dr Adam Sojda Wykład Politechnika Śląska Badania Operacyjne Teoria kolejek



Podobne dokumenty
Elementy Modelowania Matematycznego

Modele procesów masowej obsługi

Literatura TEORIA MASOWEJ OBSŁUGI TEORIA KOLEJEK. Teoria masowej obsługi. Geneza. Teoria masowej obsługi

Literatura TEORIA MASOWEJ OBSŁUGI TEORIA KOLEJEK. Teoria masowej obsługi. Geneza. Teoria masowej obsługi

Modelowanie komputerowe

Rachunek prawdopodobieństwa dla informatyków

Podstawy Informatyki Elementy teorii masowej obsługi

Literatura TEORIA MASOWEJ OBSŁUGI TEORIA KOLEJEK. Geneza. Teoria masowej obsługi. Cele masowej obsługi. Teoria masowej obsługi

System obsługi klienta przy okienku w urzędzie pocztowym

Systemy masowej obsługi

Elementy modelowania matematycznego

Elementy Modelowania Matematycznego Wykªad 9 Systemy kolejkowe

Systemy masowej obsługi

Planowanie przydziału procesora

Planowanie przydziału procesora

BADANIE EFEKTYWNOŚCI PRACY ELASTYCZNEGO GNIAZDA MONTAŻOWEGO

Rozkłady zmiennych losowych

Colloquium 1, Grupa A

Colloquium 2, Grupa A

Systemy kolejkowe z histerezą- wprowadzenie

NETCALL - wariant GABINETY

TEORIA OBSŁUGI MASOWEJ

Struktura i funkcjonowanie komputera pamięć komputerowa, hierarchia pamięci pamięć podręczna. System operacyjny. Zarządzanie procesami

Struktury danych: stos, kolejka, lista, drzewo

Zarządzanie procesorem

Terminarz rozgrywek Ekstraklasy w sezonie 2016/2017

Modelowanie obiektów komunikacyjnych

ANALIZA I OCENA FUNKCJONALNOŚCI SYSTEMU MASOWEJ OBSŁUGI NA PODSTAWIE OBSŁUGI CELNEJ POJAZDÓW CIĘŻAROWYCH

Wstęp do programowania 2

ELEMENTY TEORII MASOWEJ OBSŁUGI W ORGANIZACJI STACJI PRZEAŁDUNKOWYCH ODPADÓW KOMUNALNYCH

Matematyka finansowa r. Komisja Egzaminacyjna dla Aktuariuszy. XLI Egzamin dla Aktuariuszy z 8 stycznia 2007 r. Część I

Wykład 3 Hipotezy statystyczne

Proces Poissona. Proces {N(t), t 0} nazywamy procesem zliczającym jeśli N(t) oznacza całkowitą liczbę badanych zdarzeń zaobserwowanych do chwili t.

PROBLEMY PRZEPUSTOWOŚCI POZNAŃSKIEGO WĘZŁA KOLEJOWEGO PRZY ZWIĘKSZONYM RUCHU AGLOMERACYJNYM dr inż. Jeremi Rychlewski Politechnika Poznańska

Badania operacyjne egzamin

Opis postępowania dla uczestników aukcji zwykłych

Wyniki badań ankietowych prowadzonych na stronie internetowej w okresie od grudnia 2007 do lipca 2008 roku

4.2 Rozgrzewka, czyli Centralne Twierdzenie Graniczne

Podstawy symulacji komputerowej

4. Ubezpieczenie Życiowe

Symulacje procesów biznesowych. Zastosowanie oprogramowania igrafx

MODELE TEORII OBSŁUGI MASOWEJ W OCENIE WPŁYWU PRZEŁADUNKÓW MATERIAŁÓW NIEBEZPIECZNYCH NA PRACĘ TERMINALU KONTENEROWEGO

Director - instrukcja obsługi

Ogólnopolska Konferencja Aktuarialna Zagadnienia aktuarialne teoria i praktyka Warszawa, IE SGH 2009

Koszyki OECD. Metodologia porównywania taryf telekomunikacyjnych. Zagadnienia prawne i ekonomiczne w telekomunikacji

