Enterprise Dynamics 物流仿真軟件案例7 公交車站.doc

案例7 公交車站1.分析問題1.1介紹在過去，一個(gè)公交車站是由很多個(gè)地方和城市的公交車以及它們專屬的位置所組成的。一個(gè)或者幾個(gè)公交線路會(huì)使用同一個(gè)站臺(tái)來讓乘客上下車。由于技術(shù)的進(jìn)步，乘客們現(xiàn)在可以在顯示屏上看到他們的公交車的到達(dá)時(shí)間和上車位置。因此，之前的剛性分布（公交線路5總是到達(dá)3站臺(tái)）可以被打破（5號(hào)公交車在5分鐘內(nèi)到達(dá)3站臺(tái)）。有了這種技術(shù)，5號(hào)公交車可以到達(dá)3站臺(tái)，也可以到達(dá)5站臺(tái)。此外，一個(gè)暫時(shí)不會(huì)出發(fā)的公交車長期占用一個(gè)站臺(tái)的現(xiàn)象是非常不必要的，也是不樂見的。通過設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的站臺(tái)，公交車在這里可以到達(dá)一個(gè)停車區(qū)（緩沖區(qū)），只有在出發(fā)前的2分鐘內(nèi)會(huì)開到站臺(tái)。這兩項(xiàng)支柱技術(shù)構(gòu)成了緊湊型動(dòng)力公交站概念的基礎(chǔ)：動(dòng)態(tài)分配和過程的分解。根據(jù)更高的設(shè)備利用率這一物流概念，我們想要用更少的平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)同樣多的進(jìn)程。這在空間有限且昂貴或者有其他目的的時(shí)候非常實(shí)用。對(duì)于一個(gè)城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)來說，建設(shè)這樣一個(gè)新型公交站的核心問題是：需要多少個(gè)站臺(tái)，緩沖區(qū)的面積應(yīng)該多大？答案很大程度上取決于時(shí)間表，由于一個(gè)新型公交站是一個(gè)很大的投資，因此，進(jìn)行一個(gè)模擬研究將是非常明智的做法。1.2情況說明有一個(gè)居住人口為150 000的城市有一個(gè)過時(shí)的公交汽車站和很少的空間。市議會(huì)要求進(jìn)行一個(gè)緊湊的公交站的動(dòng)態(tài)模擬。模擬研究的目的是確定站臺(tái)數(shù)量和緩沖區(qū)的面積。該項(xiàng)研究選擇一個(gè)典型時(shí)期：星期一早晨上班高峰時(shí)間。所有的公交車都會(huì)經(jīng)過公交站。包括城市公交車、客車和專用線路，如校車?？傆?jì)有37條線路，每條線路都指定一個(gè)優(yōu)先站臺(tái)。在文件Bus.xls中有公交指南。附件1中說明了總計(jì)275公交車在典型時(shí)期的內(nèi)容。公交車在出發(fā)前5分鐘到達(dá)一個(gè)偏遠(yuǎn)位置讓乘客下車，這個(gè)過程需要30秒，隨后，開到緩沖區(qū)，在出發(fā)前2分鐘到達(dá)站臺(tái)，乘客上車。公交車在開車前5分鐘直接開到站臺(tái)，乘客的上下車同時(shí)進(jìn)行，這個(gè)過程需要2分鐘，但是在出發(fā)時(shí)間到達(dá)前，公交車是不會(huì)出發(fā)的。因此，上下車同時(shí)進(jìn)行的公交車占用站臺(tái)最多為5分鐘，其他的公交車占用時(shí)間為2分鐘。公交車在緩沖區(qū)，偏遠(yuǎn)位置和站臺(tái)之間的行駛時(shí)間不考慮，同樣不考慮的還有乘客的行為。圖1-1是一個(gè)過程的布局圖。Arrival 5 min before DepartArrival = 5 min before DepartDescend 1Descend 2Descend nBus stop 1bBus stop 1aBus stop 2bBus stop 2aBus stop n-aBus stop n-b Buffer圖1-1 公交站布局圖每個(gè)站臺(tái)都有兩個(gè)車位，所以可以同時(shí)停放兩輛公交車。