Главная Рентабельность

Применение систем массового обслуживания в управлении производством. Дипломная работа: Понятие и классификация систем массового обслуживания

24.07.2019

Рассматриваемая система массового обслуживания (СМО) представляет собой механизм, в котором при помощи специально разработанного для этого комплекса приборов, происходит удовлетворение разнообразных требований, поступающих в данную систему. Ключевым свойством этой системы является количественный параметр числа работающих (обслуживающих) приборов. Оно может колебаться от одного до бесконечности.

В соответствии с тем, имеется ли возможность ожидания обслуживания или нет, различают системы:

СМО, где не нашлось ни одного инструмента (прибора) для удовлетворения требования, поступившего в данный момент времени. В этом случае такое требование теряется;

Система массового обслуживания с ожиданием, которая содержит в себе такой накопитель требований, который способен принять их все, образуя при этом очередь;

Система с ограниченным по емкости накопителем, где эта ограниченность и определяет величину очереди требований, подлежащих удовлетворению. Здесь теряются те требования, которые не могут вместиться в накопитель.

Во всех СМО, выбор требования и его обслуживание производится на основе дисциплины обслуживания. В качестве примера таких моделей обслуживания могут быть:

FCFS/FIFO - система, в которой первое в очереди требование удовлетворяется первым;

LCFS/LIFO - СМО, где первым обслуживается последнее в очереди требование;

Модель random - система удовлетворения требований на основе случайного выбора.

Как правило, такая система имеет очень сложное строение.

Любая система массового обслуживания описывается с помощью следующих понятий и категорий:

Требование — формирование и предъявление запроса на обслуживание;

Входящий поток — все заявки на удовлетворение требований, поступающие в систему;

Время обслуживания — временной интервал, необходимый для полного обслуживания поступившей заявки;

Математическая модель — выраженная в математической форме и с помощью математического аппарата модель данной СМО.

Являясь сложным по структуре феноменом, система массового обслуживания представляет собой предмет теории вероятностей. В рамках этой обширной области выделяется несколько концепций, каждая из которых, это достаточно автономная теория массового обслуживания. В этих теориях, как правило, используется методология

Основоположником одной из самых первых современных СМО является А. Я. Хинчин, который обосновал концепцию потока однородных событий. Затем датский телеграфист, а впоследствии - ученый Агнер Эрланг, разработал свою концепцию (на примере работы телефонистов, ожидающих запроса на удовлетворение соединения), в которой уже выделил СМО с ожиданием и без ожидания.

Построение современных технологий массового обслуживания осуществляется преимущественно Есть также системы, исследование которых ведется но такой подход довольно сложен. К СМО относятся и те системы, которые можно исследовать при помощи методов статистики - статистического моделирования и статистического анализа.

Каждая такая система массового обслуживания априори предполагает, что имеются некоторые стандартные пути, по которым проходят заявки субъектов на удовлетворение. Эти заявки проходят через так называемые каналы обслуживания, которые многообразны по своему назначению и характеристикам. Заявки приходят преимущественно хаотично по времени, их много, поэтому устанавливать логические и причинные связи между ними чрезвычайно сложно. Научный вывод, на этом основании, состоит в том, что СМО, в своем подавляющем большинстве, функционируют на принципах случайности.

Применение различных математических методов к формализации. Акцент на сложную систему - непредсказуемую. Носитель неопределенности является человек.

Характерным примером стохастических (случайные, вероятностные) задач являются модели систем массового обслуживания.

СМО имеют повсеместное распространение. Это телефонные сети, автозаправочные станции, предприятия бытового обслуживания, билетные кассы, торговые мероприятия и т.д.

С позиции моделирования процесса массового обслуживания ситуации, когда образуются очереди заявок (требований) на обслуживание, возникают следующим образом. Поступив в обслуживающую систему, требование присоединяется к очереди других (ранее поступивших) требований. Канал обслуживания выбирает требование из находящихся в очереди, с тем чтобы приступить к его обслуживанию. После завершения процедуры обслуживания очередного требования канал обслуживания приступает к обслуживанию следующего требования, если такое имеется в блоке ожидания. Цикл функционирования СМО подобного рода повторяется многократно в течение всего периода работы обслуживающей системы. При этом предполагается, что переход системы на обслуживание очередного требования после завершения обслуживания предыдущего требования происходит мгновенно, в случайные моменты времени.

Примерами СМО могут служить:

    посты технического обслуживания автомобилей;

    посты ремонта автомобилей;

    аудиторские фирмы и т.д.

Основоположником теории массового обслуживания, в частности, теории очередей, является известный датский ученый А.К.Эрланг (1878-1929), который исследовал процессы обслуживания на телефонных станциях.

Системы, в которых имеют место процессы обслуживания, называют системами массового обслуживания (СМО).

Чтобы описать систему массового обслуживания, необходимо задать:

- входной поток заявок;

- дисциплину обслуживания;

- время обслуживания

- количество каналов обслуживания.

Входной поток требований (заявок) описывается путем выявления как вероятностного закона распределения моментов поступления требований в систему, так и количества требований в каждом поступлении.

При задании дисциплины обслуживания (ДО) необходимо описать правила постановки требований в очередь и обслуживания их в системе. При этом длина очереди может быть как ограниченной, так и неограниченной. В случае ограничений на длину очереди поступившая на вход СМО заявка получает отказ. Чаще всего используются ДО, определяемые следующими правилами:

первым пришел – первым обслуживаешься;

    пришел последним - обслуживаешься первым; (коробочка для теннисных шариков, стек в технике)

    случайный отбор заявок;

    отбор заявок по критерию приоритетности.

Время обслуживания заявки в СМО является случайной величиной. Наиболее распространенным законом распределения является экспоненциальный закон.  - скорость обслуживания. =количество заявок обслуживания/ед. времени.

Каналы обслуживания , могут быть расположены параллельно и последовательно. При последовательном расположении каналов каждая заявка проходит обслуживание на всех каналах последовательно. При параллельном расположении каналов обслуживание производится на всех каналах одновременно по мере их освобождения.

Обобщенная структура СМО представлена на рис.

Предметом теории массового обслуживания является установление зависимости между факторами, определяющими функциональные возможности СМО, и эффективностью ее функционирования.

Проблемы проектирования СМО.

К задачам определения характеристик структуры СМО относятся задача выбора количества каналов обслуживания (базовых элементов {Ф i }), задача определения способа соединения каналов (множества элементов связей {Hj}), а также задача определения пропускной способности каналов.

1). Выбор структуры . Если каналы работают параллельно, то проблема выбора Str сводится к определению количества каналов в обслуживающей части исходя из условия обеспечения работоспособности СМО. (Если очередь не является бесконечно растущей).

Отметим, что при определении количества каналов системы, в случае их параллельного расположения, необходимо соблюдать условие работоспособности системы . Обозначим:  - среднее число заявок, поступающих в единицу времени, т.е. интенсивность входного потока;  - среднее число заявок, удовлетворяемых в единицу времени, т.е. интенсивность обслуживания; S - количество каналов обслуживания. Тогда условие работоспособности СМО запишется

или
. Выполнение этого условия позволяет вычислить нижнюю границу количества каналов.

В случае, если
, система не справляется с очередью. Очередь при этом растет безгранично.

2). Необходимо определить критерий эффективности функционирования СМО с учетом затрат на потери времени как со стороны заявок, так и со стороны обслуживающей части.

В качестве показателей эффективности функционирования СМО рассматриваются следующие три основные группы показателей:

1. Показатели эффективности использования СМО.

    Абсолютная пропускная способность СМО - среднее число заявок, которое может обслужить СМО в единицу времени.

    Относительная пропускная способность СМО – отношение среднего числа заявок, обслуживаемых СМО в единицу времени, к среднему числу поступивших заявок за это время.

    Средняя продолжительность периода занятости СМО.

    Коэффициент использования СМО - средняя доля времени, в течение которого СМО занята обслуживанием заявок.

2. Показатели качества обслуживания заявок.

    Среднее время ожидания заявки в очереди.

    Среднее время пребывания заявки в СМО.

    Вероятность отказа заявке в обслуживании без ожидания.

    Вероятность того, что поступившая заявка немедленно будет принята к обслуживанию.

    Закон распределения времени ожидания заявки в очереди.

    Закон распределения времени пребывания заявки в СМО.

    Среднее число заявок, находящихся в очереди.

    Среднее число заявок, находящихся в СМО.

3. Показатели эффективности функционирования пары «СМО - потребитель».

При выборе критерия эффективности функционирования СМО необходимо учесть двойственный подход к рассмотрению систем массового обслуживания. Например, работу универсама, как СМО, можно рассматривать с противоположных сторон. С одной, традиционно принятой, стороны покупатель, ожидающий свою очередь у кассы, представляет собой заявку на обслуживание, а кассир - канал обслуживания. С другой стороны, кассир, который ожидает покупателей, может быть рассмотрен в качестве заявки на обслуживание, а покупатель - обслуживающее устройство, способное удовлетворить заявку, т.е. подойти к кассе и прекратить вынужденный простой кассира. (традиционно – покупателей > чем кассиров, если кассиров > чем покупателей, они ждут покупателей).

С
учетом этого целесообразно минимизировать обе части СМО одновременно.

Применение такого двойственного подхода предполагает необходимость учета при формировании критерия эффективности не только перечисленных выше показателей в отдельности, но и одновременно нескольких показателей, отражающих интересы как обслуживающей, так и обслуживаемой подсистем СМО. Например, показано, что наиболее важным критерием эффективности в задачах массового обслуживания является суммарное время нахождения клиента в очереди, с одной стороны, и простоя каналов обслуживания - с другой.

Классификация систем массового обслуживания

1. По характеру обслуживания выделяют следующие виды СМО:

1.1. Системы с ожиданием или системы с очередью . Требования, поступившие в систему и не принятые немедленно к обслуживанию, накапливаются в очереди. Если каналы свободны, то заявка обслуживается. Если же все каналы заняты в момент поступления заявки, то очередная заявка будет обслужена после завершения обслуживания предыдущей. Такая система называется полнодоступной (с неограниченной очередью).

Существуют системы с автономным обслуживанием, когда обслуживание начинается в определенные моменты времени;

      Системы с ограниченной очередью . (ремонт в гараже)

      Системы с отказами . Все заявки, прибывшие в момент обслуживания заявки, получают отказ. (ГТС)

      Системы с групповым входным потоком и групповым обслуживанием . В таких системах заявки поступают группами в моменты времени, обслуживание также происходит группами.

2. По количеству каналов обслуживания СМО подразделяются на следующие группы.

Одноканальные СМО.

Многоканальные СМО . Обслуживание очередной заявки может начаться до окончания обслуживания предыдущей заявки. Каждый канал действует как самостоятельное обслуживающее устройство.

3. По кругу обслуживаемых объектов различают два вида.

Замкнутые СМО. Замкнутая система массового обслуживания - это система массового обслуживания, в которой обслуженные требования могут возвращаться в систему и вновь поступать на обслуживание. Примерами замкнутой СМО являются ремонтные мастерские, сберегательные банки.

Открытые СМО.

4. По количеству этапов обслуживания различают однофазные и многофазные СМО.

Однофазные СМО - это однородные системы, которые выполняют одну и ту же операцию обслуживания.

Многофазные СМО - это системы, в которых каналы обслуживания расположены последовательно и выполняют различные операции обслуживания. Примером многофазной СМО являются станции технического обслуживания автомобилей.

Приведенная классификация СМО является условной. На практике чаще всего СМО выступают в качестве смешанных систем. Например, заявки ожидают начала обслуживания до определенного момента, после чего система начинает работать как система с отказами.

Во многих областях экономики, финансов, производства и быта важную роль играют системы массо-вого обслуживания (СМО), т.е. такие системы, в которых, с одной стороны, возникают массовые запросы (требования) на выполнение каких-либо услуг, а с другой стороны, происходит удовлетворение этих запросов.

В качествепримеров СМО в финансово-экономи-ческой сфере можно привести системы, представляющие собой: банки различных типов, страховые организа-ции, налоговые инспекции, ау-диторские службы, различные системы связи (в том числе те-лефонные станции), погрузочно-разгрузочные комплексы (товарные станции), автозаправочные станции, различные предприятия и организации сферы обслуживания (магазины, предприятия массового питания, справочные бюро, парикмахерские, билетные кассы, пункты по обмену валюты, ремонтные мастерские, больницы).

