[管理学]排队论
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排队论知识点(一)排队论知识点详解什么是排队论排队论是应用概率论、随机过程和数学统计方法来研究队列系统的数学理论。
队列系统是指一些处理实体以确定的方式到达某个系统,被系统以某种方式处理,然后离开系统的系统模型。
排队论研究的目标是为了通过合理的设计和优化队列系统(如银行服务台、电话交换机等)的结构和参数,提高系统的效率和性能。
排队论的主要概念1. 到达过程到达过程是指实体到达队列系统的时间间隔的随机过程。
根据到达的规律性和随机性不同,到达过程可以分为不可预测的泊松到达过程和可预测的非泊松到达过程。
2. 服务过程服务过程是指队列中的实体被处理的时间间隔的随机过程。
根据服务的规律性和随机性不同,服务过程可以分为不可预测的指数服务过程和可预测的非指数服务过程。
3. 队列长度队列长度是指队列中正在等待服务的实体的个数,也可以看作是在系统中等待服务的实体的数学期望。
4. 平均等待时间平均等待时间是指实体在队列系统中等待服务的平均时间。
5. 利用率利用率是指队列系统中服务设备的利用情况,通常用平均到达率与平均服务率的比值来表示。
排队论的基本模型1. M/M/1模型M/M/1模型是排队论中最简单的模型之一,代表了一个单一服务台和一个队列的排队系统。
M/M/1模型的到达过程和服务过程都是泊松过程,服务设备能力为1。
2. M/M/C模型M/M/C模型是M/M/1模型的扩展,代表了含有C个服务台和一个队列的排队系统。
到达过程和服务过程仍然是泊松过程,但是服务设备能力为C。
3. M/G/1模型M/G/1模型是M/M/1模型的变体,代表了一个单一服务台和一个队列的排队系统,但是服务过程是一般分布。
到达过程仍然是泊松过程。
4. G/G/1模型G/G/1模型代表了一个单一服务台和一个队列的排队系统,到达过程和服务过程都是一般分布。
排队论的应用1. 交通拥堵排队论可以用来研究交通拥堵的原因和解决方案,进一步优化交通网络资源的利用和流量的分配。
排队论第⼀节引⾔⼀、排队系统的特征及排队论排队论(queueing theory)是研究排队系统(⼜称为随机服务系统)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。
如进餐馆就餐,到图书馆借书,在车站等车,去医院看病,去售票处购票,上⼯具房领物品等等。
在这些问题中,餐馆的服务员与顾客、公共汽车与乘客、图书馆的出纳员与借阅者、医⽣与病⼈、售票员与买票⼈、管理员与⼯⼈等,均分别构成⼀个排队系统或服务系统(见表10-1)。
排队问题的表现形式往往是拥挤现象,随着⽣产与服务的⽇益社会化,由排队引起的拥挤现象会愈来愈普遍。
表排队除了是有形的队列外,还可以是⽆形的队列。
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。
排队的可以是⼈,也可以是物。
如⽣产线上的原材料或半成品在等待加⼯;因故障⽽停⽌运转的机器在等待修理;码头上的船只等待装货或卸货;要降落的飞机因跑道被占⽤⽽在空中盘旋等等。
当然,提供服务的也可以是⼈,也可以是跑道、⾃动售货机、公共汽车等。
为了⼀致起见,下⾯将要求得到服务的对象统称为“顾客”,将提供服务的服务者称为“服务员”或“服务机构”。
因此,顾客与服务机构(服务员)的含义完全是⼴义的,可根据具体问题⽽不同。
实际的排队系统可以千差万别,但都可以⼀般地描述如下: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10-1⾄图10-4。
类似地还可画出许多其他形式的排队系统,如串并混联的系统,⽹络排队系统等。
尽管各种排队系统的具体形式不同,但都可由图10-5加以描述。
图10-1 单服务台排队系统图10-2 s 个服务台,⼀个队列的排队系统图10-3 s 个服务台,s 个队列的排队系统图10-4 多个服务台得串联排队系统顾客到达顾客到达图10-5 随机服务系统通常称由10-5表⽰的系统为⼀个随机聚散服务系统,任⼀排队系统都是⼀个随机聚散服务系统。
