系统仿真一般指使用计算机建立和运行系统模型，模拟真实系统的各种活动。它从
建立仿真模型的目的出发，通过计算机程序语言，对真实系统进行一种抽象的、本质的
描述。作为一门新兴的技术，系统仿真已经被广泛地应用于各行各业，成为战略研究、
系统分析、运筹规划、预测决策、宏观及微观管理等领域的有效工具，成为研究各类真
实系统的一种十分有效的手段，是对真实系统分析实验和评价的简单而经济的方法。
复杂系统仿真是近年来国际仿真领域的热点之一，涉及的领域包括制造、物流、医疗、
自然生态、工程、社会等诸多方面，给相关研究工作带来极大挑战。因此，对于复杂系
统的研究需要利用现代化手段，深入了解各个领域的相关内容，将数据信息统一收集，
再通过计算机仿真技术做到对其系统复杂性的研究了解，从而实现复杂系统建模仿真的
有效应用。
本书采用AnyLogic软件工具来讲解复杂系统建模仿真的实践应用。AnyLogic是一
个创始于俄罗斯的独特仿真软件工具，它能够提供多智能体、离散事件系统和系统动力
学三种仿真建模方法，并支持多方法的集成应用，为用户创造多方法集成应用模型提供
了便利，可以帮助人们在复杂系统建模仿真实践中取得更好的效果。
本书共11章。第1章介绍了复杂系统仿真的基础知识，包括相关概念、特征、发
展历史、常见仿真软件对比等。第2章介绍了AnyLogic软件入门知识，包括基本功能
模块及其使用方法等。第3章具体介绍了AnyLogic多智能体仿真方法。第4章具体介
绍了AnyLogic离散事件系统仿真方法。第5章主要介绍了AnyLogic系统动力学仿真方
法。第6章、第7章深入介绍了AnyLogic软件的各种进阶应用和行人库仿真等。最后，
第8至11章分别介绍了AnyLogic软件在各类复杂系统仿真实践中的具体应用，包括生
产系统仿真实践、物流系统仿真实践、交通系统仿真实践和经济系统仿真实践等。
本书旨在帮助读者掌握复杂系统建模仿真技术的基本理论和AnyLogic软件使用技
巧，并能在实际案例中加以应用，是一本很好的学习运用AnyLogic进行复杂系统仿真
的入门指南。相信读者通过阅读书中的大量复杂系统仿真案例，将对复杂系统仿真有更
为直观的认识。
在此，感谢在本书写作过程中给予帮助的霍艳芳、张雪花、程铁信、杨鹏老师，感
谢参与实践案例编写和内容文字整理的冯聪、仝丽兵、马培、谭禹辰、赵建彬、孟祥臣、
王志强、谢根、陈麒铭、徐黎明、刘子凡、赵启胜等同学，也感谢AnyLogic 软件公司
及其中国总代理一直以来的大力支持。特别感谢AnyLogic 联合创始人Andrei Borshchev
博士提供的相关资料，并为本书作序。
由于作者水平有限，书中难免有错误和不足之处，欢迎广大读者批评指正。
编者
2019 年5 月
第1章
复杂系统仿真导论 001
1.1 仿真基础知识 001
1.1.1 系统仿真及其分类 001
1.1.2 系统仿真的一般步骤 002
1.1.3 建模仿真的意义作用 005
1.2 仿真软件对比 006
1.3 仿真建模的基本类型 016
1.3.1 多智能体仿真 016
1.3.2 离散事件系统仿真 016
1.3.3 系统动力学仿真 017
1.3.4 多方法集成仿真 017
第2章 AnyLogic仿真软件入门 019
2.1 AnyLogic基础 019
2.1.1 AnyLogic简介 019
2.1.2 AnyLogic安装 019
2.1.3 用户界面介绍 022
2.2 AnyLogic的菜单和主要功能 023
2.2.1 文件菜单 023
2.2.2 编辑菜单 024
2.2.3 视图菜单 024
2.2.4 模型菜单 024
2.2.5 帮助菜单 024
2.2.6 代码提示功能 025
2.2.7 文本搜索功能 025
2.2.8 快捷键功能 026
2.2.9 帮助功能 027
2.2.10 模型操作功能 028
2.3 AnyLogic的视图 029
2.3.1 工程视图 029
2.3.2 面板视图 031
2.3.3 属性视图 031
2.3.4 问题视图 032
2.3.5 搜索视图 032
2.3.6 控制台视图 033
2.3.7 帮助视图 034
2.3.8 图形化编辑器 036
2.3.9 视图操作 038
2.4 AnyLogic 图形设计基础 040
2.4.1 绘制和编辑形状 040
2.4.2 形状的分组 048
第
3
章多智能体AnyLogic
仿真 053
3.1 多智能体基础知识 053
3.1.1 谁是智能体 053
3.1.2 多智能体建模仿真 054
3.1.3 传统多智能体仿真软件 055
