机场行李分拣系统

机场行李分拣系统的研究

一、问题背景介绍

随着网络信息技术的发展，物流在我们的日常生活中发挥着越来越大的作用。譬如现代工业为提高工作效率多采用流水作业，复合产品流水线工厂在对物品加工完后，要对物品进行分拣；网购对实体销售的大力冲击刺激了物流的发展，如何高效有序地在各集散中心或者网点进行快件分拣成为物流公司思考的重点。在日常生活中，航空托运是最快捷也是对物品保质程度最高的托运方式，因此如何进行行李的运送与分拣也就显得分外重要了。通过查阅大量文献，本文选择对机场的行李分拣系统进行模拟，并通过修改参数或改变原子进行对比。

二、模型假设条件

首先，顾客对行李办理托运手续，将行李交付机场工作人员。机场工作人员对行李进行检查后进行条码处理，随后行李被统一堆放后托运，到达目的后进行分拣处理。顾客通过指示得知到指定行李传送带领取自己的行李，流程结束。

将此流程进行变换，对应在Enterprise Dynamics仿真软件中，抽象成如下模型。因为行李的种类各有不同，因此要设置多个源头来产生物品。之后物品在队列中排队，经过处理后进行托运。在软件中，由一条传送带表示托运的过程。因为传送带的运货量和速度有限，为防止通道堵塞，需要设置一个行李的中继存储地点，在行李到达指定地点后，由机场拖车进行分类运送到相应的储存间，此处由warehouse原子代替，再由warehouse与传送带相连，有顾客在传送带上领取自己的行李，流程结束。

三、建模步骤

选择三个source原子代表不同种类的托运行李，出于效率和经济方面的考虑，三个source原子对应的是两个queue原子和server原子，并且与一条传送带相连（模拟为飞机的托运过程），在到达目的后，由两辆托运车根据规定好的路线进行分类，储存在三个warehouse中，再由warehouse与各自相连的传送带相连接，由顾客领取，流程结束。

原子的连接关系如图1。

图1 各原子的连接关系

在参数的设定和函数的应用上。首先，由于各种原子的种类不同，就注定了它们的产生时间不同。source2产品的时间间隔设置为均值为10，方差为5的正态分布，source6的产品时间间隔设置为均值为14方差为7的正态分布，source24的产品时间间隔设置为均值为18方差为9的正态分布。其次，为了方便后面函数的使用以及便于区分，source2产生物品名称全部赋为1，颜色设定为黄色，source6产生物品名称全部赋为2，颜色为红色，source24的物品名称全部赋为3，颜色为黑色。在server原子上，由于每个人的工作效率不一样，且一个人在每件产品处理的时间也可能不一样，因此server3的处理时间符合7-10的平均分布，server8的处理时间符合8-11的平均分布。由于server8相比于server3的处理要更为迅速，因此source2的行李在分配时满足贝努利分布（Bernoulli(80,1,2)），意为80%的物品向server3传送，20%的物品向server8传送。source6满足Bernoulli(40,1,2)，source24满足Bernoulli(10,1,2)。

当行李到达目的后，由两辆托运车进行托运，托运量为8，产品1放入仓库W1，产品2放入仓库W2，产品3放入仓库W3。各个仓库通过相连的传送带将

行李进行传送，为更加贴近实际情况，将传送带的传送量进行了限制，且传送速度改为0.5m/s。

在函数控制上，dispatcher的语句可以选择空闲的托运车进行托运，托运车的函数则是对source发出的产品名称进行比对，如果产品名称为1，则运送到到W1，若产品名称为2，则运送到W2，若产品名称为3，则运送到W3。

函数代码如下：

if(label([LabelName],first(c))=1,1,if(label([LabelName],first(c))=2,2,3))

此外，根据实际情况的需要，在W1，W2，W3的入口触发器和出口触发器通过函数控制。将W1的库存量控制在100，即库存量小于100就继续放入行李，当库存量大于100时，暂时停止放入行李，当库存量再次小于100时，继续放入行李。同样道理，将W2的库存量设为40，W3的库存量设为20。

W1仓库设置代码如下：

进口出发器：if(Content(c)<100,OpenInput(c),CloseInput(c))

出口触发器：if(Content(c)>110,CloseInput(c),OpenInput(c))

W2仓库设置代码如下：

进口出发器：if(Content(c)<40,OpenInput(c),CloseInput(c))

出口触发器：if(Content(c)>50,CloseInput(c),OpenInput(c))

W3仓库设置代码如下：

进口出发器：if(Content(c)<20,OpenInput(c),CloseInput(c))

出口触发器：if(Content(c)>30,CloseInput(c),OpenInput(c))

四、模拟运行结论

实验设置如图2所示。

图2 实验设置参数

初步运行结果显示为，系统可以正常运作，但等待率较高，在server8前等待处理的行李较多，形成了积压。此外，托运车数量上有待增加，且W1、W2仓库存在严重的积压现象。

为解决上述问题，现将参数调整如下。为解决上述问题，首先，将server8的处理时间改为7到10的平均分布。此外，对于W1，W2仓库的积压问题，可以延长传送带的长度，来增加行李从仓库发送的速度（此处直接通过增加速度实现，由0.5m/s改为0.8m/s）。通过上述结果改动，系统基本运行顺畅，只有行李在机场由行李车托运时有积压的现象。

出于经济方面的考虑，先有两种情形，第一，通过增加托运车的载重量，但这会减缓托运车的速度。第二，增加一辆托运车，但必定会增加相应的成本。参数方面，第一种方法，将两辆车的载运量均改为10，但速度将为2.5m/s（默认为3m/s）。第二种方法，增加一辆托运车，其他参数不变。

两种运行模式下Queue5、Queue9、Queue531的运行报告如图3-8所示。

图3 Queue5在模式一下的运行报告

图4 Queue9在模式一下的运行报告