Такие сис-темы как компьютерные сети, системы сбора, хранения и обра-ботки информации, транспортные системы, автоматизирован-ные производственные участки, поточные линии также могут рассматриваться как своеобразные СМО.

В торговле выполняется множество операций в процессе движе-ния товарной массы из сферы производства в сферу потребления. Такими операциями являются: погрузка и выгрузка товаров, пере-возка, упаковка, фасовка, хранение, выкладка, продажа и т. д. Для торговой деятельности характерны массовое поступление товаров, денег, массовое обслу-живание покупателей и т. п., а также выполнение соответствующих операций, которые носят случайный характер. Все это создает не-равномерность в работе торговых организаций и предприятий, порождает недогрузки, простои и перегрузки. Много времени отни-мают очереди, например, у покупателей в магазинах, водителей ав-томашин на товарных базах, ожидающих разгрузки или погрузки.

В связи с этим возникают задачи анализа работы, например тор-гового отдела, торгового предприятия или секции, для оценки их деятельности, выявления недостатков, резервов и принятия в конеч-ном итоге мер, направленных на увеличение ее эффективности. Кроме того, возникают задачи, связанные с созданием и внедре-нием более экономичных способов выполнения операций в пределах секции, отдела, торгового предприятия, овощной базы, управления торговли и т. п. Следовательно, в организа-ции торговли методы теории массового обслуживания позволяют определить оптимальное количество торговых точек данного профиля, численность про-давцов, частоту завоза товаров и другие параметры.

Другим ха-рактерным примером систем массового обслуживания могут служить склады или базы снабженческо-сбытовых организа-ций, и задача теории массового обслуживания сводится к тому, чтобы установить оптимальное соотношение между числом по-ступающих на базу требований на обслуживание и числом об-служивающих устройств, при котором суммарные расходы на обслуживание и убытки от простоя транспорта были бы мини-мальными. Теория массового обслуживания может найти при-менение и при расчете площади складских помещений, при этом складская площадь рассматривается как обслуживающее устройство, а прибытие транспортных средств под выгрузку - как требование.


Основные характеристики СМО

СМО включаетследующие элементы : источник требований, входящий поток требований, очередь, обслуживающее устройство (канал обслуживания), выходящий поток требований (обслуженных заявок).

Каждая СМО предназначена для обслуживания (выполнения) некоторого потока заявок (требований), поступающих на вход системы, в основном, не регулярно, а в случайные моменты времени. Обслуживание заявок также длится не постоянное, заранее известное время, а случайное время, которое зависит от многих случайных причин. После обслуживания заявки канал освобожден и готов к приему следующей заявки.

Случайный характер потока заявок и времени их обслуживания приводит к не-равномерной загруженности СМО: в некоторые промежутки времени на входе СМО могут скапливаться необслуженные заявки, что приводит к перегрузке СМО, в некоторые же дру-гие интервалы времени при свободных каналах на входе CMО заявок не будет, что приводит к недогрузке СМО, т.е. к про-стаиванию ее каналов. Заявки, скапливающиеся на входе СМО, либо "становятся" в очередь, либо по какой-то причине невоз-можности дальнейшего пребывания в очереди покидают СМО необслуженными.

Схема СМО изображена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема системы массового обслуживания

Каждая СМО включает в свою структуру некоторое число обслуживающих устройств, которые называют каналами обслуживания . Роль каналов могут играть различные приборы, лица, выполняющие те или иные операции (кассиры, операторы, продавцы), линии связи, автомашины и т.д.

Каждая СМО в зависимости от своих параметров: характера потока заявок, числа каналов обслуживания и их производи-тельности, а также от правил организации работы обладает определенной эффективностью функционирования (пропускной способностью), позволяющей ей более или менее успешно справляться с потоком заявок.

СМО явля-ется предметом изучения теории массового обслуживания .

Цель теории массового обслуживания — выработка рекомен-даций по рациональному построению СМО, рациональной ор-ганизации их работы и регулированию потока заявок для обес-печения высокой эффективности функционирования СМО.

Для достижения этой цели ставятся задачи теории массового обслуживания, состоящие в установлении зависимостей эффек-тивности функционирования СМО от ее организации (пара-метров).

В качестве характеристик эффективности функционирова-ния СМО можно выбрать три основные группы (обычно средних) показателей:

1. Показатели эффективности использования СМО:

1.1. Абсолютная пропускная способность СМО - среднее число заявок, которое сможет обслужить СМО в единицу времени.

1.2. Относительная пропускная способность СМО - от-ношение среднего числа заявок, обслуживаемых СМО в единицу времени, к среднему числу посту-пивших заявок за это же время.

1.3. Средняя продолжительность периода занятости СМО.

1.4. Коэффициент использования СМО — средняя доля времени, в течение которого СМО занята обслужи-ванием заявок.

2. Показатели качества обслуживания заявок :

2.1. Среднее время ожидания заявки в очереди.

2.2. Среднее время пребывания заявки в СМО.

2.3. Вероятность отказа заявке в обслуживании без ожи-дания.

2.4. Вероятность того, что поступившая заявка немедлен-но будет принята к обслуживанию.

2.5. Закон распределения времени ожидания заявки в очереди.

2.6. Закон распределения времени пребывания заявки в СМО.

2.7. Среднее число заявок, находящихся в очереди.

2.8. Среднее число заявок, находящихся в СМО, и т.п.

3. Показатели эффективности функционирования пары "СМО — потребитель" , где под "потребителем" понимают всю совокупность заявок или некий их источник (например, средний доход, при-носимый СМО в единицу времени, и т.п.).

Случайный характер потока заявок и длительности их об-служивания порождает в СМО случайный процесс . Поскольку моменты времени T i и интервалы времени поступле-ния заявок T , продолжительность операций обслуживания Т обс , про-стоя в очереди T оч , длина очереди l оч — случайные величины, то характеристики состояния систем массового обслуживания носят вероятностный характер. Поэтому для решения задач теории массового обслужива-ния необходимо этот случайный процесс изучить, т.е. постро-ить и проанализировать его математическую модель.

