рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Общие понятия систем массового обслуживания

Общие понятия систем массового обслуживания - раздел Экономика, Конспект лекций ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ   Системы Массового Обслуживания — Это Такие Системы, В Кото­Ры...

 

Системы массового обслуживания — это такие системы, в кото­рые в случайные моменты времени поступают заявки на обслужи­вание, при этом поступившие заявки обслуживаются с помощью имеющихся в распоряжении системы каналов обслуживания.

Поступив в обслуживаю­щую систему, требование присоединяется к очереди других (ранее поступивших) требований. Канал обслуживания выбирает требова­ние из находящихся в очереди, с тем, чтобы приступить к его об­служиванию. После завершения процедуры обслуживания очеред­ного требования канал обслуживания приступает к обслуживанию следующего требования, если таковое имеется в блоке ожидания.

Цикл функционирования системы массового обслуживания подоб­ного рода повторяется многократно в течение всего периода рабо­ты обслуживающей системы. При этом предполагается, что пере­ход системы на обслуживание очередного требования после завер­шения обслуживания предыдущего требования происходит мгно­венно, в случайные моменты времени.

Примерами систем массового обслуживания могут служить:

- посты технического обслуживания автомобилей;

- посты ремонта автомобилей;

- персональные компьютеры, обслуживающие поступающие заявки или требования на решение тех или иных задач;

- станции технического обслуживания автомобилей;

- аудиторские фирмы;

- отделы налоговых инспекций, занимающиеся приемкой и проверкой текущей отчетности предприятий;

- телефонные станции и т. д.

Основными компонентами системы массового обслуживания лю­бого вида являются:

• входной поток поступающих требований или заявок на обслужи­вание;

• дисциплина очереди;

• механизм обслуживания.

Входной поток требований. Для описания входного потока тре­буется задать вероятностный закон, определяющий последователь­ность моментов поступления требований на обслуживание и ука­зать количество таких требований в каждом очередном поступле­нии. При этом, как правило, оперируют понятием «вероятностное распределение моментов поступления требований». Здесь могут поступать как единичные, так и групповые требования (требования поступают группами в систему). В последнем случае обычно речь идет о системе обслуживания с параллельно-групповым обслужи­ванием.

Дисциплина очереди это важный компонент системы массово­го обслуживания, он определяет принцип, в соответствии с кото­рым поступающие на вход обслуживающей системы требования подключаются из очереди к процедуре обслуживания. Чаще всего используются дисциплины очереди, определяемые следующими правилами:

- первым пришел — первый обслуживаешься;

- пришел последним — обслуживаешься первым;

- случайный отбор заявок;

- отбор заявок по критерию приоритетности;

- ограничение времени ожидания момента наступления обслуживания (имеет место очередь с ограниченным временем ожидания
обслуживания, что ассоциируется с понятием «допустимая дли­на очереди»).

Механизм обслуживания определяется характеристиками самой процедуры обслуживания и структурой обслуживающей системы. К характеристикам процедуры обслуживания относятся: продол­жительность процедуры обслуживания и количество требований, удовлетворяемых в результате выполнения каждой такой процеду­ры. Для аналитического описания характеристик процедуры обслу­живания оперируют понятием «вероятностное распределение вре­мени обслуживания требований».

Следует отметить, что время обслуживания заявки зависит от характера самой заявки или требований клиента и от состояния и возможностей обслуживающей системы. В ряде случаев приходит­ся также учитывать вероятность выхода обслуживающего прибора по истечении некоторого ограниченного интервала времени.

Структура обслуживающей системы определяется количеством и взаимным расположением каналов обслуживания (механизмов, приборов и т. п.). Прежде всего, следует подчеркнуть, что система обслуживания может иметь не один канал обслуживания, а не­сколько; система такого рода способна обслуживать одновременно несколько требований. В этом случае все каналы обслуживания предлагают одни и те же услуги, и, следовательно, можно утверж­дать, что имеет место параллельное обслуживание.

Система обслуживания может состоять из нескольких разно­типных каналов обслуживания, через которые должно пройти каж­дое обслуживаемое требование, т. е. в обслуживающей системе про­цедуры обслуживания требований реализуются последовательно. Механизм обслуживания определяет характеристики выходящего (обслуженного) потока требований.

