实验报告循径运动系统仿真.doc

SYSTEM SIMULATION PATHMOVER SYATEM系统仿真实验报告 循径运动系统仿真1实验目的学习Pathmover系统的建模，初步掌握小车调度逻辑的实现原理和定义方法，深入理解运动系统的建模思想。2实验内容：某工厂车间内，由轨道小车沿铺设轨道完成对不同工件的运送过程。轨道的平面布置如下图所示，图中标出了人员个机器的配置情况。Qin(1)Qin(2)Q_prepQ_inspectRprepworkerRinspecterQ_out(2)Q_out(1)cpparkcprepair该运动系统的流程描述如下：n 有四种货物：L_a（normal 400，50）、L_b（200，40）、L_c（uniform 500，100）、L_d（uniform 150，30）从系统外到达系统，时间单位为秒:n 队列Q_in是进货口，货物从这里又小车送往后面工序，当没有空闲小车是，临时堆放在进货口，该队列是一个12的阵列，Qin(1)中放置L_a、L_c，Qin(2)中放置L_b、L_d；n L_a、L_c由小车送往检验工序，由一个操作工进行检验，每件货物检验耗时1min，经检验，80的产品合格，再由小车送往出货口，卸货到队列Q_out中，20的产品不合格，由小车送往修整地点，经2min的检修，再送往检验处检验；n L_b、L_d由小车送往预加工工序，由一个操作共进行操作，每件货物耗时1min，然后仍由小车送往出货口；n 出货口货物临时堆放也用一个12的queue队列来模拟，检验合格的L_a、L_c临时堆放在Q_out(1)中，预加工后的L_b、L_d临时堆放在Q_out(2)中；n 当货物临时堆放数量达到10件时，批量送往本系统外的其他工序。小车的调度规程如下：n 小车在系统开始时刻都在停车处待命；n 到进货口的两个货物临时堆放地装载货物，运送到检验和预加工地点；n 将检验和预加工完的货物运往出货口的临时堆放地n 将不合格的货物运往检修地点，不下车，直接检修后送回检验处；n 小车空闲无任务时，到停车处停车等待；n 有货物到达时可以唤醒停车的小车；系统计划投入的小车技术参数为：每辆小车载货容量为4，小车可以专载某种货物，也可混载货物；任何货物的装载和卸载时间为8sec；小车正常（默认）加速度为1.5fpss；小车正常（默认）减速度为0.5fpss小车向前curve的默认速度为2ftpsec用AutoMod软件中的Pathmover系统建立上述轨道小车运动系统的模型。3实验步骤（1）建立一个新模型，创建一个Process系统和一个Pathmover系统； Pathmover命名为pm（2）定义Pathmover系统，画出路径、控制点，定义小车和小车参数；路径如图1所示（路径为单向）：图1 循径运动系统平面布置图图中控制点有8个,见表1表1 控制点名称含义Cp_in1Load l_a和l_c进入系统处Cp_in1Load l_b和l_d进入系统处Cp_inspect检验l_a和l_c处Cp_prep对l_b和l_d预加工处Cp_out1Load l_a和l_c离入系统处Cp_out2Load l_a和l_c离入系统处Cp_park停车处（也是车辆最初停放处）Cp_repair修整地点小车暂定为1个，容量4（3）定义小车的调度； 采用两种调度原则：一、按距离寻找，由近及远；二、按等待时间寻找，先入先出由于在8个控制点中，只有控制点cp_in1，cp_in2，cp_inspect，cp_prep需要车辆，据此，首先定义一个namelist nl,包含这四个控制点。货物在cp_repair处不下车，因此不需要为控制点cp_repair设置worlist.若按距离远近寻找,cp_repair每一个控制点的worklist的type 为closest, name 为nl,如图2图2 按距离寻找的worklist同理，若按等待时间寻找，对于7个控制点，每一个控制点的worklist的type 为oldest, name为nl,如图3图3 按时间寻找的worklist（4）定义Process系统的各种实体，如load、queue、resource、orderlist等； 实验一二对process系统中如何定义各种实体有详细叙述，这里不在赘述。（5）编写sourcefile，定义逻辑流程；begin p_startac arriving/*若load type 为l_b 或者l_d*/ move into q_in(1) move into pm.cp_in1 send to p_inspectendbegin p_inspect arriving travel to pm.cp_inspect move into q_inspect use r_inspector move into pm.cp_inspect send to oneof(80:p_out1,20:p_repair)endbegin p_out1 arriving travel to pm.cp_out1 move into q_out(1) set numberofac to numberofac+1 if numberofac=10 then /*当堆放数量达到10件，批量送往本系统外的其他工序*/ begin set numberofac to 0 order 9 loads from ol_ac to otherprocess send to otherprocess end else wait to be ordered on ol_ac endbegin otherprocess arriving/*系统外的其他工序(空)*/endbegin p_repair arriving travel to pm.cp_repair use r_repair send to p_inspect/*再送往检验处检验*/endbegin p_startbd arriving /*若load type 为l_a 或者l_c*/ move into q_in(2) move into pm.cp_in2 travel to pm.cp_prep move into q_prep use r_prep move into pm.cp_prep travel to pm.cp_out2 move into q_out(2) set numberofbd to numberofbd+1 if numberofbd=10 then begin set numberofbd to 0 order 9 loads from ol_bd to otherprocess send to otherprocess end else wait to be ordered on ol_bd end（6）调试检查修改模型，使模型的运送逻辑与预期设定的逻辑相符；（7）运行、输出、分析。采用两种调度方式分别运行8小时，得到的统计数据如表2： 表2 不同调度方式的统计数据统计量第一种(距离调度)第二种（时间调度）VehicleDelivering time(%)65.1357.025Retrieving time(%)34.27942.383Time in motion(%)63.10739.447Total distance traveled5117232021.3Resource(r_inspector)Total loads13285Utilization0.2750.177Average wait time1.0240.41Resource(r_prep)Total loads8182Utilization0.0170.377Average wait time3043.79Resource(r_repair)Total loads2415Utilization0.10.063Average wait time00由上表可知，两种调度各有侧重，第一种着重满足load l_a和l_c的需要（r_inspector利用率较高），第一种着重满足load l_b和l_d的需要。对比可知，第一种总旅行距离（51172ft）比第二种的总旅行距离（32021.3）长，而处理的load没有第二种多，从这个角度来说即第一种调度规则没有第二种效率高。仔细分析其原因，发现这其实与系统的整体布局以及load的产生函数有关。由于路径为单向，车辆在系统中的绝大多数位置都离cp_in1（l_a,l_c产生出）更近，若为距离调度，则优先满足load l_a和l_c。而load l_b和l_d产生更加频繁，若为时间调度，则优先满足l_b和l_d。4 其他运送方案(1) 专载/混载设置两个车辆，分别为ve_ac（只能运载l_a和l_c）和ve_bd（只能运载l_b和l_d）,同样地，运行8小时，调度方式按等待时间从小到大。若是混载，代码不需要改变。若实现专载，需要在source file 中加入以下代码：begin pm.ve_ac work ok function /*如果vehicle在当前控制点或者在一个worklist上发现系统中有load或者vehicle在等待装载，那么将调用此函数，若返回true, 则接受此装载工作，若返回false，拒绝此工作*/ if theLoad type is l_a or theLoad type is l_c then return true else return false endbegin pm.ve_bd work ok function if theLoad type is l_b or theLoad type is l_d then return true else return falseend 得到统计数据如下：表3 混载与专载统计数据统计量混载专载Vehicle(ve_ac/ve_bd）Delivering time(%)55.601/54.58760.346/50.524Retrieving time(%)43.788/44.64036.132/48.773Time in motion(%)41.295/41.85053.489/39.057Total distance traveled33228.3/33608.743181.5/31749.2Resource(r_inspector)Total loads151151Utilization0.3130.314Average wait time5021.66Resource(r_prep)Total loads331290Utilization0.6900.602Average wait time84.6444.25Resource(r_repair)Total loads2626Utilization0.1050.108Average wait time00对比上表专载和混载的数据，从车辆行驶的距离来看，混载优于专载，在资源的利用率上，相差不多。总体来看，混载略优于专载。（2）满载/允许缺载以上的方案均为允许缺载的。若允许缺载，则需要额外的语句来实现，如下set num to num+1 if num=4 then begin set num to 0 order 3 loads from ol_n to ss send to ss end else wait to be ordered on ol_n在每次进入pathmover前，将这段代码插入（改变变量num,orderlist ol_n及process ss），ss是一个process,内容为进入pathmover之后的语句。运行系统8小时，调度方式按等待时间从小到大，专载，得到统计数据如下：表4 满载与允许缺载统计数据统计量必须满载允许缺载Vehicle(ve_ac/ve_bd）Delivering time(%)36.63/39.06360.346/50.524Retrieving time(%)22.561/59.19236.132/48.773Time in motion(%)20.372/30.80853.489/39.057Total distance traveled16469.2/24381.943181.5/31749.2Resource(r_inspector)Total loads148151Utilization0.3080.314Average wait time63.8521.66Resource(r_prep)Total loads226290Utilization0.4700.602Average wait time45.4144.25Resource(r_repair)Total loads2426Utilization0.1000.108Average wait time00对比可知，满载的平均旅行距离比允许缺载小的多，其代价是资源的利用率下降。思考（1）在你给定的运送方案中，该系统需要配置几辆小车可以满足该系统的运送需求？你根据什么参数判断是否满足需求的？这时小车的工作效率如何？考虑必须满载的情况，运行8小时，图4是queue report。图4 queue report可知，在q_in(1)中，一共129个，目前只有1个，而在q_in(2)中，一共341个，目前有68个，说明load在q_in(2)积压，运送q_in(2)中load的车辆（ve_bd）不足.当增加一辆类型为ve_bd的车辆后，queue report如图5：图5 queue report此时，在q_in(2)中，只积压了6个Load,基本满足该系统的运送需求（2）对比两种以上运送方案的效果，优化整个系统和小车效率，试分析如何可以提高小车效率。由第四节其他运送方案的对比可知，对于此循径运动系统，满载的小车效率比允许缺载的效率高，但是资源利用率下降；混载的小车效率比专载的效率高，同时资源的利用率相差不大（3）假设小车有两种规格，一种载货量为2，一种为4，并假设容量为4的小车价钱比容量为2的小车价钱高出0.5倍，根据你的系统方案设计和仿真，你认为选择那种容量的小车更适合这个系统？应配置几辆？由思考（1），若容量为4，则需3辆车，一辆运载l_a/l_c,另外两辆运载运载l_b/l_d先采用容量为2的车辆，首先设置两辆车，分别运载l_a/l_c，l_b/l_d（必