令和6年度 春期 ITストラテジスト試験 システムアーキテクト試験 ネットワークスペシャリスト試験 ITサービスマネージャ試験 情報処理安全確保支援士試験 午前I 問題【共通】 問1

ATM(現金自動預払機)が1台ずつ設置してある二つの支店を統合し,統合後の支店にはATMを1台設置する。統合後のATMの平均待ち時間を求める式はどれか。ここで,待ち時間はM/M/1の待ち行列モデルに従い,平均待ち時間にはサービス時間を含まず,ATMを1台に統合しても十分に処理できるものとする。

〔条件〕

  • (1) 統合後の平均サービス時間:TST_S
  • (2) 統合前のATMの利用率:両支店とも ρ\rho
  • (3) 統合後の利用者数:統合前の両支店の利用者数の合計
解答・解説

正解: エ. 2ρ1−2ρ×TS\frac{2\rho}{1-2\rho} \times T_S

M/M/1待ち行列モデルにおいて、平均待ち時間は以下の公式で求められます。
平均待ち時間=利用率1−利用率×平均サービス時間 平均待ち時間 = \frac{利用率}{1 - 利用率} \times 平均サービス時間

本設問では、統合後の利用率がどのようになるかを考えます。

  1. 統合前の利用率を ρ\rho とし、ある時間あたりの利用者数(到着率)を λ\lambda、平均サービス時間を TST_S とすると、利用率は ρ=λ×TS\rho = \lambda \times T_S と表せます。
  2. 統合後の利用者数は、両支店の合計となるため、統合後の到着率は 2λ2\lambda になります。
  3. したがって、統合後の利用率は 2λ×TS=2ρ2\lambda \times T_S = 2\rho となります。

この統合後の利用率 2ρ2\rho を平均待ち時間の公式に当てはめると、以下のようになります。
2ρ1−2ρ×TS \frac{2\rho}{1 - 2\rho} \times T_S

したがって、正しい式は「エ」となります。

各選択肢の解説

  • ア: ρ1−ρ×TS\frac{\rho}{1-\rho} \times T_S は、統合前(利用率 ρ\rho の状態)の平均待ち時間を求める式であり、誤りです。
  • イ: ρ1−2ρ×TS\frac{\rho}{1-2\rho} \times T_S は、分子に統合前の利用率 ρ\rho を使用しており誤りです。分子・分母ともに統合後の利用率を用いる必要があります。
  • ウ: 2ρ1−ρ×TS\frac{2\rho}{1-\rho} \times T_S は、分母に統合前の利用率 ρ\rho を使用しており誤りです。
  • エ: 正解です。統合後の利用率 2ρ2\rho を公式に正しく適用しています。

Spineチーム