Рассмотрев основные компоненты систем обслуживания, мож­но констатировать, что функциональные возможности любой систе­мы массового обслуживания определяются следующими основными факторами:

- вероятностным распределением моментов поступлений заявок
на обслуживание (единичных или групповых);

- вероятностным распределением времени продолжительности об­служивания;

- конфигурацией обслуживающей системы (параллельное, после­довательное или параллельно-последовательное обслуживание);

- количеством и производительностью обслуживающих каналов;

- дисциплиной очереди;

- мощностью источника требований.

В качестве основных критериев эффективности функционирова­ния систем массового обслуживания в зависимости от характера ре­шаемой задачи могут выступать:

- вероятность немедленного обслуживания поступившей заявки;

- вероятность отказа в обслуживании поступившей заявки;

- относительная и абсолютная пропускная способность системы;

- средний процент заявок, получивших отказ в обслуживании;

- среднее время ожидания в очереди;

- средняя длина очереди;

- средний доход от функционирования системы в единицу времени и т.п.

Предметом теории массового обслуживания является установле­ние зависимости между факторами, определяющими функциональ­ные возможности системы массового обслуживания, и эффектив­ностью ее функционирования. В большинстве случаев все параме­тры, описывающие системы массового обслуживания, являются случайными величинами или функциями, поэтому эти системы от­носятся к стохастическим системам.

Случайный характер потока заявок (требований), а также, в об­щем случае, и длительности обслуживания приводит к тому, что в системе массового обслуживания происходит случайный процесс.

Независимо от характера процесса, протекающего в системе мас­сового обслуживания, различают два основных вида СМО:

- системы с отказами, в которых заявка, поступившая в систему в
момент, когда все каналы заняты, получает отказ и сразу же по­кидает очередь;

- системы с ожиданием (очередью), в которых заявка, поступив­шая в момент, когда все каналы обслуживания заняты, стано­вится в очередь и ждет, пока не освободится один из каналов.

Системы массового обслуживания с ожиданием делятся на си­стемы с ограниченным ожиданием и системы с неограниченным ожиданием.

В системах с ограниченным ожиданием может ограничиваться:

- длина очереди;

- время пребывания в очереди.

В системах с неограниченным ожиданием заявка, стоящая в оче­реди, ждет обслуживание неограниченно долго, т.е. пока не подой­дет очередь.

Все системы массового обслуживания различают по числу каналов обслуживания:

- одноканальные системы;

- многоканальные системы.

Приведенная классификация СМО является условной. На прак­тике чаще всего системы массового обслуживания выступают в ка­честве смешанных систем. Например, заявки ожидают начала об­служивания до определенного момента, после чего система начи­нает работать как система с отказами.

 

4.2 Одноканальная модель с пуассоновским входным потоком с экспоненциальным распределением длительности обслуживания

Простейшей одноканальной моделью с вероятностными входным потоком и процедурой обслуживания является модель, характери­зуемая показательным распределением как длительностей интерва­лов между поступлениями требований, так и длительностей обслу­живания. При этом плотность распределения длительностей интер­валов между поступлениями требований имеет вид

(1)

где λ. — интенсивность поступления заявок в систему.

Плотность распределения длительностей обслуживания:

(2)

где μ - интенсивность обслуживания.

Потоки заявок и обслуживании простейшие.

Пусть система работает с отказами. Необходимо определить абсолютную и относительную пропускную способность системы.

Представим данную систему массового обслуживания в виде графа (рис. 4.1), у которого имеются два состояния:

S0канал свободен (ожидание);

S1— канал занят (идет обслуживание заявки).

 



Рисунок 4.1 –Граф состояний одноканальной СМО с отказами

Обозначим вероятности состояний:

P0(t) — вероятность состояния «канал свободен»;

P1(t) — вероятность состояния «канал занят».

По размеченному графу состояний (рис. 1) составим систему дифференциальных уравнений Колмогорова для вероятностей стояний:

(3)

Система линейных дифференциальных уравнений имеет решение с учетом нормировочного условия P0(t) + P1(t) = 1. Реше­ние данной системы называется неустановившимся, поскольку оно непосредственно зависит от t и выглядит следующим образом:

(4) (5)

Нетрудно убедиться, что для одноканальной СМО с отказами вероятность P0(t) есть не что иное, как относительная пропускная способность системы q.

