Моделирование систем массового обслуживания и применение теории массового обслуживания в исследовании рынка

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Октября 2013 в 09:54, курсовая работа

Краткое описание

Теория массового обслуживания опирается на теорию вероятностей и математическую статистику. Первоначальное развитие теории массового обслуживания связано с именем датского ученого А.К. Эрланга(1878-1929),с его трудами в области проектирования и эксплуатации телефонных станций.
Теория массового обслуживания — область прикладной математики, занимающаяся анализом процессов в системах производства, обслуживания, управления, в которых однородные события повторяются многократно, например, на предприятиях бытового обслуживания; в системах приема, переработки и передачи информации; автоматических линиях производства и др. Большой вклад в развитие этой теории внесли российские математики А.Я. Хинчин, Б.В. Гнеденко, А.Н. Колмогоров, Е.С. Вентцель и др.

Содержание

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1 Математическое моделирование систем массового обслуживания
1.1 Элементы теории массового обслуживания 9
1.2 Классификация систем массового обслуживания 14
1.2.1 Классификация входных потоков 16
1.2.2. Классификация процессов обслуживания. 18
1.2.3 Классификация систем массового обслуживания по характеру обслуживания. 19
2 Имитационное моделирование систем массового обслуживания
2.1 «Когда другие методы беспомощны…» 28
2.2. Построение имитационной модели 30
2.3 Языки имитационного моделирования 34
2.3.1 Универсальный язык моделирования GPSS 37
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
2 Решение задачи математическими методами
2.1 Постановка задачи 49
2.1.2 Решение задачи 49
2.1.3 Решение задачи методом моделирования на GPSS 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62

Вложенные файлы: 1 файл

курсовой моделирование СМО на печать!.doc

— 583.00 Кб (Скачать файл)

б) Оптимальное количество nопт. контролеров-кассиров, при котором относительная величина затрат, связанная с издержками на содержание каналов обслуживания и с пребыванием в очереди покупателей, задаваемая, например, как  

Cотн. = , будет минимальна, и сравнить характеристики обслуживания при n=nmin и n=nопт. . Определить прибыль фирмы при n=nопт. 

в) Вероятность того, что  в очереди будет не более трех покупателей.

2.1.2 Решение задачи

Задача представляет собой яркий пример СМО с ожиданием.

Необходимо найти:

А). Минимальное количество контролеров-кассиров  nmin, при котором очередь не будет расти до бесконечности, соответствующие характеристики обслуживания при n=nmin и прибыль фирмы при этих условиях.

  1. Находим среднее число занятых каналов по формуле 1.31.

По условию l=81 (1/ч)=1.35(1/мин).

Очередь не будет расти  до бесконечности при условии, что  среднее число занятых каналов  будет меньше, чем реальное количество кассиров. На числовой оси наименьшее натуральное целое число, большее, чем 2,7, есть число 3. Значит минимальное количество кассиров =3.

  1. Рассчитаем основные характеристики этой СМО с количеством кассиров =3.
    • Вероятность того, что канал свободен. По формуле (1.27) получаем: 

Таким образом, можно  заключить, что 2,5% времени касса  свободна.

    • Вероятность того, что заявка окажется в очереди, рассчитаем по формуле 1.30:
    • Среднее число заявок в очереди. Воспользовавшись формулой 1.31, получаем:
    • Среднее время ожидания в очереди
    • Среднее число заявок в системе
  1. Рассчитаем прибыль фирмы при этих условиях.

Прибыль = выручка –  себестоимость. На себестоимость продукции отнесем заработную плату 3х кассиров, амортизационные отчисления от использования основных средств (кассовые аппараты), материальные затраты на канцелярию, арендную плату, затраты на коммунальные услуги, а также начисленные предприятию налоги. При расчете заработной платы будем считать, что фирма работает без выходных, а отчетный период равен 30 дням.

З/П. 3х кассиров = 3 кассира*5 т.р.=15 т.р.

Начислена амортизация основных средств:

т.р.

Материальные затраты на канцелярию 150*3=0,45 т.р.

Арендная плата =  10 т.р.

Затраты на коммунальные услуги = 2 т.р.

Начисленные предприятию  налоги = 5,670 т.р.

Значит себестоимость  по осуществлению предпринимательской  деятельности предприятия = 15+3+0,45+10+2+5,670=36,12 т.р.

