Материал: Прикладные задачи теории массового обслуживания.

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Вероятность того, что взятый наугад канал занят:

Вероятность того, что система полностью загружена:

_ .

_

1

Робе

кн 3

Рп

 

*

Среднее время занятости канала

Среднее время простоя канала

t — t

1

_

'll.к — 'з.К

 

Среднее время полной загрузки системы

1

*з .с = - Л{х

Среднее время неполной загрузки системы

~1

_~7 1

^ггл

'п-З

41-3

_

Среднее время пребывания заявки в системе

7 = —

А

За д а ч и и у п р а ж н е н и я

4.2.1.Рассматривается круглосуточная работа пункта прове­ дения профилактического осмотра автомашин. Этот пункт состо­ ит из четырех каналов (четырех групп проведения осмотра). На

осмотр каждой машины затрачивается в среднем 1/|х = 0,5

часа.

При

осмотре группа выявляет дефекты с вероятностью р = 0,8.

На

осмотр

поступает в среднем 192

машины в сутки:

1 =

== 1^2 суткп

Машина считается

«обслуженной»,

если

в ней выявлен дефект. Если машина, прибывшая на пункт осмотра, не застает ни одного канала свободным, она покидает пункт несбслуженной и вновь эксплуатируется.

Определить характеристики работы пункта профилактическо­ го осмотра.

124

Р е ш е н н е.

Работу пункта проведения профилактического осмотра мож­ но рассматривать как работу СМО с отказами и недостоверным обслуживанием с параметрами

/|. = 4;

час

/> -0,8;

А л

а— — = 4.

I*

Характеристики работы системы следующие: среднее число занятых каналов

6 =

= 4 ff(3’.l t =2,76;

R(n, a)

R(4, 4)

вероятность выявления скрытого дефекта

Яозс=(1 ~ р„) P= R (" ~ Ь — Р=0.55-

а (Л, а )

Абсолютная пропускная способность пункта

) —лРобсг— 4,40------

час

Полная абсолютная пропускная способность, считая все осмот­ ренные машины:

1 = — = 5,50 —

рчас

Вероятность того, что канал занят:

*э.к= — = 0,69.

П

Среднее время простоя канала

7п.к=7,к 1~ Я' ~ = 0,234 часа.

ЛЗ.К

Вероятность того, что все группы будут заняты осмотром:

/>„= 0,312.

125

Среднее время неполной занятости системы (простоя хотя бы одной группы)

7н.з=-- —

= 0,275 часа.

 

Л-п.з

4.2.2. Производится дозаправка самолетов горючим в возду­ хе. В районе дозаправки находятся 3 самолета-заправщика. Са. молет, нуждающийся в дозаправке, выходит в район, где доку­ рят заправщики, с вероятностью р= 0,9. Если самолет вышед'в

район дозаправки и свободен хотя бы один из заправщиков, то он производит дозаправку, на цТ(> уходит в среднем 10 мин. Если

самолет выходит в район доза­ правки, но все самолеты-за­ правщики заняты, то этот са­ молет остается недозаправленным. Во всех случаях, когда самолет недозаправлен, он вы­ нужден садиться на запасной аэродром. Определить вероят* ность того, что самолет будет

вынужден садиться на запасной аэродром, если самолеты подхо­ дят к району дозаправки со средним интервалом в 150 сек.

Р е ш е н и е Эта система несколько отличается от той, которая рассмат­

ривается в данном параграфе. Схематически работу такой систе­ мы можно представить в виде двух этапов обслуживания: па первом этапе производится мгновенный отбор на обслуживание (с вероятностью р заявка мгновенно направляется на обслужи­

вание), на втором этапе отобранные заявки подвергаются обслу­

живанию.

Схема

такого обслуживания представлена на

рис. 4.2.2а

(на рисунке изображена схема, а не

состояния).

Таким

образом,

такая система представляет

систему массо­

вого обслуживания с отказами, на вход которой поступает про­ стейший поток заявок с параметром Кр.

Следовательно, вероятность обслуживания для рассматривае­ мой системы будет определяться по формуле

R(n — 1, ар) Р обе —г R(n, ар)

Все остальные характеристики системы будут такими же, как и у системы массового обслуживания с отказами, параметры

К О Т О Р О Й П \ Хр\ (X.

 

 

 

 

Таким образом, система дозаправки самолета

в воздухе мо­

жет рассматриваться как СМО с отказами с параметрами

я = 3; Х - М

[ - Ц

;

600 [ сек

J

150

[ сек

J

126

Следовательно, вероятность Р незаправкн самолета будет

Р = 1 — Р о ь ^ 1 ~ “ (П Л'*Р1= 1 _

PCI 3, (S) —0,411.

