垃圾回收物流仿真系统设计.doc

实验23 垃圾回收物流仿真系统设计（大纲）一. 实验目的仿真程序研究如何设计物流系统,能够使收集系统在满足时间约束,载重约束的条件下,使垃圾处理公司的物流总成本最低.二. 实验设备与仪器1. 微机; 2. Witness仿真软件三. 实验计划与安排计划学时4学时,每次一个班30人;四. 实验步骤1.明确地理及需求信息:各个收集点所有的人口数,距离垃圾转运站,公司停车场的距离信息.2.明确与收集车辆有关的信息:固定成本;可变成本;行驶速度;收集时间;卸载时间.3.明确与垃圾相关的信息:人均垃圾量;垃圾比例;4.建立收集垃圾的成本函数5.分析系统逻辑结构:垃圾产生模块;叫车模块;收集模块;收工模块;数据处理模块.6.仿真模型建立.五. 实验报告要求1. 要求建立具有2个垃圾收集点,一个垃圾转运站的Witness垃圾回收仿真模型.2. 要求有元素定义;元素显示;元素详细设计;数据处理子模块;3. 仿真运行与结果分析六. 预习及思考题1. 复习Witness建模元素;2. 学习输入规则和输出规则以及劳动者规则;3. 预习Witness程序设计基础4. 预习归档器及其应用;5. 预习优化器及其应用.实验23 垃圾回收物流仿真系统设计（总体概述与结果预览）在Witness软件认识实验中，我们设计了简单的流水线生产系统。在系统中，元素之间的逻辑关系比较简单，很容易掌握。今天，我们将试着设计一个相对复杂的物流系统，实验中，将会用到更多的元素和Witness语法知识。希望大家能集中精力，力争完成。模型概述我们设计垃圾回收模型由居民小区垃圾投放点、垃圾中转站、垃圾运输车辆、道路、垃圾回收公司停车场等组成。物流系统可描述为：生活垃圾积累（居民区垃圾投放点）达到收集量后发出清理请求公司派车（及人员）清运装载台装载中转站（卸载），如图1所示。图1 物流系统示意图已知信息小区1 居民1.4千人 每天产生垃圾4吨；小区2 居民1.8千人 每天产生垃圾5吨；小区1、2间距1公里，小区1和回收公司间距1公里，小区1和中转站间距3公里；清运车辆1部，载重3吨。模型最终布局见图2。 图2 模型布局图（75%）返回实验专题 注：上述模型是对Witness工业物流仿真平台基础教程垃圾回收模型的简化。启动Witness，另存为dump.mod。通过菜单Window/control.将布局区背景设为白色。点击display edit工具条上grid按钮，取消栅格，见图1。图1 取消布局区栅格在系统布局区中添加垃圾（dump1 dump2）、垃圾箱（buffer1 buffer2）道路（road0_1 road1_0 road1_2 road2_1 road1_t roadt_1）、车辆(dumpcart)、公司停车场（corppark）、中转站(transfer_station)等元素。布局如图2所示。元素细节设定见表1。 图2 插入元素后的初步可视化设计注意图中的路径元素（如road0_1）的方向（黑箭头），如何改变track、conveyer等元素的传输方向，见“在简单的流水线仿真模型设计（第二阶段）”一文。表1 实体元素列表名称类别说明初步设定(detail)dump1Part小区1产生的垃圾dump2Part小区2产生的垃圾dumpcartVehicle垃圾回收车buffer1Buffer小区1垃圾箱buffer2Buffer小区2垃圾箱CopperTrack公司停车场Transfer_stationBuffer中转站road0_1Track停车场向小区1方向的道路Phisical Length1road1_0Track小区1向停车场方向的道路Phisical Length1road1_2Track小区1向小区2方向的道路Phisical Length1road1_2Track小区2向小区1方向的道路Phisical Length1road1_tTrack小区1向中转站方向的道路Phisical Length3roadt_1Track中转站向小区1方向的道路Phisical Length3get1 get2Track车辆通过它们收集垃圾箱中的垃圾，相当于装载台以上可视化设计和实际相差太大。下面对其进行修改。1.利用菜单View/Picture Gallery，打开Picture Gallery窗口，选中预留图片位置32、33，右击，由import子菜单分别导入图片，见图3。然后选中依次选中buffer1、buffer2、Transfer_station,点击，将菜单选项置于图4所示位置，点击选定新增加的图片32、33，见图5，之后点击Draw按钮，在buffer1等附近绘出。图3 导入新的元素图片(icon)图4 元素外观设计工具条图5 选择元素标志图片（icon）仿照上述方法，你还可以修改垃圾运输车dumpcart、公司停车场等元素的标志。图6为修改后的布局图。图6 修改后的布局图实验23 垃圾回收物流仿真系统设计（定义变量）要使物流模型系统正常正常运转，需要添加一些变量（逻辑元素）。见表1。变量添加方法和添加其它元素相同，见图1。表1 逻辑元素名称类别说明备考capacitycartInteger垃圾车载重量，2.5吨laborneedInteger跟车工人数，1人loadnumInteger垃圾车在垃圾收集点的收集量quantity2unloadspeedReal空载速度1.5KM/MinloadspeedReal重载速度1.0Km/minloadtimeReal装车时间quantity2unloadtimeReal卸车时间图1 添加Real变量实验23 垃圾回收物流仿真系统设计（元素详细定义）系统初始化（intitialize actions），通过选择系统菜单model、initializ action.菜单项，得到初始化程序编辑框，输入程序：capacitycart=3unloadtime=0laborneed=1dump1详细设计双击dump1打开其detail part窗口，按图1进行设定。点击to.按钮，设置to规则为push to buffer1。图1 dump1细节设置inter arrival:工作循环间隔，这里设为1440分钟，即1天；First Arrival：事件Events发生顺序，dump1为0.0001，dump2为0.0002，这样的话，dump1事件就先发生，即首先生成每天的生活垃圾；lost size：这里指每天生产的垃圾量，4吨。