经济管理中的仿真方法与实践

第1 章　仿真导论 ………………………………………………………………………………… 1

1.1　何为仿真 ……………………………………………………………………………… 1

1.1.1　仿真定义 ……………………………………………………………………… 1

1.1.2　仿真与模拟 …………………………………………………………………… 3

1.1.3　仿真与数学求解的关系 ……………………………………………………… 4

1.2　仿真的起源与发展 …………………………………………………………………… 4

1.2.1　仿真发展历程 ………………………………………………………………… 4

1.2.2　先进仿真技术 ………………………………………………………………… 6

1.3　仿真的分类 …………………………………………………………………………… 9

1.4　仿真的优缺点 ……………………………………………………………………… 11

1.4.1　仿真的优点 ………………………………………………………………… 11

1.4.2　仿真的缺点 ………………………………………………………………… 12

1.4.3　什么时候使用仿真 ………………………………………………………… 13

1.4.4　什么时候不使用仿真 ……………………………………………………… 14

1.5　经济管理领域的仿真方法 ………………………………………………………… 14

1.5.1　离散事件系统仿真 ………………………………………………………… 15

1.5.2　系统动力学仿真 …………………………………………………………… 16

1.5.3　多智能体仿真 ……………………………………………………………… 18

习题与思考 ………………………………………………………………………………… 19

第2 章　仿真基本过程 ………………………………………………………………………… 20

2.1　系统、模型与仿真 ………………………………………………………………… 20

2.2　仿真的基本步骤 …………………………………………………………………… 23

2.3　仿真模型的校核与检验 …………………………………………………………… 28

2.3.1　模型检验的必要性 ………………………………………………………… 28

2.3.2　校核、验证与确认的基本概念 …………………………………………… 29

2.3.3　校核、验证和确认的工作过程 …………………………………………… 31

2.3.4　VV&A 的技术与方法 ……………………………………………………… 31

2.3.5　仿真模型验证的“三步骤” ………………………………………………… 33

2.4　仿真数据分析 ……………………………………………………………………… 35

2.4.1　仿真输入数据收集与处理 ………………………………………………… 35

IV 经济管理中的仿真方法与实践

2.4.2　仿真输出数据分析 ………………………………………………………… 36

习题与思考 ………………………………………………………………………………… 39

第3 章　认识AnyLogic ……………………………………………………………………… 40

3.1　启动系统 …………………………………………………………………………… 40

3.2　AnyLogic 的视图 …………………………………………………………………… 41

3.2.1　项目视图 …………………………………………………………………… 41

3.2.2　面板视图 …………………………………………………………………… 42

3.2.3　属性视图 …………………………………………………………………… 43

3.2.4　问题视图 …………………………………………………………………… 44

3.2.5　搜索视图 …………………………………………………………………… 45

3.2.6　控制台视图 ………………………………………………………………… 46

3.2.7　帮助视图 …………………………………………………………………… 46

3.3　AnyLogic 的建模 …………………………………………………………………… 48

3.3.1　离散事件建模 ……………………………………………………………… 48

3.3.2　系统动力学建模 …………………………………………………………… 48

3.3.3　基于智能体的建模 ………………………………………………………… 48

3.3.4　连续建模 …………………………………………………………………… 49

3.3.5　混合建模 …………………………………………………………………… 49

3.4　使用模型 …………………………………………………………………………… 49

3.4.1　模型的层次 ………………………………………………………………… 49

3.4.2　创建新模型 ………………………………………………………………… 51

3.4.3　打开模型 …………………………………………………………………… 51

3.4.4　保存模型 …………………………………………………………………… 51

3.4.5　关闭模型 …………………………………………………………………… 52

3.4.6　管理模型中的元素 ………………………………………………………… 52

3.4.7　创建模型文档 ……………………………………………………………… 52

3.5　图形化编辑器 ……………………………………………………………………… 52

3.5.1　定义活动对象的结构 ……………………………………………………… 52

3.5.2　图形化编辑器的操作 ……………………………………………………… 53

3.5.3　图形化编辑器中的栅格 …………………………………………………… 54

3.6　AnyLogic 的菜单操作和工具栏等的更多知识 …………………………………… 54

3.7　配置、运行和终止仿真 …………………………………………………………… 57

3.7.1　配置仿真 …………………………………………………………………… 57

3.7.2　运行仿真 …………………………………………………………………… 59

3.7.3　终止仿真 …………………………………………………………………… 61

3.8　帮助系统 …………………………………………………………………………… 61

?　目　录 V

3.8.1　帮助窗口 …………………………………………………………………… 61

3.8.2　上下文相关的帮助 ………………………………………………………… 62

3.8.3　使用AnyLogic 的帮助系统 ………………………………………………… 62

习题与思考 ………………………………………………………………………………… 63

第4 章　离散事件系统仿真 …………………………………………………………………… 64

4.1　连续系统和离散事件系统 ………………………………………………………… 64

4.2　离散事件系统建模的基本要素 …………………………………………………… 65

4.3　离散事件系统仿真时钟的推进 …………………………………………………… 68

4.4　离散事件系统仿真策略 …………………………………………………………… 69

4.5　离散事件系统仿真的一般步骤 …………………………………………………… 73

4.6　银行办公模型 ……………………………………………………………………… 74

4.6.1　建立银行办公基本模型 …………………………………………………… 74

4.6.2　创建一个模型动画 ………………………………………………………… 79

4.6.3　添加出纳员 ………………………………………………………………… 86

4.6.4　增加统计数据集 …………………………………………………………… 93

习题与思考 ………………………………………………………………………………… 100

第5 章　系统动力学仿真 ……………………………………………………………………… 102

5.1　系统动力学简介 …………………………………………………………………… 102

5.2　系统动力学的特点与功能 ………………………………………………………… 103

5.2.1　SD——研究社会经济系统的有力工具 …………………………………… 103

5.2.2　SD 的特点与功能 …………………………………………………………… 104

5.3　因果关系图和反馈回路 …………………………………………………………… 106

5.3.1　因果关系图 ………………………………………………………………… 106

5.3.2　反馈回路 …………………………………………………………………… 107

5.4　存量流量图（系统流图） …………………………………………………………… 108

5.4.1　存量和流量 ………………………………………………………………… 108

5.4.2　存量流量图的概念 ………………………………………………………… 109

5.4.3　存量流量图与因果关系图的比较 ………………………………………… 109

5.4.4　存量流量图中的基本要素及其描述符号 ………………………………… 110

5.4.5　存量流量图设计中的几个问题 …………………………………………… 112

5.5　系统动力学方程式 ………………………………………………………………… 112

5.6　延迟、平滑函数与表函数 ………………………………………………………… 113

5.6.1　延迟函数、平滑函数 ……………………………………………………… 113

5.6.2　表函数 ……………………………………………………………………… 114

5.7　巴斯扩散模型 ……………………………………………………………………… 115

5.7.1　巴斯扩散模型简介 ………………………………………………………… 115

5.7.2　巴斯扩散模型的系统动力学分析 ………………………………………… 117

5.8　创建巴斯扩散模型 ………………………………………………………………… 117

5.9　巴斯扩散模型的拓展 ……………………………………………………………… 140

5.9.1　模拟一个推销策略 ………………………………………………………… 140

5.9.2　优化产品上市策略 ………………………………………………………… 142

习题与思考 ………………………………………………………………………………… 146

第6 章　多智能体仿真方法 …………………………………………………………………… 148

6.1　复杂适应系统理论 ………………………………………………………………… 148

6.1.1　复杂适应系统的特点 ……………………………………………………… 148

6.1.2　涌现及其特征 ……………………………………………………………… 150

6.2　基于Agent 的复杂系统 …………………………………………………………… 151

6.2.1　Agent 的概念和基本特征 …………………………………………………… 151

6.2.2　Multi-Agent 系统 …………………………………………………………… 153

6.3　Multi-Agent 建模与仿真 …………………………………………………………… 154

6.3.1　Multi-Agent 建模思想 ……………………………………………………… 154

6.3.2　Multi-Agent 仿真研究框架 ………………………………………………… 154

6.3.3　MAS 系统模型的建立 ……………………………………………………… 156

6.4　Multi-Agent 仿真的应用 …………………………………………………………… 156

6.4.1　仿生优化算法 ……………………………………………………………… 157

6.4.2　基于Agent 的计算经济学 ………………………………………………… 158

6.4.3　人工社会——基于Agent 的社会学仿真 ………………………………… 160

6.5　基于多智能体仿真的传染病传播模型 …………………………………………… 162

6.5.1　模型简介 …………………………………………………………………… 162

6.5.2　建模思路 …………………………………………………………………… 163

6.6　创建基于MAS 仿真的流感传播模型 ……………………………………………… 164

习题与思考 ………………………………………………………………………………… 213

附录A　仿真常用理论分布类型 ……………………………………………………………… 214

参考文献………………………………………………………………………………………… 216