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Ejercicios de Teoría de Colas 1. Una doctora pasa en promedio 20 minutos con sus pacientes si el tiempo estimado de lleg

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Ejercicios de Teoría de Colas 1. Una doctora pasa en promedio 20 minutos con sus pacientes si el tiempo estimado de llegada de cada cliente es de 30 minutos, determine: a) Numero promedio de pacientes en el sistema. b) Tiempo total que consume un paciente en el consultorio. c) Factor de uso del sistema. d) Numero promedio de pacientes haciendo fila. e) Probabilidad de que el consultorio este vacío. f) Probabilidad de que se encuentren 2 pacientes en el sistema. Solución:

(

)

a) Numero promedio de pacientes en el sistema.

b) Tiempo total que consume un paciente en el consultorio.

c) Factor de uso del sistema. ̂

̂

d) Numero promedio de pacientes haciendo fila. ̂ e) Probabilidad de que el consultorio este vacío. ̂

̂

̂

f) Probabilidad de que se encuentren 2 pacientes en el sistema. [

][ ]

[

][ ]

1

2. En una servidora de fotocopia llegan 5 clientes cada hora y el operador de la fotocopiadora puede atenderlos a una tasa de 6 clientes cada hora, determine: a) Cantidad de clientes en el sistema. b) Tiempo total que esperan los clientes en el sistema. c) Cantidad de personas formadas en la fila. d) Tiempo en el cual los clientes esperan en la fila. e) Porcentaje de uso del servidor. f) Porcentaje de tiempo en el cual el servidor esta ocioso. g) Probabilidad de que se encuentren 2 clientes en el sistema. Solución:

a) Cantidad de clientes en el sistema.

b) Tiempo total que esperan los clientes en el sistema.

c) Cantidad de personas formadas en la fila. ̂ d) Tiempo en el cual los clientes esperan en la fila. ̂ e) Porcentaje de uso del servidor. ̂

̂

f) Porcentaje de tiempo en el cual el servidor esta ocioso. ̂

̂

̂

g) Probabilidad de que se encuentren 2 clientes en el sistema. [

][ ]

[

][ ]

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3. Movies Tonight es un establecimiento típico de renta de videos y de DVD para clientes que ven películas en su casa. Durante las noches entre semana, los clientes llegan a Movies Tonight a una tasa promedio de 1,25 clientes por minuto. El dependiente del mostrador puede atender un promedio de 2 clientes por minuto. Suponga llegadas de Poisson y tiempos de servicio exponenciales. a) ¿Cuál es la probabilidad de que no haya clientes en el sistema? b) ¿Cuál es el tiempo promedio de clientes que esperan por el servicio? c) ¿Cuál es el tiempo promedio que espera un cliente para que comience el servicio? d) ¿Cuál es la probabilidad de que un cliente que llega tenga que esperar por el servicio? e) ¿las características operativas indican que el sistema de mostrador con un solo dependiente proporciona el servicio aceptable? Solución: λ = 1.25 clientes/ minuto μ = 2 clientes/ minuto a) ¿Cuál es la probabilidad de que no haya clientes en el sistema?

b) ¿Cuál es el tiempo promedio de clientes que esperan por el servicio? ̂ c) ¿Cuál es el tiempo promedio que espera un cliente para que comience el servicio? ̂ d) ¿Cuál es la probabilidad de que un cliente que llega tenga que esperar por el servicio?

e) ¿Las características operativas indican que el sistema de mostrador con un solo dependiente proporciona el servicio aceptable? Es aceptable que un cliente espere 0,833 minutos o 50 segundos.

