前 言
計(jì)算機(jī)仿真是一種借助計(jì)算機(jī)并利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行研究的方法，一些學(xué)術(shù)論文或者著作又稱(chēng)之為計(jì)算機(jī)模擬。在物流系統(tǒng)分析､建模時(shí)，借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立物流系統(tǒng)模型進(jìn)行量化分析，可為人們認(rèn)識(shí)物流系統(tǒng)提供一種新的手段和方法，所以很多高校開(kāi)設(shè)了物流系統(tǒng)仿真(或者物流系統(tǒng)模擬) 等類(lèi)似課程。
本書(shū)是作者在北京交通大學(xué)對(duì)物流管理專(zhuān)業(yè)本科生及研究生十多年授課經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成的。
在開(kāi)設(shè)物流系統(tǒng)仿真課程的過(guò)程中，本書(shū)作者為了選擇教材，對(duì)眾多國(guó)內(nèi)外同類(lèi)教材進(jìn)行過(guò)比較和篩選，發(fā)現(xiàn)普遍存在兩類(lèi)教材:
一類(lèi)教材是面向計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)編寫(xiě)的，教材重點(diǎn)是計(jì)算機(jī)仿真的理論､離散事件系統(tǒng)仿真的算法。有些教材有相當(dāng)多的內(nèi)容在重復(fù)概率統(tǒng)計(jì)理論，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，不知道這些內(nèi)容與仿真建模有什么關(guān)系；還有些教材的目標(biāo)則是培養(yǎng)仿真軟件開(kāi)發(fā)者，用C 語(yǔ)言或Java等通用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行仿真建模。
另一類(lèi)教材則是教學(xué)生如何使用一些物流仿真軟件，教會(huì)學(xué)生進(jìn)行軟件操作，對(duì)于仿真建模原理涉及不多。
作者感到上述兩類(lèi)教材對(duì)于經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生均不太適用，一是經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的編程基礎(chǔ)比較薄弱，他們不是軟件開(kāi)發(fā)者，應(yīng)該讓學(xué)生不需要有深厚的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)，也能夠具備物流系統(tǒng)的仿真建模能力。另一方面，如果在課程中不講授計(jì)算機(jī)仿真理論，僅僅學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)仿真軟件的操作､使用，這種學(xué)習(xí)不具有可持續(xù)性和發(fā)展性，計(jì)算機(jī)仿真理論的學(xué)習(xí)是保證學(xué)生能夠具有研究能力和建模能力的基礎(chǔ)。
基于以上考慮，經(jīng)過(guò)十多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，作者編寫(xiě)了本教材。
為了避免學(xué)生陷于計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的困擾，本書(shū)用Excel 作為基礎(chǔ)工具，教授計(jì)算機(jī)仿真的基本理論和仿真建模方法；為了避免理論的枯燥，在教材中給出了一些有趣的仿真模型，例如生日問(wèn)題､公主選駙馬問(wèn)題。這樣做的好處顯而易見(jiàn): 一方面，用Excel 作為仿真建模工具，實(shí)現(xiàn)了建模學(xué)習(xí)的零門(mén)檻，大大降低了學(xué)習(xí)難度，書(shū)中的例子也大大增加了仿真建模的趣味性，學(xué)生既可以掌握仿真建模的理論，又能夠培養(yǎng)建模能力；另一方面，使用Excel 作為建模工具，學(xué)生對(duì)Excel 逐步精通，這為后面進(jìn)行仿真分析打下良好的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)仿真的數(shù)據(jù)分析非常重要，仿真建模僅僅完成了一部分工作，最終的數(shù)據(jù)分析才是重中之重，所以，本書(shū)對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真建模能力和數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)都大有裨益。