Математическое изучение функционирования СМО значи-тельно упрощается, если протекающий в ней случайный про-цесс является марковским . Чтобы случайный процесс был марковским, необходимо и достаточно, чтобы все потоки событий, под воз-действием которых происходят переходы системы из состояния в состояние, были (простейшими) пуассоновскими .

Простейший поток обладает тремя основными свойствами : ординарности, стационарности и отсутствия последействия.

Ординарность потока означает практическую невозмож-ность одновременного поступления 2-х и более требований. На-пример, достаточно малой является вероятность того, что в магазине самообслуживания одно-временно выйдут из строя несколько кассовых аппаратов.

Стационарным называется поток, для которого математиче-ское ожидание числа требований, поступающих в систему в едини-цу времени (обозначим λ ), не меняется во времени. Таким образом, вероятность поступления в систему определенного количества тре-бований в течение заданного промежутка времени ?T зависит от его величины и не зависит от начала его отсчета на оси времени.

Отсутствие последействия означает, что число требова-ний, поступивших в систему до момента T , не определяет того, сколько требований поступит в систему за время (T + ?T) . Например, если в кассовом аппарате в данный момент произо-шел обрыв кассовой ленты и он устранен кассиром, то это не влияет на воз-можность нового обрыва на данной кассе в следующий момент и тем более на вероятность возникновения обрыва на других кассовых аппаратах.

Для простейшего потока частота поступления требований в систему подчиняется закону Пуассона , т. е. вероятность по-ступления за время T ровно k требований задается формулой

, (5.1)

где λ — интенсивность потока заявок , т. е. среднее число заявок, поступающих в СМО в единицу времени,

, (5.2)

где τ — среднее значение интервала времени между двумя со-седними заявками.

Для такого потока заявок время между двумя соседними заяв-ками распределено экспоненциально с плотностью вероятности

Случайное время ожидания в очереди начала обслуживания то-же можно считать распределенным экспоненциально:

, (5.4)

где ν — интенсивность движения очереди , т. е. среднее число зая-вок, приходящих на обслуживание в единицу времени,

где Т оч - среднее значение времени ожидания в очереди.

Выходной поток заявок связан с потоком обслуживания в кана-ле, где длительность обслуживания Т обс является случайной величи-ной и подчиняется во многих случаях показательному закону рас-пределения с плотностью

, (5.6)

где μ — интенсивность потока обслуживания , т. е. среднее число заявок, обслуживаемых в единицу времени,

. (5.7)

Важной характеристикой СМО, объединяющей показатели λ и μ , является интенсивность нагрузки, которая показывает степень согласования указанных потоков зая-вок:

Перечисленные показатели k, τ, λ, l оч, Т оч, ν, Т обс, μ, ρ, Р k являются наиболее общими для СМО.

Рассмотренный в предыдущей лекции марковский случайный процесс с дискретными состояниями и непрерывным временем имеет место в системах массового обслуживания (СМО).

Системы массового обслуживания – это такие системы, в которые в случайные моменты времени поступают заявки на обслуживание, при этом поступившие заявки обслуживаются с помощью имеющихся в распоряжении системы каналов обслуживания.

Примерами систем массового обслуживания могут служить:

  • расчетно-кассовые узлы в банках, на предприятиях;
  • персональные компьютеры, обслуживающие поступающие заявки или требования на решение тех или иных задач;
  • станции технического обслуживания автомобилей; АЗС;
  • аудиторские фирмы;
  • отделы налоговых инспекций, занимающиеся приёмкой и проверкой текущей отчетности предприятий;
  • телефонные станции и т. д.

Узлы

Требования

Больница

Санитары

Пациенты

Производство

Аэропорт

Выходы на взлетно-посадочные полосы

Пункты регистрации

Пассажиры

Рассмотрим схему работы СМО (рис. 1). Система состоит из генератора заявок, диспетчера и узла обслуживания, узла учета отказов (терминатора, уничтожителя заявок). Узел обслуживания в общем случае может иметь несколько каналов обслуживания.

Рис. 1
  1. Генератор заявок – объект, порождающий заявки: улица, цех с установленными агрегатами. На вход поступает поток заявок (поток покупателей в магазин, поток сломавшихся агрегатов (машин, станков) на ремонт, поток посетителей в гардероб, поток машин на АЗС и т. д.).
  2. Диспетчер – человек или устройство, которое знает, что делать с заявкой. Узел, регулирующий и направляющий заявки к каналам обслуживания. Диспетчер:
  • принимает заявки;
  • формирует очередь, если все каналы заняты;
  • направляет их к каналам обслуживания, если есть свободные;
  • дает заявкам отказ (по различным причинам);
  • принимает информацию от узла обслуживания о свободных каналах;
  • следит за временем работы системы.
  1. Очередь – накопитель заявок. Очередь может отсутствовать.
  2. Узел обслуживания состоит из конечного числа каналов обслуживания. Каждый канал имеет 3 состояния: свободен, занят, не работает. Если все каналы заняты, то можно придумать стратегию, кому передавать заявку.
  3. Отказ от обслуживания наступает, если все каналы заняты (некоторые в том числе могут не работать).

Кроме этих основных элементов в СМО в некоторых источниках выделяются также следующие составляющие:

терминатор – уничтожитель трансактов;

склад – накопитель ресурсов и готовой продукции;

счет бухгалтерского учета – для выполнения операций типа «проводка»;

менеджер – распорядитель ресурсов;

Классификация СМО

Первое деление (по наличию очередей):

  • СМО с отказами;
  • СМО с очередью.

В СМО с отказами заявка, поступившая в момент, когда все каналы заняты, получает отказ, покидает СМО и в дальнейшем не обслуживается.

В СМО с очередью заявка, пришедшая в момент, когда все каналы заняты, не уходит, а становится в очередь и ожидает возможности быть обслуженной.

СМО с очередями подразделяются на разные виды в зависимости от того, как организована очередь, – ограничена или не ограничена . Ограничения могут касаться как длины очереди, так и времени ожидания, «дисциплины обслуживания».