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´ 4. En una fabrica existe una oficina de la Seguridad Social a la que los obreros tienen acceso durante las horas de trabajo. El jefe de personal, que ha observado la afluencia de obreros a la ventanilla, ha solicitado que se haga un estudio relativo al funcionamiento de este servicio. Se designa a un especialista para que determine el tiempo medio de espera de los obreros en la cola y la duraci´on media de la conversaci´on que cada uno mantiene con el empleado de la ventanilla. Este analista llega a la conclusi´on de que durante la primera y la u´ ltima media hora de la jornada la afluencia es muy reducida y fluctuante, pero que durante el resto de la jornada el fen´omeno se puede considerar estacionario. Del an´alisis de 100 periodos de 5 minutos, sucesivos o no, pero situados en la fase estacionaria, se dedujo que el n´umero medio de obreros que acud´ıan a la ventanilla era de 1.25 por periodo y que el tiempo entre llegadas segu´ıa una distribuci´on exponencial. Un estudio similar sobre la duraci´on de las conversaciones, llev´o a la conclusi´on de que se distribu´ıan exponencialmente con duraci´on media de 3.33 minutos. Determina: a) N´umero medio de obreros en cola. b) Tiempo medio de espera en la cola. c) Compara el tiempo perdido por los obreros con el tiempo perdido por el oficinista. Calcula el coste para la empresa, sin una hora de inactividad del oficinista vale 250 euros y una hora del obrero 400 euros. ¿Ser´ıa rentable poner otra ventanilla? Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 0.25 y µ = 0.3. a) Lq = 4.166 obreros. b) Wq = 16.66 minutos. c) Durante cada hora hay, en media, Lq = 4.166 clientes haciendo cola. Es decir, el coste horario por obreros ociosos es de 4.166 × 400 = 1666.66 euro. Por otro lado, 1 − ρ = 0.166, de forma que el coste del tiempo que el oficinista est´a ocioso es de 250 × 0.166 = 41.5 euros horarios, que es mucho inferior. Si se pusiera otra ventanilla, el sistema ser´ıa M/M/2. En ese caso, p0 = 0.411 y p1 = 0.34, de forma que el tiempo de oficinista que se perder´ıa cada hora ser´ıa, en media, 2p0 + p1 = 1.166 horas. Lo que supone un coste de 291.5 euros cada hora. Por otro lado, cada hora habr´ıa, en media, Lq = 1.01 obreros en la cola. De forma que el tiempo perdido por los obreros tendria un coste de 400 × 1.01 = 404 euros la hora. La suma de los dos costes es mucho menor en este segundo caso, de forma que s´ı ser´ıa rentable poner otra ventanilla. 5. Una entidad bancaria considera la posibilidad de instalar una red de cajeros en una de sus oficinas. Dado que se desconoce la afluencia de p´ublico que va a demandar dicho servicio, coloca un u´ nico cajero durante un mes. Diariamente se recogen datos sobre los tiempos de llegadas de los clientes, as´ı como de los tiempos de servicio. Suponiendo que la sucursal se encuentra emplazada en un barrio dende no existe otro servicio semejante, el cliente que llega prefiere esperar a poder utilizar el cajero, cuando e´ ste est´e ocupado. Tras el oportuno an´alisis de los datos recogidos, se estima que: (i) las llegadas siguen un proceso de Poisson; (ii) la distribuci´on del tiempo de servicio es exponencial; (iii) el tiempo medio transcurrido

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entre dos llegadas consecutivas es de 7.5 minutos; (iv) el tiempo medio de servicio es de 5 minutos por cliente. Calcula: a) Tiempo medio de espera que debe sufrir cada cliente en cola. b) Tama˜no medio de la cola y probabilidad de que al acudir al cajero ya haya alguna persona en la cola. Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 1/7.5 y µ = 1/5. a) Wq = 10 minutos. b) El n´umero medio de las colas es de Lq = 1.33 personas, y la probabilidad de que haya al menos dos personas en el sistema es de 1 − p0 − p1 = 4/9. ´ 6. Los trabajadores de una fabrica tienen que llevar su trabajo al departamento de control de calidad antes de que el producto llegue al final del proceso de producci´on. Hay un gran n´umero de empleados y las llegadas son aproximadamente de 20 por hora, siguiendo un proceso de Poisson. El tiempo para inspeccionar una pieza sigue una distribuci´on exponencial de media 4 minutos. Calcula el n´umero medio de trabajadores en el control de calidad si hay: a) 2 inspectores. b) 3 inspectores. Soluci´on. a) Sistema M/M/2 con λ = 20 y µ = 15. Entonces L = 2.4 empleados. b) Sistema M/M/3 con λ = 20 y µ = 15. Entonces L = 1.87 empleados. ´ tarda unos 4 minutos de media en aterrizar a partir del momento en que la torre de control 7. Un avion le da la se˜nal de aterrizaje. Si las llegadas de los aviones se producen por t´ermino medio, a raz´on de 8 por hora y siguiendo un proceso de Poisson, ¿cu´anto va a esperar el piloto dando vueltas al aeropuerto antes de recibir la se˜nal de tierra? Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 8 y µ = 15. Por tanto, Wq = 4.56 minutos. ˜´ de ordenadores posee un ordenador central al que pueden acceder los clientes a traves ´ 8. Una companıa de unos terminales (de distintos tipos) que se alquilan. Un cliente desea determinar la velocidad o´ ptima del terminal que deber´ıa alquilar. Los trabajos del cliente se generan seg´un un proceso de Poisson con una tasa de 50 programas por d´ıa de 8 horas. El tama˜no medio de un programa es de 1000 sentencias. Se sabe que el tiempo de lectura de sentencias es exponencial. El cliente estima en 10 euros el coste de retrasar un programa un d´ıa. La compa˜n´ıa estima que una velocidad de 100 sentencias por minuto, y cualquier aumento semejante, incrementa el precio del alquiler diario del terminal en 100 euros. Determina la velocidad o´ ptima del terminal. Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 50 programas mandados al d´ıa y µ =? programas ejecutados por d´ıa (variable de decisi´on). El coste por retrasar un programa un d´ıa es de 10 euros. Como 100

