基于C++的排隊系統(tǒng)仿真-開題報告

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目：基于C+的排隊論仿真系統(tǒng)院 系 自動化學(xué)院 專業(yè)班級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2015 年 3 月開題報告填寫要求一、 開題報告主要內(nèi)容：1.課題來源、目的、意義。2.國內(nèi)外研究現(xiàn)況及發(fā)展趨勢。3.預(yù)計達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、主要研究內(nèi)容、完成課題的方案及主要措施。4.課題研究進(jìn)度安排。5.主要參考文獻(xiàn)。二、 報告內(nèi)容用小四號宋體字編輯，采用A4號紙雙面打印，封面與封底采用淺藍(lán)色封面紙（卡紙）打印。要求內(nèi)容明確，語句通順。三、 指導(dǎo)教師評語、教研室（系、所）或開題報告答辯小組審核意見用藍(lán)、黑鋼筆手寫或小四號宋體字編輯，簽名必須手寫。四、 理、工、醫(yī)

2、類要求字?jǐn)?shù)在3000字左右，文、管類要求字?jǐn)?shù)在2000 字左右。五、 開題報告應(yīng)在第八學(xué)期第二周之前完成。 華中科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告7一、選題的來源、目的、意義（一）來源課題預(yù)研。（二）背景、目的及意義日常生活中存在大量有形和無形的排隊或擁擠現(xiàn)象，如旅客購票排隊，市內(nèi)電話占線等現(xiàn)象。排隊論的基本思想是1910年丹麥電話工程師A.K.埃爾朗在解決自動電話設(shè)計問題時開始形成的，當(dāng)時稱為話務(wù)理論。他在熱力學(xué)統(tǒng)計平衡理論的啟發(fā)下，成功地建立了電話統(tǒng)計平衡模型，并由此得到一組遞推狀態(tài)方程，從而導(dǎo)出著名的埃爾朗電話損失率公式。自20世紀(jì)初以來，電話系統(tǒng)的設(shè)計一直在應(yīng)用這個公式。30年代蘇

3、聯(lián)數(shù)學(xué)家.欣欽把處于統(tǒng)計平衡的電話呼叫流稱為最簡單流。瑞典數(shù)學(xué)家巴爾姆又引入有限后效流等概念和定義。他們用數(shù)學(xué)方法深入地分析了電話呼叫的本征特性，促進(jìn)了排隊論的研究。50年代初，美國數(shù)學(xué)家關(guān)于生滅過程的研究、英國數(shù)學(xué)家D.G.肯德爾提出嵌入馬爾可夫鏈理論，以及對排隊隊型的分類方法，為排隊論奠定了理論基礎(chǔ)。在這以后，L.塔卡奇等人又將組合方法引進(jìn)排隊論，使它更能適應(yīng)各種類型的排隊問題。70年代以來，人們開始研究排隊網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜排隊問題的漸近解等，成為研究現(xiàn)代排隊論的新趨勢。本課題研究的目的，首先是利用排隊論系統(tǒng)仿真，提升服務(wù)機(jī)構(gòu)的形象，提高服務(wù)質(zhì)量；其次，減少客戶的等待時間，杜絕紛亂現(xiàn)象；最后，它

4、也為有關(guān)部門決策提供了依據(jù)。此外利用排隊系統(tǒng)的原理結(jié)合預(yù)測算法和大量歷史數(shù)據(jù)來設(shè)計系統(tǒng)，用它來預(yù)測顧客的到來和顧客的訂單。另外，計劃利用本系統(tǒng)可以科學(xué)地預(yù)測將來某一天顧客的到達(dá)情況和他所需的訂單，為公司生產(chǎn)多少產(chǎn)品提供了依據(jù)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)況及發(fā)展趨勢1.研究歷史排隊論自創(chuàng)立至今不過100余年的歷史，卻在多個領(lǐng)域得到很好地應(yīng)用。1909年，單買哥本哈根電話公司的工程師Erlang公布了一項關(guān)于電信系統(tǒng)的研究成果“概率論與電話通話理論”，該研究成果為排隊論拉開了序幕。人們逐漸意識到，生活中還有很多地方都有排隊現(xiàn)象，許多數(shù)學(xué)家和運(yùn)籌學(xué)家開始研究排隊現(xiàn)象。隨著社會的發(fā)展，排隊論的應(yīng)用更是得到了實例

