系統(tǒng)建模與仿真第一章

1、系統(tǒng)建模與仿真系統(tǒng)建模與仿真System Modeling and Simulation36學(xué)時(shí) 2.00學(xué)分先修課程要求：MATLAB 線性代數(shù) 數(shù)值積分孫紅孫紅 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真2系統(tǒng)建模與仿真n（一）本課程的教學(xué)目的與任務(wù)（一）本課程的教學(xué)目的與任務(wù)n系統(tǒng)建模與仿真是一門綜合性學(xué)科，也是控制理論與控制工程、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、測(cè)量工程與儀表、物流管理、工業(yè)工程、物流工程、質(zhì)量與可靠性工程等領(lǐng)域的重要方法。本課程目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)仿真的基本理論、方法與仿真工具，對(duì)實(shí)體系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析、評(píng)價(jià)、和合理規(guī)劃的能力，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握建模與仿真技術(shù)，為將來(lái)利用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)體系統(tǒng)

2、進(jìn)行分析、研究、設(shè)計(jì)及調(diào)試打下基礎(chǔ)。n（二）本課程的基本要求（二）本課程的基本要求n掌握系統(tǒng)建模與仿真的基本理論和方法，至少掌握一種仿真工具，并運(yùn)用其進(jìn)行系統(tǒng)分析、系統(tǒng)建模、模型驗(yàn)證與確認(rèn)、以及輸出結(jié)果的分析。此外還要求學(xué)生具有上機(jī)實(shí)驗(yàn)研究能力。 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真3系統(tǒng)建模與仿真n（三）課時(shí)計(jì)劃（三）課時(shí)計(jì)劃n32講授課時(shí)+實(shí)驗(yàn)課時(shí)n（四）考查方式（四）考查方式n10%平時(shí)成績(jī)+20%實(shí)驗(yàn)成績(jī)+70%考試成績(jī)（五）參考教材（五）參考教材1、肖田元，范文慧編著,系統(tǒng)仿真導(dǎo)論（第2版)清華大學(xué)出版社 2010-2-1ISBN ：9787302204459 2、系統(tǒng)建模與仿真.齊歡,王

3、小平編著 .清華大學(xué)出版社:2004-7-1，ISBN： 9787302082286 3、（美）勞爾著,仿真建模與分析（第4版）.清華大學(xué)出版社 2009-9-1，ISBN ：9787302204060 4、郭齊勝等編著,國(guó)防工業(yè)出版社：2006-05-24 ISBN ：97871180506155、吳重光著,系統(tǒng)建模與仿真,清華大學(xué)出版社 2008-12-1 ISBN ：9787302175230物流系統(tǒng)仿真，張曉萍，石偉，劉玉坤主編，清華大學(xué)出版社，2008.07 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真42022-7-5系統(tǒng)建模與仿真5系統(tǒng)建模與仿真n問(wèn)題一：射箭問(wèn)題問(wèn)題一：射箭問(wèn)題n某人每輪向靶

4、子射10箭，已知其擊中靶心的概率為25，問(wèn)一輪中射中7箭的概率為多少？n問(wèn)題二問(wèn)題二：銀行營(yíng)業(yè)點(diǎn)自動(dòng)存取款機(jī)添置銀行營(yíng)業(yè)點(diǎn)自動(dòng)存取款機(jī)添置n顧客按一定的間隔時(shí)間到來(lái)，排隊(duì)接受服務(wù)，先來(lái)者先用，后來(lái)者后用，顧客不愿在隊(duì)列中等待太久，否則會(huì)離去。管理人員想了解等待時(shí)間超過(guò)3分鐘的顧客的比例為多少，若該比例太大，則考慮再增設(shè)一臺(tái)機(jī)器。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真6系統(tǒng)建模與仿真n問(wèn)題三：系統(tǒng)仿真在集裝箱港口中的應(yīng)用問(wèn)題三：系統(tǒng)仿真在集裝箱港口中的應(yīng)用 n在港口規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，通過(guò)對(duì)多個(gè)方案的仿真研究，分析評(píng)價(jià)各種性能指標(biāo)，選擇一個(gè)最佳方案；對(duì)現(xiàn)有的港口，通過(guò)對(duì)作業(yè)系統(tǒng)的缺陷分析、改進(jìn)，提高其運(yùn)行效率

5、。n港口裝卸系統(tǒng)仿真的主要任務(wù)就是研究港口資源配置、貨物流量、性能指標(biāo)三者之間的關(guān)系。 72008北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式全景式智能仿真編排系統(tǒng) 導(dǎo)演只要說(shuō)出自己創(chuàng)意，科研人員將具體參數(shù)輸入系統(tǒng)，電導(dǎo)演只要說(shuō)出自己創(chuàng)意，科研人員將具體參數(shù)輸入系統(tǒng)，電腦上就會(huì)呈現(xiàn)出和真人表演同樣逼真的效果。它還能實(shí)時(shí)漫游，腦上就會(huì)呈現(xiàn)出和真人表演同樣逼真的效果。它還能實(shí)時(shí)漫游，也就是說(shuō)能展示任意不同角度的鏡頭畫(huà)面，幫助導(dǎo)演隨時(shí)調(diào)整也就是說(shuō)能展示任意不同角度的鏡頭畫(huà)面，幫助導(dǎo)演隨時(shí)調(diào)整預(yù)案。如果靠想象或真人反復(fù)排練來(lái)調(diào)整表演方案，難度和效預(yù)案。如果靠想象或真人反復(fù)排練來(lái)調(diào)整表演方案，難度和效果可想而知。果可想而知。 例如