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sentencias por minuto equivalen a 48 programas por d´ıa, entonces el coste por programa por unidad de incremento de µ y por d´ıa es de 100/48 = 2.083 euros. Por tanto, el coste total es igual a 10L + 2.083µ que se maximiza en µ = 52.19 programas le´ıdos al d´ıa. ˜´ ferroviaria pinta sus propios vagones, segun ´ se vayan necesitando, en sus propios 9. Una companıa talleres donde se pinta a mano de uno en uno con una velocidad que se distribuye seg´un una exponencial de media un cada 4 horas y un coste anual de 4 millones de euros. Se ha determinado que los vagones pueden llegar seg´un un proceso de Poisson de media un cada 5 horas. Adem´as el coste por cada vag´on que no est´a activo es de 500 euros la hora. Se plantean otras dos posibilidades. Una es encargar dicho trabajo a una empresa de pintura que lo har´ıa con aerosol con el consiguiente ahorro de tiempo. Sin embargo el presupuesto para esta segunda alternativa es de 10 millones de euros anuales. En este caso, el proceso se aproxima a uno de Poisson con una tasa de uno cada 3 horas. La otra opci´on es poner otro taller exactamente igual al que hay actualmente, con igual tasa de servicio y coste anual que permita pintar dos vagones a la vez. En todos los casos el trabajo se considera ininterrumpido, esto es, se trabajan 24 × 365 = 8760 horas anuales. ¿Cu´al de los tres procedimientos es preferible? Soluci´on. Taller con pintura a mano: sistema M/M/1 con λ = 1/5 y µ = 1/4 vagones/hora. Por tanto, 4 × 106 CT = 500L + = 2456.62 euros por vag´on. 8760 Taller con pintura con aerosol: sistema M/M/1 con λ = 1/5 y µ = 1/3 vagones/hora. Por tanto, CT = 500L +

10 × 106 = 1891.55 euros por vag´on. 8760

Dos talleres con pintura a mano: sistema M/M/2 con λ = 1/5 y µ = 1/4 vagones/hora. Por tanto, CT = 500L +

8 × 106 = 1389.43 euros por vag´on. 8760

Coste anual por hora = 2456.62 . Coste con aerosol = 1891.55 . Coste con dos servidores = 1389.43 . Por tanto, es preferible poner dos talleres. ´ de ordenadores recibe una media de 10 solicitudes de reparacion ´ al dıa, ´ 10. Una empresa de reparacion que se distribuyen seg´un un proceso de Poisson. Se supone que µ es la velocidad de reparaci´on de la persona reparadora en ordenadores/d´ıa, y el tiempo de reparaci´on es exponencial. Cada unidad de velocidad de reparaci´on supone un coste de 100 euros por semana. Adem´as, se ha estimado que el coste de tener ordenadores no reparados supone 200 euros por ordenador y semana, siendo este coste proporcional al tiempo. Suponiendo que una semana tiene cinco d´ıas laborables, se pide: a) Que determines la velocidad de reparaci´on o´ ptima. b) Que determines si ser´ıa m´as econ´omico tener dos personas, cada una con la mitad de la velocidad determinada en el apartado anterior.