第6章 排队论在日常生活和工作中,人们常常会为了得到某种服务而排队等候。
比如顾客到商店购买东西,病人到医院看病,汽车进加油站加油,轮船进港停靠码头等,都会因为拥挤而发生排队等候的现象。
这时,商店的售货员和顾客,医院的医生和病人,加油站的加油泵和待加油的汽车,码头的泊位和停泊的轮船等,形成了各自的排队服务系统,简称排队系统。
在一个排队系统中,通常包括一个或多个“服务设施”,服务设施可以指人,如售货员,医院大夫等。
也可以是物,如加油泵、码头泊位等。
同时还包括许多进入排队系统要求得到服务的“顾客”。
这里的顾客是指请求服务的人或物。
如到医院看病的病人,或等待加油的汽车等。
作为顾客总希望一到系统马上就能得到服务,但客观情况并非如此。
由于顾客的到达和服务机构对每个顾客的服务时间具有随机性,因此出现排队现象几乎是不可避免的。
当然,为了方便顾客减少排队时间,排队系统可以多开设服务设施。
但那将增加系统的投资和运营成本,还可能发生空闲浪费。
排队论(Queueing Theory )是为解决上述问题而发展起来的一门学科。
排队论起源于上世纪初,当时的美国贝尔(Bell )电话公司发明了自动电话后,满足了日益增长的电话通讯的需要。
但另一方面,也带来了新的问题,即如何合理配置电话线路的数量,以尽可能减少用户的呼叫次数。
如今,通讯系统仍然是排队论应用的主要领域。
同时在运输、港口泊位设计、机器维修、库存控制等领域也获得了广泛的应用。
6. 1 排队系统的基本概念6. 1. 1排队系统的一般表示一个排队系统可以抽象描述为:为了获得服务的顾客到达服务设施前排队,等候接受服务。
服务完毕后就自行离开。
其中把要求得到服务的对象称为顾客,而把服务者统称为服务设施或服务台。
在排队论中,把顾客的到达和离开称为排队系统的输入和输出。
而潜在的顾客总体又称为顾客源或输入源。
因此任何一个排队系统是一种输入-输出系统,其基本结构如图6-1所示。
排队系统图6-16. 1. 2排队系统的特征由排队系统的基本结构可知,任何一个排队系统的特征可以从以下三个方面加以描述。
排队论的基本原理排队论是一门研究等待线性和服务系统的学科,它的基本原理是通过数学模型和概率统计来分析和优化排队系统,以提高效率和降低成本。
排队论在工程、管理、运筹学等领域有着广泛的应用,对于优化资源利用、提高服务质量和满足客户需求具有重要意义。
在排队论中,排队系统通常由输入过程、排队规则、服务机构和性能指标组成。
输入过程描述了顾客到达的规律,排队规则决定了顾客的排队方式,服务机构指明了服务的方式和效率,性能指标则用来评价系统的性能。
通过对这些因素的分析和建模,可以得出一些重要的结论和决策,从而优化排队系统。
排队论的基本原理可以总结为以下几点:1. 输入过程的特征对排队系统有重要影响。
输入过程通常由到达间隔时间分布和顾客到达的规律组成。
通过对输入过程的分析,可以确定系统的负荷情况,从而决定服务设施的规模和性能。
2. 排队规则对系统的性能有显著影响。
不同的排队规则会导致不同的等待时间和系统效率。
常见的排队规则包括先来先服务、最短任务优先、优先级队列等,选择合适的排队规则可以有效提高系统的服务质量。
3. 服务机构的性能决定了系统的效率和成本。
服务机构包括服务台的数量、服务人员的能力和服务时间的分布等因素,通过合理设计和管理服务机构,可以提高系统的服务水平和降低成本。
4. 性能指标是评价排队系统性能的重要指标。
常见的性能指标包括顾客的平均等待时间、系统的平均服务时间、系统的利用率、系统的平均排队长度等,通过对这些指标的分析和优化,可以改善系统的运行效果。
综上所述,排队论的基本原理是通过对排队系统的输入过程、排队规则、服务机构和性能指标的分析和优化,来提高系统的效率和服务质量。
在实际应用中,排队论可以帮助企业和组织优化资源配置、提高服务水平,满足客户需求,从而实现经济效益和社会效益的双赢。
排队论的研究和应用将在未来得到更广泛的发展和应用。