排队论基础及模型(8)
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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。
5。
2 排队论排队是日常生活和工作中常见的现象,它由两个方面构成,一是要求得到服务的顾客,二是设法给予服务的服务人员或服务机构(统称为服务员或服务台),顾客与服务台就构成一个排队系统,或称为随机服务系统。
如图5。
5所示。
图5.5 排队系统结构5.2.1 排队论概述1. 排队论研究的基本问题随机性是排队系统的共同特性,顾客的到达间隔时间与顾客所需的服务时间中,至少有一个具有随机性.排队论研究的首要问题是系统的主要数量指标(如:系统的队长(系统中的顾客数)、顾客的等待时间和逗留时间等)的概率特性,然后进一步研究系统优化问题。
与这两个问题相关联的还有系统的统计推断问题。
1) 性态问题(即数量指标的研究)研究排队系统的性态问题就是通过研究系统的主要数量指标的瞬时性质或统计平衡下的性态来研究排队系统的基本特征.2) 最优化问题排队系统的最优化问题涉及排队系统的设计、控制以及系统有效性的度量,包括系统的最优设计(静态最优)和已有系统的最优运行控制(动态最优),前者是在服务系统设置之前,对未来运行的情况有所估计,确定系统的参数,使设计人员有所依据;后者是对已有的排队系统寻求最优运行策略。
其内容很多,有最小费用问题,服务率的控制问题等。
3) 统计推断问题排队系统的统计推断是通过对正在运行的排队系统多次观测、搜集数据,用数理统计的方法对得到的资料进行加工处理,推断所观测的排队系统的概率规律,建立适当的排队模型。
2. 排队系统的基本组成及特征实际中的排队系统是各种各样的,但从决定排队系统进程的因素看,它由3个基本部分组成:输入过程、排队规则和服务机构。
由于输入过程、排队规则和服务机构的复杂多样性,可以形成各种各样的排队模型,因此在研究一个排队系统之前,有必要弄清楚这3部分的具体内容和结构。
1) 输入过程输入过程是说明顾客来源及顾客是按怎样的规律到达系统.它包括3方面内容:①顾客总体(顾客源)数:它可能是有限的,也可能是无限的。