Формулировка задачи и характеристики СМО

Часто приходится сталкиваться с такими ситуациями: оче­редь покупателей в кассах магазинов; колонна автомобилей, движение которых остановлено светофором; ряд станков, вы­шедших из строя и ожидающих ремонта, и т.д. Все эти ситу­ации объединяет то обстоятельство, что системам необходимо пребывать в состоянии ожидания. Ожидание является следст­вием вероятностного характера возникновения потребностей в обслуживании и разброса показателей обслуживающих сис­тем, которые называют системами массового обслуживания (СМО).

Цель изучения СМО состоит в том, чтобы взять под конт­роль некоторые характеристики системы, установить зави­симость между числом обслуживаемых единиц и качеством обслуживания. Качество обслужинания тем выше, чем больше число обслуживающих единиц. Но экономически невыгодно иметь лишние обслуживающие единицы.

В промышленности СМО применяются при поступлении сырья, материалов, комплектующих изделий на склад и вы­даче их со склада; обработке широкой номенклатуры дета­лей на одном и том же оборудовании; организации наладки и ремонта оборудования; определении оптимальной численности обслуживающих отделов и служб предприятий и т.д.

Основными элементами СМО являются источники заявок, их входящий поток, каналы обслуживания и выходящий по­ток. Схематически это изображено на рис. 32.1.

В зависимости от характера формирования очереди СМО различают:

1) системы с отказами, в которых при занятости всех кана­лов обслуживания заявка не встает в очередь и покидает систему необслуженной;

2) системы с неограниченными ожиданиями, в которых за­явка встает в очередь, если в момент ее поступления все каналы были заняты.

Существуют и системы смешанного типа с ожиданием и ограниченной длиной очереди: заявка получает отказ, если приходит в момент, когда все места в очереди заняты. Заявка, попавшая в очередь, обслуживается обязательно.

По числу каналов обслуживания СМО делятся на однока­нальные и многоканальные.

В зависимости от расположения источника требований сис­темы могут быть разомкнутыми (источник заявок находится вне системы) и замкнутыми (источник находится в самой сис­теме) .

Рассмотрим в отдельности элементы СМО.

Входящий поток: на практике наиболее распространенным является простейший поток заявок, обладающий свойствами стационарности, ординарности и отсутствия последействия.

Стационарность характеризуется тем, что вероятность поступления определенного количества требований (заявок) в течение некоторого промежутка времени зависит только от длины этого промежутка.

Ординарность потока определяется невозможностью одно­временного появления двух или более заявок.

Отсутствие последействия характеризуется тем, что по­ступление заявки не зависит от того, когда и сколько заявок поступило до этого момента. В этом случае вероятность того, что число заявок, поступивших на обслуживание за промежу­ток времени t, равно k, определяется по закону Пуассона

где λ — интенсивность потока заявок, т.е. среднее число за­явок в единицу времени:

где — среднее значение интервала времени между двумя со­седними заявками.

Для такого потока заявок время между двумя соседними заявками распределено экспоненциально с плотностью вероят­ности

Случайное время ожидания в очереди начала обслужива­ния считают распределенным экспоненциально:

где v — интенсивность движения очереди, т.е. среднее число заявок, приходящих на обслуживание в единицу времени:

где _оч — среднее значение времени ожидания в очереди.

Выходящий поток заявок связан с потоком обслуживания в канале, где длительность обслуживания _обc является слу­чайной величиной и часто подчиняется показательному закону распределения с плотностью

где μ — интенсивность потока обслуживания, т.е. среднее число заявок, обслуживаемых в единицу времени:

где _обс — среднее время обслуживания.

Важной характеристикой СМО, объединяющей λ и μ, яв­ляется интенсивность нагрузки

Рассмотрим n-канальные разомкнутые СМО.

СМО с отказами

Основные понятия

Заявка, поступившая в систему с отказами и нашедшая все каналы занятыми, получает отказ и покидает систему необслу­женной. Показателем качества обслуживания выступает веро­ятность получения отказа. Предполагается, что все каналы до­ступны в равной степени всем заявкам, входящий поток явля­ется простейшим, длительность (время) обслуживания одной заявки (t_обс) распределена по показательному закону.

Формулы для расчета установившегося режима

1. Вероятность простоя каналов обслуживания, когда нет заявок (k = 0):

2. Вероятность отказа в обслуживании, когда поступив­шая на обслуживание заявка найдет все каналы заня­тыми (k = п):

3. Вероятность обслуживания:

P_обс = 1 - P_отк.

4. Среднее число занятых обслуживанием каналов:

5. Доля каналов, занятых обслуживанием:

6. Абсолютная пропускная способность СМО:

Поиск по сайту: