Arena培训手册1仿真概述1.1仿真的定义、特点和用途仿真是以系统理论、形式化理论随机过程理论、统计理论以及优化理论为基础，借助计算机和仿真软件对实际系统行为进行动态实验研究的方法。通俗而言，仿真是基于一定的知识或假设，对实际系统进行模拟，从而更加深入地了解整个系统，并且对系统做出科学的调整、改善和优化，为辅助决策提供依据。对于包含多种随机因素的复杂系统，通常难于用数学模型或解析方法精确地描述和求解时，可以根据系统内部的逻辑关系和数学关系，面向系统的实际过程和行为来构造仿真模型，在很少假设或不作假设的前提下建立包括系统主要因素和具体细节的模型框架，并通过仿真实验运行，得到复杂系统的解。仿真的优越性：①它可以将研制过程、运行过程和实施过程放在实验室中进行，具有良好的可控制性、无破坏性、可复现性和经济性等特点；②系统仿真在理论上体现了实验思考的方法论，用它可以探索高技术领域和复杂系统深层次的运动机理和规律性，给出人们直观逻辑推理不能预见的系统动态特征，具有科学的先验性；③系统仿真建模具有面向过程的特点，仿真模型与所研究系统的运行过程在形式上和逻辑上存在对应性，避免了建立抽象数学模型的困难，显著简化了建模过程，具有很好的直观性。仿真与线性规划和网络技术一起被称为运筹学在应用领域中的三大支柱。在工业生产、交通运输、能源供应、医疗卫生、航空航天、军事作战、制造过程以及社会服务等领域发挥了重要作用，展现出了美好的前景。仿真的实际用途体现在两大方面：事前分析认证和事后分析改善。最终目的是要辅助决策，降低成本，提高效益。①国防军事领域。新装备研制过程仿真、作战仿真等等；②生产制造领域。生产线布局、设施规划、厂址选择、瓶颈分析、资源分配等等；③供应链管理领域。物流规划、库存决策、运输规划等等；④社会服务领域。系统性能分析、业务流程分析、投资决策分析（决策方案比较）等等。仿真应用的具体表现：提高设备利用率、减少排队等待、有效分配资源、减小缺货损失、减小资源故障带来的影响、确定最优批量问题、确定最优加工顺序问题、解决物料搬运问题、日常运作决策、实时监控、方案筛选，……。仿真模型的类别：离散系统仿真、连续系统仿真、混合系统仿真。在离散系统中，状态变量仅在随机的时点上发生瞬间的跃变，而在两个相邻的时间点之间，系统的状态保持不变。离散系统仿真连续系统仿真混合系统仿真汽车上的人数时间飞机水平速度时间油量时间装油过程入库过程运输过程运输车油量变化库存油量变化1.2仿真的基本问题和内容数据是怎么来的？仿真数据的采集与分析。生成的数据是否正确？数据能真实反映我们的实际情况吗？随机数与随机变量的生成，系统输入分析。模型能真实描述我们这里的实际运作吗？运行结果能说明实际问题吗？仿真模型的验证、认证和确认（VV&A）。Verification:验证。确定仿真模型本身是否存在语法和逻辑错误；Validation:认证。确定仿真模型是否精确代表理论模型；Accreditation:确认。确定仿真模型是否真实反映实际系统，能否被实际需要和特定目的所接受。仿真模型的VV&A如何根据输出数据分析实际系统的性能？仿真输出分析。仿真的理论基础是什么？为什么有效？仿真试运行、模型确认实际系统理论模型仿真模型抽象、提取仿真建模确认验证认证数据采集和分析实际系统模拟系统仿真软件仿真软件计算机计算机系统理论形式化理论优化理论概率论随机过程数理统计估计实际系统的性能仿真涉及的理论1.3仿真的基本步骤仿真基本流程图问题阐述确定仿真目标仿真建模数据采集模型校核通过模型验证通过模型确认通过仿真程序编制或生成仿真实验设计仿真试运行正式仿真运行仿真输出统计分析仿真报告辅助决策是否否否是是否否1.4仿真原理随机抽样（统计实验分析）方法的基本思想：当实验次数充分多时，某一事件出现的频率近似于该事件发生的概率。由于随机因素的存在，任意两次仿真的结果很可能是不一样的。因此，一次仿真的结果没有什么实际意义，是不能作为决策依据的。但可以用多次仿真实验的结果进行统计分析，来推断系统的性能。统计分析仿真术语：以...