5、的驗證二迅速發(fā)展，特別是隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，排隊論的應(yīng)用也擴(kuò)展到通信、軍事、運(yùn)輸、維修、生產(chǎn)、服務(wù)、庫存、醫(yī)療衛(wèi)生、教育等多個領(lǐng)域。20世紀(jì)30年代初期，法國 Pollaczekz的主要研究方向為泊松流輸入、一般服務(wù)時間分布的單服務(wù)臺排隊模型，并提出了Pollaczekz多項式。30年代中期，美國W.Feller提出的生滅過程開始在排隊論中得到應(yīng)用，也逐漸是的排隊論成為隨機(jī)過程不可或缺的一個分支。20世紀(jì)50年代D.G.Kendall提出了嵌入Markov鏈方法，系統(tǒng)研究了排隊論，同時也推動了隨機(jī)過程的發(fā)展及應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷應(yīng)用，排隊論作為有效分析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能的少數(shù)方法之一，

6、也得到了極大的發(fā)展。在50年代和60年代期間對排隊論又突出貢獻(xiàn)的還有V.E.Benes，D.R.Lindley,S.Karlina和J.L.McGregor, R.M.Loynes, J.F.C.Kingman, L.Takcas, R. Syski, N.U.Prabhu和J.W.Cohen。 2.國外研究現(xiàn)狀1989年，Serfozo提出了路徑與服務(wù)速度依賴于系統(tǒng)擁擠程度的Markov網(wǎng)絡(luò)模型。該模型更具有一般性，通過描寫各個服務(wù)點(diǎn)的顧客數(shù)，最后導(dǎo)出它的平穩(wěn)分布是具有向量函數(shù)的乘積型。1991年，Van Dijk&Ramasewicz考慮了路徑依賴于顧客在下一服務(wù)點(diǎn)所需的服務(wù)時間的

7、一般服務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)排隊模型，得出了其非標(biāo)準(zhǔn)的乘積型解。隨著排隊論應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，研究方向更加廣泛，研究深度更加細(xì)化，研究內(nèi)容更具針對性。同年，Samuel P.Morgan，F(xiàn)ellow用排隊論法則來解決寬領(lǐng)域的虛擬電路的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)問題。1992年，Leandros Tassiulas和Anthony Ephremides 將服務(wù)員相關(guān)獨(dú)立的平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)排隊模型應(yīng)用到多跳分組無線網(wǎng)絡(luò)中，來研究怎樣使得該類網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到最大信息流。2005年，Michael Epstein等人將通信網(wǎng)絡(luò)細(xì)化為單一的服務(wù)器的排隊模型處理數(shù)據(jù)包，通過狀態(tài)估計，考慮數(shù)據(jù)包的丟失、延遲和突發(fā)性虧損的效果等現(xiàn)象。用改進(jìn)的卡爾

8、曼濾波器來處理延遲的數(shù)據(jù)包，分析不同長度的緩沖區(qū)和列隊大小，估計系統(tǒng)的平穩(wěn)性。2010年，Isilay Talay Degirmenci研究了M/M/R型機(jī)器修理問題，包括機(jī)器磨損后的修復(fù)、備份的容量、保修服務(wù)站及備用項目的投資決策。該文獻(xiàn)中作者旨在解決破損機(jī)器過程的延遲表達(dá)問題；減少要求維修的機(jī)器個數(shù)；使用多服務(wù)器西安治理論來獲得限制的預(yù)期延遲，并得到接受更換或者開始維修的延遲的概率。Banu Y.E客人，Sunderesh S.Heragu等人在2013年提出了了一個自主汽車存儲和檢索系統(tǒng)的分析模型，該模型為一個單級多服務(wù)器的半開網(wǎng)絡(luò)排隊模型。該系統(tǒng)由客戶，二次資源和服務(wù)器組成，每個到達(dá)客