dump2详细设计和dump1差不多，见图2。to.规则设置为push to buffer2图2 dump2细节设置垃圾车dumpcart详细设定照图3设置，to.规则设为push to corppark 图3 垃圾车详细设置Capacity：3，表示车辆载重3吨；unloaded：1.2，表示空车行驶速度loaded：1.0，表示重车行驶速度。垃圾箱buffer1详细设定照图4设置，action on input规则设为:IF NPARTS (buffer1) = 4 CALL dumpcart,get1,road1_t,0VSEARCH Corppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2ENDIF图4 buffer1详细设置Capacity：10，表示垃圾箱容量为10吨；垃圾箱buffer2详细设定照图5设置，action on input规则设为:IF NPARTS (buffer2) = 4 CALL dumpcart,get2,road1_t,1VSEARCH Corppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2ENDIF图5 buffer2详细设置Capacity：10，表示垃圾箱容量为10吨；路径get1详细设定照图6设置，action on Front规则设为:IF NFREE (dumpcart) = NPARTS (buffer1) loadnum (1) = NPARTS (buffer1)ELSEloadnum (1) = NFREE (dumpcart)ENDIFloadtime (1) = 3 + loadnum (1) * 1000 / 60 * laborneedoutput to.规则设为:PUSH to road1_t(1)点击loading选项钮，照图7设置，input loading rule设置为PULL from buffer1图6 get1详细设置图7 get1的loading（装车）设置Quantity to：loadnum(1)，表示车辆在垃圾收集点处的收集量；Time to load：loadtime(1)，表示收集时间Condition：NPARTS（buffer1）0，表示垃圾收集条件为垃圾箱中有垃圾。路径get2详细设定照图8设置，action on Front规则设为:IF NFREE (dumpcart) = NPARTS (buffer2) loadnum (2) = NPARTS (buffer2)ELSEloadnum (2) = NFREE (dumpcart)ENDIFloadtime (2) = 3 + loadnum (2) * 1000 / 60 * laborneeddayloadtime = dayloadtime + loadtime (2)这里60是垃圾清运工的装车速度：60公斤/分钟注释：if NFREE (dumpcart) = NPARTS (buffer2)表达式包含了两个函数：NFREE和NPARTS，表达式的含义是“假如垃圾车dumpcart的剩余载重量大于或等于垃圾桶buffer2中的垃圾数量”。output to.规则设为:PUSH to road2_1(1)点击loading选项钮，照图9设置，input loading rule设置为PULL from buffer2图8 get2详细设置图9 get2的loading（装车）设置停车场corpark详细设定output to.规则设为:IF NDemands (dumpcart) = 0PUSH to road0_1ELSE WaitENDIF注：NDemands (dumpcart) = 0意思为：假如垃圾车回收任务未完成。道路roat0_1详细设定output to.规则设为:IF VEHICLE (road0_1,1) = dumpcart IF NPARTS (buffer1) = 4PUSH to get1ELSE PUSH to road1_2ENDIFELSE WaitENDIF注释：IF VEHICLE (road0_1,1) = dumpcart用来判断垃圾车是否在路径road10_1的头部，判断是否在尾部用VEHICLE (road0_1,0)。道路roat1_0详细设定output to.规则设为:IF VEHICLE (road1_0,1) = dumpcartPUSH to Corppark(1)ELSE WaitENDIF道路roat1_2详细设定output to.规则设为:IF VEHICLE (road1_2,1) = dumpcartPUSH to get2ELSE WaitENDIF道路roat2_1详细设定output to.规则设为:IF VEHICLE (road2_1,1) = dumpcartIF NPARTS (buffer1) 0 AND NFREE (dumpcart) 0PUSH to get1ELSE PUSH to road1_tENDIFELSE WaitENDIF道路roat1_t详细设定output to.规则设为:PUSH to roadt_1(1)Action on front规则设为：IF VEHICLE (road1_t,1) = dumpcart unloadtime = 3 + NPARTS (dumpcart) * 1000 / 100 / laborneeddayunloadtime = dayunloadtime + unloadtimeENDIF这里100是垃圾清运工的卸车速度：100公斤/分钟点击unloading选项钮，对照图10进行设置。output unloading rule设为：PUSH to SHIP图10 roat1_t的unloading设置道路roatt_1详细设定output to.规则设为:PUSH to road1_0实验23 垃圾回收物流仿真系统设计（几个重要的函数）NFree（vehicle