实验中心有同类仪器300台,各仪器工作相互独立,且发生故障的概率均为0.02,通常一台仪器故障由一人排除,试问 1. 为保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于0.01,至少要配多少个维修工人?
时间: 2024-03-08 16:45:21 浏览: 7
要保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于0.01,我们可以使用排队论中的M/M/1模型进行分析。其中,M/M/1表示到达率和服务率都是随机的,服务队列长度为1的模型。
根据题意,仪器故障率为0.02,即平均每台仪器有0.02的概率会发生故障。因此,仪器的到达率λ=300*0.02=6。每个维修工人排除一个故障的时间服从指数分布,设其服务率为μ,则平均服务时间为1/μ。由于题目中要求不能及时排除的概率小于0.01,因此排队系统的平均等待时间不超过1/100个单位时间。根据M/M/1模型的公式,可以得到:
平均等待时间W=ρ/(μ-λ)
其中,ρ=λ/μ表示系统的繁忙度。为了满足等待时间不超过1/100的要求,我们可以设W=1/100,代入上式并整理得:
μ>=1.06λ
将λ=6代入上式,可得:
μ>=6.36
因为每个维修工人只能排除一个故障,所以服务率μ等于每个维修工人平均服务一个故障所需的时间。因此,每个维修工人平均服务一个故障所需的时间不少于0.157个单位时间,即约为9.4分钟。因此,为保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于0.01,至少要配备2名维修工人。
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实验中心有同类仪器300台,各仪器工作相互独立,且发生故障的概率均为0.02,通常一台仪器故障由一人排除,试问,为保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于0.01,至少要配多少个维修工人?
这是一个经典的排队论问题,可以使用泊松分布和排队模型进行分析求解。根据泊松分布的公式,设有n台仪器,故障的期望数量为np=0.02n,其中p为故障概率,即0.02,n为仪器数量。设平均每个维修工人处理一个故障所需时间为t,则维修一个故障的服务时间符合参数为t的指数分布。
根据排队模型,当系统稳定时,排队的平均长度为L,平均等待时间为W,平均逗留时间为L/t。当L比较大时,可以使用公式L=np/(1-np)和W=L/(μ-λ),其中μ为维修速度,即1/t,λ为故障率,即0.02。由于题目中要求不能及时排除的概率小于0.01,所以可以设系统的繁忙度为ρ=λ/μ<1,且W<1/100。根据W的公式,可以得到μ>100L。将L=np/(1-np)代入该不等式中,可得:
μ>100np/(1-np)
将n=300、p=0.02代入上式,可得:
μ>0.6667
即每个维修工人平均需要处理一个故障的时间不能小于1.5小时。因此,至少需要配2名维修工人才能保证系统稳定,不会出现无法及时排除故障的情况。
matlab解决实验中心有同类仪器300台,各仪器工作相互独立,且发生故障的概率均为0.02,通常一台仪器故障由一人排除,试问 1.为保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于0.01,至少要配多少个维修工人? 2.若1人包修20台,仪器发生故障时不能及时维修的概率是多少? 3.若由3人共同负责维修80台,仪器发生故障时不能及时维修的概率是多少?
1 为保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于0.01,至少要配多少个维修工人?
假设有 n 个维修工人,则每个维修工人负责修理的台数为 300/n 台。由于一台仪器故障的概率为 0.02,则一台仪器不故障的概率为 0.98。因此,一组 n 个维修工人能够及时修理所有故障的概率为:
P = 0.98 ^ (300/n)
要保证不能及时排除的概率小于 0.01,即 P >= 0.99。解得:
0.98 ^ (300/n) >= 0.99
取对数得:
(300/n) log(0.98) >= log(0.99)
解得:
n <= 300 log(0.99) / log(0.98) ≈ 43.5
因此,至少需要配 44 个维修工人才能保证当仪器故障时不能及时排除的概率小于 0.01。
2. 若1人包修20台,仪器发生故障时不能及时维修的概率是多少?
由于一台仪器故障的概率为 0.02,因此一台仪器不故障的概率为 0.98。一组 20 台仪器中,所有仪器均不故障的概率为:
P0 = 0.98 ^ 20 ≈ 0.672
因此,一组 20 台仪器中至少有一台仪器故障的概率为:
P1 = 1 - P0 ≈ 0.328
若由一人包修 20 台仪器,则该人不能及时维修的概率为:
P = P1 ≈ 0.328
即仪器发生故障时不能及时维修的概率约为 0.328。
3. 若由 3 人共同负责维修 80 台,仪器发生故障时不能及时维修的概率是多少?
由于一台仪器故障的概率为 0.02,因此一台仪器不故障的概率为 0.98。假设由 3 个人共同负责维修 80 台仪器,则每个人负责修理的台数为 80/3 ≈ 26.67 台。因为每个人负责的台数是小数,所以实际上有一些仪器是没有人负责的,这些仪器不能及时维修的概率为:
P0 = (0.98 ^ 26.67) ^ 3
因此,仪器发生故障时不能及时维修的概率为:
P = 1 - P0
计算得到:
P ≈ 0.191
即仪器发生故障时不能及时维修的概率约为 0.191。