6、在下半場(chǎng)例如在下半場(chǎng)“星光星光”表演中，導(dǎo)演最初估計(jì)要表演中，導(dǎo)演最初估計(jì)要5000人，計(jì)算人，計(jì)算機(jī)根據(jù)衣服、人體厚度、圖形范圍、人與人間距等各種因素，機(jī)根據(jù)衣服、人體厚度、圖形范圍、人與人間距等各種因素，進(jìn)行智能填充及分布，并對(duì)自動(dòng)點(diǎn)位的密集程度進(jìn)行分析與調(diào)進(jìn)行智能填充及分布，并對(duì)自動(dòng)點(diǎn)位的密集程度進(jìn)行分析與調(diào)整，得出最優(yōu)的解決方案，建議整，得出最優(yōu)的解決方案，建議2369人參演人參演8仿真模擬系統(tǒng)確保60周年國(guó)慶游行萬(wàn)無(wú)一失 仿真階段，通過(guò)對(duì)游行隊(duì)伍各方陣隊(duì)容、隊(duì)形進(jìn)行智能化編排設(shè)仿真階段，通過(guò)對(duì)游行隊(duì)伍各方陣隊(duì)容、隊(duì)形進(jìn)行智能化編排設(shè)計(jì)，對(duì)每名人員進(jìn)行數(shù)字定位；通過(guò)對(duì)方陣長(zhǎng)度、前后間距

7、及方陣間計(jì)，對(duì)每名人員進(jìn)行數(shù)字定位；通過(guò)對(duì)方陣長(zhǎng)度、前后間距及方陣間隔的調(diào)整，對(duì)整個(gè)游行時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確控制；通過(guò)整合彩車、服裝、道隔的調(diào)整，對(duì)整個(gè)游行時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確控制；通過(guò)整合彩車、服裝、道具、行進(jìn)表演、動(dòng)作、音樂(lè)、口號(hào)、合唱、背景圖案、天安門地區(qū)實(shí)具、行進(jìn)表演、動(dòng)作、音樂(lè)、口號(hào)、合唱、背景圖案、天安門地區(qū)實(shí)景等游行要素，進(jìn)行實(shí)景環(huán)境下系統(tǒng)的模擬仿真，為整體效果的體現(xiàn)景等游行要素，進(jìn)行實(shí)景環(huán)境下系統(tǒng)的模擬仿真，為整體效果的體現(xiàn)和方案的優(yōu)化提供參考依據(jù)。和方案的優(yōu)化提供參考依據(jù)。 仿真模擬組將計(jì)算機(jī)上的分解圖和動(dòng)作要求印成一本仿真模擬組將計(jì)算機(jī)上的分解圖和動(dòng)作要求印成一本首都國(guó)慶首都國(guó)慶60周年聯(lián)

8、歡晚會(huì)演員表演手冊(cè)周年聯(lián)歡晚會(huì)演員表演手冊(cè)，導(dǎo)演組及每個(gè)演員人手一冊(cè)，每本，導(dǎo)演組及每個(gè)演員人手一冊(cè)，每本手冊(cè)上對(duì)每一個(gè)動(dòng)作、配合的音樂(lè)節(jié)拍、形成的效果都有詳細(xì)說(shuō)明。手冊(cè)上對(duì)每一個(gè)動(dòng)作、配合的音樂(lè)節(jié)拍、形成的效果都有詳細(xì)說(shuō)明。 在在50周年國(guó)慶游行時(shí)，因?yàn)闆](méi)有計(jì)算機(jī)輔助，僅背景部分的群眾周年國(guó)慶游行時(shí)，因?yàn)闆](méi)有計(jì)算機(jī)輔助，僅背景部分的群眾排位，排位，10年前的坐標(biāo)圖完全靠人工繪制，十幾個(gè)人花了年前的坐標(biāo)圖完全靠人工繪制，十幾個(gè)人花了3個(gè)多月才完成。個(gè)多月才完成。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真9系統(tǒng)建模與仿真n學(xué)科性質(zhì)及學(xué)習(xí)的對(duì)象和內(nèi)容學(xué)科性質(zhì)及學(xué)習(xí)的對(duì)象和內(nèi)容n通過(guò)分析分析實(shí)際系統(tǒng)的特征，建立

9、仿真模型模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同的系統(tǒng)參數(shù)和策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)不同策略進(jìn)行評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)；通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)改變參數(shù)值，以進(jìn)行系統(tǒng)各參數(shù)的靈敏性分析，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化優(yōu)化。 n目的：目的：掌握系統(tǒng)仿真方法的基本知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用仿真理論和方法解決問(wèn)題的能力。仿真科學(xué)與技術(shù)是一門綜合性、交叉性的學(xué)科系統(tǒng)建模與仿真10有理論、有方法、有工具、有結(jié)果仿真科學(xué)與技術(shù)也是一門獨(dú)立的知識(shí)體系系統(tǒng)建模與仿真11與理論研究、實(shí)驗(yàn)研究并重，廣泛應(yīng)用于：航空、航天工業(yè)、能源經(jīng)濟(jì)、社會(huì)教育、科研武器、軍事交通、商業(yè)發(fā)展歷史與趨勢(shì)系統(tǒng)建模與仿真12仿真科學(xué)與技術(shù)可以簡(jiǎn)單歸結(jié)為系統(tǒng)、模型與仿真三者之間的互動(dòng)系統(tǒng)建模與仿

