运筹学--第十三章 排队论
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排队系统的符号表述描述符号:①/②/③/④/⑤/⑥各符号的意义:①——表示顾客相继到达间隔时间分布,常用以下符号:M——表示到达的过程为泊松过程或负指数分布;D——表示定长输入;EK——表示K阶爱尔朗分布;G——表示一般相互独立的随机分布。
②——表示效劳时间分布,所用符号与表示顾客到达间隔时间分布一样。
③——表示效劳台(员)个数:“1〞表示单个效劳台,“s〞(s>1)表示多个效劳台。
④——表示系统中顾客容量限额,或称等待空间容量。
如系统有K个等待位子,那么,0<K<∞,当K=0时,说明系统不允许等待,即为损失制。
K=∞时为等待制系统,此时一般∞省略不写。
K为有限整数时,表示为混合制系统。
⑤——表示顾客源限额,分有限与无限两种,∞表示顾客源无限,一般∞也可省略不写。
⑥——表示效劳规那么,常用以下符号FCFS:表示先到先效劳的排队规那么;LCFS:表示后到先效劳的排队规那么;PR:表示优先权效劳的排队规那么。
二、排队系统的主要数量指标描述一个排队系统运行状况的主要数量指标有:1.队长和排队长(队列长)队长是指系统中的顾客数(排队等待的顾客数与正在承受效劳的顾客数之和);排队长是指系统中正在排队等待效劳的顾客数。
队长和排队长一般都是随机变量。
2.等待时间和逗留时间从顾客到达时刻起到他开场承受效劳止这段时间称为等待时间。
等待时间是个随机变量。
从顾客到达时刻起到他承受效劳完成止这段时间称为逗留时间,也是随机变量。
3. 忙期和闲期忙期是指从顾客到达空闲着的效劳机构起,到效劳机构再次成为空闲止的这段时间,即效劳机构连续忙的时间。
这是个随机变量,是效劳员最为关心的指标,因为它关系到效劳员的效劳强度。
与忙期相对的是闲期,即效劳机构连续保持空闲的时间。
在排队系统中,忙期和闲期总是交替出现的。
4.数量指标的常用记号(1)主要数量指标L——平均队长,即稳态系统任一时刻的所有顾客数的期望值;L q——平均等待队长,即稳态系统任一时刻等待效劳的顾客数的期望值;W——平均逗留时间,即(在任意时刻)进入稳态系统的顾客逗留时间的期望值;W q——平均等待时间,即(在任意时刻)进入稳态系统的顾客等待时间的期望值。
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习题十三
13.1 某市消费者协会一年365天接受顾客对产品质量的申诉。
设申诉以λ=4件/天的普阿松流到达,该协会每天可以处理申诉5件,当天处理不完的将移交专门小组处理,不影响每天业务。
试求:
(1)一年内有多少天无一件申诉;
(2)一年内多少天处理不完当天的申诉。
13.2 来到某餐厅的顾客流服从普阿松分布,平均每小时20人。
餐厅于上午11:00开始营业,试求:
(1)当上午11:07有18名顾客在餐厅时,于11:12恰好有20名顾客的概率(假定该时间段内无顾客离去);
(2)前一名顾客于11:25到达,下一名顾客在11:28至11:30之间到达的概率。
13.3 某银行有三个出纳员,顾客以平均速度为4人/分钟的泊松流到达,所有的顾客排成一队,服务时间服从均值为0.5分钟的负指数分布,试求:
(1) 银行内空闲时间的概率;
(2) 银行内顾客数为n 时的稳态概率;
(3) 平均队列长Lq ;
(4) 银行内的顾客平均数Ls ;
(5) 平均逗留时间Ws ;
(6) 平均等待时间Wq 。
13.4 某加油站有一台油泵。
来加油的汽车按普阿松分布到达,平均每小时20辆,但当加油站中已有n 辆汽车时,新来汽车中将有一部分不愿等待而离去,离去概率为4
n (n =0,1,2,3,4)。
油泵给一辆汽车加油所需时间为具有均值3分钟的负指数分布。
(1)画出此排队系统的速率图;
(2)导出其平衡方程式;
(3)求出加油站中汽车数的稳态概率分布;
(4)求那些在加油站的汽车的平均逗留时间。
13.5 某无线电修理商店保证每件送到的电器在一小时内修完取货,如超过一小时则分文不取。
已知该商店每修理一件平均收费10元,其成本平均每件5.50元。
已知送来修理的电器按普阿松分布到达,平均每小时6件,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盈利;
(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。
13.6 某企业有5台车运货,已知每台车每运行100小时平均需维修2次,每次需时20分钟,以上分别服从普阿松及负指数分布。
求该企业全部车辆正常运
行的概率,及分别有1,2,3辆车不能正常运行的概率。
13.7 要求在某机场着陆的飞机服从普阿松分布,平均每小时18架次,每次着陆需占用基础跑道的时间为2.5分钟,服从负指数分布。
试问该机场应设置多少条跑道,使要求着陆飞机需要在空中等待的概率不超过5%;求这种情况下跑道的平均利用率。
13.8 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,因此该系统可以近似看成为M/M/1/∞/∞的排队系统。
设该仓库贮存费为每天每件c1元,一旦发生缺货时,其损失为每天每件c2元,已知c2>c1,要求:
(1)推导每天总期望费用的公式;
(2)使总期望费用为最小的ρ=λ/μ值。
13.9 某电话亭有一部电话,来打电话的顾客服从普阿松分布,相继两个人到达的平均时间为10分钟,通话时间服从负指数分布,平均为3分钟。
求:(1)顾客到达电话亭要等待的概率;
(2)等待打电话的平均顾客数;
(3)打一次电话要等10分钟以上的概率是多少?;
(4)当一个顾客至少要等待3分钟才能打电话时,电信局打算增设一台电话机,问到达速度增加到多少时,安装第二台电话机才是合理的?
(5)第二台电话机安装后,顾客的平均等待时间为多少?
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