กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

กฎของลิตเติล

เปลี่ยนทางจากตัวพิมพ์ใหญ่อื่น/การเปลี่ยนเส้นทางที่ไม่สามารถพิมพ์ได้

ในทฤษฎีคิว ทาง คณิตศาสตร์กฎของลิตเติล (หรือผลลัพธ์ทฤษฎีบทบทพิสูจน์หรือสูตร ) เป็นทฤษฎีบทของจอห์น ลิตเติลซึ่งระบุว่าจำนวนลูกค้าเฉลี่ยในระยะยาว ( L ) ใน ระบบ...

กฎของลิตเติล

ในทฤษฎีคิว ทาง คณิตศาสตร์กฎของลิตเติล (หรือผลลัพธ์ทฤษฎีบทบทพิสูจน์หรือสูตร[ 1 ] [ 2 ] ) เป็นทฤษฎีบทของจอห์น ลิตเติลซึ่งระบุว่าจำนวนลูกค้าเฉลี่ยในระยะยาว ( L ) ใน ระบบ คงที่เท่ากับอัตราการมาถึงที่มีประสิทธิภาพเฉลี่ยในระยะยาว ( λ ) คูณด้วยเวลาเฉลี่ยที่ลูกค้าใช้ในระบบ ( W ) เมื่อแสดงในรูปพีชคณิต กฎนี้คือ

แอล=λ.{\displaystyle L=\lambda W.}

ความสัมพันธ์นี้ไม่ได้รับอิทธิพลจากการกระจายกระบวนการมาถึง การกระจายบริการ ลำดับการบริการ หรือสิ่งอื่นใดเลย ในระบบคิวส่วนใหญ่ เวลาในการให้บริการถือเป็นคอขวดที่ทำให้เกิดคิว[ 3 ]

ผลลัพธ์นี้ใช้ได้กับระบบใดๆ ก็ได้ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ใช้ได้กับระบบภายในระบบ[ 4 ]ตัวอย่างเช่น ในสาขาธนาคารแถวลูกค้าอาจเป็นระบบย่อยหนึ่ง และพนักงานรับฝากเงิน แต่ละคน ก็เป็นระบบย่อยอีกระบบหนึ่ง และผลลัพธ์ของลิตเติลสามารถนำไปใช้กับแต่ละระบบย่อยได้ เช่นเดียวกับระบบทั้งหมด ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือระบบนั้นต้องเป็นระบบเออร์โกดิก[ 5 ]

ในบางกรณี ไม่เพียงแต่จะสามารถเชื่อมโยง จำนวน เฉลี่ยในระบบกับ เวลารอ เฉลี่ยได้ ทางคณิตศาสตร์เท่านั้น แต่ยังสามารถเชื่อมโยง การกระจายความน่าจะเป็นทั้งหมด(และโมเมนต์) ของจำนวนในระบบกับเวลารอได้ อีกด้วย [ 6 ]

ประวัติศาสตร์

ในบทความปี 1954 กฎของลิตเติลถูกสันนิษฐานว่าเป็นจริงและนำมาใช้โดยไม่มีการพิสูจน์[ 7 ] [ 8 ]รูปแบบL  = λWได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกโดยฟิลิป เอ็ม. มอร์สซึ่งเขาได้ท้าทายผู้อ่านให้หาสถานการณ์ที่ความสัมพันธ์นี้ไม่เป็นจริง[ 7 ] [ 9 ]ลิตเติลได้ตีพิมพ์การพิสูจน์กฎของเขาในปี 1961 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่มีสถานการณ์เช่นนั้นอยู่จริง[ 10 ]การพิสูจน์ของลิตเติลตามมาด้วยเวอร์ชันที่ง่ายกว่าโดยจูเวลล์[ 11 ]และอีกเวอร์ชันหนึ่งโดยอีลอน[ 12 ]ชาเลอร์ สติดแฮมได้ตีพิมพ์การพิสูจน์ที่แตกต่างและเข้าใจง่ายกว่าในปี 1972 [ 13 ] [ 14 ] 