Итак, например, рассматриваются следующие СМО:

  • СМО с нетерпеливыми заявками (длина очереди и время обслуживания ограничено);
  • СМО с обслуживанием с приоритетом, т. е. некоторые заявки обслуживаются вне очереди и т. д.

Типы ограничения очереди могут быть комбинированными.

Другая классификация делит СМО по источнику заявок. Порождать заявки (требования) может сама система или некая внешняя среда, существующая независимо от системы.

Естественно, поток заявок, порожденный самой системой, будет зависеть от системы и ее состояния.

Кроме этого СМО делятся на открытые СМО и замкнутые СМО.

В открытой СМО характеристики потока заявок не зависят от того, в каком состоянии сама СМО (сколько каналов занято). В замкнутой СМО – зависят. Например, если один рабочий обслуживает группу станков, время от времени требующих наладки, то интенсивность потока «требований» со стороны станков зависит от того, сколько их уже исправно и ждет наладки.

Пример замкнутой системы: выдача кассиром зарплаты на предприятии.

По количеству каналов СМО делятся на:

  • одноканальные;
  • многоканальные.

Характеристики системы массового обслуживания

Основными характеристиками системы массового обслуживания любого вида являются:

  • входной поток поступающих требований или заявок на обслуживание;
  • дисциплина очереди;
  • механизм обслуживания.

Входной поток требований

Для описания входного потока требуется задать вероятностный закон, определяющий последовательность моментов поступления требований на обслуживание, и указать количество таких требований в каждом очередном поступлении. При этом, как правило, оперируют понятием «вероятностное распределение моментов поступления требований». Здесь могут поступать как единичные, так и групповые требования (количество таких требований в каждом очередном поступлении ). В последнем случае обычно речь идет о системе обслуживания с параллельно-групповым обслуживанием.

А i – время поступления между требованиями – независимые одинаково распределенные случайные величины;

E(A) – среднее (МО) время поступления;

λ=1/E(A) – интенсивность поступления требований;

Характеристики входного потока:

  1. Вероятностный закон, определяющий последовательность моментов поступления требований на обслуживание.
  2. Количество требований в каждом очередном поступлении для групповых потоков.

Дисциплина очереди

Очередь – совокупность требований, ожидающих обслуживания.

Очередь имеет имя.

Дисциплина очереди определяет принцип, в соответствии с которым поступающие на вход обслуживающей системы требования подключаются из очереди к процедуре обслуживания. Чаще всего используются дисциплины очереди, определяемые следующими правилами:

  • первым пришел – первый обслуживаешься;

first in first out (FIFO)

самый распространенный тип очереди.

Какая структура данных подойдет для описания такой очереди? Массив плох (ограничен). Можно использовать структуру типа СПИСОК.

Список имеет начало и конец. Список состоит из записей. Запись – это ячейка списка. Заявка поступает в конец списка, а выбирается на обслуживание из начала списка. Запись состоит из характеристики заявки и ссылки (указатель, за кем стоит). Кроме этого, если очередь с ограничением на время ожидания, то еще должно быть указано предельное время ожидания.

Вы как программисты должны уметь делать списки двусторонние, односторонние.

Действия со списком:

  • вставить в хвост;
  • взять из начала;
  • удалить из списка по истечении времени ожидания.
  • пришел последним - обслуживаешься первым LIFO (обойма для патронов, тупик на железнодорожной станции, зашел в набитый вагон).

Структура, известная как СТЕК. Может быть описан структурой массив или список;

  • случайный отбор заявок;
  • отбор заявок по критерию приоритетности.

Каждая заявка характеризуется помимо прочего уровнем приоритета и при поступлении помещается не в хвост очереди, а в конец своей приоритетной группы. Диспетчер осуществляет сортировку по приоритету.

Характеристики очереди

  • ограничение времени ожидания момента наступления обслуживания (имеет место очередь с ограниченным временем ожидания обслуживания, что ассоциируется с понятием «допустимая длина очереди»);
  • длина очереди.

Механизм обслуживания

Механизм обслуживания определяется характеристиками самой процедуры обслуживания и структурой обслуживающей системы. К характеристикам процедуры обслуживания относятся:

  • количество каналов обслуживания (N );
  • продолжительность процедуры обслуживания (вероятностное распределение времени обслуживания требований);
  • количество требований, удовлетворяемых в результате выполнения каждой такой процедуры (для групповых заявок);
  • вероятность выхода из строя обслуживающего канала;
  • структура обслуживающей системы.

Для аналитического описания характеристик процедуры обслуживания оперируют понятием «вероятностное распределение времени обслуживания требований».

S i – время обслуживания i -го требования;

E(S) – среднее время обслуживания;

μ=1/E(S) – скорость обслуживания требований.

Следует отметить, что время обслуживания заявки зависит от характера самой заявки или требований клиента и от состояния и возможностей обслуживающей системы. В ряде случаев приходится также учитывать вероятность выхода из строя обслуживающего канала по истечении некоторого ограниченного интервала времени. Эту характеристику можно моделировать как поток отказов, поступающий в СМО и имеющий приоритет перед всеми другими заявками.

Коэффициент использования СМО

N ·μ – скорость обслуживания в системе, когда заняты все устройства обслуживания.

ρ=λ/(N μ) – называется коэффициентом использования СМО , показывает, насколько задействованы ресурсы системы.

Структура обслуживающей системы

Структура обслуживающей системы определяется количеством и взаимным расположением каналов обслуживания (механизмов, приборов и т. п.). Прежде всего следует подчеркнуть, что система обслуживания может иметь не один канал обслуживания, а несколько; система такого рода способна обслуживать одновременно несколько требований. В этом случае все каналы обслуживания предлагают одни и те же услуги, и, следовательно, можно утверждать, что имеет место параллельное обслуживани .

Пример. Кассы в магазине.

Система обслуживания может состоять из нескольких разнотипных каналов обслуживания, через которые должно пройти каждое обслуживаемое требование, т. е. в обслуживающей системе процедуры обслуживания требований реализуются последовательно . Механизм обслуживания определяет характеристики выходящего (обслуженного) потока требований.

Пример. Медицинская комиссия.

Комбинированное обслуживание – обслуживание вкладов в сберкассе: сначала контролер, потом кассир. Как правило, 2 контролера на одного кассира.