3.2 AnyLogic 智能体与状态图 056
3.2.1 AnyLogic 智能体创建 056
3.2.2 AnyLogic 状态图绘制 061
3.2.3 变迁的触发与控制 066
3.2.4 状态图建模举例 071
3.3 AnyLogic 多智能体仿真基础 075
3.3.1 AnyLogic 多智能体仿真技术 075
3.3.2 连续空间中的多智能体仿真 081
3.3.3 离散空间中的多智能体仿真 090
3.3.5 多智能体仿真数据统计图表 096
3.4 AnyLogic 多智能体仿真举例防空系统模型 117
3.4.1 基础场景与建筑物 117
3.4.2 轰炸机及其飞行路线 119
3.4.3 轰炸机和建筑物的互动关系 123
3.4.4 雷达防空系统 127
第
4
章离散事件系统AnyLogic
仿真 132
4.1 离散事件系统基础知识 132
4.1.1 离散事件系统仿真的基本要素 132
4.1.2 离散事件系统仿真建模方法 135
4.1.3 离散事件系统仿真常用软件 141
4.2 排队系统与库存系统 145
4.2.1 排队系统 145
目 录
VII
4.2.2 库存系统 147
4.2.3 排队系统与库存系统仿真比较 148
4.3 AnyLogic离散事件系统仿真基础 148
4.3.1 AnyLogic中的离散事件管理 148
4.3.2 几个简单模型 149
4.3.3 动态事件建模 157
4.4 AnyLogic离散事件系统仿真举例银行排队模型 159
4.4.1 创建模型 159
4.4.2 建立模型动画 163
4.4.3 加入柜台员工资源 169
4.4.4 修改从ATM出来的顾客流程 177
4.4.5 构建数据统计图表 178
第5章
系统动力学AnyLogic仿真 180
5.1 系统动力学基础知识 180
5.1.1 系统动力学相关概念 180
5.1.2 传统系统动力学仿真软件 182
5.2 AnyLogic系统动力学仿真基础 183
5.2.1 存量和流量 183
5.2.2 方程 187
5.3 AnyLogic系统动力学仿真举例人口和承载能力模型 190
5.3.1 无限资源人口模型 191
5.3.2 拥挤影响寿命 195
5.3.3 拥挤影响出生 197
5.3.4 带有延迟的负反馈 198
5.3.5 单位检查 199
5.4 交互式AnyLogic系统动力学仿真 200
5.4.1 新产品扩散模型对比运行 200
5.4.2 新产品扩散模型敏感性分析 202
5.4.3 传染病模型校准 203
5.4.4 传染病模型即时图表 211
5.4.5 库存管理模型 213
5.5 AnyLogic多建模方法集成仿真 218
5.5.1 AnyLogic多建模方法集成仿真架构 219
5.5.2 AnyLogic多建模方法集成仿真技术 220
5.5.3 传染病和诊所仿真 230
5.5.4 消费者市场和供应链仿真 236
第
6
章AnyLogic
仿真进阶 240
6.1 互动模型的设计 240
6.1.1 滑块改变参数数值 241
6.1.2 按钮改变参数数值 242
6.1.3 编辑框链接嵌入式对象 243
6.1.4 单选按钮控制视图 245
6.1.5 组合框控制仿真速度 246
6.1.6 文件选择器的使用 247
6.1.7 单选按钮控制其他控件 247
6.1.8 锁定按钮 249
6.1.9 复制按钮 249
6.1.10 在不同视图区域超链接导航 250
6.1.11 鼠标单击处创建点 251
6.1.12 任何区域获取鼠标单击 252
6.2 AnyLogic 三维动画设计 253
6.2.1 带三维动画的简单模型 255
6.2.2 三维物体的旋转 256
6.2.3 桥式起重机三维模型 257
6.2.4 带三维窗口与摄像机的简单模型 259
6.2.5 固定摄像机于移动物体 260
6.2.6 三维场景中的光 261
6.3 AnyLogic 的Java 语句 264
6.3.1 基本数据类型 264
6.3.2 类 264
6.3.3 变量 267
6.3.4 函数 268
6.3.5 表达式 271
6.3.6 数组和集合 274
6.3.7 命名规则 277
6.3.8 语句 279
6.3.9 访问 286
6.3.10 查看AnyLogic 生成的Java 代码 287
6.3.11 在AnyLogic 模型中创建Java 类 288
6.3.12 AnyLogic 模型链接外部Java 模块 289
6.4 AnyLogic 数据交换机制 290