ตัวอย่าง

การค้นหาเวลาตอบสนอง

ลองนึกภาพแอปพลิเคชันที่ไม่มีวิธีวัดเวลาตอบสนองได้ ง่ายๆ หากทราบค่าเฉลี่ยของจำนวนในระบบและปริมาณงานทั้งหมดแล้ว เราสามารถหาเวลาตอบสนองเฉลี่ยได้โดยใช้กฎของลิตเติล:

เวลาตอบสนองเฉลี่ย = จำนวนเฉลี่ยในระบบ / อัตราการประมวลผลเฉลี่ย

ตัวอย่างเช่น: เครื่องวัดความลึกของคิวแสดงค่าเฉลี่ยของงานที่รอรับบริการอยู่ที่เก้าชิ้น บวกอีกหนึ่งชิ้นสำหรับงานที่กำลังรับบริการอยู่ ดังนั้นโดยเฉลี่ยแล้วจะมีงานสิบชิ้นอยู่ในระบบ เครื่องวัดอีกตัวแสดงค่าเฉลี่ยปริมาณงาน (throughput) อยู่ที่ 50 งานต่อวินาที เวลาตอบสนองเฉลี่ยคำนวณได้จาก 0.2 วินาที = 10 / 50 ต่อวินาที

ลูกค้าในร้านค้า

ลองนึกภาพร้านค้าเล็กๆ ที่มีเคาน์เตอร์เพียงเคาน์เตอร์เดียวและพื้นที่สำหรับเลือกดูสินค้า โดยมีลูกค้าอยู่ประจำเคาน์เตอร์ได้เพียงคนเดียวในแต่ละครั้ง และไม่มีใครออกจากร้านไปโดยไม่ซื้ออะไรติดมือกลับไปเลย ดังนั้นระบบจึงเป็นดังนี้:

ทางเข้า → เลือกดูสินค้า → เคาน์เตอร์ → ทางออก

ถ้าอัตราการเข้าของผู้คนในร้าน (เรียกว่าอัตราการมาถึง) เท่ากับอัตราการออกจากร้าน (เรียกว่าอัตราการออก) ระบบนั้นจะเสถียร ในทางตรงกันข้าม หากอัตราการมาถึงสูงกว่าอัตราการออก ระบบจะไม่เสถียร โดยจำนวนลูกค้าที่รออยู่ในร้านจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงอนันต์

กฎของลิตเติลบอกเราว่า จำนวนลูกค้าโดยเฉลี่ยในร้านLคือ อัตราการมาถึงที่มีประสิทธิภาพλคูณด้วยเวลาเฉลี่ยที่ลูกค้าใช้ในร้านWหรือกล่าวได้ง่ายๆ ว่า: 

แอล=λ{\displaystyle L=\lambda W}

สมมติว่าลูกค้ามาถึงในอัตรา 10 คนต่อชั่วโมง และใช้เวลาอยู่ในร้านโดยเฉลี่ย 0.5 ชั่วโมง นั่นหมายความว่าโดยเฉลี่ยแล้วจำนวนลูกค้าที่อยู่ในร้าน ณ เวลาใดเวลาหนึ่งจะเท่ากับ 5 คน

แอล=10×0.5=5{\displaystyle L=10\times 0.5=5}

สมมติว่าร้านค้ากำลังพิจารณาที่จะเพิ่มการโฆษณาเพื่อเพิ่มจำนวนลูกค้าให้ถึง 20 คนต่อชั่วโมง ร้านค้าจะต้องเตรียมพร้อมที่จะรองรับลูกค้าโดยเฉลี่ย 10 คน หรือต้องลดเวลาที่ลูกค้าแต่ละคนใช้ในร้านให้เหลือ 0.25 ชั่วโมง ร้านค้าอาจทำได้โดยการคิดเงินให้เร็วขึ้นหรือโดยการเพิ่มเคาน์เตอร์บริการ