Действительно, P0вероятность того, что в момент t канал сво­боден и заявка, пришедшая к моменту t, будет обслужена, а следо­вательно, для данного момента времени t среднее отношение числа обслуженных заявок к числу поступивших также равно P0(t), т. е.

(6)

По истечении большого интервала времени (при t → ∞) дости­гается стационарный (установившийся) режим:

(7)

 

Зная относительную пропускную способность, легко найти аб­солютную. Абсолютная пропускная способность (А) — среднее чис­ло заявок, которое может обслужить система массового обслужива­ния в единицу времени:

(8)

Вероятность отказа в обслуживании заявки будет равна вероят­ности состояния «канал занят»:

(9)

 

Данная величина Pотк может быть интерпретирована как сред­няя доля не обслуженных заявок среди поданных.

Пример 1. Пусть одноканальная СМО с отказами представля­ет собой один пост ежедневного обслуживания (ЕО) для мойки ав­томобилей. Заявка — автомобиль, прибывший в момент, когда пост занят, — получает отказ в обслуживании. Интенсивность потока ав­томобилей λ = 1,0 (автомобиль в час). Средняя продолжительность обслуживания — 1,8 часа. Поток автомобилей и поток обслужива­нии являются простейшими.

Требуется определить в установившемся режиме предельные значения:

- относительной пропускной способности q;

- абсолютной пропускной способности А;

- вероятности отказа Pотк;

Сравните фактическую пропускную способность СМО с номи­нальной, которая была бы, если бы каждый автомобиль обслужи­вался точно 1,8 часа и автомобили следовали один за другим без перерыва.

Решение

1. Определим интенсивность потока обслуживания:

2. Вычислим относительную пропускную способность:

 

Величина q означает, что в установившемся режиме система будет обслуживать примерно 35% прибывающих на пост ЕО авто­мобилей.

3. Абсолютную пропускную способность определим по формуле:



 

 

Это означает, что система (пост ЕО) способна осуществить в среднем 0,356 обслуживания автомобилей в час. 3. Вероятность отказа:


 


Это означает, что около 65% прибывших автомобилей на пост ЕО получат отказ в обслуживании.

4. Определим номинальную пропускную способность системы:


 

(автомобилей в час).


Оказывается, что Аном в 1,5 раза больше, чем фактическая пропускная способность, вычисленная с учетом случай­ного характера потока заявок и времени обслуживания.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ГОУ ВПО КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ... УНИВЕРСИСТЕТ Кафедра вычислительной техники и АСУ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Общие понятия систем массового обслуживания

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Понятие имитационного моделирования
  Имитационное моделирование (ИМ) – распространённая разновидность аналогов моделирования, реализуемого с помощью набора математических инструментальных средств, специальных имитирующ

Основные функции ИМ
  Для создания ИМ необходима специальная система моделирования, имеющая набор языковых средств, сервисные подпрограммы, приёмы и технологии программирования. ИМ должна отражать большо

Типовые задачи, решаемые средствами компьютерного моделирования
  - моделирование процессов логистики для определения временных и стоимостных параметров; - управление процессом реализации инвестиционного проекта на различных этапах его жи

Понятие корреляционного и регрессионного анализа
  Для решения задач экономического анализа и прогнозирования очень часто используются статистические, отчетные или наблюдаемые данные. При этом полагают, эти данные являются значениям

Определение параметров линейного однофакторного уравнения регрессии
Пусть у нас имеются данные о доходах ( x ) и спросе на некоторый товар ( y ) за ряд лет ( n ): Год i Доход x

Оценка величины погрешности линейного однофакторного уравнения
  1. Обозначим разность между фактическим значением результативного признака и его расчетным значением как u i :

Проблема автокорреляции остатков. Критерий ДарбинаУотсона
  Часто для нахождения уравнений регрессии используются динамические ряды, т.е. последовательность экономических показателей за ряд лет (кварталов, месяцев), следующих друг за другом.

