间同服务时间分布的方差大小有 关，当服务时间分布的方差越大时，顾客的平均等待时间就越长； （10）在机器发生故障的概率及工人修复一台机器的时间分布不变的条件下，由1名工人 看管5台机器，或由3名工人联合看管15台机器时，机器因故障等待工人维修的平均时间不变。 3．某店有一个修理工人，顾客到达过程为Poisson 流，平均每小时3人，修理时间服从负 指数分布，平均需19分钟，求： （1）店内空闲的时间； （2）有4个顾客的概率； （3）至少有一个顾客的概率； （4）店内顾客的平均数； （5）等待服务的顾客数； （6）平均等待修理的时间； （7）一个顾客在店内逗留时间超过15分钟的概率。 4．设有一个医院门诊，只有一个值班医生。病人的到达过程为Poisson 流，平均到达时间间隔为20分钟，诊断时间服从负指数分布，平均需12分钟，求： （1）病人到来不用等待的概率； （2）门诊部内顾客的平均数； （3）病人在门诊部的平均逗留时间； （4）若病人在门诊部内的平均逗留时间超过1小时，则医院方将考虑增加值班医生。问 病人平均到达率为多少时，医院才会增加医生？ 5．某排队系统只有1名服务员，平均每小时有4名顾客到达，到达过程为Poisson 流，，服务时间服从负指数分布，平均需6分钟，由于场地限制，系统内最多不超过3名顾客，求：
排队论模型 研究系统随机聚散现象和随机服务系统工作过程的数学理论和方 法，又称随机服务系统理论，为运筹学的一个分支。 日常生活中存在大量有形和无形的排队或拥挤现象，如旅客购票排队，市内电话占线等现象。排队论的基本思想是1910年丹麦电话工程师A.K.埃尔朗在解决自动电话设计问题时开始形成的，当时称为话务理论。他在热力学统计平衡理论的启发下，成功地建立了电话统计平衡模型，并由此得到一组递推状态方程，从而导出著名的埃尔朗电话损失率公式。自20世纪初以来，电话系统的设计一直在应用这个公式。30年代苏联数学家А.Я.欣钦把处于统计平衡的电话呼叫流称为最简单流。瑞典数学家巴尔姆又引入有限后效流等概念和定义。他们用数学方法深入地分析了电话呼叫的本征特性，促进了排队论的研究。50年代初， 美国数学家关于生灭过程的研究、英国数学家D.G.肯德尔提出嵌入马尔可夫链理论，以及对排队队型的分类方法，为排队论奠定了理论 基础。在这以后，L.塔卡奇等人又将组合方法引进排队论，使它更能适应各种类型的排队问题。70年代以来，人们开始研究排队网络和复杂排队问题的渐近解等，成为研究现代排队论的新趋势。 排队系统模型的基本组成部分 排队系统又称服务系统。服务系统由服务机构和服务对象（顾客）构成。服务对象到来的时刻和对他服务的时间（即占用服务系统的时间）
都是随机的。图1为一最简单的排队系统模型。排队系统包括三个组成部分：输入过程、排队规则和服务机构。 输入过程 输入过程考察的是顾客到达服务系统的规律。它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。例如，在生产线上加工的零件按规定的间隔时间依次到达加工地点，定期运行的班车、班机等都属于确定型输入。随机型的输入是指在时间t内顾客到达数n（t）服从一定的随机分布。如服从泊松分布,则在时间t内到达n个顾客的概率为 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，
排队论习题 1. 一个车间内有10台相同的机器，每台机器运行时每小时能创造4元的利润，且平均每小时损坏一次。而一个修理工修复一台机器平均需4小时。以上时间均服从指数分布。设一名修理工一小时工资为6元，试求： （i ）该车间应设多少名修理工，使总费用为最小； 解:这个排队系统可以看成是有限源排队模型M/M/s/10，已知 11,0.25,4,104m λλμρμ ====== 设修理工数为s , 由公式()()11010!!!!!!s m n n n n n s m m p m n n m n s s ρρ---==??=+??--??∑∑ ()11001m q n n s s s s n q n n n L n s p L np L s p =--===-??=++- ??? ∑∑∑ 目标函数为min 64s s L =+，用lingo 求解得到1s =，此时平均队长9.5s L =台，又因为当维修工数10s =时平均队长8s L =，说明此模型不合理。 对模型进行修正，由于要求顾客的平均到达率小于系统的平均服务率，才能使系统达到统计平衡。所以假设一名修理工修复一台机器平均需0.5小时，即设2μ=。用lingo 求解得维修工数3s =，平均队长，此时的最小费用为35.97元。（1）