只有前面的車位是空的時(shí)候，后面的公交車才能離開。當(dāng)站臺(tái)沒有公交車的時(shí)候，第一輛車到達(dá)前面的車位。當(dāng)后面的車位上有車的時(shí)候，前面的車位就無法再有車輛到達(dá)。如果前面的為空的時(shí)候，后車位上的公交車并不會(huì)移動(dòng)至前車位。First StopSecond Stop圖1-2 站臺(tái)的車位為了乘客的方便，每個(gè)線路都有優(yōu)先站臺(tái)。當(dāng)該站臺(tái)被占用的時(shí)候，會(huì)選擇相鄰的站臺(tái)。如4號(hào)站臺(tái)的線路可以改為使用3號(hào)或者5號(hào)站臺(tái)。首末兩個(gè)站臺(tái)的線路則只能選擇一個(gè)站臺(tái)作為候選。在這個(gè)模型中，操作的時(shí)間都是常數(shù)（確定性），這便排除了公交車到達(dá)時(shí)間早晚，乘客上下車時(shí)間長短所造成的干擾。通過確定的模型，可以很方便的確認(rèn)結(jié)果。在之后的階段中，干擾因素可以很輕松的添加。1.3任務(wù)1. 是否可能對(duì)所需的站臺(tái)數(shù)量進(jìn)行事前的估計(jì)？2. 創(chuàng)建一個(gè)包含6個(gè)站臺(tái)的模型，基礎(chǔ)是bus.xls中的優(yōu)先分布。并確定停車區(qū)以及緩沖區(qū)的面積。注意：你可以直接從Excel文件bus.xls中直接讀取數(shù)據(jù)，也可以通過復(fù)制粘貼，將數(shù)據(jù)寫入Arrival list。（busstation1.mod和busstation2.mod）3. 添加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為1分鐘的分布到靜態(tài)的到達(dá)時(shí)間間隔中，來觀察在什么程度下，之前的靜態(tài)模型中的確定性結(jié)果仍然有效。4. 設(shè)計(jì)你自己的優(yōu)先站臺(tái)分布來研究是否可以使用更少的站臺(tái)來實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)果。附件 公交車指南公交指南bus.xls將在本附件中闡述。在指南中，你可以找到在規(guī)范時(shí)期內(nèi)37條線路中的275輛公交車。起始時(shí)間0對(duì)應(yīng)著周一上午開始的時(shí)間表這個(gè)時(shí)間段有大約4個(gè)小時(shí)。Bus.xls分為3部分：表格“公交時(shí)間表”根據(jù)到達(dá)時(shí)間區(qū)分所有275輛公交車、表格“站臺(tái)查看”還有37條公交線路。公交時(shí)間表下圖顯示了表格“公交時(shí)間表”中前十個(gè)公交車。這個(gè)表格代表了在繁忙時(shí)間段內(nèi)到達(dá)公交車站的所有公交車。每一行都代表一個(gè)公交車。圖1-1 bus.xls “公交站牌”表格A列：到達(dá)模型的時(shí)間。根據(jù)這個(gè)安排，這個(gè)時(shí)間應(yīng)該比到達(dá)時(shí)間提前5分鐘（參見E列）。B列：公交線路的數(shù)字C列：公交車的數(shù)目。這是為了粘貼到Arrival list表格時(shí)方便。有了這列，格式便相同。D列：輸出公交車的通道。也是為了粘貼的方便。E列：時(shí)間表中的到達(dá)時(shí)間。F列：時(shí)間表中的出發(fā)時(shí)間。G列：優(yōu)先的站臺(tái)H列：到達(dá)時(shí)間間隔。當(dāng)前車輛的到達(dá)系統(tǒng)與之前車輛到達(dá)系統(tǒng)時(shí)間的間隔。站臺(tái)查看在本表格（圖1-2）中給出了一個(gè)公交線路的概覽以及他們的優(yōu)先站臺(tái)。這個(gè)表格的目的只是為了做出一個(gè)概述，不得調(diào)整。為了改變一個(gè)公交線路的優(yōu)先站臺(tái)，相關(guān)公交線路的表格必須打開（圖1-3）。