第2章 Plant Simulation概览

Plant Simulation is software for integrated, graphic and object-oriented modelling, simulation, and animation. Many complex systems may be modelled and displayed in great detail closely resembling reality.

2.1 面向对象

Plant Simulation是完全面向对象的。 了解面向对象编程的基本原理，能够使您以一种有组织且可维护的方式建立大型复杂系统模型。

类、属性和实例

假设我们需要对病人建模，病人相关的属性包括年龄、预约时间和性别等。我们不需要关心确切的年龄、预约时间和性别，但一个病人模型必须要含有这些属性。用面向对象的术语，我们需要定义一个Patient类，有age、appointmentTime、gender等属性。
Patient类不是指代某个病人个体，它用于描述所有病人的特性。对Patient类进行实例化，可以得到病人个体。这些个体称为Patient类的实例。每个实例都有相同的属性（age、appointmentTime、gender），但属性的数值会有差异。

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派生和继成

当模型变得更加复杂，可能需要区分成人和儿童。 二者都具有Patient类的所有属性，但是对于儿童，我们只需要知道他们是否已接种疫苗。 我们可以通过将属性ageCategory和isVaccinated添加到Patient类中，这会影响成人和儿童。 面向对象提供了一个更合适的工具——推导。 从原始的“患者”类别中派生出两个新类，并将它们称为Adult和Child类。 对于后一类，我们添加属性isVaccinated。 当我们谈论Patient、Adult和Child类之间的关系时，Patient类是父类或起源类，而Adult和Child类是Patient类的子类。
Adult和Child类继承了Patient的三个已有的属性。这意味着，如果我们更改（例如重命名）Patient类中的属性，则该更改也将同时反映在Adult和Child中。 但是继承仅适用于从源到子类的继承。 如果您在Adult或Child中更改了继承的某个属性，则相当于不再继承该属性，并且更改不会反映在Patient类中。同样，Adult和Child可以像其他任何类一样实例化或者派生。

Note

1. Plant Simulation将类和实例都看成对象，但要认识到二者是不同的
2. 除了派生，还可以复制某个类。复制的类跟原来的类之间不存在继成关系。
3. Plant Simulation中有各种基础类，可以用它们创建自定义的building blocks。 可以使用复制和派生来创建自己的专用类。 而有时您需要用一组现有类来创建一个新类，通过内建对象Frame能够做到这一点（在Frame上放置多个基本类可以创建一个新类）； 本书将在部分B探讨这一话题。 而部分A所涉及的Frame就是包含完整仿真模型的Frame。我们称之为RootFrame。

2.2 Plant Simulation桌面

建立一个新模型

1. 打开Plant Simulation
2. 选择新建模型
3. 创建2D模型
   Plant Simulation桌面如下图所示，包括一些工具栏和停靠窗口：

• Class Library：结构化显示当前模型所有可用对象类（object classes）。 对象类以熟悉的Windows树格式保存。 您可以自己添加文件夹，移动、复制、创建和删除类。 但是请注意千万不要删除Plant Simulation的基本类！
• 控制台Console：显示Plant Simulation执行操作的有关信息。
• 工具箱：结构化显示当前模型的对象类。 默认工具箱包含一些经常使用的对象类，可以更轻松地在模型中插入对象类。另外，还可以构造自定义工具箱。
• RootFrame：包含组成模型的所有对象。
  
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注解

1. 如果某个工具栏或窗口尚未激活，则可以在功能区选择Windows->Dockable Windows将其激活。
2. 打开，关闭和保存模型要用到File菜单。 一次只能打开一个模型，因此打开新模型前必须先关闭模型。
3. 您可以在主页（Home）菜单中启用或禁用动画。禁用动画将加快仿真速度，例如当您需要进行大量重复实验时。
4. 文件->首选项（File->Preference）菜单可以进行多项设置。 例如，您可以在常规（General）下更改时间格式，在“建模”下选择要显示和隐藏的元素，还可以在“许可证”下修改许可证设置。

