98547

СИСТЕМА МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ОЖИДАНИЕМ

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Рассмотрим следующую СМО с простейшими потоками заявок λ и обслуживания μ: поступившая заявка может обслуживаться любым свободным каналом; если все п каналов заняты, поступившая заявка становится в очередь и ждет своего обслуживания. Будем считать, что число мест в очереди неограниченно, причем заявка, вставшая в очередь раньше, и будет обслуживаться раньше.

Русский

2015-11-04

1.34 MB

1 чел.

КУРСОВАЯ РАБОТА

СИСТЕМА МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ОЖИДАНИЕМ

1. Цели работы

Целями работы являются: 1) изучение системы массового обслуживания (СМО) с ожиданиями; 2) исследование вопросов оптимального построения подобных систем.

2. Содержание работы

  •  изучить основные характеристики СМО с отказами;
  •  ответить на вопросы теста;
  •  с использованием ЭВМ решить конкретные задачи;
  •  получить результаты и составить отчет по работе.

3. Описание СМО с ожиданием

Рассмотрим следующую СМО с простейшими потоками заявок λ и обслуживания μ: поступившая заявка может обслуживаться любым свободным каналом; если все п каналов заняты, поступившая заявка становится в очередь и ждет своего обслуживания. Будем считать, что число мест в очереди неограниченно, причем заявка, вставшая в очередь раньше, и будет обслуживаться раньше.

Подобные системы называют СМО с ожиданием. В этих системах общее число заявок, находящихся в системе, складывается из обслуживаемых заявок и заявок, находящихся в очереди. Поэтому СМО с ожиданием можно характеризовать следующим бесконечным множеством состояний:

А0 – все n каналов свободны, в системе нет заявок и нет очереди;

………………………………………………………

Аk – занято k<n каналов, обслуживается k заявок, очереди нет;

Аn – заняты все n каналов, обслуживается n заявок, очереди нет.

Аn+1 – заняты все n каналов, обслуживается n заявок, одна заявка находится в очереди.

Аn+r – заняты все n каналов, обслуживается n заявок, в очереди находится r заявок.

Размеченный граф возможных состояний СМО с ожиданием имеет следующий вид:

Стационарное состояние системы описывается бесконечной системой алгебраических уравнений относительно вероятностей Рk и Pn+r. Эта система формируется по графу состояний в соответствии с мнемоническим правилом, описанным в лабораторной работе № 2. Система имеет следующий вид:

,

(1)

при нормировочном условии .

Первые n уравнений системы (1) совпадают с n уравнениями для СМО с отказами и поэтому имеют решение в виде формул Эрланга:

, .

(2)

Последние уравнения системы (1), начиная с п+1, одинаковы по структуре. С помощью вспомогательных переменных:

,

(3)

эти уравнения можно записать в виде:

,

(4)

откуда имеем

.

(5)

Учитывая соотношения (3) и (5), получим следующую рекуррентную формулу:

.

(6)

Применяя (6) r раз последовательно, получим

.

(7)

Вероятность P0 можно найти из нормировочного условия, в которые подставим формулы (2) при 0≤kn и (7) при r≥0:

.

(8)

Обозначим . Пусть ρ≤1, тогда сумма бесконечно убывающей геометрической прогрессии со знаменателем ρ равна . Соотношение (8) примет вид:

,

откуда

.

(9)

С использованием соотношения (9) нетрудно подсчитать основные характеристики СМО с ожиданием.

4. Характеристики СМО с ожиданием в установившемся режиме

Поведение СМО с ожиданием в стационарном режиме описывается следующими основными характеристиками:

Вероятность того, что все каналы свободны:

.

(10)

Вероятность того, что все каналы заняты:

.

(11)

Вероятность того, что все n каналов заняты и r заявок находится в очереди:

.

(12)

Среднее число заявок в очереди:

.

(13)

Среднее время ожидания заявок в очереди:

.

(14)

Среднее число каналов, свободных от обслуживания:

.

(15)

Среднее число каналов, занятых обслуживанием:

.

(16)

Коэффициент простоя каналов:

.

(17)

Коэффициент загрузки каналов:

.

(18)


5. Описание реальной СМО с ожиданием и постановка
задачи исследования

В качестве реальной СМО рассмотрим следующую задачу. Порт имеет n причалов для разгрузки судов. Если все причалы заняты, то прибывшие суда ожидают своей очереди на разгрузку. В среднем за сутки на разгрузку поступает λ судов, а среднее время разгрузки одного судна составляет ν рабочих дней, т.е. интенсивность разгрузки  судов в сутки.

Простой каждого судна перед разгрузкой обходится государству в Qож ед. стоимости в сутки, простой одного причала - в Qп.к. ед. стоимости в сутки, а стоимость суточной эксплуатации причала - в Qк ед. стоимости.

Эффективность функционирования порта можно оценить величиной суммарных потерь, связанных с простоем судов и причалов, а также с эксплуатацией причалов. Эти потери находятся по следующей формуле:

.

