第1章 
復雜繫統仿真導論 001

1.1 仿真基礎知識 001

1.1.1 繫統仿真及其分類 001

1.1.2 繫統仿真的一般步驟 002

1.1.3 建模仿真的意義作用 005

1.2 仿真軟件對比 006

1.3 仿真建模的基本類型 016

1.3.1 多智能體仿真 016

1.3.2 離散事件繫統仿真 016

1.3.3 繫統動力學仿真 017

1.3.4 多方法集成仿真 017

 第2章 AnyLogic仿真軟件入門 019

2.1 AnyLogic基礎 019

2.1.1 AnyLogic簡介 019

2.1.2 AnyLogic安裝 019

2.1.3用戶界面介紹 022

2.2 AnyLogic的菜單和主要功能 023

2.2.1 文件菜單 023

2.2.2 編輯菜單 024

2.2.3 視圖菜單 024

2.2.4 模型菜單 024

2.2.5 幫助菜單 024

2.2.6 代碼提示功能 025

2.2.7 文本搜索功能 025

2.2.8 快捷鍵功能 026

2.2.9 幫助功能 027

2.2.10 模型操作功能 028

2.3 AnyLogic的視圖 029

2.3.1 工程視圖 029

2.3.2 面板視圖 031

2.3.3 屬性視圖 031

 
2.3.4 問題視圖  032 
2.3.5 搜索視圖  032 
2.3.6 控制臺視圖  033 
2.3.7 幫助視圖  034 
2.3.8 圖形化編輯器  036 
2.3.9 視圖操作  038 
2.4 AnyLogic 圖形設計基礎  040 
2.4.1繪制和編輯形狀  040 
2.4.2形狀的分組  048 
第
3 
章多智能體AnyLogic 
仿真 053 

3.1 多智能體基礎知識  053 
3.1.1 誰是智能體  053 
3.1.2 多智能體建模仿真  054 
3.1.3 傳統多智能體仿真軟件  055 
3.2 AnyLogic 智能體與狀態圖  056 
3.2.1 AnyLogic 智能體創建 056 
3.2.2 AnyLogic 狀態圖繪制 061 
3.2.3 變遷的觸發與控制  066 
3.2.4 狀態圖建模舉例  071 
3.3 AnyLogic 多智能體仿真基礎 075 
3.3.1 AnyLogic 多智能體仿真技術 075 
3.3.2 連續空間中的多智能體仿真  081 
3.3.3 離散空間中的多智能體仿真  090 
3.3.5 多智能體仿真數據統計圖表  096 
3.4 AnyLogic 多智能體仿真舉例——防空繫統模型 117 
3.4.1 基礎場景與建築物  117 
3.4.2 轟炸機及其飛行路線  119 
3.4.3 轟炸機和建築物的互動關繫  123 
3.4.4 雷達防空繫統  127 
第
4 
章離散事件繫統AnyLogic 
仿真  132 

4.1 離散事件繫統基礎知識 132 
4.1.1 離散事件繫統仿真的基本要素  132 
4.1.2 離散事件繫統仿真建模方法  135 
4.1.3 離散事件繫統仿真常用軟件  141 
4.2 排隊繫統與庫存繫統  145 
4.2.1 排隊繫統  145 
 
目 錄 

VII

4.2.2 庫存繫統 147

4.2.3 排隊繫統與庫存繫統仿真比較 148

4.3 AnyLogic離散事件繫統仿真基礎 148

4.3.1 AnyLogic中的離散事件管理 148

4.3.2 幾個簡單模型 149

4.3.3 動態事件建模 157

4.4 AnyLogic離散事件繫統仿真舉例——銀行排隊模型 159

4.4.1 創建模型 159

4.4.2建立模型動畫 163

4.4.3 加入櫃臺員工資源 169

4.4.4 修改從ATM出來的顧客流程 177

4.4.5 構建數據統計圖表 178

 第5章 
繫統動力學AnyLogic仿真 180

5.1 繫統動力學基礎知識 180

5.1.1 繫統動力學相關概念 180

5.1.2 傳統繫統動力學仿真軟件 182

5.2 AnyLogic繫統動力學仿真基礎 183

5.2.1 存量和流量 183

5.2.2 方程 187

5.3 AnyLogic繫統動力學仿真舉例—人口和承載能力模型 190

5.3.1 無限資源人口模型 191

5.3.2 擁擠影響壽命 195

5.3.3 擁擠影響出生 197

5.3.4 帶有延遲的負反饋 198

5.3.5 單位檢查 199

5.4 交互式AnyLogic繫統動力學仿真 200

5.4.1 新產品擴散模型—對比運行 200

5.4.2 新產品擴散模型—敏感性分析 202

5.4.3 傳染病模型—校準 203

5.4.4 傳染病模型—即時圖表 211

5.4.5 庫存管理模型 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構 219

5.5.2 AnyLogic多建模方法集成仿真技術 220

5.5.3 傳染病和診所仿真 230

5.5.4 消費者市場和供應鏈仿真 236

 
第
6 
章AnyLogic 
仿真進階  240 

6.1 互動模型的設計 240 

6.1.1滑塊改變參數數值  241 

6.1.2按鈕改變參數數值  242 

6.1.3編輯框鏈接嵌入式對像  243 

6.1.4單選按鈕控制視圖  245 

6.1.5組合框控制仿真速度  246 

6.1.6文件選擇器的使用  247 

6.1.7單選按鈕控制其他控件  247 

6.1.8鎖定按鈕  249 

6.1.9復制按鈕  249 

6.1.10在不同視圖區域超鏈接導航  250 

6.1.11 鼠標單擊處創建點  251 

6.1.12任何區域獲取鼠標單擊  252 

6.2 AnyLogic 三維動畫設計  253 

6.2.1帶三維動畫的簡單模型  255 

6.2.2三維物體的旋轉  256 

6.2.3 橋式起重機三維模型  257 

6.2.4帶三維窗口與攝像機的簡單模型  259 

6.2.5固定攝像機於移動物體  260 

6.2.6 三維場景中的光  261 

6.3 AnyLogic 的Java 語句 264 

6.3.1基本數據類型  264 

6.3.2類  264 

6.3.3變量  267 

6.3.4 函數  268 

6.3.5表達式  271 

6.3.6 數組和集合  274 

6.3.7 命名規則  277 

6.3.8 語句  279 

6.3.9訪問  286 

6.3.10查看AnyLogic 生成的Java 代碼 287 

6.3.11 在AnyLogic 模型中創建Java 類  288 

6.3.12AnyLogic 模型鏈接外部Java 模塊 289 

6.4 AnyLogic 數據交換機制  290 

6.4.1 文本文件  290 

6.4.2 Excel 電子表格  293 

6.4.3 數據庫  297 

 
6.4.4 使用剪貼板 305

6.5 AnyLogic模型中的隨機數 307

6.5.1 概率分布 307

6.5.2 模型的隨機性 311

6.5.3 隨機數生成器 314

6.6 AnyLogic模型運行相關技術 316

6.6.1模型時間 316

6.6.2模型日期 318

6.6.3 模型執行模式 319

6.6.4 模型實驗設計 320

6.6.5 模型導出與網絡發布 323

 第7章 
AnyLogic行人庫仿真 325

7.1 AnyLogic行人庫基礎知識 325

7.2 AnyLogic行人庫仿真舉例——銀行排隊仿真模型 331

7.2.1 繪制銀行布局 331

7.2.2 模擬簡單的行人流 333

7.2.3 顯示行人密度圖 337

7.3 AnyLogic行人庫仿真舉例——地鐵入口大廳仿真模型 339

7.3.1 模擬簡單的行人流 339

7.3.2 添加閘機 342

7.3.3 添加行人密度圖 344

7.3.4 添加自動售票機 345

7.4 AnyLogic行人庫仿真舉例—機場登機仿真模型 347

7.4.1 定義簡單的行人流 348

7.4.2 繪制三維動畫 350

7.4.3 添加安檢站 352

7.4.4 添加值機設施 355

7.4.5 定義登機邏輯 358

7.4.6 用Excel表中數據設置航班 361

 第8章 AnyLogic生產繫統仿真實踐 369

8.1 生產繫統仿真概述 369

8.2 基於AnyLogic仿真的多產品單階段制造繫統優化研究 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模型優化改進 382

 
8.3 基於AnyLogic 仿真的動力電池生產繫統優化研究  383 

8.3.1某企業動力電池生產車間現狀分析  383 

8.3.2動力電池生產繫統AnyLogic 仿真建模  385 

8.3.3生產繫統AnyLogic 仿真模型運行分析  394 

8.3.4動力電池生產繫統優化設計  402 

8.3.5動力電池生產繫統優化方案仿真分析  404 

第
9 
章AnyLogic 
物流繫統仿真實踐  412 

9.1 物流繫統仿真概述  412 

9.2 基於AnyLogic 仿真的物流園區設施研究  413 

9.2.1 研究背景  413 

9.2.2 物流園區AnyLogic 仿真模型構建  415 

9.2.3 仿真模型實體構建  416 

9.2.4 仿真模型流程構建  421 

9.2.5 仿真模型數據統計圖表構建  427 

9.3 基於AnyLogic 仿真的配送中心物流繫統優化研究  429 

9.3.1 研究背景  429 

9.3.2 某配送中心物流繫統現狀分析  431 

9.3.3 配送中心物流繫統AnyLogic 仿真模型構建  433 

9.3.4 配送中心物流繫統仿真運行與結果分析  436 

9.3.5 配送中心物流繫統優化設計及其仿真分析  439 

第10 
章AnyLogic 
交通繫統仿真實踐  448 

10.1 交通繫統仿真概述  448 

10.2 基於AnyLogic 仿真的立交橋交通繫統研究  449 

10.2.1 研究背景  449 

10.2.2 八裡臺立交橋交通繫統現狀分析  449 

10.2.3 八裡臺立交橋交通繫統AnyLogic 建模仿真  450 

10.3 基於AnyLogic 仿真的高鐵車站候車繫統研究 456 

10.3.1 研究背景  456 

10.3.2 天津西站整體交通繫統現狀分析  457 

10.3.3 天津西站整體交通繫統AnyLogic 建模仿真  460 

10.3.4 普通快車候車繫統現狀分析  464 

10.3.5 普通快車候車繫統AnyLogic 建模仿真  464 

第11 
章AnyLogic 
經濟繫統仿真實踐  475 

11.1 經濟繫統仿真綜述 475 

11.2 基於AnyLogic 仿真的臨空經濟繫統發展研究 476 

 
11.2.1 研究背景 476

11.2.2 臨空經濟繫統模型設計 478

11.2.3 臨空經濟繫統AnyLogic建模仿真 479

11.3 基於AnyLogic仿真的水權交易機制演化博弈研究 483

11.3.1 研究背景 483

11.3.2 水資源供應鏈設想 486

11.3.3 水權交易機制模型設計 487

11.3.4 水權交易機制AnyLogic建模仿真 490

參考文獻 498

繫統仿真一般指使用計算機建立和運行繫統模型，模擬真實繫統的各種活動。它從
建立仿真模型的目的出發，通過計算機程序語言，對真實繫統進行一種抽像的、本質的
描述。作為一門新興的技術，繫統仿真已經被廣泛地應用於各行各業，成為戰略研究、
繫統分析、運籌規劃、預測決策、宏觀及微觀管理等領域的有效工具，成為研究各類真
實繫統的一種十分有效的手段，是對真實繫統分析實驗和評價的簡單而經濟的方法。

復雜繫統仿真是近年來國際仿真領域的熱點之一，涉及的領域包括制造、物流、醫療、
自然生態、工程、社會等諸多方面，給相關研究工作帶來極大挑戰。因此，對於復雜繫
統的研究需要利用現代化手段，深入了解各個領域的相關內容，將數據信息統一收集，
再通過計算機仿真技術做到對其繫統復雜性的研究了解，從而實現復雜繫統建模仿真的
有效應用。

本書采用AnyLogic軟件工具來講解復雜繫統建模仿真的實踐應用。AnyLogic是一
個創始於俄羅斯的獨特仿真軟件工具，它能夠提供多智能體、離散事件繫統和繫統動力
學三種仿真建模方法，並支持多方法的集成應用，為用戶創造多方法集成應用模型提供
了便利，可以幫助人們在復雜繫統建模仿真實踐中取得更好的效果。

本書共11章。第1章介紹了復雜繫統仿真的基礎知識，包括相關概念、特征、發
展歷史、常見仿真軟件對比等。第2章介紹了AnyLogic軟件入門知識，包括基本功能
模塊及其使用方法等。第3章具體介紹了AnyLogic多智能體仿真方法。第4章具體介
紹了AnyLogic離散事件繫統仿真方法。第5章主要介紹了AnyLogic繫統動力學仿真方
法。第6章、第7章深入介紹了AnyLogic軟件的各種進階應用和行人庫仿真等。後，
第8至11章分別介紹了AnyLogic軟件在各類復雜繫統仿真實踐中的具體應用，包括生
產繫統仿真實踐、物流繫統仿真實踐、交通繫統仿真實踐和經濟繫統仿真實踐等。