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Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 10 y µ =?. a) El coste total es 20µ + 40L euros diarios. Por tanto, la tasa o´ ptima es de 14.47 ordenadores por d´ıa, con un coste diario de 378.43225 euros. b) En este caso se trata de un sistema M/M/2. Por tanto, el coste diario de 395.184 euros, que es peor que el anterior. ´ 11. Una base de mantenimiento de aviones dispone de recursos para revisar unicamente un motor de avi´on a la vez. Por tanto, para devolver los aviones lo antes posible, la pol´ıtica que se sigue consiste en aplazar la revisi´on de los 4 motores de cada avi´on. En otras palabras, solamente se revisa un motor del avi´on cada vez que un avi´on llega a la base. Con esta pol´ıtica, los aviones llegan seg´un una distribuci´on de Poisson de tasa media uno al d´ıa. El tiempo requerido para revisar un motor (una vez que se empieza el trabajo) tiene una distribuci´on exponencial de media 1/2 d´ıa. Se ha hecho una propuesta para cambiar la pol´ıtica de revisi´on de manera que los 4 motores se revisen de forma consecutiva cada vez que un avi´on llegue a la base. A pesar de que ello supondr´ıa cuadruplicar el tiempo esperado de servicio, cada avi´on necesitar´ıa ser revisado u´ nicamente con una frecuencia 4 veces menor. Utilizar la teor´ıa de colas para comparar las 2 alternativas. Soluci´on. En los dos casos se trata de colas M/M/1, puesto que tanto los tiempos entre llegadas como los tiempos de servicio son variables aleatorias con distribuci´on exponencial. En la situaci´on actual, la tasa de llegadas es λ = 1 avi´on al d´ıa y la tasa de servicio es µ = 2 aviones al d´ıa. Con estos par´ametros, ρ = 0.5 < 1, y por tanto existe el estado estacionario. Los valores de las cantidades de inter´es son: L = 1 avi´on, Lq = 1/2 avi´on, W = 1 d´ıa, Wq = 1/2 d´ıa Si se siguiera la propuesta para cambiar la pol´ıtica, la cola seguiria siendo una M/M/1, pero ahora las tasas de llegada y de servicio serian λ = 0.25 aviones al d´ıa, y µ = 0.5 aviones al d´ıa, respectivamente. En este caso, ρ sigue siendo 0.5 y por tanto sigue existiendo el estado estacionario. Los valores de las cantidades de inter´es son: L = 1 avi´on, Lq = 1/2 avi´on, W = 4 d´ıas, Wq = 2 d´ıas Con la configuraci´on propuesta, cada vez que un avi´on vaya a ser revisado pasar´a en el sistema el cu´adruple del tiempo que pasaba con el sistema anterior, pero como cada avi´on va a ir con una frecuencia cuatro veces menor, el tiempo perdido en el taller a largo plazo va a ser igual. En este caso, la decisi´on entre una configuraci´on y la otra deber´ıa ser tomada en funci´on de los costes de operaci´on.

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12. Suponga que un cajero bancario puede atender a los clientes a una velocidad promedio de

diez clientes por hora. Además, suponga que los clientes llegan a la ventanilla del cajero a una tasa promedio de 7 por hora. Se considera que las llegadas siguen la distribución Poisson y el tiempo de servicio sigue la distribución exponencial. Realice un análisis acerca de la situación actual del Banco. Solución: =10 clientes/hora =/=7/10=0.7

=7 clientes/hora s=1 (una estación de servicio)

Po=1-0.7=0.3

L

  



7 7   2.33 10  7 3

2 72   1.63  (    ) 10 (10  7) 1 1 1 W    0.33    10  7 3  7 Wq    0.233  (    ) 10 (10  7) Lq 

Según los datos obtenidos el sistema está ocupado el 70% del tiempo, vacío el 30% del tiempo; en promedio hay 2.33 clientes en el sistema y 1.63 en la cola; el tiempo promedio de un cliente en el sistema de 0.33 horas = 20 minutos y un tiempo promedio de un cliente en la cola de 0.233 horas = 14 minutos.

