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第1章 什么是仿真 仿真（simulation）是模仿实际系统行为的一类广泛方法和应用手段，通常借助计算机和相应的软件来实现。事实上，“仿真”一词具有非常宽泛的含义，其思想可应用于各种不同的领域和行业。目前，随着计算机和软件前所未有的高速发展，仿真变得越来越普及和功能强大。 本书为读者较为全面地阐述了仿真的一般理论，特别讲述了一种专用仿真工具软件Arena的使用。本书第1章和第2章介绍了仿真的一般思想和逻辑，第3－9章着重讲述Arena的使用。然而，我们并不准备把本书作为包罗Arena一切的一本完整的参考手册（Arena的在线帮助系统具有此项功能）。第10章告诉读者如何把Arena与外部文件及其它应用程序相集成，并对Arena的一些高阶功能进行了总结评述；第11章介绍了如何应用Arena对连续系统和离散/连续混合系统加以建模；第12－13章讨论了有关如何对仿真试验进行计划、如何对结果加以解释、以及如何管理仿真项目等问题。附录A是一个为《华盛顿邮报》实施的仿真项目的详细记述；附录B给出了近期“Arena建模学生竞赛”中几个相当复杂的问题，该竞赛是由美国工业工程师协会（Institute of Industrial Engineers）与Rockwell软件公司（先前的System Modeling公司）联合举办的；附录C提供了仿真所必须的概率论与数理统计知识的快速复习；附录D描述了Arena用到的各种概率分布；附录E提供了软件的安装指南。阅读完本书以后，读者应能应用Arena对各种系统进行建模，并能成功且有效地从事仿真研究。 本章讲述了仿真的一般概念。1.1节提出了一些应如何研究系统模型的一般思路，并给出了几个例子说明仿真在什么情况下有用。1.2节包含了有关仿真及其普及性的更具体的信息，介绍了仿真的长处（及一项短处），并尝试对人们所作的各种仿真加以分类。1.3节简要介绍了实现仿真的几种方式。最后，1.4节追溯了仿真手段和应用场合的发展变化。阅读完本章后，读者应能明确仿真所适用的场合、仿真能完成什么功能、以及Arena是如何帮助你完成的。 1.1 建模 像大多数分析方法一样，仿真也涉及到系统和系统模型。因此，本节首先给出了一些系统模型的例子，并描述了几种如何通过研究这些模型以了解相应系统的模式。 1.1.1 对什么建模？ 计算机仿真需要处理系统模型。一个系统（system）指的是实际存在或计划中的一个设施或过程，例如： ( 一个制造工厂，含有机器，人员，运输设备，传送带以及存储空间。 ( 一个银行，含有各种不同顾客，银行员工，以及各种服务设施，如柜员窗口、自动提款机（ATM）、贷款服务台、顾客保险箱等。 ( 一个机场，包括离港旅客登记，通过安全检查，前往登机口，登机；离港班机等待牵引拖车与跑道；到港班机等待跑道，登机口与地面服务人员；到港旅客前往行李提取处等待提出行李；行李搬运系统处理延迟、安全以及设备故障等问题。 ( 一个配送网络，包括工厂、仓库、以及运输通道。 ( 医院中的急救中心，包括医务人员、急诊室、急救设备、救护物资、以及病人运送工具。 ( 器械或办公设备的区域服务运作，包括散布在一个地理区域中的潜在客户，各种不同资质的服务技术人员，装运各种零件与工具的卡车，以及一个中央仓库和调配中心。 ( 一个计算机网络，包括服务器、客户机、磁盘驱动器、磁带驱动器、打印机、联网设备、操作员。 ( 一个高速公路系统，包括路段、交叉口、控制设施、通行车辆。 ( 一个中央保险索赔办公室，包括各种办公人员和设备，完成接收各类申请文件、审查、复制、存档、寄送等工作。 ( 一个法院审判系统，包括法庭、法官、辅助人员、缓刑监督官、假释官、被告方、原告方、各种条例等。 ( 一个化工厂，包括存储罐、输送管道、反应罐、装运成品的铁路液罐车。 ( 一家快餐店，包括各类员工、顾客与设施。 ( 一家超级市场，包括存货控制、收款与顾客服务。 ( 一个主题公园，包括娱乐设施、商店、餐馆、工作人员、游客与停车场。 ( 应急人员对灾难事件的响应。 人们通常通过研究一个系统来度量它的性能、改进它的运行、或对未来系统加以设计。而系统的管理人员或控制人员也希望在日常运作中随时能够得到帮助，譬如在一个工厂中当一台重要设备出现故障时应如何应对。 我们甚至了解到有一些管理人员要求使用仿真却并不真的关心最后能得到什么结果，他们的主要目的在于了解他们的系统是如何工作的。在建立仿真模型之前，必须要定义系统的工作过程，而仿真分析人员发现，通过对系统工作过程的分析经常可以透彻地理解在哪些方面需要加以改造。部分原因是由于很少能有某个人负责了解整个系统是如何工作的。在机械设计、物料搬运、加工等方面分别有各自的领域专家，但在系统的日常运作方面就没有了。所以在阅读本书时一定要明确一点，仿真绝不仅