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带双阶段休假策略的M/M/1/N排队系统的性能分析开题报告

 2022-01-07 10:01  

全文总字数:4376字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在经典休假排队系统中,当服务员休假时,到达的顾客是不能接受服务,这降低了顾客的满意度。之后,有学者引入一类半休假策略,即休假期间服务员不是完全停止对顾客的服务,而是将以较低的速率接待顾客,这种休假策略被称为工作休假。工作休假本质上是当系统中顾客相对较少时,设置一段低速运行期,适当选取低速运行期的长度和低速服务率,在达到节约系统的运行成本的目的同时不降低顾客的期望值。

目前,虽然关于休假和工作休假的研究有很多,但是,把两种休假策略结合起来的排队模型相对较少。2017年,叶晴晴在博士论文中把两种休假策略结合起来,引入一种双休假策略排队, 即忙期结束后,系统为空,服务台首先进入工作休假,工作休假结束后,如果系统非空,则转入正轨忙期,否则,系统进入休假直至某个休假结束后系统非空,转为忙期。

受他的博士论文的启发,本文在经典工作休假排队与休假排队组合的双阶段休假策略下,限制了系统容量为N,即排队系统容纳的顾客数量是有限的。创新点在于系统队列长度不可能为无限的,所以限制了排队系统内顾客数量,更切合实际生活。因此,从理论和实际应用来看,容量有限的双阶段休假模式的排队系统有较好的研究价值。

国内外研究现状

排队论是运筹学的重要组成部分。20世纪初丹麦数学、电气工程师爱尔朗把概率论应用于电话通话问题,从而开创了这门应用数学学科。20世纪30年代中期,当费勒引进了生命过程时,排队论才被数学界承认为一门重要的学科。20世纪40年代排队论在运筹学这个新领域中成了一个重要的部分。20世纪50年代初肯德尔对排队论作了系统的研究,他用马尔科夫链的方法研究排队论,使排队论得到进一步的发展。20世纪60年代起排队论研究的课题日趋复杂,当时的科技水平有限,很多问题很难求得其精确解,或是得到很复杂的解,不便于现实生活应用。然而,70年代以来伴随着计算机系统的更新换代,信息网络、通信系统等的蓬勃发展,使得排队理论在这些领域的研究与应用取得了飞跃性的发展。

20世纪50年代以来,随着计算机通讯网络、异步转换模式、柔性制造系统等领域的迅速发展,在处理上述系统产生的问题时,传统的排队模型展现出了极大的局限性。在这些实际应用背景下,关于休假排队系统的研究也逐步兴起。休假排队系统与传统排队系统的区别在于,休假排队系统允许服务台在某些时间段进行休假,不服务顾客。Levy和Yechiali首先引入了“休假”和“休假策略”等术语并研究了M/G/1休假排队系统,使得休假排队的研究成为经典排队论的新方向。从二十世纪八十年代末到九十年代,矩阵几何解的方法首先被田乃硕引入到休假排队研究中,推动了多服务台休假排队系统的研究和GI/M/1排队系统的研究进程,并给出了详细论述。田乃硕以随机分解为核心,构建随机分解理论框架,将国内外研究20年的休假排队的主要成果,休假策略的优化和休假排队模型的应用作了系统的综述。2002年,受光纤通信的网关路由器建模分析的推动,Servi和Finn引入了一种半休假策略,即休假期间服务员不是完全停止对顾客的服务,而是将以较低的速率接待顾客,这种休假策略被称为工作休假。通过使用生灭过程的方法研究了多重工作休假的M/M/1的排队模型,并在光纤通信的网关路由器的性能分析中应用所得结果。随后,Liu等使用矩阵几何解和拟生灭过程重新分析了M/M/1排队,以更简明直观的方法表示了稳态指标分布,揭示了工作休假的随机分解规律。2017年,叶晴晴受经典休假排队和工作休假排队的启发,在经典工作休假上做进一步推广,引入了一种双阶段休假策略排队,研究了单重工作休假和多重休假的M/M/1排队系统。

2. 研究的基本内容

对于一个排队系统,主要以顾客和服务机构两方面的利益来权衡它的好坏。一方面,就顾客利益来说,他们总是希望等待时间或是逗留时间越短越好,即要求服务台的个数尽可能多些;另一方面,对于服务机构来说,服务台个数的增加就意味着增加投资,势必会对服务机构的利润产生影响。因此,排队论的主要内容,就是要研究排队系统的以下几个指标:

1. 系统稳态概率

2. 系统稳态队长

3. 任意顾客的稳态等待时间

4. 任意顾客的稳态逗留时间

5. 服务台的忙期长度

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018.1-2018.3 查阅资料,学习相关知识

2018.3 推导公式,编写程序,撰写论文

2018.4 完成论文初稿并找出问题和不完善之处并加以修改完善。

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4. 参考文献

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