Programowanie obiektowe

Statystyka matematyczna i ekonometria

Planowanie przydziału procesora

dr inŝ. Jarosław Forenc

Systemy obsługi ze wspólną pamięcią

Programowanie współbieżne Wykład 2. Iwona Kochańska

Ogólna koncepcja planowania. Planowanie przydziału procesora. Komponenty jądra w planowaniu. Tryb decyzji. Podejmowanie decyzji o wywłaszczeniu

Laboratorium z przedmiotu Programowanie obiektowe - zestaw 04

ALHE. prof. Jarosław Arabas semestr 15Z

PRAWDOPODOBIEŃSTWO. ZMIENNA LOSOWA. TYPY ROZKŁADÓW

W ramach zadania należy wykorzystać funkcje wirtualne. W programach testujących należy wykorzystać klasy stworzone w ramach pierwszego zadania.

Prawdopodobieństwo i statystyka

Rachunek Prawdopodobieństwa MAP1181 Wydział Matematyki, Matematyka Stosowana Projekt - Czas dojazdu autobusem Opracowanie: Klaudia Karpińska

Funkcje charakteryzujące proces. Dr inż. Robert Jakubowski

Wybrane mechanizmy gwarantowania jakości usług w sieciach IP. Dariusz Chaładyniak, Maciej Podsiadły * Warszawska Wyższa Szkoła Informatyki

SYSTEMY OPERACYJNE WYKLAD 6 - wątki

Ubezpieczenia majątkowe

Metody Statystyczne. Metody Statystyczne.

Struktury danych (I): kolejka, stos itp.

Programowanie współbieżne Zadanie numer 3 Monitory

Modelowanie niezawodności prostych struktur sprzętowych

NETCALL - wariant REJESTRACJA

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

Model Sieci Produkcyjnej dla Zadań Zarządzania Wiedzą

Priorytetowy system obsługi zgłoszeń niejednorodnych z mechanizmem odrzucania pakietów opartym o AQM

Uniwersytecki System Obsługi Studiów

SYSTEMY OPERACYJNE LABORATORIUM 2014/2015

Pojęcie szeregu nieskończonego:zastosowania do rachunku prawdopodobieństwa wykład 1

Planowanie przydziału procesora CPU scheduling. Koncepcja szeregowania. Planista przydziału procesora (planista krótkoterminowy) CPU Scheduler

Opis postępowania dla uczestników aukcji zwykłych

Parametr Λ w populacji ubezpieczonych ma rozkład dany na półosi dodatniej gęstością: 3 f

Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa. Diagnostyka i niezawodność robotów

Lista 5 Typy dynamiczne kolejka

SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO - VxWorks

Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa. Cz. 1 / William Feller. wyd. 6, dodr. 4. Warszawa, Spis treści

25. ALOHA typy i własności. 1) pure ALOHA czysta ALOHA:

Wstęp do programowania

Testowanie hipotez statystycznych.

Wyciąg z analizy do Internetu

INFORMATYKA W SZKOLE. Podyplomowe Studia Pedagogiczne. Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227

QMS PC RAPORTY SYSTEM ZARZĄDZANIA RUCHEM KLIENTÓW

Niezawodność i diagnostyka projekt

Zarządzanie wieloserwerowym środowiskiem SAS z wykorzystaniem SAS Grid Managera. Katarzyna Wyszomierska

Wykład 4. Plan: 1. Aproksymacja rozkładu dwumianowego rozkładem normalnym. 2. Rozkłady próbkowe. 3. Centralne twierdzenie graniczne

Warszawa, dnia r. ZZP.ZP.206/ W Y K O N A W C Y

MODELE MATEMATYCZNE W UBEZPIECZENIACH

Dynamiczny przydział pamięci w języku C. Dynamiczne struktury danych. dr inż. Jarosław Forenc. Metoda 1 (wektor N M-elementowy)

Komisja Egzaminacyjna dla Aktuariuszy XXXV Egzamin dla Aktuariuszy z 16 maja 2005 r. Część I Matematyka finansowa

RACHUNEK PRAWDOPODOBIEŃSTWA - POJĘCIA WSTĘPNE MATERIAŁY POMOCNICZE - TEORIA

Dolna stacja. Zadanie 1. (0 1) Jak długo trwa przejazd kolejki od górnej stacji do punktu K? Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Gry hazardowe, gry ewolucyjne, ekspresja genów, tak czy owak łańcuchy Markowa

PLEWA Marcin 1 GIEL Robert 2

Wykład 5 Wybrane zagadnienia programowania w C++ (c.d.)