13. Suponga que se coloca un segundo cajero bancario en el problema antes descrito. ¿Qué tanto se mejorará el servicio? De sus conclusiones y recomendaciones para el Banco. Solución: s=2 número de servidores

=7 clientes/hora

=10 clientes/hora

 7   0.35 k 2(10 ) 1 1 Po    0.48148 0 1 2 1  0.7  0.3769 7 7 7        10    10    10   1    0! 1! 2!  1  0.35  

L

7(10 )( 7 / 10 ) 2 (0.48148 )  7 / 10  0.7977 clientes en el sistema (2  1)! (2(10 )  7) 2

Lq = 0.7977 – 7/10 =0.0977 clientes en cola W=L/=0.7977/7=0.11396 horas

Wq=Lq/ =0.0977/7=0.01396 horas

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Con dos cajeros las estadísticas de los clientes mejoraran dramáticamente. Ahora se tiene un promedio de solamente 0.0977 clientes en la línea y el cliente esperara en promedio solamente 0.0139 horas para recibir el servicio (menos de un minuto). El costo de este buen servicio es que los prestadores de éste solamente están ocupados durante el 35% de su tiempo. A menos que se desee un servicio extraordinariamente bueno el banco no deseará incurrir en el gasto de un segundo cajero. Puede tomarse en consideración en las horas pico.

14. En un restaurante se vende comida para llevar y tratan de determinar cuántos servidores o

colas deben trabajar el turno del almuerzo. Durante cada hora llegan en promedio 100 clientes al restaurante. Cada cola puede manejar en promedio 50 clientes por hora. Un servidor cuesta 5 $/hora y se carga un costo de 20 $ por cada cliente que espere en la cola durante 1 hora. Calcule el número de colas que minimice el costo. Solución: =100 clientes/hora

=50 clientes/hora

1 servidor ------- 5 $/hora s servidores ------ 5s

20 $ por cada cliente que espera en la cola por hora = 20*Wq Costo total = 5s + 20Wq $/hora s=?



100 1 50s

=100/2(50)=1

2 1 s

s>2

3, 4,.... 

pero 1

Aunque se realice el cálculo con s=2 los resultados serían colas infinitas. Se deja al estudiante que lo compruebe. Con s=3 =100/3(50)=2/3=0.667 2 1 (100 / 50 ) 0 (100 / 50 )1 (100 / 50 ) 2 A    1 2  2  5 0! 1! 2! A B n 0 (100 / 50 ) 3  1  B  4 3! 1  0 . 667   1 1 Po    0.111 54 9 (100 )(50 )(100 / 50 ) 3 26 L (1 / 9)  (100 / 50 )   2.89 2 3  1!(3(50 )  100 ) 9

Po 

Lq = 2.89 – 100/50 = 0.89 W =L/ = 2.89/100 = 0.0289 horas = 1.73 minutos Wq = Lq /  = 0.89/100=0.0089 horas CT=5(3) + 20(0.0089)=15.18 $/hora Con s=4 Al utilizar s=4 servidores el costo de servidores es 5*4 = 20 y por lo tanto mayor que el costo total con 3 tres servidores. Obviamente ya no es necesario calcular el costo de espera. En conclusión, se deben tener 3 Servidores.

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15. Se están llevando a cabo planes para la expansión de una pequeña empresa. La capacidad

actual es de 6 pedidos promedio por turno. Los registros de pedidos recientes muestran un promedio de 4 pedidos por turno. El patrón de llegada de pedidos se ajusta aproximadamente a una distribución de Poisson y el de tiempos de servicio a la distribución exponencial. Cuando se amplíe la planta, se espera la llegada de 6 pedidos por turno. Con la capacidad actual y los nuevos pedidos se tendría una utilización = 6/6 = 1, que parece muy conveniente hasta que se calcula el número promedio de pedidos en cola y servicio:

L

  



6 6   66 0

(muy grande)

Se dispone de dos alternativas que tienen un costo anual equivalente: a) Agregar equipo nuevo e incrementar el personal para aumentar la capacidad de la instalación actual a 12 pedidos por turno. b) Construir una nueva estación de servicio capaz de satisfacer 6 pedidos por turno, con los tiempos de servicio siempre distribuidos exponencialmente (y operar con las dos). Solución: =6

a) La alternativa de un solo servidor con:

=12

Probabilidad de estar ociosa = Po = 1 -6/12 = 0.5 Número promedio de pedidos que esperan servicio = Lq 

Tiempo de espera + tiempo de fabricación =

W

2 62   0 .5  (    ) 12 (12  6)

1 1 1    0.167 turnos    12  6 6

Te + Tf = 0.167 * 8 hrs/turno = 1.33 hrs. b) Para la segunda alternativa, con 2 canales (s=2) y c/u con = =6, tenemos:

Po 

1 0

1

2

6 6 6       6  6  6  1    0! 1! 2!  1  0.5 



1  0.333 111

( 6 / 6) 3 L (0.333 )  6 / 6  1.33 (2  1)!(2  6 / 6) 2 W =L/ = 1.33/6 = 0.22 turnos * 8 hrs/turno = 1.76 hrs. En conclusión, una instalación grande proporciona mejor servicio teórico que un número equivalente de instalaciones más pequeñas. Se debe comprobar si los costos anuales de capital más los de operación son realmente los mismos. El estudio también debe incluir otros factores como la conveniencia para los clientes de una sola localización frente a dos.

