Материал: Прикладные задачи теории массового обслуживания.

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

Рассмотрим другой случай.

Случай 2. х < 1 . В этом случае

1 —хп> 0

и

 

 

1 — *"+ > >

о.

 

 

Проведем доказательство:

 

 

 

1 — ~/,П

R {п, а) —Р (п, а)

 

 

1— *nti

R(n, а)

 

 

ИЛИ

 

 

 

 

( 1 - х л)Я (й, а ) > ( 1 - * л+1)[/?(й, а) —Р ( п ,

а)].

Заметим, что если х < 1 ,

то 1 —*л+1 ;> i _ * л > о ,

откуда

(1—хл)[/?(й, а ) -Р (й ,

®)]>(1 —%n+')[R(n,

а) —Р(п, а)].

Но

 

 

 

 

( 1 - х л)/?(й, а) >

(1 — X") [/?(«, а) —/ >(й, а ) ] >

> ( 1 - * " +1)[/?(й, а) - Р ( п , а)].

Таким образом, и во втором случае доказано, что

P o( l > P (oL

Предоставим читателю самостоятельно доказать это неравен­ ство и в третьем случае, когда х>1 (рекомендуется воспользо­ ваться неравенствами 1— хп+1<1 — хп<0).

Таким образом, система со взаимопомощью всегда имеет большую пропускную способность, чем система без взаимопо­ мощи.

4.3.2. Обслуживание заявок производится системой массового обслуживания с отказами, параметры системы /г, А,, р. Обслужи­ вание каждой заявки приносит среднюю прибыль С\. С целью

увеличения доходов от обслуживания предлагается провести ре­ организацию, состоящую в том, что система будет допускать взаи­ мопомощь между каналами. На преобразование СМО с отказами в СМО с отказами и взаимопомощью требуется израсходовать стоимость С2. Переоборудование занимает время тп. Определить, по истечении какого времени t после начала переоборудования

вновь организованная СМО с отказами и взаимопомощью начнет приносить прибыль.

Р е ш е н и е

Задачу будем решать при условии, что стационарного режима в системах мало по нем переоборудования тп и временем t(t>

время установления сравнению со време­ тп). Начало отсчета

135

для времени тп и / одно. В этом случае можно записать следующее уравнение:

где XQ1— X

~

*’ —

абсолютная

пропускная

способность

 

R(n,

a)

 

F

3

 

tf> = A 1— 7-Л

СМО с отказами;

 

 

-абсолютная

пропускная

способность

 

1 —

-/Я+Х

СМО с отказами

и взаимопомощью;

 

 

 

а =

-

 

 

 

 

 

 

,и

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

Л(1

 

 

 

 

 

Решая это уравнение, получим время t, по истечении которого

реорганизация начнет приносить прибыль:

/ =

Я( я - 1, «) X]-1

Я(Л. a) ;J

 

4.3.3. При решении предыдущего примера стоимость содержа­ ния канала без взаимопомощи и стоимость содержания канала со взаимопомощью предполагалась одинаковой. На самом деле это может быть не так. Рассмотрим случай, когда на содержание одного канала СМО с отказами без взаимопомощи в единицу времени расходуется стоимость С3, а на содержание одного канала СМО с отказами и взаимопомощью в единицу времени расхо­ дуется стоимость С4> С 3. Преобразование СМО с отказами в СМО со взаимопомощью потребует единовременных затрат Сг, а

время переоборудования будет равно тп. Средняя прибыль при обслуживании одной заявки равна С\. Обе рассматриваемые

СМО: с отказами без взаимопомощи и с отказами и взаимопо­ мощью имеют одинаковые параметры (я, X, ц ). Определить усло­

вия рентабельной работы обеих СМО и при каких условиях с экономической точки зрения есть смысл переходить от СМО с отказами и без взаимопомощи к СМО с отказами и взаимопо­ мощью между каналами. Указать время t после начала переобо­

рудования, по истечении которого вновь созданная СМО со взаимопомощью начнет приносить прибыль.

Р е ш е н и е Рассматривается стационарный режим работы. Для СМО с

отказами и без взаимопомощи условие рентабельности будет иметь вид

Хо1)С 1> С 3я,

где ?*о(1) — абсолютная пропускная способность СМО с отказами и без взаимопомощи.