10、真13 系統(tǒng)是指具有某些特定功能、按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)、互相作用、互相依存的所有物體的集合或總和。系統(tǒng)建模與仿真14邊界環(huán)境環(huán)境環(huán)境輸出輸入系統(tǒng)建模與仿真系統(tǒng)三要素15系統(tǒng)建模與仿真系統(tǒng)的描述連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)16系統(tǒng)建模與仿真系統(tǒng)的模型17 仿真的定義系統(tǒng)建模與仿真18u仿真意指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下，對(duì)系統(tǒng)或活動(dòng)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)u用能代表所研究系統(tǒng)的模型作實(shí)驗(yàn)u所有支持模型建立及模型分析的活動(dòng)即為仿真活動(dòng)u仿真是基于模型的活動(dòng)系統(tǒng)建模與仿真仿真的類型19系統(tǒng)建模與仿真仿真的類型20系統(tǒng)建模與仿真計(jì)算機(jī)仿真的一般步驟21線性電路類仿真：模擬電路、放大電路、控制系統(tǒng)數(shù)字電路類仿真：EDA設(shè)計(jì)、微機(jī)

11、系統(tǒng)與接口電力電子類仿真：開(kāi)關(guān)電源、電機(jī)調(diào)速電力系統(tǒng)類仿真：潮流計(jì)算、電網(wǎng)穩(wěn)定性、防雷場(chǎng)論類仿真：電磁場(chǎng)混合仿真：模擬/數(shù)字/功率、跨學(xué)科混合電氣工程常見(jiàn)仿真電氣工程學(xué)科常見(jiàn)仿真222022-7-5系統(tǒng)建模與仿真23系統(tǒng)建模與仿真n主要內(nèi)容主要內(nèi)容n原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用n第一章 緒論n了解系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)n第二章 系統(tǒng)仿真的基本知識(shí)（系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模）n離散事件系統(tǒng)仿真、單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)仿真、單品種庫(kù)存系統(tǒng)仿真n第三章 連續(xù)事件系統(tǒng)建模事件系統(tǒng)建模n基本概念、常用分布、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真24系統(tǒng)建模與仿真n第四章 離散事件系統(tǒng)建模

12、n第五章 系統(tǒng)仿真算法n事件調(diào)度法、活動(dòng)掃描法、進(jìn)程交互法n第六章 仿真結(jié)果與系統(tǒng)方案分析n第七章 仿真應(yīng)用2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真25第一章 緒論n本章教學(xué)要點(diǎn)本章教學(xué)要點(diǎn)n了解系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)；n了解系統(tǒng)仿真的基本概念和相關(guān)知識(shí)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真26第一章 緒論n本章內(nèi)容本章內(nèi)容n1.1 概述n1.2 系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展歷史n1.3 系統(tǒng)仿真的類型n1.4 系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)n1.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n1.6 系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)n1.7 物流系統(tǒng)仿真n本章小結(jié)和思考題27第一章 緒 論系統(tǒng)仿真可以被理解為在對(duì)一個(gè)已經(jīng)存在或尚不存在但正在開(kāi)發(fā)的系

13、統(tǒng)進(jìn)行研究的過(guò)程中，為了了解系統(tǒng)的內(nèi)在特性，必須進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)；而由于系統(tǒng)不存在或其它一些原因，無(wú)法在原系統(tǒng)上直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只能設(shè)法構(gòu)造既能反映系統(tǒng)特征又能符合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)要求的系統(tǒng)模型，并在該系統(tǒng)模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到了解或設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的。 三個(gè)要素：系統(tǒng)，系統(tǒng)模型和實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)是問(wèn)題的本源，是系統(tǒng)分析的目的；實(shí)驗(yàn)是解決問(wèn)題達(dá)到目的的手段；系統(tǒng)模型則是連接系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)( 目的和手段)之間的橋梁。28在當(dāng)今市面上，仿真可用使用專用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面列舉了一些仿真軟件：Automod、Awesim、Easy5、Idef、Intrax、Manufacturing Engineering、 Matlab、Mo

14、dsim、Promodel、Prosolvia、Quest、SDI supply chain 以及Witness等等。 Witness ：該軟件提供離散事件仿真。該軟件具備的多種工具使得對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)進(jìn)行仿真非常容易。周轉(zhuǎn)時(shí)間、損壞模式和定時(shí)，調(diào)整模式和定時(shí)，緩沖設(shè)備容量和保存時(shí)間，機(jī)器類型等連同路徑信息都為仿真提供了方便性。該軟件還包括物料流動(dòng)優(yōu)化，虛擬現(xiàn)實(shí)功能，有效地物流流動(dòng)可以最小化設(shè)備間物料和產(chǎn)品流動(dòng)的費(fèi)用。 北京惠特尼斯科技發(fā)展有限公司http:/www.witness- 在進(jìn)行系統(tǒng)的建模與仿真時(shí)，目前已經(jīng)有30多個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件，這些軟件大體可分為兩大類n一類是數(shù)值計(jì)算型軟件

15、，如MATLAB、Xmath、Gauss、MLAB等，這類軟件對(duì)大批數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的管理、計(jì)算和可視化能力，運(yùn)行效率高。n另一類是數(shù)學(xué)分析型軟件，如Mathematica、Maple、Macsyma等，他們以符號(hào)計(jì)算見(jiàn)長(zhǎng)，并可得到解析符號(hào)解和任意精度解，但處理大量數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)行效率較低。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真29重點(diǎn)介紹一種在全世界廣為應(yīng)用的一種仿真軟件MATLAB。nMATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。MATLAB的推出得到了各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的廣泛關(guān)注，其強(qiáng)大的擴(kuò)