9、戶都會與二次資源配對。使用極大似然法來解決該模型問題，并優(yōu)化性能措施。經(jīng)過多年的科技發(fā)展，排隊技術(shù)產(chǎn)品在海外已經(jīng)自成為一個專門產(chǎn)業(yè)，并已形成相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范，使排隊市場進(jìn)入一個很好的平穩(wěn)發(fā)展期。 3.國內(nèi)研究現(xiàn)狀雖然從20世紀(jì)50年代起，我國就開始有學(xué)者研究排隊論，但到了90年代，關(guān)于排隊論的研究還是少之又少，更不用談其實際應(yīng)用，這一現(xiàn)象也與本國的國情有關(guān)。經(jīng)過幾年的時間，排隊論在國內(nèi)就得到了很廣泛的應(yīng)用，雖然在程度上還達(dá)不到完善，但發(fā)展的勢頭迅猛。目前，從單一的排隊模型到網(wǎng)絡(luò)排隊模型，都已很好地應(yīng)用到現(xiàn)實之中，尤其在通信、交通、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這些復(fù)雜系統(tǒng)里，它的作用更加不可替代。如文獻(xiàn)1-4將排隊

10、論應(yīng)用到物流配送、交通運(yùn)輸方面；文獻(xiàn)5采用排隊論方法，對模型進(jìn)行分析計算，為應(yīng)急物流管理決策者適時指揮應(yīng)急物流活動提供決策支持。文獻(xiàn)6-8都從網(wǎng)絡(luò)排隊的角度來優(yōu)化集裝箱碼頭設(shè)備；文獻(xiàn)9-15應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)排隊論到復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)中，旨在提高系統(tǒng)的服務(wù)性及服務(wù)質(zhì)量。相信隨著科技的發(fā)展，學(xué)者的不斷探索研究，排隊論可以解決的問題會越來越廣，給人們帶來的便利越來越多。三、預(yù)計達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、主要研究內(nèi)容、完成課題的方案及主要措施。 1預(yù)期目標(biāo)完成排隊仿真系統(tǒng)：用戶可以選擇到達(dá)時間間隔、服務(wù)時間等關(guān)鍵變量的概率分布，可自定義服務(wù)臺數(shù)量，并用圖表和圖形顯示系統(tǒng)輸出相關(guān)指標(biāo)，如隊長、平均逗留時

11、間、平均等待時間等。 2.關(guān)鍵理論和技術(shù)2.1排隊系統(tǒng)的基本組成就單個的排隊系統(tǒng)而言，基本運(yùn)作情況是這樣的：顧客隨機(jī)地到達(dá)服務(wù)系統(tǒng)（排隊系統(tǒng)），如果服務(wù)員忙，顧客可以選擇繼續(xù)等待或離開系統(tǒng)。否則，當(dāng)服務(wù)員空閑的時候就服務(wù)顧客。進(jìn)入排隊系統(tǒng)的顧客稱為輸入，離開的顧客稱為輸出。整個排隊系統(tǒng)分成三個組成部分，即輸入過程、排隊規(guī)則和服務(wù)機(jī)構(gòu)。輸入過程：是指顧客隨機(jī)到達(dá)排隊系統(tǒng)的過程，該過程可能呈現(xiàn)某種客觀規(guī)律，一般都是通過統(tǒng)計學(xué)的方法進(jìn)行確定及驗證的。排隊規(guī)則：在排隊系統(tǒng)中，根據(jù)顧客等待時間的長短及耐性的大小不同，可將顧客的排隊規(guī)則分為三類：（1） 等待型：沒有空閑的服務(wù)員，但顧客選擇排隊等待。（2）