เราสามารถนำกฎของลิตเติลมาประยุกต์ใช้กับระบบภายในร้านค้าได้ ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาเคาน์เตอร์และแถวรอจ่ายเงิน สมมติว่าเราสังเกตเห็นว่าโดยเฉลี่ยแล้วมีลูกค้า 2 คนอยู่ในแถวและที่เคาน์เตอร์ เรารู้ว่าอัตราการมาถึงของลูกค้าคือ 10 คนต่อชั่วโมง ดังนั้นลูกค้าจึงต้องใช้เวลาโดยเฉลี่ย 0.2 ชั่วโมงในการชำระเงิน

=แอลλ=210=0.2{\displaystyle W={\frac {L}{\lambda }}={\frac {2}{10}}=0.2}

เราสามารถนำกฎของลิตเติลมาประยุกต์ใช้กับเคาน์เตอร์ได้ด้วย จำนวนคนโดยเฉลี่ยที่อยู่เคาน์เตอร์จะอยู่ในช่วง (0,  1) เนื่องจากจะมีคนอยู่เคาน์เตอร์ได้ไม่เกินหนึ่งคนในแต่ละครั้ง ในกรณีเช่นนี้ จำนวนคนโดยเฉลี่ยที่อยู่เคาน์เตอร์จึงเรียกว่าอัตราการใช้ประโยชน์ของเคาน์เตอร์

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากร้านค้าในความเป็นจริงมักมีพื้นที่จำกัด จึงอาจเกิดความไม่เสถียรได้ในที่สุด หากอัตราการเข้ามาของลูกค้ามากกว่าอัตราการออกไปของลูกค้ามาก ร้านค้าก็จะเริ่มล้น และลูกค้าใหม่ที่เข้ามาก็จะถูกปฏิเสธ (และต้องไปที่อื่นหรือลองใหม่ในภายหลัง) จนกว่าจะมีพื้นที่ว่างในร้านอีกครั้ง นี่คือความแตกต่างระหว่างอัตราการเข้ามา ของลูกค้า และอัตราการเข้ามาของลูกค้าที่แท้จริงโดยอัตราการเข้ามาของลูกค้าโดยประมาณจะสอดคล้องกับอัตราที่ลูกค้าเข้ามาในร้าน ในขณะที่อัตราการเข้ามาของลูกค้าที่แท้จริงจะสอดคล้องกับอัตราที่ลูกค้าเข้ามาในร้าน อย่างไรก็ตาม ในระบบที่มีขนาดอนันต์และไม่มีการสูญเสีย ทั้งสองอย่างจะมีค่าเท่ากัน

การประมาณค่าพารามิเตอร์

ในการใช้กฎของลิตเติลกับข้อมูล ต้องใช้สูตรในการประมาณค่าพารามิเตอร์ เนื่องจากผลลัพธ์ไม่จำเป็นต้องนำไปใช้โดยตรงในช่วงเวลาจำกัด เนื่องจากปัญหาต่างๆ เช่น วิธีการบันทึกข้อมูลลูกค้าที่อยู่แล้ว ณ จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาการบันทึก และลูกค้าที่ยังไม่ออกจากสถานที่เมื่อการบันทึกหยุดลง[ 15 ]

แอปพลิเคชัน

กฎของลิตเติลใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเพื่อทำนายระยะเวลานำโดยพิจารณาจากอัตราการผลิตและปริมาณงานระหว่างดำเนินการ[ 16 ]

ผู้ทดสอบประสิทธิภาพซอฟต์แวร์ใช้กฎของลิตเติลเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ประสิทธิภาพที่สังเกตได้ไม่ได้เกิดจากคอขวดที่เกิดจากอุปกรณ์ทดสอบ[ 17 ] [ 18 ]

การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การจัดหาบุคลากรประจำแผนกฉุกเฉินในโรงพยาบาล[ 19 ] [ 20 ]