6.4.1 文本文件 290
6.4.2 Excel 电子表格 293
6.4.3 数据库 297
6.4.4 使用剪贴板 305
6.5 AnyLogic模型中的随机数 307
6.5.1 概率分布 307
6.5.2 模型的随机性 311
6.5.3 随机数生成器 314
6.6 AnyLogic模型运行相关技术 316
6.6.1 模型时间 316
6.6.2 模型日期 318
6.6.3 模型执行模式 319
6.6.4 模型实验设计 320
6.6.5 模型导出与网络发布 323
第7章
AnyLogic行人库仿真 325
7.1 AnyLogic行人库基础知识 325
7.2 AnyLogic行人库仿真举例银行排队仿真模型 331
7.2.1 绘制银行布局 331
7.2.2 模拟简单的行人流 333
7.2.3 显示行人密度图 337
7.3 AnyLogic行人库仿真举例地铁入口大厅仿真模型 339
7.3.1 模拟简单的行人流 339
7.3.2 添加闸机 342
7.3.3 添加行人密度图 344
7.3.4 添加自动售票机 345
7.4 AnyLogic行人库仿真举例机场登机仿真模型 347
7.4.1 定义简单的行人流 348
7.4.2 绘制三维动画 350
7.4.3 添加安检站 352
7.4.4 添加值机设施 355
7.4.5 定义登机逻辑 358
7.4.6 用Excel表中数据设置航班 361
第8章 AnyLogic生产系统仿真实践 369
8.1 生产系统仿真概述 369
8.2 基于AnyLogic仿真的多产品单阶段制造系统优化研究 372
8.2.1 建立概念模型 372
8.2.2 建立AnyLogic模型 372
8.2.3 完善模型 374
8.2.4 模型优化改进 382
8.3 基于AnyLogic 仿真的动力电池生产系统优化研究 383
8.3.1 某企业动力电池生产车间现状分析 383
8.3.2 动力电池生产系统AnyLogic 仿真建模 385
8.3.3 生产系统AnyLogic 仿真模型运行分析 394
8.3.4 动力电池生产系统优化设计 402
8.3.5 动力电池生产系统优化方案仿真分析 404
第
9
章AnyLogic
物流系统仿真实践 412
9.1 物流系统仿真概述 412
9.2 基于AnyLogic 仿真的物流园区设施研究 413
9.2.1 研究背景 413
9.2.2 物流园区AnyLogic 仿真模型构建 415
9.2.3 仿真模型实体构建 416
9.2.4 仿真模型流程构建 421
9.2.5 仿真模型数据统计图表构建 427
9.3 基于AnyLogic 仿真的配送中心物流系统优化研究 429
9.3.1 研究背景 429
9.3.2 某配送中心物流系统现状分析 431
9.3.3 配送中心物流系统AnyLogic 仿真模型构建 433
9.3.4 配送中心物流系统仿真运行与结果分析 436
9.3.5 配送中心物流系统优化设计及其仿真分析 439
第10
章AnyLogic
交通系统仿真实践 448
10.1 交通系统仿真概述 448
10.2 基于AnyLogic 仿真的立交桥交通系统研究 449
10.2.1 研究背景 449
10.2.2 八里台立交桥交通系统现状分析 449
10.2.3 八里台立交桥交通系统AnyLogic 建模仿真 450
10.3 基于AnyLogic 仿真的高铁车站候车系统研究 456
10.3.1 研究背景 456
10.3.2 天津西站整体交通系统现状分析 457
10.3.3 天津西站整体交通系统AnyLogic 建模仿真 460
10.3.4 普通快车候车系统现状分析 464
10.3.5 普通快车候车系统AnyLogic 建模仿真 464
第11
章AnyLogic
经济系统仿真实践 475
11.1 经济系统仿真综述 475
11.2 基于AnyLogic 仿真的临空经济系统发展研究 476
11.2.1 研究背景 476
11.2.2 临空经济系统模型设计 478
11.2.3 临空经济系统AnyLogic建模仿真 479
11.3 基于AnyLogic仿真的水权交易机制演化博弈研究 483
11.3.1 研究背景 483
11.3.2 水资源供应链设想 486
11.3.3 水权交易机制模型设计 487
11.3.4 水权交易机制AnyLogic建模仿真 490
参考文献 498
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