16、展功能為各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。由各領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者相繼推出了MATLAB工具箱。應(yīng)用各種專業(yè)工具箱，用戶可以方便地解決相應(yīng)專業(yè)的計(jì)算和仿真問(wèn)題。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真302022-7-5系統(tǒng)建模與仿真311.1 概述n系統(tǒng)（System）n系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分（要素）結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體。n條件：條件：n由若干要素組成、n具有一定的結(jié)構(gòu)、n具有一定的功能2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真321.1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)的特征系統(tǒng)的特征1 1、組成性組成性系統(tǒng)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上可以區(qū)別的要素組成的集合體。2、相關(guān)性相關(guān)性各要素組成了系統(tǒng)，是因?yàn)樗鼈冎g存在相互聯(lián)系、

17、相互作用、相互影響的關(guān)系。這個(gè)關(guān)系也不是簡(jiǎn)單的累加，而是有可能互相增強(qiáng)或互相減弱。一個(gè)要素的變化會(huì)這樣或那樣地引起全系統(tǒng)的變化。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真333 3、層次性、層次性系統(tǒng)與要素的區(qū)分是相對(duì)的，要素是系統(tǒng)最基本的單位。它是系統(tǒng)的一部分，而任何一個(gè)系統(tǒng)又是更大系統(tǒng)的一個(gè)要素，系統(tǒng)的不同層次結(jié)構(gòu)中存在著動(dòng)態(tài)的信息流和物資流。4 4、整體性、整體性系統(tǒng)是由兩個(gè)以上有一定區(qū)別又有一定相關(guān)的要素組成，系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的整體功能。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念常常與要素概念聯(lián)系在一起，但同時(shí)也與功能概念有關(guān)。1.1.1 系統(tǒng)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真345、目的性目的性系統(tǒng)具有能使各個(gè)要素結(jié)

18、合在一起的共同目的，而且人造系統(tǒng)通常具有多重目的。各子系統(tǒng)就是為了完成大系統(tǒng)的既定目標(biāo)而協(xié)同工作的。6、環(huán)境適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境是指出現(xiàn)于系統(tǒng)以外的一切與它相關(guān)聯(lián)的事物的總稱。環(huán)境提供形成整體涌現(xiàn)性必須的資源和約束條件，系統(tǒng)只有涌現(xiàn)出能夠有效利用環(huán)境資源、適應(yīng)環(huán)境約束的結(jié)構(gòu)和屬性，才能夠?qū)嶋H產(chǎn)生出來(lái)并生存下去。1.1.1 系統(tǒng)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真351.1.1 系統(tǒng)例例1：理發(fā)館系統(tǒng)：理發(fā)館系統(tǒng) 實(shí)體：顧客：按某種規(guī)律到達(dá)，服務(wù)完畢后顧客離去服務(wù)員：根據(jù)顧客的要求，按一定的程序服務(wù)相互作用： 顧客到達(dá)模式影響著服務(wù)員的工作忙閑狀態(tài)和顧客排隊(duì)狀態(tài)服務(wù)員的多少和服務(wù)效率影響著顧客接受服

19、務(wù)的質(zhì)量 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真361.1.1 系統(tǒng)例例2：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng) 實(shí)體：電動(dòng)機(jī)、測(cè)速元件、比較元件以及控制器。相互作用：實(shí)現(xiàn)按給定要求調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真371.1.1 系統(tǒng)確定邊界、輸入、輸出確定邊界、輸入、輸出描述系統(tǒng)描述系統(tǒng)“三要素三要素”：實(shí)體、屬性、活動(dòng)實(shí)體、屬性、活動(dòng)實(shí)體：確定了系統(tǒng)的構(gòu)成，也就確定了系統(tǒng)的邊界；屬性：也稱為描述變量，描述每一實(shí)體的特征；活動(dòng)：定義了系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體之間的相互作用，從而確定了系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生變化的過(guò)程。 邊界邊界環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)輸入輸入輸出輸出2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真38系統(tǒng)

20、論的重要觀點(diǎn)：系統(tǒng)論的重要觀點(diǎn)：1.系統(tǒng)是一個(gè)整體；2.系統(tǒng)有明確的目的；3.系統(tǒng)由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互關(guān)聯(lián)的要素組成，但雜亂無(wú)章、互不相干的東西放在一起也不是系統(tǒng)，系統(tǒng)要素的微觀聯(lián)系會(huì)涌現(xiàn)出系統(tǒng)的宏觀功能;4.要素與系統(tǒng)所處的層次不同，因此系統(tǒng)和要素具有不可比性；5.要素可以以不同的方式組合在一起，形成特定的結(jié)構(gòu)，這就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、組織和控制；6.一定的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的功能，要想使系統(tǒng)發(fā)揮特定功能，必須使系統(tǒng)具備特定的結(jié)構(gòu)；7.系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出任何要素都不具備的特征，在條件合適的情況下，要素進(jìn)行整合后可以達(dá)到“整體大于部分之和”的效果；8.封閉系統(tǒng)必將走向滅亡，系統(tǒng)一定在動(dòng)態(tài)變化中發(fā)展。1.1

