DataManip Insights ÉPISODE 1Files d'attente & simulationGratuit
⏳ Épisode 1 · La saturation

« Le guichet est utilisé à 90 % : il reste de la marge. »
À 90 %, un client attend en moyenne 9 fois le temps de service, 90 minutes pour 10 minutes de service.

Dans une file à un seul serveur où les arrivées et les durées de service sont aléatoires, l'attente moyenne vaut ρ/(1 − ρ) fois le temps de service, ρ étant le taux d'utilisation. À 50 %, un client attend un temps de service ; à 80 %, 4 ; à 90 %, 9 ; à 95 %, 19. Les derniers points d'utilisation coûtent bien plus cher en attente que les premiers.

🎯 L'analogie clé

Une autoroute à 50 % de sa capacité roule sans à-coups ; à 95 %, une simple voiture qui freine crée un bouchon de plusieurs kilomètres.

Le principe

L'attente explose
près de la saturation.

On suppose des arrivées aléatoires (loi de Poisson) et des durées de service exponentielles : c'est la file M/M/1. Le taux d'utilisation ρ est la part du temps où le serveur travaille. L'attente moyenne avant service vaut ρ/(1 − ρ) fois le temps de service S ; le temps total passé dans le système vaut S/(1 − ρ) ; le nombre moyen de clients en file vaut ρ²/(1 − ρ).

📊
Utilisation
La part du temps où le serveur travaille.
⏱️
Attente
Le temps passé en file avant le service.
🚧
Saturation
Quand ρ approche de 1, l'attente tend vers l'infini.
Le point clé : à 90 % d'utilisation et 10 minutes de service, l'attente moyenne est de 90 minutes, soit 9 fois le temps de service ; à 95 %, elle serait de 190 minutes.
À vous de manipuler

Chargez le serveur.

Réglez le taux d'utilisation et le temps de service. La courbe donne l'attente moyenne en multiples du temps de service ; la droite pointillée marque une attente égale à un temps de service.

Attente selon l'utilisation
Attente moyenne en multiples du temps de service

File M/M/1 : formules exactes d'attente ρ/(1 − ρ) × S ; temps en minutes avec le temps de service choisi.

Attente moyenne
-
minutes avant le service
Temps dans le système
-
minutes, attente plus service
Clients en file
-
en moyenne
Clients qui attendent
-
des arrivées
À retenir : au réglage initial (ρ = 90 %, service de 10 minutes), l'attente moyenne est de 90,0 minutes, le temps dans le système de 100,0, avec 8,1 clients en file en moyenne ; 90,0 % des clients attendent.
Simulation

Simuler près de la saturation
demande de la patience.

Les points orange sont mesurés sur une simulation de 20 000 clients (une seule exécution) ; la courbe grise est la théorie. À 95 %, la simulation donne 14,3 temps de service d'attente au lieu de 19,0 : près de la saturation, une simulation converge très lentement. Les puces donnent l'attente théorique en minutes : 10,0 à 50 %, 40,0 à 80 %, 90,0 à 90 % et 190,0 à 95 %.

Simulation et théorie
Attente moyenne (en temps de service) : simulation et théorie

Chips : attente théorique avec le temps de service choisi plus haut.

ρ = 50 %
-
minutes d'attente, théorie
ρ = 80 %
-
minutes d'attente, théorie
ρ = 90 %
-
minutes d'attente, théorie
ρ = 95 %
-
minutes d'attente, théorie
Le point clé : l'attente théorique vaut 10,0 minutes à 50 % d'utilisation, 40,0 à 80 %, 90,0 à 90 % et 190,0 à 95 % : passer de 90 % à 95 % double l'attente, alors qu'on n'a gagné que 5 points.
En pratique

Quatre réflexes
face à une file.

Voici la démarche, puis un exemple.

🧭
Calculez l'utilisation
Arrivées par heure fois temps de service, divisé par le nombre de serveurs.
🎯
Ne visez pas 100 %
La marge vaut mieux que le dernier point d'utilisation.
📊
Regardez la courbe, pas la moyenne
L'attente est non linéaire en ρ.
🔁
Gardez un seuil d'alerte
Au-delà de 85 %, chaque point compte double.
Python · file_mm1.py
import numpy as np

rho, S = 0.90, 10
attente = rho / (1 - rho) * S                    # 90 minutes
rng = np.random.default_rng(0)
w = 0; total = 0
for _ in range(20000):                              # récurrence de Lindley
    total += w
    w = max(0, w + rng.exponential(S) - rng.exponential(S / rho))
total / 20000                                        # simulation, une seule exécution
Test rapide

Vérifiez votre compréhension.

Un guichet passe de 90 % à 95 % d'utilisation, avec 10 minutes de service. Comment évolue l'attente moyenne ?

Ce qu'il faut retenir

Épisode suivant

Même charge de 85 % et même service moyen de 10 minutes : l'attente va de 28,3 minutes (service constant) à 283,3 (CV de 3), soit 10 fois plus

À même charge, la variabilité des durées de service change tout : un service très irrégulier fait attendre bien plus.

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