Итак, функциональные возможности любой системы массового обслуживания определяются следующими основными факторами :

  • вероятностным распределением моментов поступлений заявок на обслуживание (единичных или групповых);
  • мощностью источника требований;
  • вероятностным распределением времени продолжительности обслуживания;
  • конфигурацией обслуживающей системы (параллельное, последовательное или параллельно-последовательное обслуживание);
  • количеством и производительностью обслуживающих каналов;
  • дисциплиной очереди.

Основные критерии эффективности функционирования СМО

В качестве основных критериев эффективности функционирования систем массового обслуживания в зависимости от характера решаемой задачи могут выступать:

  • вероятность немедленного обслуживания поступившей заявки (Р обсл =К обс /К пост);
  • вероятность отказа в обслуживании поступившей заявки (P отк =К отк /К пост);

Очевидно, что Р обсл + P отк =1.

Потоки, задержки, обслуживание. Формула Поллачека–Хинчина

Задержка – один из критериев обслуживания СМО, время проведенное заявкой в ожидании обслуживания.

D i – задержка в очереди требования i ;

W i =D i +S i – время нахождения в системе требования i .

(с вероятностью 1) – установившаяся средняя задержка требования в очереди;

(с вероятностью 1) – установившееся среднее время нахождения требования в СМО (waiting).

Q(t) – число требований в очереди в момент времени t;

L(t) – число требований в системе в момент времени t (Q(t) плюс число требований, которые находятся на обслуживании в момент времени t.

Тогда показатели (если существуют)

(с вероятностью 1) – установившееся среднее по времени число требований в очереди;

(с вероятностью 1) – установившееся среднее по времени число требований в системе.

Заметим, что ρ<1 – обязательное условие существования d, w, Q и L в системе массового обслуживания.

Если вспомнить, что ρ= λ/(N μ), то видно, что если интенсивность поступления заявок больше, чем N μ, то ρ>1 и естественно, что система не сможет справиться с таким потоком заявок, а следовательно, нельзя говорить о величинах d, w, Q и L.

К наиболее общим и нужным результатам для систем массового обслуживания относятся уравнения сохранения

Следует обратить внимание, что упомянутые выше критерии оценки работы системы могут быть аналитически вычислены для систем массового обслуживания M/M/N (N >1), т. е. систем с Марковскими потоками заявок и обслуживания. Для М/G/ l при любом распределении G и для некоторых других систем. Вообще распределение времени между поступлениями, распределение времени обслуживания или обеих этих величин должно быть экспоненциальным (или разновидностью экспоненциального распределения Эрланга k-го порядка), чтобы аналитическое решение стало возможным.

Кроме этого можно также говорить о таких характеристиках, как:

  • абсолютная пропускная способность системы – А=Р обсл *λ;
  • относительная пропускная способность системы –

Еще один интересный (и наглядный) пример аналитического решения – вычисление установившейся средней задержки в очереди для системы массового обслуживания M/G/ 1 по формуле:

.

В России эта формула известна как формула Поллачека– Хинчина, за рубежом эта формула связывается с именем Росса (Ross).

Таким образом, если E(S) имеет большее значение, тогда перегрузка (в данном случае измеряемая как d ) будет большей; чего и следовало ожидать. По формуле можно обнаружить и менее очевидный факт: перегрузка также увеличивается, когда изменчивость распределения времени обслуживания возрастает, даже если среднее время обслуживания остается прежним. Интуитивно это можно объяснить так: дисперсия случайной величины времени обслуживания может принять большое значение (поскольку она должна быть положительной), т. е. единственное устройство обслуживания будет занято длительное время, что приведет к увеличению очереди.

Предметом теории массового обслуживания является установление зависимости между факторами, определяющими функциональные возможности системы массового обслуживания, и эффективностью ее функционирования. В большинстве случаев все параметры, описывающие системы массового обслуживания, являются случайными величинами или функциями, поэтому эти системы относятся к стохастическим системам.

Случайный характер потока заявок (требований), а также, в общем случае, и длительности обслуживания приводит к тому, что в системе массового обслуживания происходит случайный процесс. По характеру случайного процесса , происходящего в системе массового обслуживания (СМО), различают системы марковские и немарковские . В марковских системах входящий поток требований и выходящий поток обслуженных требований (заявок) являются пуассоновскими. Пуассоновские потоки позволяют легко описать и построить математическую модель системы массового обслуживания. Данные модели имеют достаточно простые решения, поэтому большинство известных приложений теории массового обслуживания используют марковскую схему. В случае немарковских процессов задачи исследования систем массового обслуживания значительно усложняются и требуют применения статистического моделирования, численных методов с использованием ЭВМ.

Раскрутка сайта в поисковых системах – вещь нужная, но далеко не единственная. Наряду с поисковой оптимизацией (SEO) существует еще и социальная (SMO и SMM), имеющая свои достоинства и недостатки. Но, несмотря на это, очень часто продвижение веб-ресурса ограничивается лишь раскруткой в поисковых системах, что в корне не верно – упускается неплохая возможность повысить посещаемость сайта.

Действия, необходимые для SMO и SMM, значительно отличаются от тех, что выполняются при SEO, поэтому социальная оптимизация заслуживает отдельного внимания. О том, что такое SMO и SMM, а также как правильно проводить социальную оптимизацию, и пойдет речь в этой статье.

Как известно, поисковая оптимизация используется для продвижения сайта в поисковых системах. И все работы, которые велись над сайтом, были направлены на оптимизацию под роботов. В SMO и SMM работы ведутся для оптимизации сайта под посетителей.

Социальное продвижение, как и , удобно разделить на две составляющие – внутреннее (СМО) и внешнее (СММ).

1.1 Задачи SMO

SMO (англ. Social media optimization – социальная медиа оптимизация) – это вид социальной оптимизации, задачей которого является удержание на сайте привлеченных с социальных сетей посетителей. Основное направление СМО – работа по улучшению сайта для пользователей.

СМО включает в себя лишь работы непосредственно с сайтом, не касающиеся продвижения в социальных сетях. Если проводить аналогию между SEO и SMO, то в этом случае СМО – это как внутренняя оптимизация сайта .