21、.1 系統(tǒng)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真391.1.2 模型 n1.1 概述概述n模型（Model）n實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的抽象與簡(jiǎn)化n（1）真實(shí)的系統(tǒng)尚未建立n（2）可能會(huì)引起系統(tǒng)破壞或發(fā)生故障n（3）難以保證每次試驗(yàn)的條件相同n（4）試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)或費(fèi)用昂貴2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真40系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn)物理模型數(shù)學(xué)模型解析解仿真系統(tǒng)研究的一般方法系統(tǒng)研究的一般方法 1.1.2 模型2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真411.1.2 模型n模型的分類：模型的分類：n物理模型物理模型n采用一定比例尺按照真實(shí)系統(tǒng)的“樣子”制作沙盤(pán)模型n概念模型概念模型n為了某一目的對(duì)真實(shí)世界及其活動(dòng)進(jìn)行的概念抽

22、象與描述，是運(yùn)用語(yǔ)言、符號(hào)、框圖等形式，對(duì)從所研究的問(wèn)題中抽象出的概念進(jìn)行有機(jī)的組合。n數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型n用數(shù)學(xué)表達(dá)式形式來(lái)描述系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律。 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真421.1.2 模型n系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模（System Modeling）n系統(tǒng)模型的建立，即系統(tǒng)的模型化，是預(yù)測(cè)實(shí)體未來(lái)行為與狀態(tài)變化的智力結(jié)構(gòu)和數(shù)量化方法。n建模的目的在于通過(guò)模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究、分析和說(shuō)明，揭示出實(shí)體系統(tǒng)已表現(xiàn)及尚未表現(xiàn)的狀態(tài)變量之間的復(fù)雜關(guān)系，為決策提供一個(gè)綜合分析的結(jié)構(gòu)，尋找最佳方案。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真431.1.2 模型n模型化過(guò)程模型化過(guò)程n對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析和觀察，通過(guò)概念化獲取

23、信息n對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工、出來(lái)，進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)后抽象出模型并用確定的形式進(jìn)行描述n認(rèn)識(shí)提高再認(rèn)識(shí)再提高2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真44修正模型準(zhǔn)備階段系統(tǒng)認(rèn)識(shí)階段系統(tǒng)建模模型使用模型求解模型分析、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃细衲Ｐ筒缓细?.1.2 模型2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真451.1.3 仿真n1.1 概述概述n仿真（Simulation）n1961年，G.W.Morgenthater：在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下,對(duì)于系統(tǒng)或活動(dòng)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)。n1978年Korn：用能代表所研究的系統(tǒng)的模型做實(shí)驗(yàn)；n1980年牛津詞典：Simulation is a way to reproduce the condi

24、tions of a situation, as by means of a model, for study or testing or training, etc.；n1984年Oren：仿真是一種基于模型的活動(dòng)。n現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要概念n基本共同點(diǎn)：仿真是基于模型的仿真是基于模型的。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真461.1.3 仿真n系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系 統(tǒng)模型仿真系統(tǒng)建模仿真建模仿真實(shí)驗(yàn)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真471.1.3 仿真n系統(tǒng)是研究的對(duì)象；模型是系統(tǒng)的抽象；仿系統(tǒng)是研究的對(duì)象；模型是系統(tǒng)的抽象；仿真是對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)真是對(duì)模型的

25、實(shí)驗(yàn) n“系統(tǒng)建?！眓系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇n“仿真建?！眓即針對(duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法n“仿真實(shí)驗(yàn)”n檢驗(yàn)（Verification）：“仿真程序”的檢驗(yàn)n致效（Validation）：將仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真481.1.3 仿真仿真的主要議題仿真的主要議題1 1、模型構(gòu)建、模型構(gòu)建 （1）如何將真實(shí)世界行為構(gòu)建成仿真模型； （2）如何在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行仿真模型，其主要課題有：時(shí)間的推進(jìn)機(jī)制、仿真事件的邏輯、仿真過(guò)程中的統(tǒng)計(jì)收集。2 2、仿真分析、仿真分析 （1）如何分析模型的輸入資料； （2）如何減少模型的輸出誤差； （3）如何解釋仿真結(jié)果。202

26、2-7-5系統(tǒng)建模與仿真491.1.4 小結(jié)n現(xiàn)代仿真技術(shù)將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面現(xiàn)代仿真技術(shù)將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。n系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模n 基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)等方法計(jì)算機(jī)程序化n 用仿真方法確定實(shí)際系統(tǒng)的模型n 基于模型庫(kù)的結(jié)構(gòu)化建模n 采用面向?qū)ο蠼＃∣bject- Oriented Modeling）方法，在類庫(kù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型拼合與重用2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真501.1.4 小結(jié)n仿真建模仿真建模n 許多新算法和新軟件n 模型與實(shí)驗(yàn)分離技術(shù)，即模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（data driven）。n 仿真問(wèn)題分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)n

27、 模型又分為兩部分：參數(shù)模型和參數(shù)值n仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)n將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)n實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件n輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開(kāi)來(lái) 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真511.2 系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展歷史n1.2 系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展歷史系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展歷史年代階段劃分重要事件1940年之前萌芽階段以物理模型為基礎(chǔ)的仿真，如建筑與造船1941-1960年起步階段研制出第一臺(tái)模擬計(jì)算機(jī)和第一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)，仿真初步應(yīng)用于航空領(lǐng)域1961-1970年發(fā)展階段模擬/數(shù)字混合計(jì)算機(jī)用于仿真，仿真技術(shù)在航天、能源、工業(yè)過(guò)程控制中應(yīng)用1971-1990年成熟階段仿真系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展階段，出現(xiàn)模型庫(kù)、參數(shù)庫(kù)