BADANIA OPERACYJNE. dr Adam Sojda Pokój A405

Zmienne losowe. dr Mariusz Grządziel Wykład 12; 20 maja 2014

Transkrypt:

dr Adam Sojda Badania Operacyjne Wykład Politechnika Śląska Teoria kolejek

Teoria kolejek zajmuje się badaniem systemów związanych z powstawaniem kolejek. Systemy kolejkowe W systemach, którymi zajmuje się teoria kolejek, zlecenia napływają do punktów obsługi i oczekują na obsługę w poczekalni. Przyjmuje się, że tempo napływu klientów jest zmienną losową. Powoduje to, że nawet jeśli teoretyczne punkty obsługi obsługują klientów szybciej niż się oni pojawiają, to w systemie mogą pojawiać się kolejki. Gdyż w jednej chwili może nie być zgłoszeń do systemu, a w drugie mogą pojawić się zwielokrotnione.

SCHEMAT SYSTEMU KOLEJKOWEGO ŹRÓDŁO ZGŁOSZEŃ

SCHEMAT SYSTEMU KOLEJKOWEGO ŹRÓDŁO ZGŁOSZEŃ zgłoszenia nadchodzące do systemu

SCHEMAT SYSTEMU KOLEJKOWEGO ŹRÓDŁO ZGŁOSZEŃ zgłoszenia nadchodzące do systemu POCZEKALNIA zgłoszenia nadchodzące do systemu, w poczekalni ustawiają się w kolejce i oczekują na obsługę

SCHEMAT SYSTEMU KOLEJKOWEGO ŹRÓDŁO ZGŁOSZEŃ zgłoszenia nadchodzące do systemu POCZEKALNIA BLOK OBSŁUGI n - niezależnych stanowisk obsługi zgłoszenia nadchodzące do systemu, w poczekalni ustawiają się w kolejce i oczekują na obsługę

SCHEMAT SYSTEMU KOLEJKOWEGO ŹRÓDŁO ZGŁOSZEŃ zgłoszenia nadchodzące do systemu POCZEKALNIA zgłoszenia nadchodzące do systemu, w poczekalni ustawiają się w kolejce i oczekują na obsługę BLOK OBSŁUGI n - niezależnych stanowisk obsługi zgłoszenia z poczekalni są obsługiwane w bloku obsługi na jednym z niezależnych stanowisk zgłoszenia wchodzące z systemu

SCHEMAT SYSTEMU KOLEJKOWEGO ŹRÓDŁO ZGŁOSZEŃ zgłoszenia nadchodzące do systemu POCZEKALNIA BLOK OBSŁUGI n - niezależnych stanowisk obsługi zgłoszenia z poczekalni są obsługiwane w bloku obsługi na jednym z niezależnych stanowisk zgłoszenia wchodzące z systemu zgłoszenia nadchodzące do systemu, w poczekalni ustawiają się w kolejce i oczekują na obsługę albo opuszczają system bez obsługi

Czas przebywania w systemie składa się z dwóch czasów:. czas oczekiwania na obsługę, 2. czas obsługi. Opis systemu kolejkowego (masowej obsługi) składa się z:. wymiaru źródła zgłoszeń - skończone, nieskończone, 2. rozkładu zmiennej losowej opisującej odstępy czasu pomiędzy poszczególnymi zgłoszeniami do systemu, 3. wielkość poczekalni, regulamin kolejki FIFO (first in, first out) pierwszy przyszedł, pierwszy obsłużony, FILO (first in, last out) pierwszy przyszedł, ostatni wyszedł, długość kolejki, kolejki z priorytetami, 4. liczbę stanowisk obsługi i ich organizacja (szeregowe, równoległe, mieszane, pracujące niezależnie, zależnie), 5. rozkłady zmiennych losowych opisujących czasy obsługi na każdym ze stanowisk obsługi