2.3 Class Library和Toolbox

Plant Simulation提供了一组基本对象，在许多情况可以直接在仿真模型中使用。 但是，现实世界中的部署模型会涉及各样各类的对象，以致于无法为每种场景都提供适当的对象。 因此，Plant Simulation提供了一些基础对象，您可以对其进行修改以满足您的特定需求。 这些对象称为应用对象。

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Plant Simulation提供的基本对象按照一些简单的标准来分类。 了解这些标准后，有助于您更方便地找到最能代表真实世界实体的对象。 如果找不到合适的对象，则可以通过修改或组合现有的基本对象来创建一个新对象。 您可以在类库（Class Library）中找到对象。 Plant Simulationt以文件夹和子文件夹这类分层视图的形式展示基础对象。 有需要时，您可以添加，重命名和删除文件夹。 默认情况下，类库包含八个文件夹：

• MaterialFlow对象包括两类：（1）运输或处理模型内移动单元（MUs）对象（主动型），（2）存储部件及显示部件的移动轨迹（被动型）。
• Fuilds对象，比如Pipes、Tanks或Mixers，简化了流体材料的建模。 这些材料可以是液体，气体或其他可流动的形式。
• Resource对象用于添加工人到工站，还可设置工人在工站之间的路径上移动。
• InformationFlow对象用于对象间交换信息（例如，变量，TableFile或方法）
• UserInterface对象用于用户与模型之间的交互。例如，用于模型输入的对话框和用于模型输出的图表和报表。
• MUs代表物料流。 它与其他对象类的区别在于MUs可在模型中移动。 属于MUs类型的有Entity，Container和Transporter。
• Tools文件夹包含用于执行特定仿真任务的特殊加载项。
• Models文件夹存储用户创建的模型。您也可以在Class Library中创建新的文件夹或者子文件夹。
  工具箱有很多工具栏组成，通过工具栏快速访问对象类。是否要使用类库或工具箱进行模型构建是个人喜好的问题。 通常来说，使用工具箱会更快更便捷。
  
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2.4 基础对象概览

如上一节中所述，Plant Simulation提供了一组基本对象，这些对象在类库的不同文件夹中分组管理。 标准类库中的文件夹有Material Flow、Resources、Information Flow、User Interface、Mobile Units和Tools，通过这些文件夹我们可以访问最常用的基本对象（通过主页->管理类库可以添加其他库）。

2.4.1 Material Flow

这里先简要介绍MaterialFlow文件夹内的最重要的对象类，后期用到时将会进一步介绍
Connector：建立MaterialFlow对象之间的连接，然后MUs能够在模型中移动。Connector中的箭头表示方向，一个Connect只有能一个方向。
EventController：Plant Simulation是一种离散事件仿真器，仅关注仿真模型中事件发生的时刻。EventController用于管理和同步这些事件。
Frame：Frame用于聚集对象和建立层次化的结构模型。每个模型都要以一个有EventController的Frame对象作为开始，这个Frame称为RootFrame。
Interface：Interface表示Frame中进入和离开的接口，用于多个Frames的互连。MUs通过Interface可以从Frame之间流动。
Source：用于创建MUs，一般放在模型的开始位置。MUs的创建时间间隔可以表示为随机变量
Drain：用于毁坏MUs，一般放在模型的最后位置。MUs完成处理后，要离开系统时则进入Drain。
Station：Station捕获一个MU，持有一段时间（即加工或服务时间），然后尝试将它传递给下一个对象。例如，加工能力是1的机器。
ParallelStation：同样捕获一个MU，持有一段时间（即加工或服务时间），然后尝试将它传递给下一个对象。多个MUs可以在ParallelStation上同时加工，MUs的加工时间可能会有差异，并且独立传递。例如，加工能力>1的机器。
Store：Store接受被动型MUs。MU留在Store中直到用户控制它离开。例如，存储货架系统。
Buffer：