盡管Excel 在學(xué)習(xí)物流仿真的原理時(shí)非常有效，但是也有局限。Excel 只適合構(gòu)建簡(jiǎn)單的仿真模型，對(duì)于復(fù)雜的仿真模型則需要借助專(zhuān)業(yè)的仿真軟件。本書(shū)在第五章之后，將介紹如何采用Flexsim 仿真軟件進(jìn)行物流系統(tǒng)建模。Flexsim 仿真軟件簡(jiǎn)單､易學(xué)，既可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置構(gòu)建模型，也可以通過(guò)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的腳本程序建模，適合本科生的學(xué)習(xí)，對(duì)于其他一些初學(xué)者也是很好的專(zhuān)業(yè)仿真軟件。
本書(shū)的特點(diǎn)是將概率論､隨機(jī)過(guò)程､仿真原理等理論知識(shí)與計(jì)算機(jī)建模的實(shí)踐相結(jié)合，避免用數(shù)學(xué)推導(dǎo)代替仿真建模。在撰寫(xiě)本書(shū)時(shí)，作者對(duì)數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)仿真模型的關(guān)系是這樣看待的: ①在建立計(jì)算機(jī)仿真模型時(shí)，必須以數(shù)學(xué)模型為指導(dǎo)，以運(yùn)籌學(xué)､隨機(jī)過(guò)程等數(shù)學(xué)模型為計(jì)算機(jī)仿真提供建模依據(jù)，沒(méi)有數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)仿真模型是沒(méi)有任何意義的；②計(jì)算機(jī)仿真模型完成后，必須與數(shù)學(xué)模型進(jìn)行相互驗(yàn)證，如果二者不能很好吻合，那么數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)仿真模型二者必然有一個(gè)存在問(wèn)題，或者二者均存在問(wèn)題。
從研究物流系統(tǒng)的線(xiàn)路圖､技術(shù)路線(xiàn)來(lái)看，其數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)仿真模型需要相互驗(yàn)證，二者缺一不可。如果將解決物流系統(tǒng)問(wèn)題視作爬山，依靠運(yùn)籌學(xué)､概率論､隨機(jī)過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型是沿山的北坡攀登，而建立計(jì)算機(jī)仿真模型則是從山的南坡攀登，二者最終應(yīng)該在山頂匯合，這樣才能認(rèn)為問(wèn)題得到完美解決。
本書(shū)的教學(xué)內(nèi)容建議按照32 課時(shí)安排，教學(xué)內(nèi)容分為兩部分，第一部分是第1 ~ 4章，共16 學(xué)時(shí)；第二部分是第5 ~ 6 章，共16 學(xué)時(shí)。第一部分的主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)使用Excel進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真建模，其中第1､2 章，建議教學(xué)學(xué)時(shí)為6 學(xué)時(shí)；第3 章建議教學(xué)學(xué)時(shí)為4 學(xué)時(shí)；第4 章建議教學(xué)學(xué)時(shí)為6 學(xué)時(shí)。第二部分的主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)使用Flexsim 進(jìn)行仿真建模，建議每章教學(xué)學(xué)時(shí)均為8 學(xué)時(shí)。本書(shū)沒(méi)有對(duì)Flexsim 的基本操作進(jìn)行介紹，以避免把本書(shū)寫(xiě)成一本軟件操作手冊(cè)，但在教學(xué)時(shí)，建議教師結(jié)合Flexsim 隨機(jī)幫助文件､軟件使用手冊(cè)，給學(xué)生補(bǔ)充一些Flexsim 的基本概念和基本操作。
本書(shū)中使用到了Crystal Ball 軟件，該軟件是Oracle 公司的仿真軟件，該軟件可以在Excel 中進(jìn)行蒙特卡羅模擬，軟件下載地址: https:/ / www.oracle.com/ cn/ products/ applica-tions/ crystalball/ overview/ index.html，讀者可以到該網(wǎng)站下載試用版。
本書(shū)用到的Flexsim 仿真軟件是美國(guó)Flexsim 公司的產(chǎn)品，讀者可以到網(wǎng)站https:/ /www.flexsim.com/ es/ 下載試用版。
本書(shū)第2 ~5 章由魯曉春編寫(xiě)，第1､6 章由黃帝編寫(xiě)。另外，黃帝還負(fù)責(zé)各章的習(xí)題及全書(shū)的修改､補(bǔ)充完善工作。
在本書(shū)的撰寫(xiě)過(guò)程中，我們得到了北京交通大學(xué)的北京物流信息化研究基地､北京交通大學(xué)物流管理與技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室､國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào): 71390334)､北京市社科基金(項(xiàng)目編號(hào): 17JDGLB014) 的支持，在此表示感謝。
魯曉春
2018 年7 月