Parametry systemu średni odstęp czasu pomiędzy zgłoszeniami - średni czas obsługi - Oznaczenia: p 0 p n p z K S T K T S λ µ λ e Teoria kolejek - prawdopodobieństwo, że w systemie nie ma zgłoszeń (ani w obsłudze, ani w kolejce), - prawdopodobieństwo, że w systemie przebywa n - zgłoszeń - prawdopodobieństwo, że zgłoszenie opuszcza system bez obsługi - średnia liczba zgłoszeń oczekująca w kolejce - średnia liczba zgłoszeń przebywająca w systemie - średni czas oczekiwania zgłoszenia na obsługę - przebywania w kolejce - średni czas przebywania zgłoszenia w systemie ( czas przebywania w kolejce i czas obsługi) µ - średnia liczba jednostek zagładzających się do systemu w jednostce czasu, - średnia liczba obsłużonych przez stanowisko obsługi w jednostce czasu, - efektywna średnia liczba jednostek jaki zostają obsłużone przez system w jednostce czasu (jednostki, które nie opuszczą systemu bez obsługi). λ

System I Opis - system składa się z jednego stanowiska obsługi, nieskończonej poczekalni z regulaminem FIFO oraz nieskończonym źródłem zgłoszeń. Odstępy czasów pomiędzy zgłoszeniami mają rozkład wykładniczy, czas obsługi zgłoszenia na stanowisku obsługi ma rozkład wykładniczy.

Parametry systemu Teoria kolejek średni odstęp czasu pomiędzy zgłoszeniami - średni czas obsługi - parametr ρ = λ µ powinien być mniejszy od, w przeciwnym przypadku kolejka rośnie w sposób nieskończony (zgłoszenia napływają szybciej niż są obsługiwane). µ λ przy założeniu, że ρ = λ µ < Prawdopodobieństwo, że w systemie przebywa n - zgłoszeń p n = ρ n ( ρ) Prawdopodobieństwo, że w systemie nie ma zgłoszeń (ani w obsłudze, ani w kolejce) p 0 = ρ

średnia liczba zgłoszeń oczekująca w kolejce średnia liczba zgłoszeń przebywająca w systemie K = S = ( k ) p k = k= kp k = ρ ρ k=0 ρ 2 ρ ( ) średni czas oczekiwania zgłoszenia na obsługę - przebywania w kolejce średni czas przebywania zgłoszenia w systemie ( czas przebywania w kolejce i czas obsługi) efektywna średnia liczba jednostek jaki zostają obsłużone przez system w jednostce czasu - wszystkie są obsłużone T K = K λ = ρ 2 T S = S λ = ( ρ)λ ρ ρ ( )λ λ e = λ

System II Opis - system składa się z jednego stanowiska obsługi, skończonej poczekalni z m miejscami z regulaminem FIFO oraz nieskończonym źródłem zgłoszeń. Odstępy czasów pomiędzy zgłoszeniami mają rozkład wykładniczy, czas obsługi zgłoszenia na stanowisku obsługi ma rozkład wykładniczy.

Parametry systemu Teoria kolejek średni odstęp czasu pomiędzy zgłoszeniami - średni czas obsługi - parametr Zobaczmy, że czyli zatem stąd ρ = λ µ m+ k=0 p 0 ρ k = p k = µ p k = ρ k p 0 k m + oraz p k = p 0 = + ρ + ρ 2 +...+ ρ m+ = ρ ρ m+2 ρ k ρ m + 2 ρ 2 ρ = λ m+ k=0 ρ ρ m+2 ρ m + 2 k = 0,,...,m + ρ =

prawdopodobieństwo, że zgłoszenie opuści system nieobsłużone p z = p m+ prawdopodobieństwo, że zgłoszenie nie opuści systemu bez obsługi efektywna średnia liczba jednostek obsłużona przez system średnia liczba zgłoszeń przebywająca w systemie S = średnia liczba zgłoszeń oczekująca w kolejce K = średni czas przebywania zgłoszenia w systemie m+ kp k = k=0 m+ p obs = p z = p m+ λ e = λ ( p ) z ( ) ( ρ) ( ρ m+2 ) ρ ( m + 2)ρ m+ + ( m +)ρ m+2 m + 2 ρ ρ = ( k ) p k = kp k p k = S p 0 k= m+ k= m+ k= ( ) średni czas oczekiwania zgłoszenia na obsługę T S = S λ e TK = K λ e