Достоинство SMO заключается в том, что все работы, проводящиеся на сайте, могут выполняться без денежных вложений (по аналогии с внутренней оптимизацией). Сюда входит ряд важных действий, которые должны быть проделаны на сайте.

1. Прежде всего, SMO включает в себя технический и сео-аудит сайта . Это первое, что должно быть сделано. Анализ веб-ресурса поможет выявить его слабые стороны и исправить положение. Более того, последующие работы во многом зависят от результатов аудита сайта, а его качество влияет на эффективность СМО. Подробно почитать об аудите сайта, а также о работах, входящих в него, можно .

2. SMO – работа с контентом (наполнением) сайта . Очень важно, чтобы информация была не только доступной, но и удобной для восприятия. Для этого нужно уметь грамотно составлять статьи, чтобы в них прослеживался смысл, чтобы каждое предложение было связано с предыдущими и последующими, чтобы в тексте присутствовало минимальное количество «воды» – только самое полезное. Для того чтобы статьи на сайте получались именно такими, важно придерживаться ряда рекомендаций, предложенных . От качества контента напрямую зависят поведенческие факторы, влияющие на позиции сайта в поисковых системах.

3. Социальная оптимизация – работа над дизайном сайта . Для этого важно подобрать правильный шаблон, красивый внешне и удобный в плане навигации для посетителей веб-ресурса. Идеальный вариант – заказ уникального шаблона, который будет сделан специально для конкретного сайта. Но если это невозможно, то даже бесплатную тему можно переделать так, чтобы она смотрелась очень неплохо.

Особое внимание стоит уделить цветовым гаммам: лучше отдавать предпочтение светло-синим тонам, нежели темным. Большое количество несочетающихся цветов будут раздражать посетителей, и те покинут сайт. Также важно подобрать фон, на котором будет располагаться текст.

Отдельно следует упомянуть о выборе правильных шрифтов, их цветов и размеров. Должны быть верно оформлены заголовки (теги

,

,

и т.д.), т.е. шрифт заголовка

должен быть меньше

, но больше

.

4. SMO – внутренняя перелинковка страниц сайта . Очень важно использовать этот элемент, улучшающий навигацию для посетителей и поисковых систем. Во-первых, этим вы улучшите поведенческие факторы сайта. Во-вторых, повысятся позиции сайта в ТОПе поисковых систем. Тонкости внутренней перелинковки, а также советы по ее использованию вы узнаете .

5. Проверка орфографических, стилистических и пунктуационных ошибок в текстовом контенте сайта . Казалось бы, столь неважный фактор не может влиять на отношение людей к веб-ресурсу, но на деле все наоборот. Дело в том, что посетители меньше доверяют сайтам, тексты на которых содержат много ошибок. Логика людей в этом случае такая: «ошибки в тексте ==> несерьезный ресурс ==> текст пишет неопытный человек ==> это сайт, не заслуживающий доверия». Во избежание этого необходимо проверять статьи на наличие различных ошибок, об этом можно почитать .

6. СМО – установка на сайт кнопок популярных социальных сетей . Еще один очень важный момент, который может принести огромную пользу. Речь идет о различных кнопках социальных сетей, позволяющих людям делиться ссылками на данный сайт. Всего одним нажатием человек порекомендует страницу веб-ресурса своим друзьям в социальной сети. Те, если будут заинтересованы, зайдут на эту страницу и, возможно, пригласят своих друзей. Цепная реакция приведет к росту посетителей с социальных сетей. О том, как устанавливаются кнопки социальных сетей на сайт, читайте .

7. Создание карты сайта . Это может быть отдельная страница веб-ресурса, на которой собраны ссылки на все остальные страницы. Что-то вроде содержания сайта. Очевидно, что людям будет удобнее искать информацию на веб-проекте, если у него будет удобная навигация. Карта сайта улучшает навигацию, поэтому ее следует создать и разместить в виде отдельной страницы. Подробнее об этом можно почитать .

8. SMO – установка формы комментариев от социальных сетей . Обычные комментарии для блога – уже не новость. Трудно найти сайт без них, если только это не конкретный коммерческий проект (хостинг-компания, сайт оператора сотовой связи, рекламное агентство и т.д.). Но помимо этого необходимо добавить на веб-ресурс комментарии от социальных сетей. Тогда люди, зарегистрированные в них, смогут сразу же комментировать статью/пост/запись. Комментарий вместе со ссылкой на страницу автоматически попадает на стену в их социальной сети – это дополнительная реклама. А любая реклама позволяет увеличить посетителей с социальных сетей и улучшить поведенческие факторы.

9. Установка формы подписки на сайт от социальных сетей . Тогда люди, имеющие аккаунты в социальных сетях (самые популярные – Вконтакте и Фейсбук), смогут подписываться на обновления сайта. И чем больше у сайта будет подписчиков, тем быстрее они будут расти (посетители увидят, как много людей подписаны, и тоже захотят подписаться). Эта форма подписки аналогична FeedBurner, но применима только для пользователей Вконтакте.

10. СМО – формирование блоков «лучшие статьи», «новое на сайте» и т.д . Продвигать сайт будет проще, если добавить в сайдбар (боковую колонку) сайта несколько блоков со ссылками на лучшие или на свежие статьи веб-ресурса. Пользователи любят читать популярные статьи, привлекающие их внимание. Поэтому такой блок поможет улучшить поведенческие факторы, задержать читателей на сайте и побудить их стать постоянными посетителями ресурса.

1.2 Задачи SMM

SMM (англ. Social Media Marketing – социальный медиа маркетинг) – это вид социальной оптимизации, направленный на привлечение посетителей с социальный сетей, включающий в себя «внешние» работы, не связанные с самим веб-сайтом.

В СММ входят работы по непосредственному привлечению людей с социальных сетей – т.е. работы с самими социальными сетями. Если проводить аналогию между SEO и SMM, то в этом случае СММ – это внешняя оптимизация сайта.

СММ позволяет привлечь на сайт большое число посетителей, но имеет существенный недостаток – необходимость в денежных затратах. В отличие от внешней сео-оптимизации, не допускающей «резких» действий (например, быстрого роста внешних ссылок), в СММ никаких ограничений нет, ведь работа идет не с поисковыми системами, а напрямую с людьми.

