這篇文章了「柔性生產線」的原理、優缺點,以及我自己在游戲中是如何設計、優化並落實這種生產線來建設一個「建築超市」的。

戴森球計劃-柔性生產線原理及搭建指南 1

圖為生產了游戲內幾乎所有建築的「柔性生產線」

原理

關於『戴森球計劃』游戲本身的各種原理機制我就不了,本文只「柔性生產線」。

「柔性生產線」的精髓在於投料區的T字形傳送帶和控制輸入輸出的投放、回收分揀器。

T字形傳送帶

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T字形傳送帶

對於這種T字形的傳送帶,游戲中有一個被玩家稱為「轉彎讓直行」的設定。只有當綠色框內的材料被用完並空出位置分享以後,紅色框內的材料才會「落下來」匯入主線,否則紅色框內的材料會一直被「頂住」,一動不動。

T型傳送帶是這整個系統的核心,它避免了普通混帶生產容易出現的「堵線」情況。環線所有原料的輸入都必須經過這個T形結構。

投放、回收分揀器

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投放、回收分揀器

在前文所述的T形傳送帶上加入兩個分揀器,對輸入環線的原料進行自平衡的輸入輸出控制。圖中右側的綠色分揀器稱為「投放分揀器」,左側的藍色分揀器稱為「回收分揀器」。從環線回收材料的回收分揀器要注意設置好過濾器。

運行一段時間後,投放分揀器每放下一個材料,回收分揀器就回收一個材料,這樣環線上的材料數量就達到了一個穩定平衡的狀態。具體分析的話,投放分揀器每放下一個材料,T形傳送帶上橫向的材料就會整體前移一格。這時分情況討論:

1.如果這時回收分揀器回收到了材料的話,回收的材料就會填補橫向前移所產生的「空隙」,從而根據「轉彎讓直行」原理,繼續堵住豎向傳送帶材料的下落,避免環線上的材料過多;

2.如果這時環線上的材料被用於生產而消耗掉了,回收分揀器沒有回收到材料,那麼橫向前移所產生的「空隙」就無法被補充。當這個空隙不斷擴大、直到接觸到T字形路口的時候,就會導致豎向傳送帶的材料下落,從而補充環線上的材料數量。

T形傳送帶和投放回收分揀器配合,巧妙地實現了「自平衡」的功能,這就是整個「柔性生產線」的核心原理了。

可以注意到,給環線輸入材料的投放分揀器是綠色的2級分揀器,從環線回收材料的回收分揀器是藍色的3級分揀器。回收比輸入速度快是為了防止某個材料被回收分揀器漏過,這樣可以避免發生某種材料輸入過多、超出其帶寬佔比的問題。

帶寬佔比的計算

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注意環線上材料之間的間隔

提到帶寬佔比,這個概念就需要仔細說說了,它決定了一個環線最多能容納多少種材料。

「環線上的材料為什麼不會越來越多?」這是因為一種材料在環線上的數量是存在上限的,這個上限與投放分揀器的供貨速度和傳送帶環線的運行速度有關。從圖中可以看到,環線上的材料之間存在一個等距離的間隔。產生這個間隔的原因是,投放分揀器在連續投放兩個材料之間,需要一定的等待時間,而在這個時間內,環線上的材料會向前移動,移動的距離就是這個間隔的長度。換句話說,只要投放分揀器的等待時間越短,這個間隔就可以越小,那麼環線上的材料數量就可以越多。

為了討論這個問題,我們要先定量地描述投放分揀器的速度和傳送帶環線的速度。以圖中為例,投放分揀器為2級、跨度1格,速度為3/s,表示每秒可以投放3個材料。傳送帶環線為3級傳送帶,速度為30/s,表示每秒可以運送30個貨物,或者說,貨物每秒會向前移動30個貨物的距離。通過簡單的計算可以得知,投放分揀器在投放前一個貨物後,當前一個貨物向前移動了10個貨物的距離時,投放分揀器才會投放第二個貨物。對比一下圖裏的間隔大小,是不是差不多就是10個貨物的距離?這樣,環線上貨物之間的距離就可以通過投放分揀器的供貨速度和傳送帶環線的運行速度來計算得出。進而,某種材料在環線上的數量上限,可以通過環線的長度和貨物之間的距離來計算得出。

現在我們來談談帶寬佔比吧。圖中的貨物之間存在這麼大的間隔,可不可以在這個空隙里塞入其他種類的材料呢?當然可以,這就是混線了。由於間隔大小隻與分揀器速度和傳送帶速度有關,因此空隙里能塞入多少種材料也由這兩個數據決定。

我們把環線上某種材料的數量上限佔據環線總容量的比值,稱為這種材料的「帶寬佔比」:

以圖中為例,分揀器速度為3/S,傳送帶速度為30/S,3÷30=1/10,圖中材料的帶寬佔比為十分之一。也就是說,圖中的環帶最多可以容納10種材料的混帶。

那麼各種分揀器和各種傳送帶互相搭配,可以容納多少種材料混帶呢?貼吧吧友@378330323總結出了所有情況的表格:

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圖為吧友@378330323所總結的:在不同的分揀器速度和傳送帶速度下,環帶可以容納多少種材料混帶

(註:由於3級藍色分揀器受科技等級影響,一次會抓取多個貨物,可能會導致各種問題,因此實際應用中投放分揀器請不要使用3級藍色分揀器,回收分揀器則可以使用。)

可以看到,每種材料的帶寬佔比只與其投放分揀器速度和傳送帶環帶速度有關,是一個固定值,因此不用擔心「某種材料的空間會被其他材料擠占」、「環帶上材料會越來越多最終堵帶」的問題。如果還不理解, 可以看看下面這張更加直觀一點的圖:

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示意圖,直觀地解釋了為何環線不會堵帶以及環線上材料數量恆定。 以上就是「柔性生產線」的核心原理了。

實際應用

接下來我在游戲中是如何實際應用,利用「柔性生產線」建設一個「建築超市」的。

結構設計

首先根據數據,我們可以清楚地看到在游戲中同時建造38種建築和2種運輸船的材料需求,以及每種材料的總線帶寬佔比、涉及的產線數量。

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(註:此處為理論數據,不考慮實際生產的上下游關系與上下級關系。)

在這個表格的基礎上,我將所有這些原材料分成了幾類:

1.首先是需求量最高的前8種材料,4個一組,分為兩類,交給塔1、塔2兩個星際物流塔來輸入給產線。這8種材料的需求量大,考慮單獨使用一個環線供應,我這裏使用外環,藍色傳送帶搭配綠色跨度1的投放分揀器,每種材料的帶寬佔比為3÷30=1/10,即外環最多可以混入10種材料。

2.接着是表格繼續往下的14種材料加上後面的引力透鏡,共15種材料,5個一組分為三類,交給塔3、塔4、塔5來輸入給產線。(之所以把後面的引力透鏡放進來,是因為引力透鏡的生產較為復雜,適合單獨設立生產線,不適合放到這個「超市」裏面。)這15種材料共用一個環線供應,我這裏使用內環,藍色傳送帶搭配綠色跨度2的投放分揀器,每種材料的帶寬佔比為1.5÷30=1/20,即內環最多可以混入20種材料。

3.最後是剩下的4種材料加上表格里漏掉的晶格矽,共5種材料。這5種材料的需求量較小,涉及的產線較少,且生產起來較為簡單,不佔位置分享,因此考慮放到環線內就地生產,不去佔用環線寶貴的帶寬。

具體的材料分配見下圖:

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各個物流塔的材料分配、分揀器設置

可以看到圖中有一列新加的「比例」數據,以及內環和外環的分揀器設置各有2種,這是我在上面的分類下進行的進一步優化。

在上面的分類中可以看到,外環的帶寬只使用了8/10,內環的帶寬只使用了15/20,這些剩下的帶寬可不可以利用起來呢?當然可以!同時我們看看材料需求表,可以發現即使在同一類裏面,不同材料的需求也是有所不同的,比如前8種材料中鐵塊和鋼材的需求量就比剩下的6種要大一些。前面又說過,每種材料的帶寬佔比只與其投放分揀器的速度和傳送帶環帶的速度有關。環帶的速度確定了,那是不是可以通過改變投放分揀器的速度來控制帶寬呢?具體來說,只考慮外環8種材料的話,這8種材料的需求比例為23%、16.6%、12%、12%、9.5%、9.1%、9.1%、8.6%, 可以大概分成2:2:1:1:1:1:1:1(此處分成這種比例只是簡單方便。受限於投放分揀器的搭配,想要更加細分的話會非常麻煩),比例為2的材料使用2個投放分揀器加快投放速度,比例為1的使用1個,更加靈活地分配帶寬。同樣,內環的15種材料也可以按需求量分配不同帶寬。

經過上圖中的分配後,不但考慮到了每種材料的需求量,還把內環外環的帶寬都佔滿了,充分利用帶寬,把環帶的性能榨乾!

下圖是供料區5個星際物流塔和雙圈環帶的總體效果圖:

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供料區總體結構

投料區設置

下面的5張圖是供料區5個物流塔的詳細設置,請注意傳送帶的方向、分揀器的等級、個數、跨度,以及設置好回收分揀器的過濾器。

(註:在搭建供料區時,建議在全部斷電的情況下進行,當建造完畢、放好原材料、檢查無誤以後,再給整個區域同時供電,避免不必要的麻煩。)

具體每個物流塔的詳細設置如下:

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物流塔1 – 鐵塊、鋼材、石材、超級磁場環。

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物流塔2 – 鈦合金、齒輪、處理器、電路板。

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物流塔3 – 玻璃、磁線圈、高純矽塊、石墨烯、框架結構。

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物流塔4 – 電漿激發器、粒子容器、鈦塊、電動機、電磁渦輪。

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物流塔5 – 粒子寬帶、光子合並器、銅塊、量子晶片、引力透鏡。

實現生產

供料區已經設置完畢,接下來就可以開始佈置生產區了!