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16. Considere una línea de espera con dos canales con llegadas de poisson y tiempos de servicio exponenciales. La tasa media de llegada es de 14 unidades por hora, y la tasa media de servicio es de 10 unidades por hora para cada canal. a. b. c. d. e.

¿Cuál es la probabilidad de que no haya unidades en el sistema? ¿Cuál es la cantidad de unidades promedio en el sistema? ¿Cuál es el tiempo promedio que espera una unidad por servicio? ¿Cuál es el tiempo promedio que una unidad esta en el sistema? ¿Cuál es la probabilidad de tener que esperar por el servicio?

λ = 14 unidades/hora µ = 10 unidades/hora k=2

Solución: a)

17.64% b)

11

c)

d)

e)

57.62%

17. Remítase al problema anterior. Suponga que el sistema se expande a una operación de tres canales.

a. Calcule las características operativas para este sistema de línea de espera. b. Si la meta de servicio es proporcionar capacidad suficiente de modo que no más de 25% de los clientes tenga que esperar por servicio, ¿es preferible el sistema de dos canales o el de tres canales? λ = 14 unidades/hora µ = 10 unidades/hora k=3

12

Solución: a)

13

b) Es más preferible el sistema de 3 canales porque se cumple con lo requerido que es tener menos de 25%.

18. Si llegan 30 clientes cada hora y se pueden atender 14 clientes cada hora ¿cantidad

mínima de servidores necesaria para que el sistema sea estable? Solución: λ < SM

(

)

La cantidad mínima de servidores serian 3 para que el sistema sea aceptable.

19. En un servidor de la universidad se mandan programas de ordenador para ser ejecutados. Los progra´ de cada programa mas llegan al servidor con una tasa de 10 por minuto. El tiempo medio de ejecucion ´ se distribuyen exes de 5 segundos y tanto los tiempos entre llegadas como los tiempos de ejecucion ponencialmente. ´ de tiempo esta´ el servidor desocupado? a) ¿Que´ proporcion

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b) ¿Cu´al es el tiempo esperado total de salida de un programa? c) ¿Cu´al es el n´umero medio de programas esperando en la cola del sistema? Soluci´on. El sistema es M/M/1 con λ = 10 trabajos por minuto y µ = 12 trabajos por minuto. Se asumir´a que el sistema es abierto y que la capacidad es infinita. Como ρ = 10/12 < 1, el sistema alcanzar´a el estado estacionario y se pueden usar las f´ormulas obtenidas en clase. a) El servidor estar´a desocupado 1 − 5/6 = 1/6 del total, esto es, 10 segundos cada minuto (ya que el ordenador est´a ocupado 5 × 10 = 50 segundos por minuto). b) Tiempo medio total es W =

1 µ(1−ρ)

=

1 12(1−5/6)

= 1/2 minuto por programa.

c) El n´umero medio de programas esperando en la cola es Lq =

ρ2 1−ρ

= 4.16 trabajos.

20. La ventanilla de un banco realiza las transacciones en un tiempo medio de 2 minutos. los clientes llegan con una tasa media de 20 clientes a la hora. Si se supone que las llegadas siguen un proceso de Poisson y el tiempo de servicio es exponencial, determina a) El porcentaje de tiempo en el que el cajero est´a desocupado. b) El tiempo medio de estancia de los clientes en la cola. c) La fracci´on de clientes que deben esperar en la cola. Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 20 y µ = 30. a) P (cajero ocioso) = p0 = 1 − ρ = 1/3. El 33 % de tiempo el cajero est´a ocioso. b) Wq = 1/15 = 4 minutos. c) L = 2, Lq = 4/3, por tanto la fracci´on de clientes que deben esperar en la cola es Lq /L = 2/3 ≡ 66.6 %. ´ es atendida por una persona. Aparentemente el patron ´ de llegadas de 21. Una tienda de alimentacion clientes durante los s´abados se comporta siguiendo un proceso de Poisson con una tasa de llegadas de 10 personas por hora. A los clientes se les atiende siguiendo un orden tipo FIFO y debido al prestigio de la tienda, una vez que llegan est´an dispuestos a esperar el servicio. Se estima que el tiempo que se tarda en atender a un cliente se distribuye exponencialmente, con un tiempo medio de 4 minutos. Determina: a) La probabilidad de que haya l´ınea de espera. b) La longitud media de la l´ınea de espera. c) El tiempo medio que un cliente permanece en cola. Soluci´on. Sistema M/M/1 con λ = 10 y µ = 15. a) P (l´ınea de espera) = 1 − p0 − p1 = 4/9. b) Lq = 4/3 personas en cola. c) Wq = 2/15 horas = 8 minutos de media en cola.