12、 損失型：顧客到達(dá)系統(tǒng)時沒有空閑的服務(wù)員，顧客可能選擇馬上離開，從而造成排隊系統(tǒng)顧客流的損失。這一般是由顧客的耐性或系統(tǒng)的容量要求所決定的。（3） 混合型：顧客到達(dá)系統(tǒng)后雖然不能馬上接受服務(wù)，但會在自己耐心范圍內(nèi)選擇等待一段時間，往往這個時候服務(wù)員的服務(wù)效率起到關(guān)鍵的作用。服務(wù)機(jī)構(gòu)：顧客到達(dá)系統(tǒng)后，面對的服務(wù)模型有多種，但可以從3個方面研究服務(wù)系統(tǒng)的性質(zhì)：服務(wù)臺的數(shù)目，服務(wù)臺的分布，服務(wù)的時間分布。2.2 數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)庫操作、圖形輸出、Visual C+ MFC類庫及預(yù)測算法等 3.主要研究內(nèi)容基于C+開發(fā)平臺和SQL Server數(shù)據(jù)庫，開發(fā)排隊仿真系統(tǒng)。 4.方案及主要措施主要通過程序?qū)?/p>

13、以前每天顧客到來的情況、訂單的情況以及倉庫中各原材料庫存量來預(yù)測將來某一天的市場對產(chǎn)品需求量和庫中原材料的供求情況，并輸出變化曲線和預(yù)測值。再根據(jù)需求量對原材料進(jìn)行出入庫。四、課題研究進(jìn)度安排表1課題研究進(jìn)度安排表學(xué)期周次工作任務(wù)2014-2015第一學(xué)期2014-2015第二學(xué)期01周04周文獻(xiàn)翻譯與開題報告03周06周文獻(xiàn)收集與資料整理05周12周仿真系統(tǒng)開發(fā)11周14周結(jié)果分析與平臺改進(jìn)12周16周論文撰寫五、主要參考文獻(xiàn)1付延冰.基于隨機(jī)需求的配送中心設(shè)備配置與庫存控制問題研究：（博士學(xué)位論文）.長沙：中南大學(xué)，2010.2李冰，郝越，軒華.基于排隊網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸排隊過程研究.重慶交通大學(xué)

14、學(xué)報（自然科學(xué)版）.2012,31(2):293-298.3杜利芳.基于指數(shù)密閉網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸排隊問題研究：（碩士學(xué)位論文).鄭州:鄭州大學(xué)，2012.4王大鵬.基于排隊論的高寒山地軍械裝備保障力量需求預(yù)計研究：（碩士學(xué)位論文）.重慶：重慶大學(xué)，2012.5李建國.應(yīng)急物資庫存策略及應(yīng)急物流保障能力評價研究：（博士學(xué)位論文）.蘭州：蘭州交通大學(xué)，2011.6張莉.基于排隊網(wǎng)絡(luò)理論的集裝箱碼頭設(shè)備配置優(yōu)化研究：（博士學(xué)位論文）.上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.7楊靜蕾.集裝箱碼頭內(nèi)部物流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作研究：（博士學(xué)位論文）.上海：上海海運(yùn)學(xué)院，2003.8曲超.集裝箱碼頭物流資源配置仿真研究：（碩士學(xué)位論文）.

15、濟(jì)南：山東大學(xué)，2012.9周宗好.通信網(wǎng)絡(luò)中的排隊模型研究：（博士學(xué)位論文）.鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2011.10黃月芳.網(wǎng)絡(luò)流中的反饋排隊模型：（博士學(xué)位論文）.上海：上海大學(xué)，2004.11王開宇.Web系統(tǒng)建模及其性能分析：（博士學(xué)位論文）.秦皇島.燕山大學(xué)，2009.12袁遠(yuǎn).基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸性能分析和優(yōu)化技術(shù)研究：（博士學(xué)位論文）.長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.13朱新宇.寬無線網(wǎng)絡(luò)無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究：（博士學(xué)位論文）.北京：北京郵電大學(xué)，2010.14王建江，邱滌珊，彭黎.基于排隊網(wǎng)絡(luò)的空間信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)效能評估：計算機(jī)應(yīng)用，2012,32（3）：870-873.15呂曉磊，趙洪利，楊海濤等.基于網(wǎng)絡(luò)編碼與優(yōu)先級排隊的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)Qos研究.Asia-Pacific Confe