В SMM входит ряд работ, которые позволяют .

1. Рекламные кампании . Самый очевидный способ привлечь посетителей с социальных сетей – организовать рекламную кампанию, заказав контекстную рекламу в Контакте или другой социальной сети. Реклама настраивается таким образом (благодаря таргетингу), что показывается только целевой аудитории, а значит, эффект от нее будет максимальный. Данный вариант привлечения посетителей с социальных сетей подойдет интернет-магазинам и сайтам, рекламирующим товары или услуги.

2. Реклама в социальной сети . Если первый метод привлечения трафика существенно зависит от денежных вложений, то данный способ может быть вообще бесплатным. Речь идет о рекламе своего сайта в различных популярных группах (с разрешения администрации), на личных страницах, в играх и т.д. Для этого достаточно написать рекламное сообщение с ненавязчивым предложением посетить сайт (или его определенную страницу).

Эффективность метода зависит от объема проделанной работы и популярности групп/страниц, где был оставлен комментарий. И очень важно, чтобы сообщение не было расценено за спам, иначе есть риск быть забаненым в социальной сети.

3. Собственная группа/страница . Ни один серьезный сайт, продвигаемый в социальных сетях, не обходится без личной страницы в ведущих социалках (Фейсбук, Вконтакте). Раскрутив ее (а сделать это проще, нежели раскрутить сам сайт), потом можно будет через нее продвигать свой веб-ресурс. Туда можно добавлять анонсы новых статей и ссылки на интересные материалы сайта. С ростом группы будет увеличиваться и число посетителей веб-ресурса.

4. Покупка ссылок, сердечек, «лайков» и т.д . Не самый явный метод продвижения сайта в социальных сетях, но достаточно эффективный. Достоинство данного способа заключается в том, что продвигаясь в социальных сетях, вы автоматически улучшаете позиции в поисковых системах. Дело в том, что поисковики обращают внимание на количество «лайков» и ссылок с социальных сетей (несмотря на то, что они содрежат ).

Но основная задача – привлечь посетителей с социалок. Поэтому покупать сердечки и лайки лучше так, чтобы их размещали люди с большим числом активных друзей. Тогда высока вероятность, что они будут переходить по ссылкам на продвигаемый сайт.

2. Сравнение SEO и SMO (SMM)

Есть смысл разделять SEO на внешнюю (работа со ссылочной массой сайта, наращивание ) и внутреннюю (улучшение поведенческих факторов, оптимизация сайта, сео- и технический аудит). Внешняя оптимизация практически не может осуществляться без денежных вложений. Внутренняя, как правило, требует небольших затрат.

Социальная оптимизация также состоит из внешней (SMM) и внутренней (SMO). И в этом она очень похожа на поисковую.

Основное отличие SEO от SMO (SMM) – направленность. В случае СЕО – это поисковые системы, в случае социальной оптимизации – живые люди, потенциальные посетители. Другими словами, социальная оптимизация направлена на привлечение посетителей, в то время как поисковая – на улучшение позиций в социальных сетях.

2.1 Преимущества SMO и SMM

1. Направленность на пользователей . В случае SEO необходимо было оптимизировать сайт под поисковых роботов, а не под людей. Это приводило к тому, что идеальный с точки зрения поисковиков сайт был крайне неудобен для обычных людей. В случае SMO этой проблемы не возникает, т.к. оптимизация направлена на посетителей.

2. Лавинный (вирусный) эффект . Чем больше людей из соц. сетей узнают о сайте, тем быстрее он раскручивается. Это происходит из-за того, что сами пользователи участвуют в его продвижении (нажимая на кнопки соц. сетей, рекомендуя ресурс своим друзьям и т.д.). И чем больше новых посетителей, тем больше рекламы. В SEO такого эффекта практически не бывает.

3. Двойной эффект от продвижения . Помимо посетителей с социальных сетей вы также получаете и людей с поисковых систем. Это возможно благодаря тому, что поисковики обращают внимание на социальный трафик, и если он растет, то улучшаются позиции сайта в ТОПе поисковых систем. В случае же SEO сайт продвигается только в поисковиках, а из соц. сетей трафик не прибывает.

4. Более качественный трафик . Посетители, привлеченные с социальных сетей, оказываются более «целевыми», нежели привлеченные с поисковиков. А это значит, что поведенческие факторы сайта улучшаются с повышением социального трафика и ухудшаются с повышением поискового.

5. Больший эффект при меньших вложениях . Социальное продвижение SMO и SMM оказывается выгоднее, нежели поисковое, и эффект от него заметен намного раньше. К примеру, если сравнить стоимость одного привлеченного человека с социальной сети со стоимостью человека с поисковой системы, то в первом случае цифра окажется заметно ниже.

6. Простота раскрутки . В SEO есть куча «подводных камней», нюансов и особенностей. Чрезмерно быстрое продвижение вообще приводит к пессимизации сайта. В случае SMO такого не наблюдается.

2.2 Недостатки SMO и SMM

1. Недостаточная изученность . Социальное продвижение зародилось совершенно недавно, и знаний в этой области пока немного. Это не позволяет получать максимальную эффективность от SMO. Специалистов в этой области пока намного меньше, нежели «сеошников».

2. Большие временные затраты . В отличие от SEO, где основной акцент делается на деньги, в SMO преобладают временные затраты. Необходимо проделывать работу, отнимающую время (создание, раскрутка и поддержка группы; разработка рекламных кампаний и т.д.).

3. Необходимость в поддержке группы . Созданная в социальной сети группа нуждается в постоянном администрировании и всяческого рода поддержке. Можно, конечно, нанять человека для этого, но лучше владельца никто группой заниматься не сможет. А это отнимает время и силы.

4. Потребность в раскрутке . Группа, которая была создана для раскрутки сайта, сама нуждается в продвижении. И хотя оно намного проще, чем для сайта, все же это дополнительная трата времени.

Социальное продвижение SMO и SMM – перспективное направление, зародившееся совсем недавно. Нельзя упускать такой шанс привлечь дополнительных пользователей на сайт. Но ограничиваться лишь SMO тоже неправильно – грамотное продвижение включает в себя и социальную, и поисковую оптимизацию.