28、、實(shí)驗(yàn)框架及全局建模的概念，仿真技術(shù)在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中應(yīng)用1991年至今縱深發(fā)展階段虛擬仿真環(huán)境VSE及互聯(lián)網(wǎng)仿真環(huán)境WSE的研究，仿真應(yīng)用于軍事對(duì)抗、企業(yè)管理、決策等復(fù)雜系統(tǒng)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真521.3 系統(tǒng)仿真的類型n1.3 系統(tǒng)仿真的類型系統(tǒng)仿真的類型n按系統(tǒng)狀態(tài)是否變化n靜態(tài)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)n按系統(tǒng)狀態(tài)的變化與時(shí)間的關(guān)系n連續(xù)型系統(tǒng)，離散型系統(tǒng)n按有無(wú)隨機(jī)過(guò)程n確定型系統(tǒng)，隨機(jī)型系統(tǒng)n物流系統(tǒng)仿真主要研究的就是動(dòng)態(tài)離散隨機(jī)排隊(duì)系統(tǒng)n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，蒙特卡洛方法等2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真531.4 系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)n1.4 系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)n系統(tǒng)仿真

29、為一些復(fù)雜系統(tǒng)創(chuàng)造了一種計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使系統(tǒng)的未來(lái)性能和長(zhǎng)期整體特性能在計(jì)算機(jī)上得到估計(jì)、驗(yàn)證和結(jié)論。n仿真模型可以反映系統(tǒng)中主要事物間的邏輯關(guān)系和數(shù)學(xué)關(guān)系。n仿真的輸出結(jié)果計(jì)算和統(tǒng)計(jì)是由仿真軟件實(shí)現(xiàn)的。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真541.4 系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)n1.4 系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)n復(fù)雜系統(tǒng)仿真往往需要考慮隨機(jī)因素的影響。n所得到的仿真結(jié)果，需要通過(guò)必要的統(tǒng)計(jì)處理。n仿真模型本身不具備優(yōu)化功能，具有枚舉法的弱點(diǎn)。n建模人員的素質(zhì)或風(fēng)格上的差異會(huì)導(dǎo)致迥然不同的仿真模型。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真551.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n1.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)仿真技

30、術(shù)的應(yīng)用n工程領(lǐng)域工程領(lǐng)域：航空、航天、武器、電力、交通運(yùn)輸、通信、化工、核能等；n非工程領(lǐng)域：非工程領(lǐng)域：社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)，能源系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、教育訓(xùn)練系統(tǒng)等；n系統(tǒng)仿真在物流中的作用系統(tǒng)仿真在物流中的作用n物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)n物料控制、運(yùn)輸調(diào)度n物流成本估算n物流系統(tǒng)可靠性分析2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真561.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n1.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用nCVDS (Continuous Variable Dynamic Systems) n連續(xù)（變量動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)nDEDS (Discrete Event Dynamic Systems)n離散事件（

31、動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)nHDS (Hybrid Dynamic Systems)n混合（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真57What are ContinuousVariable Dynamic Systems(CVDS)?2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真582022-7-5系統(tǒng)建模與仿真59What are Discrete EventDynamic Systems (DEDS)?2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真60An Airport2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真61A Typical DEDS TrajectorytimeDiscrete statex1x2x3x4x5e1e2e4e5e6e3H

32、oldingtimeSTATES are piecewiseconstantHOLDING TIMES aredeterministic/randomEVENTS triggers statetransitionTRAJECTORY definedby (state, holding time)sequence2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真62Comparison with a CVDS TrajectorytimeDiscretestatedx/dt = f(x,u,t)Hybrid System:can hideeach stateCVDS behavior2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真6

33、319781978年，仿真技術(shù)在所有研究方法中排名年，仿真技術(shù)在所有研究方法中排名1515。19891989年，則上升到第二位。年，則上升到第二位。仿真技術(shù)在系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；仿真技術(shù)在系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；仿真技術(shù)在系統(tǒng)理論研究中的應(yīng)用；仿真技術(shù)在系統(tǒng)理論研究中的應(yīng)用；仿真技術(shù)在人員訓(xùn)練方面的應(yīng)用：經(jīng)濟(jì)、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、高效仿真技術(shù)在人員訓(xùn)練方面的應(yīng)用：經(jīng)濟(jì)、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、高效 F-15 F-15 飛行仿真器每天工作飛行仿真器每天工作2020小時(shí)，每年可省油小時(shí)，每年可省油1010萬(wàn)噸萬(wàn)噸Boeing-747 Boeing-747 仿真器每天工作仿真器每天工作2020小時(shí)，每年可省油小時(shí)，每年可省

34、油3030萬(wàn)噸萬(wàn)噸 一般幾千噸級(jí)的輪船，靠離一次碼頭，大約要耗油一般幾千噸級(jí)的輪船，靠離一次碼頭，大約要耗油1010噸噸1.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真641.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用例例1：仿真技術(shù)在：仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中的應(yīng)用 n新系統(tǒng)設(shè)計(jì)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)：提供了強(qiáng)有力的工具n在可行性論證階段，進(jìn)行定量比較，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)n在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)、模型簡(jiǎn)化并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真651.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用例例1：仿真技術(shù)在：仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中的應(yīng)用 n系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)：涉及新的設(shè)備、部件或控制

