理论教育 运筹学-排队问题分析与解决方法

运筹学-排队问题分析与解决方法

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了通用方便,排队者无论是人还是物,统称为“顾客”。由此可以得出,排队现象产生的原因,主要是因为顾客的到达时间存在随机性,或者是服务员的服务时间存在随机性,也可能是二者同时存在随机性。如果增加系统的服务设施,就需要增加投资,这样有可能出现空闲浪费的现象,但是如果系统的服务设施过少,会加重排队的代价,给顾客等带来不良后果,所以研究排队问题就是在这两者之间找出最优的平衡点。

运筹学-排队问题分析与解决方法

排队现象在日常生活中随处可见,如到医院看病、到售票处买票、到商场购物等。形成排队的不一定是人,也可以是物、信息等,例如,等待加工组装的零件、等待装卸的车辆船只、等待处理的信息流等。为了通用方便,排队者无论是人还是物,统称为“顾客”。提供服务的一方可以是人,也可以是物,例如,为等待装卸的车辆船只提供服务的可能是装卸设备,为等待处理的信息流提供服务的可能是计算机或其他电子设备,同样为了通用方便,提供服务的服务者无论是人还是物,统称为“服务员”。

另外,出现在各个领域的排队现象,有的是有形排队,如购票排队、物流排队、车流排队等,也有的是无形排队,如信息排队、电流排队等。

排队现象是我们不希望出现的现象,因为人的排队,至少意味着时间资源的浪费,物的排队则意味着物资的积压,但是排队现象却是无法完全消除的。

下面通过一个例子来初步了解排队现象。

假定乘客以每隔6 min的固定时间间隔到火车站售票厅购票,售票员的售票时间为固定的4 min,乘客一到售票员立即为其售票。不难看出,售票员在为一个乘客售票后,有2 min的空闲时间,然后再为下一个乘客售票,如此循环的工作下去。在这种情况下,是不会出现购票排队现象的,此时售票员的时间利用率为2/3,空闲率为1/3。如果假定乘客到达的时间间隔减少到5 min,那么售票员的时间利用率为5/6,空闲率为1/6,此时也不会出现排队。如果再假定乘客到达的时间间隔减少到4 min,尽管售票员的时间利用率达到了1,但也不会有排队现象产生。

如果乘客到达的时间间隔和售票员的售票时间不是固定的,而是随机的,看一下会出现什么现象。

假定乘客到达的平均时间间隔仍然是6 min,即乘客到达的时间间隔是随机的,售票员售票的时间仍然为固定的4 min,由于到达是随机的,如果出现连续两个乘客的到达间隔小于4 min,就一定会产生排队现象。过了一段时间后,如果乘客到达的时间间隔变大,超过4 min,因为乘客到达的平均间隔时间是6 min,排队的队伍就会缩短,甚至可能消除,但以后又有可能发生排队现象。再假定乘客到达的时间间隔为固定的6 min,而售票员售票的平均时间为4 min,即售票员售票的时间是随机的,如果售票员对某一乘客售票的时间超过了6 min,必然会产生排队现象。另外,如果乘客的到达时间间隔和售票员售票时间都是随机的,也会产生排队,而且排队会更严重一些。(www.daowen.com)

另外需要说明的是,在乘客到达的时间间隔和售票员售票的时间都是固定的情况下,如果前者大于后者,就不可能出现排队现象;如果后者大于前者,尽管初期会有排队现象,但随着排队队伍的越来越长,会出现“爆炸”现象,严格来说不能称为排队。

由此可以得出,排队现象产生的原因,主要是因为顾客的到达时间存在随机性,或者是服务员的服务时间存在随机性,也可能是二者同时存在随机性。

如果增加系统的服务设施,就需要增加投资,这样有可能出现空闲浪费的现象,但是如果系统的服务设施过少,会加重排队的代价,给顾客等带来不良后果,所以研究排队问题就是在这两者之间找出最优的平衡点。

排队论(Queueing Theory)也称为随机服务系统理论,是1909年由丹麦工程师爱尔朗(A.K.Erlang)在研究电话系统时创立的。在一百多年来,排队论的应用越来越广泛,理论也日渐完善,特别自20世纪60年代以来,由于计算机的飞速发展,更为排队论的应用开拓了宽阔的前景。

排队论主要是在研究到达随机规律性和服务随机规律性的情况下,研究排队现象的规律性,其目的是运用排队理论对实际排队系统进行设计或进行最优决策

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