Рассчитаем выручку  с учетом данных задачи об интенсивности  обслуживания. Если человек в час, то можем посчитать, сколько людей обслуживается одним кассиром за месяц: человек.

Теперь можем определить размер выручки: т.р.

Прибыль = 5103-36,12 =5066,88 т.р.

Б). Оптимальное количество nопт. контролеров-кассиров, при котором относительная величина затрат, связанная с издержками на содержание каналов обслуживания и с пребыванием в очереди покупателей, задаваемая, например, как   Cотн. = , будет минимальна, и сравнить характеристики обслуживания при n=nmin и n=nопт. . Определить прибыль фирмы при n=nопт. 

При n=3  относительная величина затрат, выражаемая как Cотн. = , будет равна Cотн= .

Рассчитаем относительную  величину затрат при n=4,5,6,7 и представим их в сводной таблице.

N=4

N=5

 

N=6

N=7

    

Таблица 2 - Сравнительные характеристики СМО с числом каналов обслуживания n = 3,4,5,6,7

Характеристика

N=3

N=4

N=5

N=6

N=7

Вероятность того, что  канал свободен

 

0,025

 

0,057

 

0,05

 

0,053

 

0,05

Среднее время ожидания в очереди Toch

 

5,8

 

0,59

 

0,3

 

0,084

 

0,021

Затраты

Cотн. =

 

19,6

 

5,32

 

5,55

 

4,944

 

5,332


 

Минимальное выражение  относительная величина затрат принимает  при n=6, значит .

Из таблицы видно, что  характеристики системы с шестью каналами обслуживания заметно уменьшились: вероятность того, что канал свободен, увеличилась в 2,12 раза; среднее время ожидания в очереди сократилось на 5,716 минуты; затраты на содержание каналов обслуживания и с пребыванием в очереди покупателей уменьшились в 3,964 раза. Это говорит о несомненном росте эффективности функционирования СМО при увеличении обслуживающих каналов с 3х до 6ти.

Теперь рассчитаем прибыль  для СМО с количеством обслуживающих  каналов n=6.

З/П. 6 кассиров*5 т.р. = 30 т.р.

Начислена амортизация основных средств:

т.р.

Материальные затраты  на канцелярию 150*6=0,90 т.р.

Арендная плата =  10 т.р.

Затраты на коммунальные услуги = 2 т.р.

Начисленные предприятию  налоги = 5,670 т.р.

Значит себестоимость  по осуществлению предпринимательской  деятельности предприятия = 30+6+0,9+10+2+5,670=54,57 т.р.

Рассчитаем выручку  с учетом данных задачи об интенсивности  обслуживания. Если человек в час, то можем посчитать, сколько людей обслуживается одним кассиром за месяц: человек.

Теперь можем определить размер выручки: т.р.

Прибыль = 10206-54,57 =10151, 43 т.р.

Прибыль предприятия, не смотря на рост себестоимости, возросла в два раза.

В). Для расчета вероятности  того, что в очереди окажется не более трех покупателей для СМО с количеством обслуживающих каналов n=6, будем иметь ввиду, что эта вероятность будет складываться из вероятности того, что заняты все шесть каналов обслуживания и вероятности того, что в трех из них ждут своей очереди по одному человеку.

Значит

, где каждое слагаемое найдем  по формулам (1.28) – (1.29).

 Итак,

0,1413+0,1932+0,1739+0,1174+0,063+0,0285+0,0128+0,0059+0,0026=0,7386

Таким образом, вероятность  того, что в очереди окажется не более трех покупателей, равна 73,86%.

2.1.3 Решение задачи методом моделирования на GPSS

В универсаме к узлу расчета  поступает поток покупателей  с интенсивностью λ = 81 человек в  час. Средняя продолжительность  обслуживания  контролером-кассиром одного покупателя об.= 2 минуты. Рабочее время 8 часов (1 час обеденный перерыв).

Воспользуемся расчетными данными задачи и создадим имитационную модель работы универсама длительностью  в один день и  числом касс (каналов  обслуживания) n=6 (оптимальное число кассиров). 

10       KASS STORAGE  6;

20       GENERATE 1.35;

30       QUEUE    1;

40       ENTER    KASS;

50       ADVANCE 2;

60       DEPART   1;

70       LEAVE    KASS;

80       TERMINATE 1;

Рассмотрим логику выполнения этой модели.

KASS STORAGE  6 говорит о создании памяти емкостью в шесть единиц, т.е. равной числу кассиров.