35、裝置n利用仿真技術(shù)進(jìn)行分系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，即一部分采用實(shí)際部件，另一部分采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對(duì)原系統(tǒng)的破壞或影響n大大縮短開(kāi)工周期，提高系統(tǒng)投入的一次成功率 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真661.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用例例2：仿真技術(shù)在：仿真技術(shù)在系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析中的應(yīng)用中的應(yīng)用n在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)的缺陷n會(huì)破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行；n難以按預(yù)期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的試驗(yàn)條件；n很難保證每次的操作條件相同，難以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出正確的判斷；n無(wú)法復(fù)原；n試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、費(fèi)用太大或者有危險(xiǎn)等 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真671.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n例例3：仿真技術(shù)在：仿真技

36、術(shù)在教育與訓(xùn)練教育與訓(xùn)練中的應(yīng)用中的應(yīng)用n訓(xùn)練仿真系統(tǒng)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)n利用計(jì)算機(jī)并通過(guò)運(yùn)動(dòng)設(shè)備、操縱設(shè)備、顯示設(shè)備、儀器儀表等復(fù)現(xiàn)所模擬的對(duì)象行為，并產(chǎn)生與之適應(yīng)的環(huán)境，從而成為訓(xùn)練操縱、控制或管理這類對(duì)象的人員的系統(tǒng)。n三大類：三大類：n載體操縱型載體操縱型 n這是與運(yùn)載工具有關(guān)的仿真系統(tǒng)，航空、航天、航海、地面運(yùn)載工具，以訓(xùn)練駕駛員的操縱技術(shù)為主要目的。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真681.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n例例3：仿真技術(shù)在：仿真技術(shù)在教育與訓(xùn)練教育與訓(xùn)練中的應(yīng)用中的應(yīng)用n過(guò)程控制型過(guò)程控制型 n用于訓(xùn)練各種工廠的運(yùn)行操作人員，如電廠、化工廠、核電站、電力網(wǎng)等n博弈決策型博弈決策型n

37、企業(yè)管理人員（廠長(zhǎng)、經(jīng)理），n交通管制人員（火車調(diào)度、航空管制、港口管制、城市交通指揮等）， 軍事指揮人員（空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等）。 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真69飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工廠管理系統(tǒng)工廠管理系統(tǒng)陀螺陀螺控制器控制器 機(jī)體機(jī)體給定航向給定航向?qū)嶋H航向?qū)嶋H航向管理部門管理部門用戶訂單用戶訂單原材料原材料產(chǎn)品產(chǎn)品采購(gòu)部門采購(gòu)部門制造部門制造部門裝配部門裝配部門銷售部門銷售部門2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真701.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n例例4：仿真技術(shù)在：仿真技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造過(guò)程的應(yīng)過(guò)程的應(yīng)用用n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：n虛擬環(huán)境、模仿人的視、聽(tīng)、動(dòng)

38、等行為的高級(jí)人機(jī)交互n虛擬制造虛擬制造（Virtual Manufacturing）n是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，是仿真技術(shù)以制造過(guò)程為對(duì)象的全方位的應(yīng)用。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真711.5 系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用n例例4：仿真技術(shù)在：仿真技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造過(guò)程的應(yīng)過(guò)程的應(yīng)用用n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)。n基于Internet的虛擬現(xiàn)實(shí)在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，例如房地產(chǎn)、旅游、購(gòu)物、氣象、公安、消防、教育、科研、商業(yè)、金融、海洋、農(nóng)業(yè)、娛樂(lè)等方面。n典型例子典型例子波音波音777n其整機(jī)設(shè)計(jì)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是

39、在計(jì)算機(jī)上完成的，使其開(kāi)發(fā)周期從過(guò)去8年時(shí)間縮短到5年 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真72虛擬廠房虛擬廠房2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真732022-7-5系統(tǒng)建模與仿真742022-7-5系統(tǒng)建模與仿真75虛擬生產(chǎn)線虛擬生產(chǎn)線2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真761.6 系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)n1.6 系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)n建模與仿真方法學(xué)n仿真算法n仿真軟件n仿真計(jì)算機(jī)/仿真器n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)n分布仿真技術(shù)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真771.6 系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)建模與仿真支撐系統(tǒng)技術(shù)建模技術(shù)仿真應(yīng)用技術(shù)仿真領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)共性技術(shù)仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)/模型庫(kù)/知識(shí)庫(kù)/內(nèi)容管理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)

40、/通信技術(shù)中間件/平臺(tái)技術(shù)VR/可視環(huán)境技術(shù)建模/仿真實(shí)驗(yàn)/評(píng)估工具引擎技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)實(shí)體建模技術(shù)環(huán)境建模技術(shù)人體建模技術(shù)現(xiàn) 代 建 模 與 仿 真 技 術(shù) 體 系自然科學(xué)與工程中仿真技術(shù)社會(huì)科學(xué)中仿真技術(shù)管理科學(xué)中仿真技術(shù)生命科學(xué)中仿真技術(shù)軍事領(lǐng)域中仿真技術(shù)仿真結(jié)果的評(píng)估技術(shù)仿真運(yùn)行實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)的VV&A技術(shù)機(jī)理建模技術(shù)辨識(shí)建模技術(shù)面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)面向組件/服務(wù)建模技術(shù)多視圖建模技術(shù)多分辨率建模技術(shù)多模式建模技術(shù)數(shù)據(jù)可視化建模技術(shù)多媒體建模技術(shù)2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真781.7 物流系統(tǒng)仿真n（1）物流系統(tǒng)是一個(gè)）物流系統(tǒng)是一個(gè)“人人-機(jī)機(jī)”系統(tǒng)。系統(tǒng)。n物流系統(tǒng)是由人和形成

