Hệ thống hàng đợi và bài toán mô phỏng hoạt động kiểm soát xuất nhập cảnh của cửa khẩu sân bay quốc tế Nội Bài

Hệ thống hàng đợi và bài toán mô phỏng hoạt động kiểm soát xuất nhập cảnh của cửa khẩu sân bay quốc tế Nội Bài.

Lý thuyết hàng đợi giải quyết một trong những trải nghiệm không mấy dễ chịu của cuộc sống, đó là sự chờ đợi. Hiện nay, bài toán “Lý thuyết hàng đợi” hay “Lý thuyết phục vụ đám đông” được ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế trên nhiều lĩnh vực, ngành nghề khác nhau như bưu chính viễn thông, siêu thị, cây xăng, hàng không, đường sắt, y tế,...[9, tr.11]. Trong các hệ thống hàng đợi thường xuyên diễn ra hai quá trình: Quá trình phát sinh yêu cầu và quá trình phục vụ yêu cầu ấy. Song trong quá trình phục vụ của hệ thống, do nhiều nguyên nhân khác nhau, thường xảy ra các tình trạng sau: Quá trình phục vụ không đáp ứng được các yêu cầu đặt ra và do đó dẫn đến nhiều yêu cầu phải đợi để được phục vụ; ngược lại, có thể xảy ra tình trạng khả năng phục vụ của hệ thống vượt quá yêu cầu sử dụng dịch vụ, kết quả là hệ thống không được sử dụng hết phương tiện phục vụ. Yêu cầu đặt ra là phải đánh giá được hiệu quả hoạt động của hệ thống, tính toán hay dự báo được khả năng khả năng phát triển của hệ thống để có thể có những đầu tư một cách phù hợp để vừa nâng cao chất lượng dịch vụ, vừa tránh lãng phí do đầu tư không hợp lý [2, tr.1].

Để giải bài toán trên, chúng ta có thể tìm kiếm và giải quyết bằng các mô hình toán học, hoặc tìm ra các giải thuật và sử dụng các ngôn ngữ lập trình truyền thống (C++, Pascal, Java,…) để xây dựng chương trình và đưa ra các kết quả cần tìm. Tuy nhiên việc sử dụng các công thức toán học mà lý thuyết hàng đợi cung cấp để tính toán, cũng như  mô phỏng hệ thống bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình truyền thống là khá phức tạp, khó khăn, vì khi lập trình chúng ta phải quản lý các sự kiện theo một mô hình nhiều sự kiện xảy ra đồng thời và chúng ta cũng phải xây dựng các hàm ngẫu nhiên sinh các sự kiện.

Chính vì vậy, đã xuất hiện các công cụ và ngôn ngữ mô phỏng chuyên dụng như GPSS (General Purpose Simulation System), Petri Nets, MatLab,…GPSS thuộc loại ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, một ngôn ngữ mô phỏng các hệ thống phức tạp rời rạc, được nhận định là hiệu quả nhất hiện nay. Các đối tượng của ngôn ngữ này được sử dụng tương tự như các thành phần chuẩn của một hệ thống hàng đợi như là các yêu cầu đầu vào, đầu ra, các thiết bị phục vụ, hàng đợi,… Với tập hợp đầy đủ các thành phần như vậy, GPSS cho phép xây dựng các mô phỏng phức tạp trong khi vẫn đảm bảo những thuật ngữ thông thường của hệ thống hàng đợi [1, tr.6].

Vấn đề nghiên cứu và ứng dụng ngôn ngữ mô phỏng GPSS rất phổ biến và phát triển trên thế giới. Tuy nhiên, tại Việt Nam vấn đề này còn khá mới và chưa được ứng dụng rộng rãi, nhất là ứng dụng trong lĩnh vực quản lý xuất nhập cảnh (XNC). Trên cơ sở các nghiên cứu đã có, luận văn đã tập trung vào các mục tiêu và các vấn đề cần giải quyết sau:

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Luận văn tập trung nghiên cứu về các mô hình hàng đợi cũng như một số kiến thức cơ bản trong “ Lý thuyết hàng đợi”, tìm hiểu công cụ mô phỏng hàng đợi là GPSS World với mục tiêu chính là hiểu được các thành phần cơ bản của một hệ thống hàng đợi, một số mô hình hàng đợi cơ bản và phân phối xác suất quan trọng, nắm được công cụ mô phỏng hàng đợi GPSS World và ngôn ngữ mô phỏng GPSS, để từ đó vận dụng vào giải quyết các bài toán thực tế.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Trong luận văn này tôi đã lựa chọn và phối hợp nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau phù hợp với khả năng cũng như yêu cầu của đề tài, bao gồm các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp phân tích, tổng hợp: nghiên cứu các tài liệu có liên quan tới vấn đề hệ thống hàng đợi và công cụ mô phỏng hệ thống hàng đợi, phân tích để rút ra các vấn đề cốt lõi, sau đó tổng hợp và xâu chuỗi lại để có cái nhìn tổng thể về vấn đề đang nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: tìm hiểu thực trạng sử dụng công cụ mô phỏng hệ thống hàng đợi GPSS để giải quyết các bài toán thực tế hiện nay. Từ đó, đưa ra các đánh giá hiệu quả của việc sử dụng công cụ này trong mô phỏng hệ thống hàng đợi.

- Phương pháp thực nghiệm: thực nghiệm nhằm xác định tính khả thi, hiệu quả của công cụ mô phỏng, bằng cách cài đặt và chạy thực nghiệm công cụ mô phỏng trên bài toán kiểm soát XNC tại sân bay quốc tế Nội Bài.

1.3. Kết quả đạt được

Từ việc nghiên cứu “ Lý thuyết hàng đợi” và công cụ mô phỏng hệ thống hàng đợi GPSS World, luận văn đã tập trung làm rõ các thành phần cơ bản của một hệ thống hàng đợi, một số mô hình hàng đợi cơ bản, một quy luật phân phối ngẫu nhiên quan trọng; cơ sở lí thuyết, định nghĩa, cấu trúc của ngôn ngữ GPSS. Đồng thời vận dụng các kiến thức lý thuyết có được vào việc giải quyết bài toán kiểm soát XNC tại sân bay quốc tế Nội Bài thông qua công cụ mô phỏng GPSS World. Từ các kết quả thu được đưa ra những phân tích đánh giá và các khuyến nghị về xây dựng hệ thống kiểm soát XNC tại sân bay quốc tế Nội Bài để đạt được hiệu suất cao nhất và dự báo nhu cầu phát triển trong tương lai để tính toán đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, bổ sung trang thiết bị và nhân lực đáp ứng yêu cầu công tác.

1.4. Cấu trúc luận văn

            Luận văn được trình bày trong năm chương, với nội dung chính của mỗi chương như sau:

Chương 1 - Mở đầu

Giới thiệu về mục tiêu, phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu, tóm lược các kết quả đạt được.

Chương 2 - Tổng quan về lý thuyết hàng đợi

Chương này đưa ra cơ sở lý thuyết về hệ thống hàng đợi, bao gồm: Các yếu tố của hệ thống phục vụ (dòng vào, dòng ra, hàng chờ, kênh phục vụ), luật Little, các quá trình Markov và trạng thái của hệ thống, nghiên cứu một số mô hình hàng đợi cơ bản và một số phân phối xác suất quan trọng.

 Chương 3 – Nghiên cứu công cụ mô phỏng hệ thống hàng đợi

Nêu các hướng tiếp cận mô phỏng: lập trình truyền thống và các công cụ mô phỏng có sẵn, trong đó tập trung vào công cụ GPSS World.

Chương 4 -  Ứng dụng công cụ mô phỏng vào mô phỏng hệ thống hàng đợi thực tế

Ứng dụng công cụ mô phỏng GPSS World vào bài toán thực tế: Bài toán mô phỏng hoạt động kiểm soát xuất nhập cảnh của cửa khẩu sân bay quốc tế Nội Bài. Từ bài toán cụ thể đó phân tích, tính toán, tiến hành mô phỏng và đánh giá kết quả thu được.

Chương 5 - Kết luận

Tóm lược kết quả chính của luận văn và nêu định hướng phát triển trong thời gian tới.

Hệ thống hàng đợi và bài toán mô phỏng hoạt động kiểm soát xuất nhập cảnh của cửa khẩu sân bay quốc tế Nội Bài. Tải về

Slide : Tải về

Tóm tắt : Tải về