圖1-2 bus.xls “站臺(tái)查看”表格公交線路下圖是1號(hào)線路時(shí)間表的概覽，為了改變優(yōu)先站臺(tái)，優(yōu)先站臺(tái)后面的紅色數(shù)字必須被改為新選定的優(yōu)先站臺(tái)。這樣，優(yōu)先站臺(tái)的數(shù)字也將隨之在“公交時(shí)間表”和“站臺(tái)查看”中被自動(dòng)更改。 圖1-3 bus.xls 表1，公交線路1的時(shí)間表2.ED建模建議公交車進(jìn)入模型有兩種方式：1是通過一個(gè)arrival list，通過將bus.xls中的表格復(fù)制到arrival list 中來生成公交車。2是通過一個(gè)連接bus.xls的Source來生成。在兩種方法中，都需要設(shè)定標(biāo)簽來命名這些在Excel表格中Arrival、 Depart和Platform列中的數(shù)據(jù)。當(dāng)它們根據(jù)bus.xls中的時(shí)間進(jìn)入系統(tǒng)之后，公交車首先需要等待5分鐘。另外，為了研究隨機(jī)抵達(dá)的模式，選擇一個(gè)平均5分鐘但具有1分鐘的標(biāo)準(zhǔn)偏差的正態(tài)分布。想要了解更多的詳情，參見附件1.多服務(wù)器原子可以用來同時(shí)處理多個(gè)公交車。它可以實(shí)現(xiàn)給所有公交車一個(gè)相同的循環(huán)時(shí)間也可以給每個(gè)公交車一個(gè)不同的循環(huán)時(shí)間。使用這些原子來使公交車進(jìn)行5分鐘的等待以及下車過程還有緩沖區(qū)。使用一個(gè)隊(duì)列來向各個(gè)站臺(tái)分發(fā)公交車。站臺(tái)本身可以用Server原子和一個(gè)供應(yīng)緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)原子的輸入和輸出通道可以通過closeinput，closeoutput，openinput和openoutput等功能語句進(jìn)行開關(guān)。還可以通過引用來控制其他的原子。例如closeinput(out(1,c)。在一個(gè)連接到Excel的模型中，TO82-Excel原子必須被拖入模型中，閱讀幫助文檔以獲得更多細(xì)節(jié)。在這個(gè)原子中，可以建立一個(gè)與Excel文檔的連接。此后，使用excelread(a,b)。a和b代表著表格中的行和列的值。當(dāng)所有的公交車都創(chuàng)建完成后，在Excel表格中就沒有到達(dá)時(shí)間間隔了。ED將會(huì)認(rèn)為這是0然后創(chuàng)造新的原子。因此，在275輛公交車進(jìn)入系統(tǒng)以后，可以通過使用closeoutput(c) 語句來停止生成新的原子。3模型說明 busstation1.mod和busstation2.mod兩個(gè)模型都是涉及到時(shí)間表的確定性計(jì)算。方案1 busstation1.mod 公交車根據(jù)Arrival list進(jìn)入系統(tǒng)，在進(jìn)入的時(shí)候會(huì)被定義三個(gè)標(biāo)簽：一個(gè)是到達(dá)時(shí)間、一個(gè)是出發(fā)時(shí)間和一個(gè)優(yōu)先平臺(tái)。然后，公交車到達(dá)Multiservice 1，在那里停留5分鐘。這樣做的目的是創(chuàng)造他們在生成和實(shí)際到達(dá)時(shí)間的間隔。在5分鐘等待過后，公交車到達(dá)下車的站臺(tái)，然后是緩沖區(qū)。如果一輛公交車在出發(fā)點(diǎn)5分鐘之前就到達(dá)，它將會(huì)被發(fā)送至下車點(diǎn)，或者是到Queue6.公交車在下車點(diǎn)等待30秒然后到達(dá)緩沖區(qū)，在那里等待直到出發(fā)前2分鐘。在這個(gè)時(shí)候，公交車到達(dá)Queue6.Queue6根據(jù)定義在公交車上的優(yōu)先站臺(tái)的標(biāo)簽將公交車發(fā)送至優(yōu)先站臺(tái)。