41、勞動(dòng)手段的設(shè)備工具所組成。在這一系列的物流活動(dòng)中，人是系統(tǒng)的主體。因此在研究物流系統(tǒng)時(shí)要把人和物有機(jī)結(jié)合起來(lái)作為不可分割的整體。n（2）物流系統(tǒng)是一個(gè)大跨度系統(tǒng)。）物流系統(tǒng)是一個(gè)大跨度系統(tǒng)。n物流系統(tǒng)的大跨度反映在兩個(gè)方面，一是地域跨度大，二是時(shí)間跨度大。大跨度系統(tǒng)帶來(lái)的主要問(wèn)題是管理難度較大，對(duì)信息的依賴程度較高。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真791.7 物流系統(tǒng)仿真n（3）物流系統(tǒng)是一個(gè)多層次可分系統(tǒng)。）物流系統(tǒng)是一個(gè)多層次可分系統(tǒng)。n作為物流系統(tǒng)，無(wú)論其規(guī)模多么龐大，都可以分解成若干個(gè)相互聯(lián)系的子系統(tǒng)，系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間，子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間，存在著時(shí)間和空間上以及資源利用方面的聯(lián)系，也存在

42、目標(biāo)、費(fèi)用以及運(yùn)行結(jié)果等方面的相互聯(lián)系。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真801.7 物流系統(tǒng)仿真n（4）物流系統(tǒng)是一個(gè)多目標(biāo)系統(tǒng)。）物流系統(tǒng)是一個(gè)多目標(biāo)系統(tǒng)。n物流系統(tǒng)要素間有著非常強(qiáng)的“背反”現(xiàn)象，常稱之為“效益背反”現(xiàn)象，在處理時(shí)稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)總體惡化的結(jié)果。因此，在處理物流系統(tǒng)中的問(wèn)題時(shí)，必須要運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想和方法，否則往往會(huì)顧此失彼，得不償失。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真811.7 物流系統(tǒng)仿真n（5）物流系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)。）物流系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)。n物流系統(tǒng)是一個(gè)具有滿足社會(huì)需要的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，為了適應(yīng)經(jīng)常變化的社會(huì)需要和環(huán)境變化，人們必須對(duì)物理系統(tǒng)的各組成部分經(jīng)

43、常不斷地修改、完善，這就要求物流系統(tǒng)有足夠的靈活性。 2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真821.7 物流系統(tǒng)仿真n很難用一種準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述和分析物流系統(tǒng)，往往需要采用定性與定量相結(jié)合或計(jì)算機(jī)仿真的方法來(lái)進(jìn)行處理。n通過(guò)對(duì)物流系統(tǒng)的仿真，可以預(yù)演或再現(xiàn)物流系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，對(duì)物流系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的科學(xué)管理與決策有重要的支持作用。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真831.7 物流系統(tǒng)仿真n美國(guó)聯(lián)邦包裹快遞(United Parcel Service，UPS)公司想在滿足客戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，在龐大的人員車輛配置和成本之間取得最佳平衡的時(shí)候，它求助的方法是物流仿真技術(shù)。n寶潔(P&G)總

44、部提出要設(shè)計(jì)一個(gè)覆蓋北美的高效的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)上不但要滿足客戶的日常訂單處理和配送要求，還要具有極強(qiáng)的抗波動(dòng)性，寶潔公司采用的解決辦法也是物流仿真技術(shù)。n物流仿真技術(shù)在復(fù)雜物流系統(tǒng)的分析和決策中的巨大價(jià)值在歐美已成為不爭(zhēng)的事實(shí)，每年創(chuàng)造數(shù)以千億美元的經(jīng)濟(jì)效益。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真841.7 物流系統(tǒng)仿真n物流系統(tǒng)仿真使用的建模方法有排隊(duì)理論、Petri網(wǎng)、線性規(guī)劃等。n一些專業(yè)的物流仿真軟件平臺(tái)，提供基本的功能元素，使仿真的編程工作大大簡(jiǎn)化，常見(jiàn)的有Automod、Witness、Flexsim、ExtendSim等。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真851.AutoMod1.Aut

45、oMod簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介nAutoMod仿真軟件能夠達(dá)到初次使用者與專業(yè)人員的需求?？梢暂p松而精確地模擬任何規(guī)模、任何精細(xì)程度的系統(tǒng)從手工作坊到全自動(dòng)化的設(shè)施。n使用AutoMod 的獨(dú)特功能可以提高成功率與生產(chǎn)力。nAutoMod 的獨(dú)特功能有：3D虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)畫(huà)、互動(dòng)建模、原料運(yùn)送模板、易于理解的語(yǔ)言。2022-7-5系統(tǒng)建模與仿真862022-7-5系統(tǒng)建模與仿真872.Witness2.Witness簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介nWitness是由英國(guó)lanner公司推出的功能強(qiáng)大的仿真軟件系統(tǒng)。它可以用于工業(yè)規(guī)劃的離散系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)仿真，同時(shí)又可以用于連續(xù)流體連續(xù)流體（如液壓、化工、水力）系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的仿真。nWitness的特點(diǎn)n界面整齊；n操作方便；n擁有直觀的元素：像Entity、Part、Machine、Vehicle等，易學(xué)易懂；n可用于離散系統(tǒng)仿真，可用于離散系統(tǒng)仿真，又可以用于連續(xù)流體連續(xù)