一个移动资源调度的建模问题（多种软件实现）

qtbgo

最近有个小题目，涉及移动资源的建模和简单的调度，很想知道不同仿真软件如何实现，希望各位能够提供各自熟悉的软件的实现模型，交流一下。本帖不是比较各种软件的优缺点，纯粹是交流贴。
题目描述如下，这是一个油轮码头系统，如图。油轮(Tanker)以指数分布到达港口（Harbour），排队（先进先出），等待一个拖轮（Tug）将其拖到一个空闲泊位（Berth），这称为“靠泊”，如果有多个泊位空闲，则随机选一个。拖轮将油轮拖到泊位后，即释放油轮，可以接受下一个任务。而油轮则开始装油，装完油后，即发出“离泊”请求，等待拖轮将其拖到港口（harbour），这称为“离泊”，释放后离开。总共有三个泊位。
拖轮的调度规则很重要，描述如下：
如果拖轮在港口处，则“靠泊”请求优先于“离泊”请求；
如果拖轮在泊位处，则“离泊”请求优先于“靠泊”请求；
如果没有任何任务请求，则停在当前位置

油轮到达时间间隔、从港口到泊位的行驶时间、以及在泊位的装货时间大家自己随便设置。

请建立上述问题的模型并粘帖上来，谢谢。

以上模型实际上代表了一类非常常见的移动资源建模类型，比如搬运车辆在不同站点间搬运，操作员在不同机器间搬运零件。不同软件建模有助于大家交流。


我用flexsim4.3建了一个初步的模型，见附件，主要代码在operator（即拖轮）的queue strategy字段。




[ 本帖最后由 qtbgo 于 2009-2-19 20:48 编辑 ]

qtbgo

顺便提一下，以上案例取自以下电子书
http://www.simulway.com/bbs/thread-11052-1-1.html

focuscon

秦老师，可否再用Extensim做一个，很想知道Extensim如何实现，谢谢！

iesim

如果拖轮在泊位，油轮虽然还没有装完油，但即将装完油，此时，如果接到一个靠泊请求，那怎么处理优先级呢？ 是接着等油轮装完油，还是处理靠泊请求呢？

这里面涉及到的调度逻辑应该比罗列的要复杂一些吧。

用ExtendSim 很容易处理，在把以上逻辑搞清楚之后，我发上来用ExtendSim 做的模型。

可以参考看看这个flash     http://www.edgestone-it.com/edgestone.swf

这是一个运输铁路网当中，有限的机车在多个处理点之间不断拉送车厢，拆分车厢，等待命令，提前启动，预约铁路网路，决定走行路线的铁路调度例子，是用ExtendSim 6 做的。

在这里，就涉及到一个机车车头和车厢不断拆分。 机车是用方块表示，圆圈代表车厢（罐车），单独的方块代表单独的机车，圈圈加方块代表机车牵引罐车。这个flash 里面的模型更加复杂，还涉及到提前预约，提前启动等等。

[ 本帖最后由 iesim 于 2009-2-9 00:01 编辑 ]

focuscon

秦老师的Flexsim模型中，如果要把人和机台变成船只是不是还要对相应的实体做编程处理呢？当然人和船只只不过是符号，我们要的是内在逻辑。个人认为如果Flexsim中的实体是更为抽象一点的符号，不是更有柔性吗？建模速度也会更快啊。这只是一个疑问。

期待王博的模型，想看看Extendsim如何实现。

qtbgo

1 王博士提出的“如果拖轮在泊位，油轮虽然还没有装完油，但即将装完油，此时，如果接到一个靠泊请求，那怎么处理优先级呢？ 是接着等油轮装完油，还是处理靠泊请求呢？ ”
就进入了更加复杂的调度逻辑，我们这里先假设不这么复杂。也就是在刚才的情形下，拖轮将不等待油轮装完，而是驶向港口处理靠泊请求。

2 至于focuscon提出的形象问题，只要设置operator和flowitem的3D形状为船，即可。

为了增加点趣味性，我将实体变成了船的形状，见本帖附件。

[ 本帖最后由 qtbgo 于 2009-2-9 15:31 编辑 ]

iesim

用ExtendSim 做了一个模型，为了一目了然，我没有对模型进行分层，所有模块都在一个层面上，所以，没有考虑美观的问题，只是做了一些标注。为了讨论方便。

这个模型采用了集中调度、分散仿真的思路，就是所有的调度逻辑都放在一个集中的模块中，这样方便以后扩展到更复杂的逻辑上，也容易维护。

这里面逻辑也包含了拖船在泊位之间移动的时间。

这个模型只是可以用extendsim 实现的方法之一。其实这里面的 Batch / Unbatch 模块都可以省略，这样模块数量会更少。但那样的话，需要的抽象思维更多一些。我先发这个模型，如果对其他实现方法感兴趣，我可以再做出来。

focuscon

神速啊，学习ing.

iesim

原帖由 focuscon 于 2009-2-9 14:09 发表
神速啊，学习ing.

