II.5.2. Az <n/M/M/r> modell
Az előző modellben adott feltevéseinke<t most csupán annyiban változtatjuk,
hogy az
számú terminált
szerver szolgálja ki
. Így
esetén a
állapot azt jelenti, hogy éppen
db terminál igénye van kiszolgálás alatt, egyetlen
várakozó igény sincs és
szerver tétlen. A szerverek tevékenységüket
egymástól függetlenül végzik. Ekkor is egy születési-halálozási
folyamatot kapunk:
intenzitásokkal. Az egyensúlyi eloszlás:
Természetesen teljesülnmie kell a
összefüggésnek.
meghatározására ez a képlet túlságosan
bonyolult, így egy egyszerűbb rekurzív formulát használunk.
Jelöljük
-val a következő hányadost:
Ekkor a következő összefüggés alapján számolhatunk
Mivel a
összefüggésnek teljesülnie kell, ezért
Mindkét oldalt
-al elosztva:
így
Majd
Az n/M/M/r rendszer jellemzői:
(I.) A rendszerben tartózkodó igények átlagos száma:
(II.) A várakozási sor átlagos hossza:
(III.) Az igénygenerálásra alkalmas terminálok átlagos
száma:
(IV.) A rendszer kihasználtsága:
(V.) A rendszer átlagos foglaltsági periódushossza:
(VI.) A várakozás valószínűsége:
(VII.) A foglalt kiszolgálóegységek átlagos száma:
Továbbá
(VIII.) A tétlen kiszolgálóegységek átlagos száma:
További összefüggés:
(IX.) A terminálok kihasználtsága:
(X.) A terminálok átlagos várakozási ideje: (5) és
(IX) alapján
amiből
Az átlagos válaszolási idő:
innen
ami a jól ismert Little-formula, azaz az átlagos beérkezési
intenzitás és a rendszerben töltött átlagos idő szorzata
a rendszerben tartózkodó igények átlagos számával
egyenlő. Ebből
vagyis
Mutassuk meg, hogy
mert ebből
következik, ami szintén egy Little-formula. Tudjuk, hogy
ahol
Jól ismert továbbá, hogy
Ekkor
Vagyis
más alakban
azaz
ami várható volt, mivel a rendszer egyensúlyi állapotban van.
Ezért
(XI.) A kiszolgálók átlagos tétlenségi periódushossza:
Ha a tétlen kiszolgálók olyan sorrendben kezdik kiszolgálni
az igényeket, mint amilyen sorrendben előzőleg befejezték a foglaltsági
periódusokat, akkor egy szerver tevékenységét a következőképpen
írhatjuk le. Ha egy tétlenné vált szerver
másik tétlen szervert talál a munkabefejeződés
pillanatában, akkor csak a
-edik igény kiszolgálásával kezdődik ismét
a foglaltsági periódusa. Jelölje
a szerver átlagos üresjárati periódusa
hosszát,
pedig a fenti állapotban az átlagos tétlenségi
időt. Nyilvánvalóan
pedig a teljes várható érték tétele
alapján
ahol
azaz annak valószínűsége, hogy van tétlen szerver.
(XII.) A szerverek átlagos foglaltsági periódushossza:
Mivel
így
Vagyis
Példák:
1. Egy üzemben
db gép üzemel, egyenként
óra átlagos élettartammal. A gép javításának
várható értéke
óra. A szereléseket
fős szerelőgárda végzi. Adjuk meg a rendszer jellemzőit,
és hasonlítsuk össze őket a II.5.1.1. Példában szereplő
jellemzőkkel!
Megoldás:
A rekurzív összefüggéseket használva,
-ről indítva a rekurziót, könnyen meghatározhatjuk
az
értékeket, pl
és így tovább. Tudjuk, hogy
Innen
A következő táblázat megadja a különböző állapotok
valószínűségét.
,
,
-10pt
Összëehasonlítva a II.5.1 1. Példában szereplő jellemzőkkel,
láthatjuk, hogy az egy szerelőre jutó gépek majdnem egyforma száma
mellett (
ill.
) a helyzet sokkal jobb
gép és
szerelő esetében, ugyanis a hatékon<ysági vizsgálatok
az alábbi adatokat szolgáltatták:
2. Az előző példában
,
volt. Tételezzük fel, hogy az időegység az óra,
a gépállás óránkénti költsége
Ft, míg a szerelők óránkénti költsége
Ft. Mi lesz ebben ez esetben a szerelők optimális száma,
ha az átlagos veszteség minimalizálására törekszünk?
Látható, hogy az óránkénti
átlagos költség
függvénye. A következő táblázat megadja a
stacionárius eloszlást
esetén (tapasztalatból tudjuk, hogy az
számra
).
A következő táblázat az időegységre jutó átlagos
költségeket adja meg:
Látható, hogy az optimális szerelőszám ilyen költségtényezők
mellett
. Ez a példa is mutatja, hogy rendszerek összehasonlítása
többféleképpen értelmezhető. Az
és
példa jól szemlélteti ezen problémakört.