实验2 学生垃圾回收物流仿真系统设计.docx

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实验2学生垃圾回收物流仿真系统设计

实验2垃圾回收物流仿真系统设计

实验大纲

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（务必每人完成一份，写在实验报告纸上，作为评定部分成绩的标准。

格式要求见最后一页）

    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.实验内容要求有元素定义;元素显示;元素详细设计;数据处理子模块;4大类的详细介绍

    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.

（注：

大纲要求要求较高，使用Witness教育版无法完成。

根据同学们的学习情况和现有条件，对实验内容进行了调整，同学们做实验和写报告时，以所给教程为准。

）

总体概述与结果预览[阅读]

实验2垃圾回收物流仿真系统（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%）

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。

定义元素（Step1）[上机操作]

实验2垃圾回收物流仿真系统（定义元素）

    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displayedit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（dump1dump2）、垃圾箱（buffer1buffer2）道路（road0_1road1_0road1_2road2_1road1_troadt_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）

dump1

Part

小区1产生的垃圾

dump2

Part

小区2产生的垃圾

dumpcart

Vehicle

垃圾回收车

buffer1

Buffer

小区1垃圾箱

buffer2

Buffer

小区2垃圾箱

Corppark

Track

公司停车场

Transfer_station

Buffer

中转站

road0_1

Track

停车场向小区1方向的道路

PhisicalLength＝1

road1_0

Track

小区1向停车场方向的道路

PhisicalLength＝1

road1_2

Track

小区1向小区2方向的道路

PhisicalLength＝1

road1_2

Track

小区2向小区1方向的道路

PhisicalLength＝1

road1_t

Track

小区1向中转站方向的道路

PhisicalLength＝3

roadt_1

Track

中转站向小区1方向的道路

PhisicalLength＝3

get1get2

Track

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/PictureGallery，打开PictureGallery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

注：

具体操作步骤如有疑问，同学之间可讨论解决。

添加变量（Step2）[上机操作]

实验2垃圾回收物流仿真系统（定义变量）

要使物流模型系统正常运转，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

capacitycart

Integer

垃圾车载重量，3吨

laborneed

Integer

跟车工人数，1人

loadnum

Integer

垃圾车在垃圾收集点的收集量

quantity＝2

unloadspeed

Real

空载速度1.2KM/Min

loadspeed

Real

重载速度1.0Km/min

loadtime

Real

装车时间

quantity＝2

unloadtime

Real

卸车时间

图1添加Real变量

元素详细设定（Step3）[上机操作]

实验2垃圾回收物流仿真系统（元素详细设定）

●系统初始化（intitializeactions），通过选择系统菜单model、initializaction...菜单项，得到初始化程序编辑框，输入程序：

capacitycart=3

unloadtime=0

laborneed=1

●dump1详细设计

双击dump1打开其detailpart窗口，按图1进行设定。

点击to...按钮，设置to规则为pushtobuffer1。

图1dump1细节设置

interarrival:

工作循环间隔，这里设为1440分钟，即1天；

FirstArrival：

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；

lostsize：

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pushtobuffer2

图2dump2细节设置

●垃圾车dumpcart详细设定

照图3设置，to...规则设为pushtocorppark

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，actiononinput规则设为:

IFNPARTS（buffer1）>=4

CALLdumpcart,get1,road1_t,0

VSEARCHCorppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2

ENDIF

图4buffer1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，actiononinput规则设为:

IFNPARTS（buffer2）>=4

CALLdumpcart,get2,road1_t,1

VSEARCHCorppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2

ENDIF

图5buffer2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，actiononFront规则设为:

IFNFREE（dumpcart）>=NPARTS（buffer1）

loadnum

（1）=NPARTS（buffer1）

ELSE

loadnum

（1）=NFREE（dumpcart）

ENDIF

loadtime

（1）=3+loadnum

（1）*1000/60*laborneed

outputto...规则设为:

PUSHtoroad1_t

（1）

点击loading选项钮，照图7设置，inputloadingrule设置为PULLfrombuffer1

图6get1详细设置

图7get1的loading（装车）设置

Quantityto：

loadnum

（1），表示车辆在垃圾收集点处的收集量；

Timetoload：

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，actiononFront规则设为:

IFNFREE（dumpcart）>=NPARTS（buffer2）

loadnum

（2）=NPARTS（buffer2）

ELSE

loadnum

（2）=NFREE（dumpcart）

ENDIF

loadtime

（2）=3+loadnum

（2）*1000/60*laborneed

dayloadtime=dayloadtime+loadtime

（2）

这里60是垃圾清运工的装车速度：

60公斤/分钟

小提示：

ifNFREE（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”。

outputto...规则设为:

PUSHtoroad2_1

（1）

点击loading选项钮，照图9设置，inputloadingrule设置为PULLfrombuffer2

图8get2详细设置

图9get2的loading（装车）设置

 ●停车场corpark详细设定

outputto...规则设为:

IFNDemands（dumpcart）>=0

PUSHtoroad0_1

ELSE

Wait

ENDIF

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

outputto...规则设为:

IFVEHICLE（road0_1,1）=dumpcart

IFNPARTS（buffer1）>=4

PUSHtoget1

ELSE

PUSHtoroad1_2

ENDIF

ELSE

Wait

ENDIF

注释：

IFVEHICLE（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

outputto...规则设为:

IFVEHICLE（road1_0,1）=dumpcart

PUSHtoCorppark

（1）

ELSE

Wait

ENDIF

●道路roat1_2详细设定

outputto...规则设为:

IFVEHICLE（road1_2,1）=dumpcart

PUSHtoget2

ELSE

Wait

ENDIF

●道路roat2_1详细设定

outputto...规则设为:

IFVEHICLE（road2_1,1）=dumpcart

IFNPARTS（buffer1）>0ANDNFREE（dumpcart）>0

PUSHtoget1

ELSE

PUSHtoroad1_t

ENDIF

ELSE

Wait

ENDIF

●道路roat1_t详细设定

outputto...规则设为:

PUSHtoroadt_1

（1）

Actiononfront规则设为：

IFVEHICLE（road1_t,1）=dumpcart

unloadtime=3+NPARTS（dumpcart）*1000/100/laborneed

dayunloadtime=dayunloadtime+unloadtime

ENDIF

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。

outputunloadingrule设为：

PUSHtoSHIP

图10roat1_t的unloading设置

道路roatt_1详细设定

outputto...规则设为:

PUSHtoroad1_0

至此元素定义完毕！

如文中有错误和不当之处，希望大家及时指出，谢谢！

几个重要的函数（Step4）[参考]

实验2垃圾回收物流仿真系统（几个重要的函数）

   NFree（vehicle_name）:

返回车辆剩余载重量；

 NPARTS（buffer_name）:

返回容器元素中实物数量；

NDEMANDS（vehicle_name）：

返回车辆未完成任务数；

CALL叫车函数，例如CALLdumpcart,get1,road1_t,0的意思是请求车辆dumpcart把get1处的货物运送到road1_t。

VSEARCH在指定路径上搜索车辆。

例如:

VSEARCHCorppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2

意思是在垃圾回收物流系统所有路径上搜索车辆。

实验报告格式（Step5）——正规实验报告格式（有封皮），不少于8页

实验报告名称

——所属课程，姓名班级学号

一、实验目的

二、实验内容（重点）

三、实验器材

四、实验步骤——见witness仿真程序（这部分简写，并完成程序编制）

五、实验（运行）结果及改进（结合模型具体设计情况，对程序运行结果作简要分析）

实验完成时间、地点