К(П, гр)

R (3, 3, G)

§4.3. СИСТЕМА МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ОТКАЗАМИ

ИПОЛНОЙ ВЗАИМОПОМОЩЬЮ МЕЖДУ КАНАЛАМИ

П о с т а н о в к а з а д а чи . На

вход /г-канальной системы

массового обслуживания поступает

простейший поток заявок с

интенсивностью л. Интенсивность простейшего потока обслужпваний каждого канала р. Если заявка застает все каналы сво­ бодными, то она принимается на обслуживание и обслуживается всеми п каналами одновременно. Предполагается, что такое об­

служивание возможно и производительность обслуживания при этом увеличивается в п раз (т. е. интенсивность суммарного по­

тока обслуживаний равна /гр). После окончания обслуживания все /г каналов освобождаются одновременно *

| Если вновь прибывшая заявка застает в системе одну заявку, то она принимается на обслуживание. В этом случае часть кана­ лов продолжает обслуживать первую заявку, а остальные кана­ лы приступают к обслуживанию вновь прибывшей заявки. Рас­ пределение каналов по заявкам может производиться любым образом. В дальнейшем мы увидим, что для пуассоновской си­ стемы характеристики обслуживания не зависят от того, как мы делим общее число каналов; важно, чтобы в се каналы участво­ вали в обслуживании. Если прибывшая новая заявка застает в системе две обслуживаемые заявки и м > 2, то каналы распреде­ ляются по всем трем заявкам, и т. д.

Если вновь прибывшая заявка застает в системе

к заявок

(й=1, 2, ..., п— 1), то она принимается к обслуживанию

и все п

каналов перераспределяются произвольным образом

между

k+ 1-заявками, но так, чтобы все каналы участвовали в обслу­

живании.

в системе

п заявок,

Если вновь прибывшая заявка застает

то она получает отказ и не обслуживается.

Попавшая на обслу­

живание заявка обслуживается до конца

(заявки

«терпели­

вые»). Каждая заявка, принятая к обслуживанию, обслуживает­ ся достоверно.

Если обслуживание какой-либо заявки окончено, то освобо­ дившаяся группа каналов присоединяется к обслуживанию ос­ тальных заявок, находящихся в системе. Таким образом, при на­ личии в системе хотя бы одной заявки все п каналов все время

будут заняты.

Требуется найти характеристики работы такой системы мас­ сового обслуживания.

* Другими словами, имеется точная информация о результатах обслужи­ вания.

127

Будем нумеровать состояния системы по числу заявок, нахо­ дящихся в системе:

хо — в системе нет заявок (все каналы свободны);

Хц — в системе имеется k заявок, они обслуживаются п канала­

ми, общая производительность обслуживания равна нр, каналы распределяются произвольно между заявками.

Граф состояний такой системы показан

на рис. 4.3.1.

При

наличии хотя бы одной заявки в системе интенсивность

потока

 

 

обслуживаний будет равна mu

га г...гЩ г-г0

как бы не распределялись ка­

налы по заявкам.

 

 

Глядя на этот граф

состоя­

1----- ГЩ1 л у ----- л/i

яр

ний, можно

составить

систему

Рис. 4.3.1

 

дифференциальных уравнений,

 

которая справедлива и для пе­

 

 

 

 

ременных

параметров

д,

р.

(Читателю предлагается самостоятельно написать такую си-

стему).

Рассмотрим стационарный режим работы системы (h —const,

p=const, t— »-oo), который существует, так как система

облада­

ет эргодическим свойством (см. § 2.4). В этом случае

работа

СМО будет описываться системой алгебраических уравнений:

0 = —

nV-Pi>

 

 

 

0 =

— +

+ /^ *+ 1

(k— \,

2,.

л — 1);

0 =

— nppn-\->.p„-i.

 

 

 

Для решения этой системы введем обозначение

 

 

 

U i ^ —lpi-i —nppi

( /= 1,

2,.

л).

С учетом

(4.3.2) уравнения (4.3.1) примут вид:

 

 

 

«1 = 0;

 

 

 

 

 

и*+1 —« * = 0 (k=\, 2, . .

л);

 

к„=0,

откуда

и( = 0 (г= 1,2,..., л).

Следовательно:

Pk--

_х_

\ Ро (А = 0, 1 ,..., я).

 

П \1

(4.3.1)

(4.3.2)

(4.3.3)

(4.3.4)

(4.3.5)

128

Введем обозначение

X а ^

(4.3.6)'

ЛЦ П

Величина х равна среднему числу заявок, поступающих в систему за среднее время обслуживания одной заявки всеми п

каналами.

С учетом принятого обозначения получим

Pk=-'-kPo-

(4.3.7)

Вероятность р0 найдем из нормировочного условия

пп

У . P k ~ ^ *V 0— Р оХ %к — Ръ ]

к=0

к=0

*=0

 

откуда

 

 

 

 

Ро:

1—7.

(4.3.8)

 

Л+1

 

 

1— у.1

 

Следовательно:

 

 

 

 

1- X

 

(4.3.9)

pk —*k--------- - (А = 0, 1, 2 ,..., п; х^=1).

1—х"+1

Это выражение справедливо для любых значений к ф 1. При х = t

имеет место неопределенность, раскрывая которую, получим

pk = — 1— (* = 0, 1, 2 ,..., п; * = 1 ),

(4.3 Л.0)

п -г 1

 

т. е. все состояния будут равновероятны.

Вероятность обслуживания заявки определяется из выра­

жения

1- ХЛ

 

 

 

при

X=£ 1,

 

1— хл+1

Р обе = 1 — Рц —

 

(4.3.11)

п

 

 

при

х = 1 .

 

Я+ Г

 

 

 

Найдем среднее число заявок I, находящихся в системе:

п

/=Хkf>k

1—х

У А ** .

(4

.3

. 12)1

1— хл + 1

 

 

 

к=0

 

ft = 0

 

 

 

129

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/83058