公交車然后被送至該站臺(tái)的相應(yīng)隊(duì)列中，并被發(fā)送至第一個(gè)可用的站臺(tái)。首先，檢查優(yōu)先站臺(tái)是否可用。如果被占用了，檢查相鄰的站臺(tái)是否可用。例如優(yōu)先為2號(hào)站臺(tái)的公交車，先檢查2a站臺(tái)，然后是2b站臺(tái)，然后是1a，然后3a，然后1b，最后3b。模型中使用Arrival list的作用跟使用Excel原子的作用是一樣的。Source 原子在這里用Arrival list原子來代替，同時(shí)Excel原子被移除。圖4-1使用Excel的模型圖當(dāng)有公交車停在后方的停車點(diǎn)時(shí)，前面的停車位就不可用，沒有公交車可以停到前車位。如果前車位有公交車的話，后車位上的公交車若想離開，必須等待直到前車位的公交車離開。例如站臺(tái)1，停車點(diǎn)1b是后車位1a是前車位。ArrivalList：公交車生成器參數(shù)編輯，到達(dá)數(shù)量275.標(biāo)簽數(shù)量3個(gè)。標(biāo)簽名稱：標(biāo)簽1 Arrival 標(biāo)簽2 Depart 標(biāo)簽3 Platform數(shù)據(jù)從bus.xls文件中的公交車時(shí)間表中復(fù)制，然后粘貼到Arrivallist的表格中。每一個(gè)multiservice原子必須有足夠的容量，所以它的容量設(shè)定為100.Multiservice1 ：公交車生成與實(shí)際到達(dá)間隔過渡Cycletime: mins(5) Send to: if(label(Depart,first(c)-time300,1,2) 如果公交車在5分鐘內(nèi)將要離開，將會(huì)通過通道1發(fā)送到分配工具。如果距離離開時(shí)間還大于5分鐘，通過通道2到達(dá)下車點(diǎn)。Multiservice Unload:下車點(diǎn)Cycletime: 30 下車時(shí)間為30秒。Multiservice Wait:緩沖區(qū) Cycletime: label(Depart,last(c)-120-time公交車必須在出發(fā)前2分鐘的時(shí)候離開。因此，周期時(shí)間就是出發(fā)時(shí)間減去當(dāng)前時(shí)間和2分鐘。Queue6 :優(yōu)先站臺(tái)分配工具Send to: 7. By label value (direct): the channel number is written directly on the label named Platform of the 1st atom in the queue. If the label value is 0 then send to channel 1. Queue1 to Queue5: queue for the platforms Send to: 2. An open channel (First channel first): search, starting from the first channel, and send to the first open channel found. Stop 1a to Stop 5b: Stop 1a to Stop 5bCycletime: if(label(Depart,first(c)-time120,120,label(Depart,first(c)-time)假如出發(fā)時(shí)間距到達(dá)時(shí)間不足2分鐘，公交車必須等待2分鐘，因此，周期時(shí)間為2分鐘。否則，等待時(shí)間是出發(fā)時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間的差值。后車位設(shè)置： Trigger on Entry: closeinput(out(2,c) Trigger on Exit: openinput(out(2,c) 前車位設(shè)置： Trigger on Entry: closeoutput(in(2,c) Trigger on Exit: openoutput(in(2,c)方案2 busstation