Двухфакторные и многофакторные уравнения регрессии
  Линейное двухфакторное уравнение регрессии имеет вид где a , b 1 , b

Конструирования целевой функции
  Допустим, объект оптимизации описывается следующей системой уравнений: х2 + у2 = 1 х + у = 1 Графически эту систему можно представит

Многомерный и одномерный поиск оптимума
  МСС представляет собой многомерный поиск, т.к. минимум ищется на разных направлениях. Когда минимум ищется только в одном направлении для уточнения направления следующего уровня - о

Понятие оптимизационных задач и оптимизационных моделей
  Экономико-математические задачи, цель которых состоит в нахождении наилучшего (оптимального) с точки зрения некоторого критерия или критериев варианта использования имеющихся ресурс

Оптимизационные задачи с линейной зависимостью между переменными
  Пусть: b i количество ресурса вида i ( i = 1, 2, ..., m ); a i , j норма расхода

Геометрическая интерпретация ОЗЛП
  Пусть необходимо найти оптимальный план производства двух видов продукции ( x 1 и x 2 ), т.е. такой план, при котором целевая функция (общая приб

Симплексный метод решения ОЗЛП
Симплексный метод это вычислительная процедура, основанная на принципе последовательного улучшения решений при переходе от одной базисной точки (базисного решения) к другой. При этом знач

Решение двойственной задачи ЛП
  Оптимизационная модель прямой задачи линейного программирования выглядит так: В системе неравенств должны

Одноканальная СМО с ожиданием
Система массового обслуживания имеет один канал. Входящий поток заявок на обслуживание — простейший поток с интенсивно­стью λ,. Интенсивность потока обслуживания равна μ, (т. е. в сред­не

Альтернативные подходы к созданию имитационных моделей
  Разработчики моделирования изначально направляли свои усилия на поиск новых и более совершенных способов моделирования систем, используя при этом сущест­вующее компьютерное оборудов

Непрерывное моделирование
  Непрерывное моделирование — это моделирование системы по времени с помо­щью представления, в котором переменные состояния меняются непрерывно по отношению ко времени. Как правило, в

Теоретические основы метода
  Метод статистического моделирования (или метод Монте-Кар­ло) — это способ исследования поведения вероятностных систем (экономических, технических и т. д.) в условиях, когда не извес

Моделирование систем массового обслуживания с использованием метода Монте-Карло
  Рассмотренные аналитические методы анализа СМО ис­ходят из предположения, что входящие и исходящие потоки требо­ваний являются простейшими. Зависимости, используемые в этих методах

Постановка задачи
  Компании, продающей один вид продукции, необходимо определить, какое коли­чество товара она должна иметь в запасе на каждый из последующих n мес. (n — заданный входной параметр). Пр

Постановка задачи
Под термином «транспортные задачи» понимается широкий круг задач не только транспортного характера. Общим для них яв­ляется, как правило, распределение ресурсов, находящихся у т производител

Алгоритм метода потенциалов
  Наиболее распространенным методом решения транспортных задач является метод потенциалов. Решение задачи методом потенциалов включает следующие этапы: 1. разработку

Принятие решений в условиях полной определенности
  Математические модели исследуемых явлений или процессов могут быть заданы в виде таблиц, элементами которых являются значения частных критериев эффективности функционирования систем

Принятие решений в условиях риска
  Основными критериями оценки принимаемых решений в усло­виях риска являются: - ожидаемое значение результата; - ожидаемое значение результата в сочетании с минимиза

Принятие решений в условиях неопределенности
    Неопределенность является характеристикой внешней среды (природы), в которой принимается управленческое решение о раз­ витии (или функционировании) экономиче

Критерий Лапласа.
Этот критерий опирается на «принцип недостаточного основания» Лапласа, согласно которому все состояния «природы» Si, i = 1,n полагаются равновероятными. В соответствии с этим прин­ципом каждому сос

Теория игр
8.5.1 Общие понятия   В конфликт­ных ситуациях имеются противодействующие стороны, интересы которых противоположны. При конфликтных ситуациях решения принима

Метод линейного программирования для нахождения оптимальных стратегий в играх двух лиц с нулевой суммой
  Пусть игра m×n не имеет оптимального решения непосредст­венно в чистых стратегиях, т. е. отсутствует седловая точка (α ≠ β). Оптимальное решение необходимо иск

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги