1.1 系统、模型与仿真

1.1.1 系统

为进行仿真，有必要理解系统的概念及系统的范围。系统对应的英语单词是system，它源自希腊语 systèma。最早见诸于古希腊原子论创始人德谟克利特（公元前460 年—公元前370年）的著作《世界大系统》一书。该书明确地论述了关于系统的含义：“任何事物都是在联系中显现出来的，都是在系统中存在的，系统联系规定每一事物，而每一联系又能反映系统的联系的总貌。”戈登在总结前人思想的基础上，将系统定义为“按照某些规律结合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和”。美国传统词典（双解）对系统的定义是：组成一个复杂整体的一组互相作用、互相联系或互相依存的元素（system: A group of interacting， interrelated，or interdependent elements forming a complex whole）。

根据这些定义，我们可以将一个理发馆定义为一个系统。该系统中的实体有服务员和顾客。顾客按某种规律到达，服务员根据顾客的要求，按一定的程序为其服务，服务完毕后顾客离去。在该系统中，顾客和服务员互相作用，顾客到达模式影响着服务员的工作忙闲状态和理发馆的排队状态，而服务员的多少和服务效率高低也影响着顾客接受服务的质量。

我们可以将制造汽车的总装生产线定义为一个系统。各种汽车零部件按一定的节拍由传送带运输，经过一道道工序，操作人员（或机器人）将零部件按工艺流程要求进行装配，最终生产出各种汽车。在该系统中，操作人员与零部件相互作用。传送带的速度、零部件到达的节拍均影响着操作人员的忙闲状态和工作的紧张程度，而工艺流程的划分、零部件到达的及时性也影响着生产线的效率。

在定义一个系统时，首先要确定系统的边界。尽管世界上的事物是相互联系的，但当我们研究某一对象时，总要将该对象与其环境区别开来。系统通常受到系统外部发生的变化的影响。这种变化被认为在系统环境中发生。边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以外的环境的作用称为系统的输出。在对系统进行研究的过程中，决定系统与其环境间的边界是有必要的。

举例来说，在工厂系统中，控制订单到达的因素可以被认为处于工厂的影响之外，因此是环境的一部分。然而，如果考虑供应对需求的影响，则在工厂输出和订单到达之间将会存在一种关系，而该关系必须被认为是系统的一个活动。类似地，在银行系统中，可以有最大可支付利率的限制。对于单一银行的研究，这可被认为是环境赋予的限制。然而，在研究银行业货币法时，该限制的设定将会是系统的一种活动。

尽管世界上的系统千差万别，但人们总结出描述系统的“三要素”，即实体、属性、活动。实体确定了系统的构成，也就确定了系统的边界；属性也称为描述变量，描述每一实体的特征，其中系统状态属性对研究对象在任意时刻的描述来说是必需的；活动定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生变化的过程。