136

Условие рентабельности состоит в том, что средняя прибыль от обслуживания должна покрывать средние расходы на содер­ жание системы массового обслуживания [см. (4.1.33) в примере 4.1.4]. Тогда

С 3

^ ) Д ( п — 1 , а )

C l

'

n R ( n , а)

Условие рентабельности для СМО с отказами и взаимопо­ мощью определяется по формуле

> С4я,

откуда с учетом (4.3.11)

Ci

л(1

при

х ф 1;

 

 

64 ^

^

при

х = 1.

С !

/г + 1

 

 

С экономической точки зрения переход от СМО с отказами и без взаимопомощи к СМО с отказами и взаимопомощью может быть оправдан только в том случае, если прибыль в единицу вре­ мени, получаемая от СМО с отказами и без взаимопомощи, будет ниже, чем прибыль в единицу времени, получаемая от СМО с от­ казами и взаимопомощью:

Xo!)Ci — С4га > l-o^Ci — С3п

или

 

 

 

 

-

Слп >

ХЯЙ’сС, -

С3п,

 

откуда

 

 

 

 

P i l - Р 1{

>

С (С4 -

С3).

(4.3.27)

В примере 4.3.1 было показано, что вероятность обслуживания

для СМО с отказами и взаимопомощью Р0(бс всегда больше ве­

роятности обслуживания СМО с отказами и без взаимопомощи РоУс Поэтому левая часть неравенства (4.3.27) всегда положи­ тельна. Правая часть неравенства также положительна по усло­ вию задачи. Следовательно, решение о переходе на обслужива­ ние со взаимопомощью зависит от конкретных значений парамет­ ров системы га, Я, р, а также от коэффициентов стоимости Ci,

С3, С4.

Предположим, что условие (4.3.27) данной задачи выполняется и обе системы рентабельны. Тогда время t, по истечении которого

вновь созданная СМО с отказами и взаимопомощью начнет при­

137

носить прибыль большую, чем система с отказами, определится из уравнения

(X^Cj - С3п ) t = - С о

( X f c , -

С4л ) ( t -

откуда

 

 

 

1 — У.”

£±

п тп

(Х 1 —

+ 1

С)

 

/ ? ( / * - ! , а)

Сз п

R(n,

а)

Cl

 

Рассмотрим численный пример. Допустим, что на переобору­ дование СМО требуется время тп=1 [месяц]. Обе СМО имеют параметры

л = 6; X= 15 — — ; ц = 3 — — ,

месяц месяц

откуда

15

5,

3

— = 0,833.

п

Стоимостные характеристики заданы отношениями

Проверяем, являются ли обе СМО рентабельными. Проводим вычисления:

} (]) _

1 R(n — 1, а)

р,

1_

1 — у/*

0

п R ( n t а)

 

п

:2,38.

 

I — %лт1

Убеждаемся в том, что

 

 

 

 

С3 ^

 

R (п — 1, а)

 

И

Cl

П

R(fl, а)

 

 

 

 

 

 

С4

__Х

1— Xя

 

 

Ci

п

1—

 

Следовательно, обе СМО рентабельны.

138

Выясним, целесообразно ли переоборудование, для чего про­ верим, выполняется ли условие (4.3.27) данной задачи:

P i l -

Р о1=(

0,95 -

0,8=0,15;

п

I С 4_____ С 3

\

= 0,14,

X I С,

с,

/

 

следовательно, условие (4.3.27) данной задачи выполняется, так как 0,15>О,14.

Подсчитаем, через какое время / переоборудованная система начнет приносить прибыль:

/= 3 ,0 2 (месяца].

4.3.4.Доказать, что среднее время пребывания заявки в СМО

сотказами и полной взаимопомощью с параметрами п, Я, ц

всегда меньше среднего времени пребывания заявки в СМО с

отказами и без взаимопомощи и теми же параметрами (п, Я, ц).

Р е ш е н и е Для системы с отказами и взаимопомощью среднее время

нахождения заявки в системе определяется по формуле

7 (2 ,_ Т ^

где

. 1 - У.” [/1(1-— у.) 4- 1]

при XФ 1,

(l-y -M l-v /1-!)

 

п

при х = 1

,7

 

среднее число заявок, находящихся в СМО. Для системы с отка­ зами и без взаимопомощи среднее время нахождения заявки в системе определяется из выражения

7(1)=

где

R(ti — 1, д)

*(1) =

R (л, «)

— среднее число заявок, находящихся в СМО, равное среднему числу занятых каналов, так как каждый канал может обслужи­ вать только одну заявку.

Для доказательства того, что

7(2) < 7(1), достаточно доказать, что I (_) < £(1).

139

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