สุดท้ายนี้ กฎของลิตเติลในรูปแบบที่เทียบเท่ากันยังใช้ได้ในสาขาประชากรศาสตร์และชีววิทยาประชากรแม้ว่าจะไม่ได้เรียกว่า "กฎของลิตเติล" ก็ตาม[ 21 ] [ 22 ]ตัวอย่างเช่น โคเฮน (2008) [ 23 ]อธิบายว่าในประชากรที่คงที่และเป็นเนื้อเดียวกันโดยไม่มีการย้ายถิ่นฐานพี=บี×อีP = B × e, ที่ไหนพี{\displaystyle P}คือจำนวนประชากรทั้งหมดบี{\displaystyle B}คือจำนวนการเกิดต่อปี และอี{\displaystyle e}คืออายุคาดเฉลี่ยตั้งแต่แรกเกิด สูตรคือพี=บี×อีP = B × eจึงเทียบเท่ากับกฎของลิตเติลโดยตรง (แอล=λ×{\displaystyle L=\lambda \times W}อย่างไรก็ตาม ประชากรชีวภาพมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงสร้างแบบจำลองได้อย่างแม่นยำได้ยากกว่า[ 24 ]

รูปแบบการกระจาย

ในบางกรณี ไม่เพียงแต่จะสามารถเชื่อมโยงค่าเฉลี่ยได้เท่านั้น แต่ยังสามารถเชื่อมโยงการกระจายความน่าจะเป็นทั้งหมดของจำนวนในระบบกับเวลาในระบบภายใต้ ระเบียบ แบบมาก่อนได้ก่อนได้อีกด้วยความสัมพันธ์เชิงการกระจายสำหรับระบบ FIFO/Poisson จำนวนมากได้รับการพัฒนาโดย Keilson และ Servi (1988) [ 25 ]และได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในงานที่เกี่ยวข้อง รวมถึงการเชื่อมโยงกับการแยกส่วน Fuhrmann–Cooper [ 26 ]ต่อมา Bertsimas และ Nakazato (1995) ได้ให้การพิสูจน์ใหม่และสำรวจการใช้งาน[ 27 ]

ดูเพิ่มเติม

  • การพิสูจน์สูตรการเข้าคิว L = λ Wโดย Sigman, K., มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย
  • การพิสูจน์สูตรการเข้าคิว L = λ W , Eduardo, Maldonado., Alexby usm
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Little%27s_law&oldid=1362803400 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กฎของลิตเติล

ในทฤษฎีคิว ทาง คณิตศาสตร์กฎของลิตเติล (หรือผลลัพธ์ทฤษฎีบทบทพิสูจน์หรือสูตร ) เป็นทฤษฎีบทของจอห์น ลิตเติลซึ่งระบุว่าจำนวนลูกค้าเฉลี่ยในระยะยาว ( L ) ใน ระบบ...

ประวัติศาสตร์

ในบทความปี 1954 กฎของลิตเติลถูกสันนิษฐานว่าเป็นจริงและนำมาใช้โดยไม่มีการพิสูจน์ [ 7 ] [ 8 ] รูปแบบ L = λW ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกโดย ฟิลิป เอ็ม.

การค้นหาเวลาตอบสนอง

ลองนึกภาพแอปพลิเคชันที่ไม่มีวิธีวัด เวลาตอบสนองได้ ง่ายๆ หากทราบค่าเฉลี่ยของจำนวนในระบบและปริมาณงานทั้งหมดแล้ว เราสามารถหาเวลาตอบสนองเฉลี่ยได้โดยใช้กฎของลิตเติล:

ลูกค้าในร้านค้า

ลองนึกภาพร้านค้าเล็กๆ ที่มีเคาน์เตอร์เพียงเคาน์เตอร์เดียวและพื้นที่สำหรับเลือกดูสินค้า โดยมีลูกค้าอยู่ประจำเคาน์เตอร์ได้เพียงคนเดียวในแต่ละครั้ง และไม่มีใครออกจากร้านไปโดยไม่ซื้ออะไรติดมือกลับไปเลย ดังนั้นระบบจึงเป็นดังนี้: