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

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.

(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%）

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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)

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 Phisical Length＝1

road1_0 Track 小区1向停车场方向的道路 Phisical Length＝1

road1_2 Track 小区1向小区2方向的道路 Phisical Length＝1

road1_2 Track 小区2向小区1方向的道路 Phisical Length＝1

road1_t Track 小区1向中转站方向的道路 Phisical Length＝3

roadt_1 Track 中转站向小区1方向的道路 Phisical Length＝3

get1 get2 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/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

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

dayloadtime Real 总装车时间

dayunloadtime Real 总卸车时间

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（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=3

unloadtime=0

laborneed=1

●dump1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,0

VSEARCH Corppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2

ENDIF

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,1

VSEARCH Corppark,road0_1,road1_0,road1_t,roadt_1,road1_2,road2_1,get1,get2

ENDIF

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)

ELSE

loadnum (1) = NFREE (dumpcart)

ENDIF

loadtime (1) = 3 + loadnum (1) * 1000 / 60 * laborneed

dayloadtime = dayloadtime + loadtime (1)

output 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