某博览会每天8∶00开始让观众通过各入口处检票进场,8∶00前已经有很多观众在排队等候。假设8∶00后还有不少观众均匀地陆续到达,而每个入口处对每个人的检票速度都相同。根据以往经验,若开设8个入口,则需要60分钟才能让排队观众全部入场;若开设10个入口,则需要40分钟才能消除排队现象。为以尽量少的入口数确保20分钟后消除排队现象,博览会应在8∶00和8∶20开设的入口数分别为(16,4)。
这属于动态存量-增量平衡模型,是排队论、资源配置类问题的典型代表,可广泛迁移到客服工单处理、交通疏导、物资调配等场景。核心要点为:一是明确三类关键要素,即初始存量,如8点前的排队观众,动态增量,均匀持续产生的新需求,如后续到达的观众,单位服务能力,如单个入口的检票速率;二是利用两组已知的资源配置方案,联立方程推导出初始存量、动态增量与单位服务能力的比例关系,计算时可通过设单位服务能力为1简化未知量;三是针对目标时间的消队需求,根据“总服务量=初始存量+目标时段内的增量”,倒推所需的初始资源数量,同时要验证边界值确保是满足条件的最小值;四是系统稳态阶段,即无存量积压后,只需保证总服务速率不低于动态增量的产生速率,即可维持无积压状态,此时可配置最少的稳定资源量。
本题考察的是平均到达-服务速率建模与方程求解。
可用工作总量=服务能力×时间的思路建立方程,并据此求最小入口数。
设8:00前已排队人数为 A,每个入口每分钟可检票人数为 Y,8:00后观众均匀到达速率为 Z(人/分钟)。
根据题意,有两组历史数据:开8个口,60分钟清空;开10个口,40分钟清空。故建立方程:8×60×Y = 60×Z + A 与 10×40×Y = 40×Z + A。两式相减得 80Y = 20Z,即 Z = 4Y;将其代回任一式可得 A = 240Y。
要求在20分钟时清空排队。设8:00到8:20开设 X 个入口,则这20分钟内的服务量为 20XY,需要覆盖两部分需求:
20分钟期间的新到人数 20Z = 20×4Y = 80Y,以及8:00前的存量 A = 240Y。因此有 20XY = 80Y + 240Y = 320Y,解得 X = 16。
在8:20之后已无排队,需保持系统稳定,只要服务速率≥到达速率,即 入口数×Y ≥ Z = 4Y,故8:20起只需4个入口。
为满足“尽量少”,还需验证 15 个是否足够:15 个入口20分钟的服务量为 15×20Y = 300Y < 320Y,清不掉排队,故 16 为最小可行值。