ZADANIE. Na pewnej stacji jest tylko jeden dystrybutor biletów. Zaobserwowano, że średnio co 0 minut osoba chce skorzystać z automatu przy średnim czasie korzystania 2 minuty. Osoba bez biletu nie może wejść na peron, zatem przed dystrybutorem mogą tworzyć się kolejki dowolnej długości. Wyznaczyć parametry tego systemu (przy prawdopodobieństwie rozważyć do 6 osób w systemie). Rozwiązanie: średni odstęp czasu pomiędzy zgłoszeniami średni czas obsługi µ = 2 λ = 0 parametr ρ = λ µ = 0, 0,5 = 0,2 < Prawdopodobieństwo, że w systemie nie ma zgłoszeń (ani w obsłudze, ani w kolejce) p 0 = ρ = 0,2 = 0,8

Prawdopodobieństwo, że w systemie nie ma zgłoszeń (ani w obsłudze, ani w kolejce) p 0 = ρ = 0,2 = 0,8 Prawdopodobieństwo, że w systemie przebywa n - zgłoszeń prawdopodbieństwa p n = ρ n ( ρ) p0 0,8000000 p 0,600000 p2 0,0320000 p3 0,0064000 p4 0,002800 p5 0,0002560 p6 0,000052

średnia liczba zgłoszeń oczekująca w kolejce K = ( k ) p k = średnia liczba zgłoszeń przebywająca w systemie średni czas oczekiwania zgłoszenia na obsługę - przebywania w kolejce średni czas przebywania zgłoszenia w systemie ( czas przebywania w kolejce i czas obsługi) efektywna średnia liczba jednostek jaki zostają obsłużone przez system w jednostce czasu - wszystkie są obsłużone T K = K λ = ρ 2 T S = S λ = k= S = ρ 2 ( ρ) = 0,22 0,8 = 0,04 0,8 = 0,05 kp k = ρ ρ = 0,2 0,8 = 0,25 k=0 ( ρ)λ = 0,05 0, = 0,5 ρ ( ρ)λ = 0,25 0, = 2,5 λ e = λ = 0,

ZADANIE 2. Na pewnej stacji jest tylko jeden dystrybutor biletów. Zaobserwowano, że średnio co minutę osoba chce skorzystać z automatu przy średnim czasie korzystania 2 minuty. Przed dystrybutorem mogą tworzyć się kolejki, jeśli kolejka jest dłuższa niż 5 osób zainteresowany rezygnuje z kupna biletu z dystrybutora i kupuje go u obsługi stacji. Wyznaczyć parametry tego systemu. Rozwiązanie: średni odstęp czasu pomiędzy zgłoszeniami średni czas obsługi µ = 2 λ = parametr ρ = λ µ = 0,5 = 2 długość kolejki m = 5

Wyznaczmy p 0 = zatem można wyznaczyć prawdopodobieństwa p0 0,00787402 + ρ + ρ 2 +...+ ρ m+ = p k = ρ ρ m+2 ρ m + 2 ρ = = 2 2 7 = ρ ρ m+2 ρ k ρ m + 2 ρ 2 ρ = 27 = 0,007874 k = 0,,...,m + p 0,0574803 p2 0,0349606 p3 0,0629923 p4 0,2598425 p5 0,2596850 p6 0,5039370

prawdopodobieństwo, że zgłoszenie opuści system nieobsłużone prawdopodobieństwo, że zgłoszenie nie opuści systemu bez obsługi efektywna średnia liczba jednostek obsłużona przez system średnia liczba zgłoszeń przebywająca w systemie m+ S = kp k = k=0 ( ) ( ρ) ( ρ m+2 ) ρ ( m + 2)ρ m+ + ( m +)ρ m+2 m + 2 średnia liczba zgłoszeń oczekująca w kolejce p 0 = 0,00787402 K = średni czas przebywania zgłoszenia w systemie średni czas oczekiwania zgłoszenia na obsługę m+ λ e = λ p z ρ ρ = ( k ) p k = S p 0 k= p z = p m+ = p 6 = 0,503970 p obs = p z = 0,4960299 ( ) = 0,49603 = 0,49603 ( ) ( )( 2 7 ) = 2 2 26 + 6 2 7 2 = 5,0558 ( ) = 5,0552 0,00787 ( ) = 4,0629923 T S = S λ e = 5,0558 0,49603 = 0,904769 T K = K λ e = 4,06299 0,49603 = 8,904769