程序： model: lamda=1;mu=2;rho=lamda/mu;m=10; load=m*rho; L_s=@pfs(load,s,m); lamda_e=lamda*(m-L_s); min=6*s+4*L_s; @gin(s); end Local optimal solution found. Objective value: 35.97341 Objective bound: 35.97341 Infeasibilities: 0.1000005E-09 Extended solver steps: 0 Total solver iterations: 388 Variable Value LAMDA 1.000000 MU 2.000000 RHO 0.5000000 M 10.00000 LOAD 5.000000 L_S 4.493352 S 3.000000 LAMDA_E 5.506648 （ii）若要求不能运转的机器的期望数小于4台，则应设多少名修理工； L ，求得应设解：同上，用有限源排队模型求解，增加约束条件4 s 4名修理工。 程序： model: lamda=1;mu=2;rho=lamda/mu;m=10; load=m*rho; L_s=@pfs(load,s,m); lamda_e=lamda*(m-L_s);
首页 | 课程介绍 | 教学大纲| 授课教案| 测试习题| 教学视频| 实践教学| 考研指导| 参考资料| 前沿追踪| 教学队伍| 交流空测试习题 课后习题 第一章线性规划 第三章图与网络分析 第五章存储论 第七章对策论 综合测试 运筹学(96学时) 运筹学(48学时) 在线测试
以上分别服从泊松分布和负指数分布。为减轻打字员负担，有两个方案；一是增加一名打字员，每天费为 40 元，其工作效率同原打字员；二为购一台自动打字机，以提高打字效率，已知有三种类型打字机其费用及提高打字的效率如表 6-1 所示。 表 6-1 型号每天费用 / 元打字员效率提高程度 /% 1 37 50 2 39 75 3 43 150 据公司估测，每个文件若晚发出 1h 将平均损失 0.80 元。设打字员每天工作 8h ，试确定该公司应采用的方案。 6.8 某商店收款台有 3 名收款员，顾客到达率为每小时 504 人，每名收款员服务率为每小时 240 人，设顾客到达为泊松流，收款服务时间服从负指数分布，分别求 P 0 、 L q 、 L s 、 W q 及 W s 。 6.9 某设备维修中心有 k 名工人，每天到达的需检修的设备服从λ=10 的负指数分布，每名工人维修设备的平均时间服从μ=3 的负指数分布。现已知设置一名工人的服务成本为每天 4 元，而设备等待损失为每天 25 元，试决定此设备维修中心工人的最佳数字 k 。 6.10 考虑某个只有一个服务员的排队系统，输入为参数λ的普阿松流。假定服务时间的概率分布未知，但期望值已知为 1/ μ。 (a) 比较每个顾客在队伍中的期望等待时间，如服务时间的分布为：①负指数分布；②定长分布；③爱郎分布，` 值为负指数分布的 1/2 ； (b) 如与值均增大为原来的 2 倍，值也相应变化，求上述三种情况下顾客在队伍中期望等待间的改变情况。 6.11 汽车按泊松分布到达一个汽车服务部门，平均 5 辆 /h 。洗车部门只拥有一套洗车设备，试分别计算在下列服务时间分布的情况下系统的 L s ， L q ， W s 与 W q 的值： (a) 洗车时间为常数，每辆需 10min ； (b) 负指数分布， 1/u=10min; (c) t 为 5～15min 的均匀分布； (d) 正态分布，μ=9min,Var(t)=42 ; (e) 离散的概率分布 P （ t=5 ） =1/4 ， P(t=10)=1/2, P(t=15)=1/4 。 6.12 某仓库贮存的一种商品，每天的到货与出货量分别服从普阿松分布，其平均值为λ和μ，因此该系统可近似看成为（ M/M/1/ ∞ / ∞）的排队系统。设该仓库贮存费为每天每件 c 1 元，一旦发生缺货时，其损失为每天每件 c 2 元，已知 c 2 >c 1 , 要求： (a) 推导每天总期望费用的公式； (b) 使总期望费用为最小的λ/ μ值。 6.13 设顾客按泊松流到达某服务台，平均到达率为λ=12 位 /h ，设每一位接收服务的顾客的等候成本为每小时 5 元，服务台的服务成本为每位顾客 2 元。试确定使此服务台总费用最少的平均服务率μ* 。 6.14 填空
