基于C++的排队系统仿真-开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

题 目：基于C++的排队论仿真系统

院 系自动化学院 专业班级 姓 名 学 号 指导教师

2015 年 3 月

开题报告填写要求

一、 开题报告主要内容：

1.课题来源、目的、意义。 2.国内外研究现况及发展趋势。

3.预计达到的目标、关键理论和技术、主要研究内容、完成课题的方案及主要措施。 4.课题研究进度安排。 5.主要参考文献。

二、 报告内容用小四号宋体字编辑，采用A4号纸双面打印，封面与

封底采用浅蓝色封面纸（卡纸）打印。要求内容明确，语句通顺。

三、 指导教师评语、教研室（系、所）或开题报告答辩小组审核意

见用蓝、黑钢笔手写或小四号宋体字编辑，签名必须手写。 四、 理、工、医类要求字数在3000字左右，文、管类要求字数在

2000 字左右。

五、 开题报告应在第八学期第二周之前完成。

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一、选题的来源、目的、意义

（一）来源

课题预研。

（二）背景、目的及意义

日常生活中存在大量有形和无形的排队或拥挤现象，如旅客购票排队，市内

电话占线等现象。排队论的基本思想是1910年丹麦电话工程师A.K.埃尔朗在解决自动电话设计问题时开始形成的，当时称为话务理论。他在热力学统计平衡理论的启发下，成功地建立了电话统计平衡模型，并由此得到一组递推状态方程，从而导出著名的埃尔朗电话损失率公式。自20世纪初以来，电话系统的设计一直在应用这个公式。30年代苏联数学家А.Я.欣钦把处于统计平衡的电话呼叫流称为最简单流。瑞典数学家巴尔姆又引入有限后效流等概念和定义。他们用数学方法深入地分析了电话呼叫的本征特性，促进了排队论的研究。50年代初，美国数学家关于生灭过程的研究、英国数学家D.G.肯德尔提出嵌入马尔可夫链理论，以及对排队队型的分类方法，为排队论奠定了理论基础。在这以后，L.塔卡奇等人又将组合方法引进排队论，使它更能适应各种类型的排队问题。70年代以来，人们开始研究排队网络和复杂排队问题的渐近解等，成为研究现代排队论的新趋势。本课题研究的目的，首先是利用排队论系统仿真，提升服务机构的形象，提高服务质量；其次，减少客户的等待时间，杜绝纷乱现象；最后，它也为有关部门决策提供了依据。此外利用排队系统的原理结合预测算法和大量历史数据来设计系统，用它来预测顾客的到来和顾客的订单。另外，计划利用本系统可以科学地预测将来某一天顾客的到达情况和他所需的订单，为公司生产多少产品提供了依据。

二、国内外研究现况及发展趋势

1.研究历史

排队论自创立至今不过100余年的历史，却在多个领域得到很好地应用。1909年，单买哥本哈根电话公司的工程师Erlang公布了一项关于电信系统的研究成果——“概率论与电话通话理论”，该研究成果为排队论拉开了序幕。人们逐渐意

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识到，生活中还有很多地方都有排队现象，许多数学家和运筹学家开始研究排队现象。随着社会的发展，排队论的应用更是得到了实例的验证二迅速发展，特别是随着计算机技术的迅猛发展，排队论的应用也扩展到通信、军事、运输、维修、生产、服务、库存、医疗卫生、教育等多个领域。

20世纪30年代初期，法国 Pollaczekz的主要研究方向为泊松流输入、一般服务时间分布的单服务台排队模型，并提出了Pollaczekz多项式。30年代中期，美国W.Feller提出的生灭过程开始在排队论中得到应用，也逐渐是的排队论成为随机过程不可或缺的一个分支。20世纪50年代D.G.Kendall提出了嵌入Markov链方法，系统研究了排队论，同时也推动了随机过程的发展及应用。随着计算机技术的不断应用，排队论作为有效分析计算机网络性能的少数方法之一，也得到了极大的发展。在50年代和60年代期间对排队论又突出贡献的还有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.国外研究现状

1989年，Serfozo提出了路径与服务速度依赖于系统拥挤程度的Markov网络

模型。该模型更具有一般性，通过描写各个服务点的顾客数，最后导出它的平稳分布是具有向量函数的乘积型。1991年，Van Dijk&Ramasewicz考虑了路径依赖于顾客在下一服务点所需的服务时间的一般服务需求的网络排队模型，得出了其非标准的乘积型解。随着排队论应用领域的不断扩大，研究方向更加广泛，研究深度更加细化，研究内容更具针对性。同年，Samuel P.Morgan，Fellow用排队论法则来解决宽领域的虚拟电路的数据网络问题。1992年，Leandros Tassiulas和Anthony Ephremides 将服务员相关独立的平稳网络排队模型应用到多跳分组无线网络中，来研究怎样使得该类网络可以达到最大信息流。2005年，Michael Epstein等人将通信网络细化为单一的服务器的排队模型处理数据包，通过状态估计，考虑数据包的丢失、延迟和突发性亏损的效果等现象。用改进的卡尔曼滤波器来处理延迟的数据包，分析不同长度的缓冲区和列队大小，估计系统的平稳性。2010年，Isilay Talay Degirmenci研究了M/M/R型机器修理问题，包括机器磨损后的修复、备份的容量、保修服务站及备用项目的投资决策。该文献中作者

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旨在解决破损机器过程的延迟表达问题；减少要求维修的机器个数；使用多服务器西安治理论来获得限制的预期延迟，并得到接受更换或者开始维修的延迟的概率。Banu Y.E客人，Sunderesh S.Heragu等人在2013年提出了了一个自主汽车存储和检索系统的分析模型，该模型为一个单级多服务器的半开网络排队模型。该系统由客户，二次资源和服务器组成，每个到达客户都会与二次资源配对。使用极大似然法来解决该模型问题，并优化性能措施。

经过多年的科技发展，排队技术产品在海外已经自成为一个专门产业，并已

形成相应的行业规范，使排队市场进入一个很好的平稳发展期。 3.国内研究现状

虽然从20世纪50年代起，我国就开始有学者研究排队论，但到了90年代，

关于排队论的研究还是少之又少，更不用谈其实际应用，这一现象也与本国的国情有关。经过几年的时间，排队论在国内就得到了很广泛的应用，虽然在程度上还达不到完善，但发展的势头迅猛。

目前，从单一的排队模型到网络排队模型，都已很好地应用到现实之中，尤

其在通信、交通、计算机网络这些复杂系统里，它的作用更加不可替代。如文献[1]-[4]将排队论应用到物流配送、交通运输方面；文献[5]采用排队论方法，对模型进行分析计算，为应急物流管理决策者适时指挥应急物流活动提供决策支持。文献[6]-[8]都从网络排队的角度来优化集装箱码头设备；文献[9]-[15]应用网络排队论到复杂的通信网络、信息网络中，旨在提高系统的服务性及服务质量。相信随着科技的发展，学者的不断探索研究，排队论可以解决的问题会越来越广，给人们带来的便利越来越多。

三、预计达到的目标、关键理论和技术、主要研究内容、完成课题的方案及主要措施。

1．预期目标

完成排队仿真系统：用户可以选择到达时间间隔、服务时间等关键变量的概

率分布，可自定义服务台数量，并用图表和图形显示系统输出相关指标，如队长、平均逗留时间、平均等待时间等。 2.关键理论和技术

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