理论教育 排队系统的结构和特点

排队系统的结构和特点

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般排队系统都由输入过程、排队过程和服务过程三部分组成。队列数目有单列和多列之分。在多列的情形,各列间的顾客有的可以互相转移,有的不能相互转移;有的顾客因排队等候时间过长而中途退出,有的则不能退出,必须坚持到被服务完为止。

排队系统的结构和特点

一般排队系统都由输入过程、排队过程和服务过程三部分组成。

1.输入过程

输入过程是指要求服务的顾客按怎样的规律到达排队系统的过程,有时也称之为顾客流,包括两部分:输入源和输入方式。

(1)输入源 输入源即顾客的总体。它可能是有限的总体,也可能是无限的总体。例如,到某加油站要求加油的汽车显然是有限的总体,而上游河水流入水库可以认为总体是无限的。

(2)输入方式 输入方式与输入源的性质有一定的联系,输入源可能是离散的,例如等待加油的汽车、等待理发的顾客、等待购票的旅客等;也可能是连续的,如流入水库中的河水等。目前,排队论只局限于讨论离散总体,连续总体很少涉及,本教材暂不讨论连续总体。

输入方式一般与下列因素有关:

1)顾客“来到”的方式可能是一个一个的(如加油的汽车、就诊的病人),也可能是成批的(如会议代表到食堂就餐、团体到影院看电影)。

2)顾客相继到达的间隔时间可以是确定型的(如流水线上的装配件、定期运行的班车等),也可以是随机型的(如到理发店去理发的顾客、待加油的汽车等)。

3)顾客的到达可以是相互独立的,即以前的到达情况对以后顾客的到来没有影响。本教材主要讨论这种情况,对于有关联的情况暂不讨论。

4)输入过程是平稳的,即描述相继到达的间隔时间分布和所含参数(如期望、方差等)都与时间无关。否则是非平稳的,本教材主要讨论前者。

2.排队过程

排队过程也包括两部分:队列形式和排队规则。

队列形式主要指队列数目和队列的空间形式。队列数目有单列和多列之分。在多列的情形,各列间的顾客有的可以互相转移,有的不能相互转移;有的顾客因排队等候时间过长而中途退出,有的则不能退出,必须坚持到被服务完为止。本教材将只讨论各列间不能相互转移,也不能中途退出的情形。队列的空间形式主要是指队列是有形队列还是无形队列,等待购票的旅客队列及等待加油的汽车队列是有形队列,而向电话交换台要求通话的呼唤则为无形队列。

排队规则可以有许多种,其中主要有以下三种基本类型:

(1)损失制 当顾客到达时,所有服务设备均被占用,顾客不进入队列而随即离去。

(2)等待制 当顾客到达时,所有服务设备均不空闲,顾客进入队列,等待接受服务,一直等到服务完毕以后才离去。

(3)混合制 这是损失制与等待制相结合的一种服务规则,一般是指允许排队,但又不允许队列无限长下去。大体有以下三种:

1)队长有限。当等待服务的顾客人数超过规定数量时,后来的顾客就自动离去,另求服务,即系统的等待空间是有限的。

2)等待时间有限。即顾客在系统中的等待时间不超过某一给定的长度T,当等待时间超过时间T时,顾客将自动离去,并且不再回来。(www.daowen.com)

3)逗留时间(等待时间与服务时间之和)有限。

3.服务过程

服务过程包含服务规则和服务机构两部分。

(1)服务规则 服务规则对等待制有以下几种类型:

1)先到先服务(First Come First Serve,FCFS)。按顾客到达的先后顺序对顾客进行服务,这是最普遍的情形。

2)后到先服务(Last Come First Serve,LCFS)。仓库中叠放的钢材,后放上去的先被领走,重大消息优先登刊,都属于这种情形。

3)随机服务(Service in Random Order,SIRO)。当服务台空闲时,不按排队序列而随意指定某个顾客去接受服务,如电话交换台接通呼叫就是一例。

4)有优先权的服务(Priority,PR)。如老人、小孩先进车站,重病号先就诊,遇到重要数据需要立即中断其他数据的处理等。

(2)服务机构 服务机构主要包括服务方式、服务设备和服务时间及其分布。服务方式可以是单个服务也可以是成批服务。公共汽车对在站台上等候的乘客就是成批服务;服务设备可以是一个或几个,一般描述如下:

1)单队—单服务台的服务情况,如图8-2a所示。

2)多队—多服务台(并列)服务情况,如图8-2b所示。

3)单队—多服务台(并列)的服务情况,如图8-2c所示。

4)单队—多服务台(串列)的服务情况,如图8-2d所示。

5)单队—多服务台(混合)的服务情况,如图8-2e所示。

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图8-2

例如,旅客排队进站,乘坐到达某地的汽车可能是单队—单服务台的情况,旅客到火车站购买车票则是多队—多服务台的情形,顾客排队等待理发是单队—多服务台的情形,在医院就诊(挂号→诊断→划价→交费→取药)可能是多服务台串列的情形;做身体健康状况检查大多数是多服务台混合的情况。

服务时间及其分布和输入过程一样,也有确定型和随机型之分。自动冲洗汽车的装置对每辆汽车冲洗(服务)的时间就是确定型的,但大多数服务时间是随机型的,服务时间的分布假定是平稳的,分布的期望值、方差等参数都是与时间无关的。

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