几种典型的排队模型 （1）M/M/1/∞/∞/FCFS 单服务台排队模型 系统的稳态概率n P 01P ρ=-，/1ρλμ=<为服务强度；(1)n n P ρρ=-。 系统运行指标 a.系统中的平均顾客数（队长期望值） .s n i L n P λμλ ∞ == = -∑ ； b.系统中排队等待服务的平均顾客数（排队长期望值） (1).q n i L n P ρλμλ ∞ == -= -∑ ； c.系统中顾客停留时间的期望值 1 []s W E W μλ== -； d.队列中顾客等待时间的期望值 1 q s W W ρμ μλ =- = -。 (2) M/M/1/N/∞/FCFS 单服务台排队模型 系统的稳态概率n P 01 1,11N P ρρρ +-= ≠-； 1 1,1n n N P n N ρρρ +-= <- 系统运行指标 a ．系统中的平均顾客数（队长期望值） 1 1 (1)11N s N N L ρρρ ρ +++= - -- b ．系统中排队等待服务的平均顾客数（排队长期望值） 0(1)q s L L P =-- c ．系统中顾客停留时间的期望值 0(1) s s L W P μ= - d ．队列中顾客等待时间的期望值 。1 q s W W μ =- (3) M/M/1/∞/m/FCFS （或M/M/1/m/m/FCFS ）单服务台排队模型 系统的稳态概率n P
00 1 ! ( ) ()! m i i P m m i λμ == -∑； 0! ( ),1()!n n m P P n m m n λ μ =≤≤- 系统运行指标 a ．系统中的平均顾客数（队长期望值） 0(1)s L m P μ λ =- - b ．系统中排队等待服务的平均顾客数（排队长期望值） 00() (1)(1)q s L m P L P λμλ +=--=-- c ．系统中顾客停留时间的期望值 01 (1) s m W P μλ = - - d ．队列中顾客等待时间的期望值 1 q s W W μ =- (4) M/M/c/∞/∞/FCFS 单服务台排队模型 系统的稳态概率n P 1 00 111[()()!!1c k c k P k c λλμρμ-==+-∑ ； 001(),!1(),!n n n n c P n c n P P n c c c λμλμ-?≤?? =? ?>?? 系统运行指标 a ．系统中的平均顾客数（队长期望值）： s q L L λ μ =+ b ．系统中排队等待服务的平均顾客数（排队长期望值）： 02 1 ()(1)!(1) c q n n c c L n P P c ρρρ∞ =+= -= -∑ c ．系统中顾客停留时间的期望值： s s L W λ= d ．队列中顾客等待时间的期望值： q q L W λ = [典型例题精解] 例1：在某单人理发馆，顾客到达为普阿松流，平均到达间隔为20分钟，理发时间服从负指数分布，平均时间为15分钟。求： (1)顾客来理发不必等待的概率；(2)理发馆内顾客平均数；
实验排队论问题的编程 实现 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
实验7 排队论问题的编程实现 专业班级信息112 学号18 姓名高廷旺报告日期 . 实验类型：●验证性实验○综合性实验○设计性实验 实验目的：熟练排队论问题的求解算法。 实验内容：排队论基本问题的求解算法。 实验原理对于几种基本排队模型：M/M/1、M/M/1/N、M/M/1/m/m、M/M/c等能够根据稳态情形的指标公式，求出相应的数量指标。 实验步骤 1 要求上机实验前先编写出程序代码 2 编辑录入程序 3 调试程序并记录调试过程中出现的问题及修改程序的过程 4 经反复调试后，运行程序并验证程序运行是否正确。 5 记录运行时的输入和输出。 预习编写程序代码： 实验报告：根据实验情况和结果撰写并递交实验报告。 实验总结：排队问题用lingo求解简单明了，容易编程。加深了对linggo中for语句，还有关系式表达的认识。挺有成就感。很棒。 参考程序 例题 1 M/M/1 模型 某维修中心在周末现只安排一名员工为顾客提供服务，新来维修的顾客到达后，若已有顾客正在接受服务，则需要排队等待，假设来维修的顾
客到达过程为Poisson流，平均每小时5人，维修时间服从负指数分布， 平均需要6min，试求该系统的主要数量指标。 例题 2 M/M/c 模型 设打印室有 3 名打字员，平均每个文件的打印时间为 10 min，而文件的到达率为每小时 16 件，试求该打印室的主要数量指标。 例题 3 混合制排队 M/M/1/N 模型 某理发店只有 1 名理发员，因场所有限，店里最多可容纳 5 名顾客，假设来理发的顾客按Poisson过程到达，平均到达率为 6 人/h，理发时间服从负指数分布，平均12 min可为1名顾客理发，求该系统的各项参数指标。 例题 4 闭合式排队 M/M/1/K/1 模型 设有 1 名工人负责照管 8 台自动机床，当机床需要加料、发生故障或刀具磨损时就自动停车，等待工人照管。设平均每台机床两次停车的时间间隔为1h，停车时需要工人照管的平均时间是6min，并均服从负指数分布，求该系统的各项指标。 参考程序