生產區的設備在入手原料的時候,分揀器不需要設置過濾器,因為設備會自動抓取有用的原料而略過不需要的原料。即使生產某個產品需要5種材料,如果這5種材料都在一個環線上,那麼甚至只需要1個分揀器就可以順利生產!由於我使用的是雙環線,所以理論上每個設備只需要兩個輸入分揀器就夠了。

還有一點要注意的是,不要使用3級的藍色分揀器!因為我們沒有設置過濾器,所有材料都通過一個爪子抓取,而藍色分揀器有「一次抓多個」的特性。這可能會導致生產設備里某種材料空缺,而另一種材料卻過剩,分揀器里過剩的材料卡住放不下來,從而無法空出位置分享抓取空缺的材料,從而堵塞了整個生產設備的生產。可以考慮全部使用綠色分揀器來解決這個問題。

至於在什麼位置分享擺放設備,這裏就體現出混線生產的優越性了。由於所有原材料都在環帶上運行,因此生產設備只要能連接到環帶,放在哪裏都可以!具體如何放是很隨便的,但是我稍微有點強迫症,就整理了一下所有產品的信息,如下圖所示。(圖裏的數據就不用看了,我本來是想根據消耗量和優先級決定一下各種產品之間的上下游關系的,後來想想還是算了,太麻煩了也沒必要。)大家可以參考一下我的分類,根據這些產品的類別決定哪些放在一起,靠近生產,這樣也方便取貨。 其中黃色格子的材料是需要就地生產的,黑框框起來的是原料有依賴關系的,最好相鄰生產。

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圖為各種產品的功能分類,以及用不上的消耗量數據

下面放兩張我自己的具體擺放方案:

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左半部分的設備擺放情況

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右半部分的設備擺放情況

最終,我的整個生產線搭建完成的效果是這樣的:

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整個生產線的完工圖

能夠在如此小的空間內,生產出遊戲內幾乎所有的建築,並且生產設備還可以擺放得如此條理清晰、結構美觀,對於「柔性生產線」,我只能用一個詞來形容——妙啊!!

優缺點

最後總結一下「柔性生產線」的優缺點。

優點

1. 強大的自平衡功能:由於投料區的巧妙設計,利用了游戲裏T形傳送帶「轉彎讓直行」的特性,產線上所有原料的投放和消耗可以自動形成平衡。在消費端消費速度發生變化(如接入了新生產設備增加消耗,倉庫已滿減少消耗等)時可以使原料投放端自動適應,自動完成復雜的產量重分配任務,可以適應各種復雜工況。

2. 極高的布線效率與靈活性:由於是混線生產,即使生產多個種類的產品,整體上只需要一條環形傳送帶就能完成所有生產設備的接入,對傳送帶形狀沒有要求,且佔地空間小。可以從環線的任何位置分享下料,也可以在任何位置分享取料,不用考慮上下級關系,全程沒有任何跨線,拆建極其簡單。

3. 方便增加產物、產量:因為環線只要是個環就行,沒有特別的形狀要求,因此要接入新生產設備的時候,只要隨便找一段暴露在外面的環線,重新繞個圈,就能產生新的接入空間,要擴容也可以通過相同的方式。因為環線沒有嚴格的上下游,所以理論上放在哪裏都可以。

缺點

1. 生產速度較慢:由於是混線生產,受限於傳送帶和分揀器的速度,「柔性生產線」只適合「超市」模式(生產各類物品並集中保存於對應的「貨架」中,隨用隨取)這種沒有長時間持續消耗、且需求量不大的物品的小批量生產。游戲中的各類建築非常適合「超市」模式,但各色矩陣則難以用這種量產。

2. 生產存在優先級問題:當同一條環線的上下游需求同一種材料時,只能按順序生產,如果上游對材料的需求過大,下游可能長時間無法接收材料而處於停工狀態。

3. 難以分配各種材料的供貨比例:由於每種材料在環線上所佔的帶寬取決於分揀器的速度,而分揀器的種類有限,「柔性生產線」無法精確地分配不同材料的供貨比例。「超市」模式對於各種材料的需求量有所不同,難免會出現有些材料短缺、有些材料過剩的情況。可以通過合理搭配分揀器來調整不同材料的帶寬佔用率,從而實現較為簡單的比例分配。