这里的调度逻辑不算复杂，即使再复杂一些，比如说，将泊位的数量增加几个，ExtendSim这个模型中也只需要修改几个参数就可以了， 处理起来应该很方便。呵呵

iesim

ExtendSim 模型的建模思路：

关于这个模型中对移动资源的处理具有普遍意义，我们用这种思路成功处理过铁路网中机车移动的情况。

可以看到，模型大概分成两条主线，上面那条主线主要描述的是油轮到港，装油，最后离开的流程。下面这条主线主要描述的是移动资源，也就是拖轮的调度。

对于移动资源来说，最重要的是确定移动资源应该在什么时候从一个地点启动，也就是决定出发点的启动时间，以及应该到什么地方，也就是决定目的地点。对于抽象程度较高，不太关心从出发点到目的点之间走行的路径，而只是关心走行的距离和时间的话（距离可以通过速度转换成时间），那么我们只需要建立一个点到点的距离矩阵表格，或者点到点的移动时间矩阵表格，那么，在确定了起点和终点之后，只要通过这个表格查找距离，就可以确定走行的时间。我们现在这个例子就属于这种情况，因为港口面积较大，拖轮走行自由度相对宽松一点。如果是铁路网，那么情况就更复杂一些，因为铁轨具有独占性、方向性，机车不能随意走行，那么，在这种情况下，除了确定起点和终点之外，还要规划出机车走行的路线，并且在必要的时候，还需要对走行的路线进行“预约”，禁止其他车辆驶入。

回到我们这个例子。
拖轮调度的逻辑需要的输入包括
（1）拖轮目前的位置和状态（空闲？繁忙？）
（2）是否有其他油轮有请求？ 谁发出请求？
拖轮调度的逻辑需要的输出包括
（1）让拖轮启动的时间
（2）拖轮的目的地
（3）从出发点到目的地的走行时间

一般情况下，可以想像拖轮没有自主决定权，它的调遣都听从于模型调度模块发出的指令，它唯一要做的就是执行（从一个地方通过一段延迟走到另外一个地方）和报告（汇报当前的状态和位置）。这个模型采用了集中调度，分散仿真的方式，也就是说所有调度指令的发出都是由[42] Equation 这个模块发出。

这个模块每隔一段时间进行一次调度计算，之所以采用了固定时间间隔计算的方式，而没有采用某个事件触发的方法，就是为了以后更复杂模型逻辑中，在没有事件发生而需要调度的情况下，也可以提前发出调度逻辑。比如说，如果要求拖轮在油轮装油即将结束之前10分钟就要启动，以便可以在油轮刚刚装完油就可以被拖走，那么采用固定时间间隔方法可以满足这个要求。在ExtendSim 中，采用固定时间间隔运算调度逻辑并不会显著影响到运算速度，因为大部分情况下，计算并不触发任何动作，而采用集中调度的好处，就是这个调度逻辑的运算速度近乎可以忽略不计。

为了记录拖轮当前的状态，我们定义了一个 TugLocation 的属性，为了记录在港口和三个码头是否有油轮等待被拖走，我们采用了 Location 的数组，这个数组实时记录了 L1 （港口是否有船），LL1 到 LL3 （是否有已经装完油的油轮等待被拖走），以及 L2 （拖轮本身是否空闲）。这些都是在 [42]Equation 中进行调度逻辑处理所需要的输入参数。那么在[42] Equation 模块中的调度逻辑其实很简单，就是判断如果拖轮空闲，那么按照一定的优先级看港口和三个码头是否有拖运的任务，如果没有，就接着在原地等待；如果有，那么就会输出三个信息
（1）OPEN=1  将 拖轮队列 后面的Gate 打开，让拖轮启动出来
（2）Which  告诉拖轮去哪个目的地
（3）通过查表得出出发点和目的地之间的移动时间

有了这三个信息，就可以让拖轮走到任何需要的地方，或者和港口的油轮，或者和已经装完油的油轮，进行 Batch 捆绑。

focuscon

王博士讲得太精彩了！我已经整理到Extendsim版块。
      要看更多题目请到
http://www.simulway.com/bbs/thread-13323-1-1.html

pipilu

建模思路：
               拖船可以看成小车，油轮作为托盘，而装油既为装货（油看作货物）。港口（Harbour）处放置存储区（定义先进先出），当有油轮（托盘）进来既对小车存储地进行判断，如果有小车既将小车调出搬运，没有就等待；小车在规定的道路（海上）行走，做完运送工作（移动到道路尽头，卸货后）就读入自己的位置，并参考位置分别对泊位（Berth）、港口（Harbour）进行判断，有工作就去做，没有就回到小车存储地；卸货后（托盘被移动到泊位）既开始装货（根据托盘的存储量的不同，装的货物数量不一样，既装油量不一样），产生装货时间，当最后一件装完后类似于港口处（既对小车存储地进行判断，如果有小车既将小车调出搬运），这样既完成了楼主所要求的物流模型。
     不知道我说的是否明白，用PLANT做应该很容易。等我做完手头儿的项目如果还没有人用PLANT做出来，我就做一个。

gc_jiangwust

pipilu有空的话还是做个运输铁路网的仿真吧 。我正在用emplant学习铁路运输模拟，趁机会学习下。

gc_jiangwust

iesim 博士。有空的话能不能详细说下那个flash里面的建模思路。
顺便问下，那是给哪个公司的炼铁车间做的

iesim

原帖由 gc_jiangwust 于 2009-2-19 17:10 发表
iesim 博士。有空的话能不能详细说下那个flash里面的建模思路。
顺便问下，那是给哪个公司的炼铁车间做的

flash 里面的建模思路和上面已经写的思路大体差不多。

公司名称这里不便多说，你可以到我们网站上找得到。