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22. Suponga que un cajero bancario puede atender a los clientes a una velocidad promedio de diez clientes por hora. Además, suponga que los clientes llegan a la ventanilla del cajero a una tasa promedio de 7 por hora. Se considera que las llegadas siguen la distribución Poisson y el tiempo de servicio sigue la distribución exponencial. Realice un análisis acerca de la situación actual del Banco. Datos:

Resolviendo:

Según los datos obtenidos el sistema está ocupado el 70% del tiempo, vacío el 30% del tiempo; en promedio hay 2.33 clientes en el sistema y 1.63 en la cola; el tiempo promedio de un cliente en el sistema de 0.33 horas = 20 minutos y un tiempo promedio de un cliente en la cola de 0.233 horas = 14 minutos. 23. El escritor de referencia de una biblioteca universitaria recibe solicitudes de ayuda. Supongamos que puede usarse una distribución de probabilidad de Poisson con una tasa de media de 10 solicitudes por hora para describir el patrón de llegada y que los tiempos tasa media de 12 solicitudes por hora.

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a. ¿Cuál es la probabilidad de que no haya solicitudes de ayuda en el sistema? b. ¿Cuál es la cantidad promedio de solicitudes que esperaran por el servicio? c. ¿Cuál es el tiempo de espera promedio en minutos antes de que comience el servicio? d. ¿Cuál es el tiempo promedio en el escritorio de referencia en minutos 9(tiempo de espera más tiempo de servicio)? Datos:

Resolviendo: a) ¿Cuál es la probabilidad de que no haya solicitudes de ayuda en el sistema?

b) ¿Cuál es la cantidad promedio de solicitudes que esperaran por el servicio?

c) ¿Cuál es el tiempo de espera promedio en minutos antes de que comience el servicio?

d) ¿Cuál es el tiempo promedio en el escritorio de referencia en minutos 9 (tiempo de espera más tiempo de servicio)?

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e)

24. Speedy Oil proporciona un servicio de un solo canal de cambio de aceite y lubricante de automóviles. Las llegadas nuevas ocurren a una tasa de 2,5 automóviles por hora y la tasa media de servicio es de 5 automóviles por hora. Suponga que las llegadas siguen una distribución de probabilidad de poisson y que los tiempos de servicio siguen una distribución de probabilidad exponencial a) ¿Cuál es la cantidad de promedio de automóviles en el sistema? b) ¿Cuál es el tiempo promedio que espera un automóvil que comience el servicio de aceite y lubricación? c) ¿Cuál es el tiempo promedio que pasa un automóvil en el sistema? d) ¿Cuál es la probabilidad de que una llegada tenga que esperar por el servicio? Datos:

Resolviendo: a) ¿Cuál es la cantidad de promedio de automóviles en el sistema?

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b) ¿Cuál es el tiempo promedio que espera un automóvil que comience el servicio de aceite y lubricación?

c) ¿Cuál es el tiempo promedio que pasa un automóvil en el sistema?

d) ¿Cuál es la probabilidad de que una llegada tenga que esperar por el servicio?

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25. La empresa OVNI S.A. recibe 10 llamadas por cada hora transcurrida y un operador puede despachar 30 llamadas cada hora. La administración estima que le cuesta S/ 20 mantener a un cliente esperando y paga a S/ 12 la hora laborada a un operador. Determine el costo por usar. a) 2 operadores

Solución: Usamos en modelo M/M/S



(

)

( ) ⁄ [

]

Solución inciso S = 2 (2 servidores)

-



Velocidad Llegadas λ = 40 llam/h Servidor = 30 llam/h

( )

( )

(

(

[

( ⁄ ) ⁄

)

)

]

̂

̂ El costo por usar dos operadores costara S/ 45.32

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