基于事件调度法的理发店排队仿真系统

资 源 简 介

该项目是一个利用MATLAB开发的典型排队服务系统仿真平台，专门用于模拟理发店的日常运营逻辑。其核心功能包括基于随机过程的顾客到达序列生成，支持自定义泊松分布或均匀分布来模拟不同峰值时段的人流特征；构建多服务台并发处理机制，能够模拟多位理发师同时操作的工作场景，并根据工作负荷动态分配顾客。系统内置了先进先出（FIFO）的排队管理逻辑，通过维护动态事件链表（包含到达事件和完成事件）实现时间驱动的离散仿真。该程序适用于服务业的流程分析与资源优化，通过模拟不同的理发师配比方案，可以有效评估服务效率、预测排队长度

详 情 说 明

项目介绍

本系统是一个基于事件调度法（Event Scheduling Method）的理发店离散事件模拟仿真平台。通过在 MATLAB 环境下构建数学模型，系统能够精确模拟理发店在日常经营中的动态演化过程。该仿真不采用固定步长的计时方式，而是由事件（如顾客到达、理发完成）驱动时间轴向前推进，从而高效地分析理发师的工作负荷、顾客排队情况以及系统的服务瓶颈。

功能特性

1. 多概率分布建模：支持泊松分布（指数到达间隔）或均匀分布来模拟顾客到达的随机性，并利用正态分布模拟理发师服务的时长波动。
2. 多服务台并发处理：支持配置多位理发师同时工作，系统能够自动协调空闲理发师资源或将顾客引导至排队区。
3. 有限缓冲区管理：内置休息区容量限制逻辑。当排队人数超过预设的缓冲区大小时，系统会自动记录流失顾客数，模拟真实的商业损耗。
4. 先进先出（FIFO）逻辑：严格遵循排队论中的先到先服务原则，通过动态维护等待队列确保服务的公平性。
5. 动态事件链表调度：利用自动排序的事件记录表，实时管理“到达”与“完成”事件的触发顺序。
6. 全方位指标统计：自动计算平均等待时间、理发师利用率、平均排队长度、顾客流失率等核心商业指标。
7. 数据可视化看板：生成包含统计曲线、分布直方图、资源占用饼图及详细文字报告的综合分析界面。

使用方法

1. 打开 MATLAB 软件。
2. 将仿真程序的代码文件置于 MATLAB 当前工作目录下。
3. 在命令行窗口直接运行仿真主程序。
4. 程序将自动执行 480 分钟（模拟 8 小时营业时间）的仿真流程。
5. 仿真结束后，系统将自动弹出可视化分析窗口，展示各项运营指标。

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2016b 或更高版本。
• 工具箱需求：Statistics and Machine Learning Toolbox（用于生成随机分布数据）。

核心功能与实现逻辑

系统的运行逻辑严格围绕事件调度循环展开，主要包含以下步骤：

1. 初始化阶段 系统设定初始参数（如平均到达间隔 6 分钟、理发师 3 名、缓冲区容量 10 人）。初始化当前时间为零，并生成第一个顾客到达事件存入事件链表。

2. 事件提取与时间推移 系统始终从事件链表中提取发生时间最早的事件。将系统时钟（Current Time）直接跳跃至该事件发生的时间点，实现非连续的时间模拟。

3. 顾客到达事件处理

• 当一个到达事件触发时，系统立即预测并生成下一个顾客的到达时间，确保仿真持续。
• 状态检查：

* 若有理发师空闲：占用一名理发师，根据正态分布生成服务时长，并向事件链表插入一个“服务完成”事件。 * 若理发师全忙但缓冲区未满：顾客进入等待队列，记录其到达时间。 * 若缓冲区已满：增加流失顾客计数，顾客离开系统。

4. 服务完成事件处理

• 当理发师完成服务时，该次服务的各项指标（如在店停留时长）被记录。
• 队列检查：

* 若队列中有顾客：提取队首顾客，计算其等待时间，并为其生成“服务完成”事件。 * 若队列为空：释放理发师资源，将其状态置为空闲。

5. 状态记录与采样 在每个事件发生的时刻，系统都会捕捉当前的排队人数和忙碌理发师数量，形成随时间变化的演化序列，为后续的积分计算提供基础数据。

关键算法与细节分析

• 事件链表排序算法：系统在插入新事件后，利用排序机制确保链表始终按时间升序排列。这保证了仿真逻辑始终按因果顺序执行。
• 时间加权平均计算：

* 理发师利用率：并非简单的比例计算，而是通过对“忙碌人数-时间”曲线进行数值积分（利用复合梯形法则），再除以总服务能力（人数×总时间）得出，能准确反映全天的负荷波峰波谷。 * 平均排队长度：同样采用时间加权积分法，计算排队人数在整个仿真周期内的均值。

• 随机过程实现：

* 采用指数分布函数模拟泊松流，反映了顾客到达的不确定性和独立性。 * 采用带截断的正态分布处理服务时长，通过强制设定最小服务时间（1 分钟）避免了数学模型产生负数时长的逻辑错误。

• 统计数据采集：通过维护动态数组，实时追溯每位顾客从进入系统到离开系统的全生命周期数据，从而实现对等待时间和逗留时间的精确统计。

运行结果与可视化描述

仿真完成后，系统会输出包含四个维度的图形化报表：

1. 系统状态演化波形图：以阶梯图形式展示排队人数与忙碌理发师数随时间波动的轨迹。
2. 逗留时间分布图：通过直方图揭示大部分顾客在店内消耗的总时长区间。
3. 利用率饼图：直观展示理发师处于工作状态与空闲状态的比例。
4. 指标汇总表：列出完成服务总数、流失人数、最大排队长度等关键绩效指标（KPI）。