随机模型.ppt

概率模型现实世界的变化受着众多因素的影响,包括确定的和随机的。如果从建模的背景、目的和手段看,主要因素是确定的,随机因素可以忽略,或者随机因素的影响可以简单地以平均值的作用出现,那么就能够建立确定性模型。如果随机因素对研究对象的影响必须考虑,就应建立随机模型。本章讨论如何用随即变量和概率分布描述随机因素的影响,建立随机模型--概率模型。统计模型如果由于客观事物内部规律的复杂性及人们认识程度的限制,无法分析实际对象内在的因果关系,建立合乎机理规律的模型,那么通常要搜集大量的数据,基于对数据的统计分析建立模型,这就是本章还要讨论的用途非常广泛的一类随机模型—统计回归模型。一传送系统的效率在机械化生产车间里,排列整齐的工作台旁工人们紧张的生产同一种产品,工作台上放一条传送带在运转,带上设置若干钩子,工人将产品挂在经过他上方的钩子上带走,如图。当生产进入稳定状态后,每个工人生产一件产品所需时间是不变的,而他挂产品的时刻是随机的。衡量这种传送系统的效率可以看他能否及时把工人的产品带走。在工人数目不变的情况下传送带速度越快,带上钩子越多,效率越高。要求构造衡量传送系统效率的指标,并在简化假设下建立模型描述这个指标与工人数目、钩子数量等参数的关系。…………传送带挂钩工作台1模型分析为了用传送带及时带走的产品数量来表示传送系统的效率,在工人生产周期(即生产一件产品的时间)相同的情况下,需要假设工人生产出一件产品后,要么恰好有空钩子经过工作台,他可以将产品挂上带走,要么没有空钩子经过,他将产品放下并立即投入下一件产品的生产,以保证整个系统周期性的运转。工人生产周期相同,但由于各种因素的影响,经过相当长的时间后,他们生产完一件产品的时刻会不一致,认为是随机的,并在一个生产周期内任一时刻的可能性一样。由上分析,传送系统长期运转的效率等价于一周期的效率,而一周期的效率可以用它在一周期内能带走的产品数与一周期内生产的全部产品数之比来描述。2模型假设3)在一周期内有个钩子通过每一工作台上方,钩子均匀排列,到达第一个工作台上方的钩子都是空的。m4)每个工人在任何时刻都能触到一只钩子,且之能触到一只,在他生产出一件产品的瞬间,如果他能触到的钩子是空的,则可将产品挂上带走;如果非空,则他只能将产品放下。放下的产品就永远退出这个传送系统。1)有n个工人,其生产是独立的,生产周期是常数,个工作台均匀排列。n2)生产已进入稳态,即每个工人生产出一件产品的时刻在一个周期内是等可能性的。3模型建立将传送系统效率定义为一周期内带走的产品数与生产的全部产品数之比,记作,设带走的产品数为,生产的全部产品数为,则。需求出。D得到的步骤如下:(均对一周期而言)任一只钩子被一名工人触到的概率是;任一只钩子不被一名工人触到的概率是;由工人生产的独立性,任一只钩子不被所有个工人挂上产品的概率,即任一只钩子为空钩的概率是;任一只钩子非空的概率是。snnsD/?s如果从工人的角度考虑,分析每个工人能将自己的产品挂上钩子的概率,这与工人所在的位置有关(如第1个工人一定可挂上),这样使问题复杂化。我们从钩子角度考虑,在稳定状态下钩子没有次序,处于同等地位。若能对一周期内的只钩子求出每只钩子非空的概率,则。mpmps?pm/1m/11?nnm???????11nmp?????????111传送系统的效率指标为??????????????????nmnmnmpD111mn为了得到比较简单的结果,在钩子数相对于工人数较大,即较小的情况下,将多项式展开后只取前3项,则有mnnm???????11??mnmnnmnnmD21121112????????????????????如果将一周期内未带走的产品数与全部产品数之比记作E再假定1??n,则mnEED2,1???当40,10??mn时,上式给出的结果为%?D用D的精确表达式计算得%?D4模型评价这个模型是在理想情况下得到的,其中一些假设,如生产周期不变,挂不上钩子的产品退出系统等是不现实的,但模型的意义在于,一方面利用基本合理的假设将问题简化到能够建模的程度,并用简单的方法得到结果;另一方面所得到的简化结果具有非常简单的意义:指标DE??1与n成正比,与m成反比。通常工人数目n是固定的,一周期内通过的钩子数增加一倍,可使“效率”降低一倍。mE思考:如何改进模型使“效率”降低?(可理解为相反意义的效率)考虑通过增加钩子数来使效率降低的方法:在原来放置一只钩子处放置的两只钩子成为一个钩对。一周期内通过m个钩对,任一钩对被任意工人触到的概率mp/1?,不被触到的概率pq??1,于是任一钩对为空的概率是nq,钩对上只挂一件产品的概率是1?nnpq,一周期内通过的m2个钩子中,空钩的平均数是??12??nnnpqqm带走产品的平均数是??122?