(19)

Необходимо сделать оценку экономической целесообразности увеличения числа причалов в соответствии с критерием суммарных потерь, т. е. экспериментально подобрать такое значение n, при котором величина Сп была бы минимальной.

Для решения задачи с помощью данной обучающей системы необходимо:

а) при заданных значениях n, λ и μ будут найдены величины Po, Pn, Mr, Tож, Nc и Nз с помощью соотношений (10), (11), (13) - (16).

б) на основе этих данных, представленных в таблице в окне «Результаты вычислений», найти величину суммарных потерь Сп по формуле (19);

в) увеличить число причалов на 1 при постоянных λ и μ и повторить пп. а) и б);

г) повторять пп. а) - г) до тех пор, пока число причалов не будет равным 15;

д) сделать выводы из полученных результатов и построенного графика Сп=f(n).

6. Содержание отчета

1. Описание СМО с ожиданием, с указанием соотношений (1)-(18).

2. Таблица полученных результатов, которая представлена в окне «Результаты вычислений».

  1.  
  2.  Кушнир И.

2. Кыласов М

3. Миранович

4. Савкин И

5. Селиванова Е.

6. Тарасенко О.

7. Черваков А.

8. Голубев

9. Милишихин

10. Данилина

11. Миронова

12.  Казинова

13. Новиков


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78969. Чувственное, рациональное, интуитивное в научном познании и творчестве 28.5 KB
  Чувственность рациональность и интуиция основные способности человека которые необходимы как в научном так и в ненаучном познании. Ощущения знания об отдельных свойствах предмета Восприятие целостное восприятие предмета Представление воспроизведение предметов по памяти фантазия воображение На уровне восприятия возможна интуиция. В научном обществе помимо логических доказательств определений обоснований важное значение имеет игра воображение фантазия интуиция. Интуиция это непосредственное знание полученное без обращений...
78970. Эмпирический уровень научного познания и его методы 33 KB
  Эмпирический уровень научного познания и его методы.Традиционно принято различать два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Структура эмпирического знания. Несмотря на близость понятий чувственного и эмпирического уровня знания между ними не может иметь место логическая выводимость одного вида знания из другого.
78971. Наблюдение и эксперимент в научном познании, виды экспериментов. Роль приборов 31 KB
  Все приборы условно можно разделить на два класса качественные и количественные. Качественные приборы используют когда интересуются качественной стороной объекта если она не может быть получена непосредственно с помощью органов чувств.В зависимости от выполняемых функций качественные приборы делят на 3 группы:Приборыусилители применяются в тех случаях когда идущие от объекта сигналы остаются за порогом ощущений когда особенности среды затрудняют изучение сигналов. Эти приборы предназначены для изучения класса явлений объективные...
78972. Формы развития научных знаний: проблема, факт, гипотеза, теория, научно-исследовательская программа 37.5 KB
  Проблема - объективно возникающий в ходе развития познания вопрос или комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес. Проблема в науке - это такая задача или вопрос
78973. Изменчивость научного знания как проблема философии науки. Представление о движущих силах развития научного знания. 45 KB
  Изменчивость научного знания как проблема философии науки. Представление о движущих силах развития научного знания. XX века в качестве оппозиции экстернализму подчеркивавшему фундаментальную роль социальных факторов как на этапе генезиса науки так и на всех последующих этапах развития научного знания. Последнему принадлежит наиболее значительная попытка обоснования правомерности интерналистской программы развития научного знания.
78974. Теоретический уровень научного познания и его методы 37 KB
  Теоретический уровень научного познания и его методы Теоретический уровень высший уровень научного познания включает факты добытые эмпирическим путем предшествующие развитию науки а также логические выводы добытые разумом человека. Абстрагирование Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конкретных чувственно воспринимаемых предметов и явлений их внешних признаков свойств связей. является необходимым моментом процесса познания.
78975. Кумулятивистская и антикумулятивисткая модели развития науки, концепции Поппера, Куна, Лакатоса 30.5 KB
  Кумулятивистская и антикумулятивисткая модели развития науки концепции Поппера Куна Лакатоса. Концепция Куна Кун считает что развитие науки представляет поцесс поочередной смены двух периодов нормальной науки и научной революции. Причем последние гораздо более редки в истории развития науки по сравнению с первыми. Характер концепции Куна определяется пониманием научного сообщества члены которого разделяют определенную парадигму приверженность к которой обуславливается положением его в данной социальной организации науки принципами...
78976. КОНЦЕПЦИЯ НАУЧНЫХ РЕВОЛЮЦИЙ Т.КУНА 40 KB
  История науки по Куну: Согласно книге Структура научных революций Т.Куна историю науки можно представить следующей схемой: 1 При переходе к зрелой науке на основе идей одной или нескольких научных школ возникает общепринятая парадигма; 2 одно из главных направлений деятельности нормальной науки обнаружение и объяснение фактов как фактов подтверждающих парадигму; 3 при таком исследовании часть фактов трактуется как аномалии факты противоречащие парадигме; 4 в период кризиса доверие к парадигме в известной степени подорвано но...