Блок GENERATE 1.35 порождает транзакты через каждый 1,35 минуты.

Блок  QUEUE, в который поступают транзакты из блока GENERATE, выполняет функцию входа транзакта в очередь.

Затем  транзакт занимает одну ячейку памяти, что описывается  блоком ENTER.

В момент обслуживания, транзакт задерживается в очереди на 2 минуты (ADVANCE 2;).

Выходит из очереди (DEPART   1;).

Освобождает кассу (LEAVE    KASS;).

Уходит из магазина (TERMINATE 1;).

 

Отчет программы выглядит следующим образом:

GPSS World Simulation Report - 123.25.1

 

 

                   Thursday, April 08, 2010 01:46:24 

 

           START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

                0.000            569.000     7        0          1

 

 

              NAME                       VALUE 

          KASS                        10000.000

 

 

LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                    1    GENERATE           421             0       0

                    2    QUEUE              421             0       0

                    3    ENTER              421             0       0

                    4    ADVANCE            421             1       0

                    5    DEPART             420             0       0

                    6    LEAVE              420             0       0

                    7    TERMINATE          420             0       0

 

 

QUEUE              MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME   AVE.(-0) RETRY

1                   2    1    421      0     1.477      1.997      1.997   0

 

 

STORAGE            CAP. REM. MIN. MAX.  ENTRIES AVL.  AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

KASS                6    5   0     2      421   1    1.477  0.246    0    0

 

 

FEC XN   PRI         BDT      ASSEM  CURRENT  NEXT  PARAMETER    VALUE

   422    0         569.700    422      0      1

   421    0         570.350    421      4      5

 

Вывод: Коэффициент использования, доля времени моделирования, в течение которого устройство было занято (UTIL) равен 0,246. Из того, что 75,4% рабочего времени касса оставалась свободной, следует, что СМО «Универсам» по обслуживанию покупателей работает неэффективно. Более того, можно говорить о том, что предприятие работает себе  в убыток. Необходимо сократить число кассиров.

Попробуем теперь создать  имитационную модель этой же СМО, но теперь сократим число каналов обслуживания до n=3 (минимальное число кассиров по расчетам математическим методом).

Текст программы выглядит следующим образом, и, думаю, не нуждается в пояснении:

 

10       KASS STORAGE  3;

20       GENERATE 1.35;

30       QUEUE    1;

40       ENTER    KASS;

50       ADVANCE 2;

60       DEPART   1;

70       LEAVE    KASS;

80       TERMINATE 1;

 

 

 

Выводим отчет и получаем:

 

GPSS World Simulation Report - 123.19.1

 

 

                   Thursday, April 08, 2010 00:50:08 

 

           START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

                0.000            569.000     7        0          1

 

 

              NAME                       VALUE 

          KASS                        10000.000

 

 

LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                    1    GENERATE           421             0       0

                    2    QUEUE              421             0       0

                    3    ENTER              421             0       0

                    4    DEPART             421             0       0

                    5    ADVANCE            421             1       0

                    6    LEAVE              420             0       0

                    7    TERMINATE          420             0       0

 

 

QUEUE              MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME   AVE.(-0) RETRY

1                   1    0    421    421     0.000      0.000      0.000   0

 

 

STORAGE            CAP. REM. MIN. MAX.  ENTRIES AVL.  AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

KASS                3    2   0     2      421   1    1.477  0.492    0    0

 

 

FEC XN   PRI         BDT      ASSEM  CURRENT  NEXT  PARAMETER    VALUE

   422    0         569.700    422      0      1

   421    0         570.350    421      5      6

 

Вывод: Коэффициент использования, доля времени моделирования, в течение  которого устройство было занято (UTIL) равен 0,492. Из того, что 50, 8% рабочего времени касса оставалась свободной, следует, что СМО «Универсам» по обслуживанию покупателей работает неэффективно. Необходимо сократить число кассиров.

Сократив число кассиров до двух, получаем следующий отчет:

 

              GPSS World Simulation Report - 123.26.1

 

 

                   Thursday, April 08, 2010 01:52:57 

 

           START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

                0.000            569.000     7        0          1

 

 

             NAME                       VALUE 

          KASS                        10000.000

 

 

LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                    1    GENERATE           421             0       0

                    2    QUEUE              421             0       0

                    3    ENTER              421             0       0

                    4    ADVANCE            421             1       0

Информация о работе Моделирование систем массового обслуживания и применение теории массового обслуживания в исследовании рынка