本書旨在幫助讀者掌握復雜繫統建模仿真技術的基本理論和AnyLogic軟件使用技
巧，並能在實際案例中加以應用，是一本很好的學習運用AnyLogic進行復雜繫統仿真
的入門指南。相信讀者通過閱讀書中的大量復雜繫統仿真案例，將對復雜繫統仿真有更
為直觀的認識。

在此，感謝在本書寫作過程中給予幫助的霍艷芳、張雪花、程鐵信、楊鵬老師，感
謝參與實踐案例編寫和內容文字整理的馮聰、仝麗兵、馬培、譚禹辰、趙建彬、孟祥臣、

 
王志強、謝根、陳麒銘、徐黎明、劉子凡、趙啟勝等同學，也感謝AnyLogic 軟件公司
及其中國總代理一直以來的大力支持。特別感謝AnyLogic 聯合創始人Andrei Borshchev 
博士提供的相關資料，並為本書作序。

由於作者水平有限，書中難免有錯誤和不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。

編者
2019 年5 月

3.3.5 多智能體仿真數據統計圖表
在AnyLogic 多智能體仿真中，簡單的統計方法是使用智能體類自帶的統計屬性
字段。通過它們可以統計滿足特定條件（例如，處於某個特定狀態）的智能體數量，計
算智能體群中某個數字屬性的平均值、小值、值和總值等。例如，可以計算一個
人群的平均收入。

AnyLogic 還支持創建動態直方圖，顯示一個值在人群中的分布，例如，年齡或收入

的分布。此外，隻要每個智能體的每個內部對像在全局（Main 內）是可訪問的，仿真時

就可以收集任意復雜性的自定義統計信息。

在本小節中，將構建一個基於親屬關繫的多智能體人口模型，並仿真模型中逐步實
現仿真數據統計功能。

（一）仿真舉例—基於親屬關繫的人口模型

假設一個封閉人群，初始人口是300 個剛誕生的兒童。在不與外界交流的情況下，

人們出生、成長、結婚、生子、衰老和死亡。通過多智能體仿真觀察人群隨時間的繁衍變化。
具體操作如下：

（1）在AnyLogic 中打開“新建模型”向導對話框來創建一個新的模型。輸入模型
 
名“Kinship Model”。

（2）從Agent面板中將智能體（Age件拖拽到Main的畫布中，根據“新建智能體”
向導“從頭”逐步完成創建新智能體類型。相關參數設置如下：

 ●
新類型名：Person，智能體群名：people； 
●
智能體動畫選擇：二維； 
●
創建群大小：300； 
●
空間類型：連續，大小：400×400，勾選“應用隨機布局”； 
●
網絡類型：無網絡/用戶定義。

（3）工程樹中雙擊Person，在圖形化編輯器中打開Person的畫布，從Presentation
面板拖拽一個橢圓（Ov件到Person的畫布中替代原智能體演示圖形，在其屬性中
設置名稱為circle，類型為“圓圈”，半徑為2，位置在Person的畫布原點（0，0）。

（4）從Agent面板拖拽一個參數（Paramet件到Person的畫布中，在其屬性
中設置名稱為male，類型為boolean，初始值為randomTrue(0.5)。即男性和女性的出生
概率相同。如圖3-3-35所示。

圖3-3-35 設置參數male的屬性 

（5）從Agent面板拖拽一個變量（Variab件到Person的畫布中，在其屬性中
設置名稱為mother，類型為Person，初始值為空。變量mother存儲該人母親的引用，
初始值空意為初始人群中人的母親不在此人群內。如圖3-3-36所示。

圖3-3-36 設置變量mother的屬性

（6）復制變量mother並修改名稱來創建兩個變量：father和spouse。如圖3-3-37
所示。

（7）從Agent面板拖拽一個集合（Collecti件到Person的畫布中，在其屬性
中設置名稱為kids，類型為Person，初始值為空。集合kids存儲該人的多個孩子的引用。
如圖3-3-38所示。

（8）用Presentation面板的直線（Li件，在Person的畫布中繪制兩條初始點
在畫布坐標原點的直線並設置其屬性，如圖3-3-39和圖3-3-40所示。這些直線將顯示該
人與其妻子和孩子的親屬關繫。為了防止重復，模型中沒有為丈夫和父親/母親繪制直線。
如圖3-3-39所示。