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    物流倉儲配送仿真平臺的構建及其多層次實驗教學的研究

      信息來源:   發布時間:2021-12-20  點擊數:

    1 引言

    現代物流業是融合運輸業、倉儲業、貨代業和信息業等的新興復合型產業,涉及的領域十分廣闊,物流專業的學生不僅需要綜合性的理論知識,更需要一個良好開放的實驗教學平臺。由于現在絕大多數院校開設物流類專業時間短,物流實驗教學起步較晚,發展過程中還存在一定的問題,主要體現為實驗內容有待改進、教學方法不夠豐富、實驗實施設備利用率不高、實驗教學全過程評價體系不夠完善、實驗教學手段不夠豐富、實驗教學的管理方式不夠科學等諸多方面,因此為了全面地提升物流類專業的教學水平,就必須全面地提升物流實驗實踐教學的水平,解決制約教學質量提升的瓶頸問題,從而促進物流人才的培養。

    2 物流實驗教學問題分析和對策

    物流是一個非常典型的多學科交叉綜合應用的領域,涉及到工商管理、管理科學與工程、交通運輸工程以及機械工程等多學科的內容。因此在理論課程教學中,對于同一個物流環節,可能涉及到多門課程,但這些課程都只是站在自己的角度進行相應的介紹,如物流倉儲配送功能環節,在物流技術裝備類課程中只會介紹倉儲配送中使用到的物流設備設施,在倉儲與配送管理類的課程上強調的是倉儲管理的理念和相應的流程,而在物流中心設計規劃類課程中注重教授學生如何進行倉儲的布局規劃。在這種孤立片面的課程教學方式下,學生通常不能對各個物流環節有一個很好的全面認識,更無法將這些相關的知識點結合起來應用。同樣,目前的實驗教學中,也“遺傳”了理論課程教學的這種弊病,雖然存在多種實踐實驗教學模式,比如計算機模擬仿真、實驗室實際動手操作、社會調研以及生產企業參觀等多種形式,但是實驗教學內容主要從單一物流知識點出發,以驗證型和認知型居多,既單一又缺乏內部聯系,教學內容的多樣式和綜合型沒有得到充分的體現,不能滿足學生的學習要求,既不利于培養學生的思維能力和解決實際問題的能力,也無法滿足高級物流應用型人才的培養要求。

    因此,本文認為物流實驗教學的一個方向應該要圍繞著物流環節進行,通過合理的實驗設計,將這些來自不同課程,但又涉及到同一個物流環節的知識點合理的銜接起來。根據該思路,本文充分利用了實驗室現有的軟硬件設施,針對物流倉儲配送環節,組合搭建了一個物流倉儲仿真實驗平臺,并依托該仿真實驗平臺設計了具有前后延續性并能滿足不同層次需求的實驗項目,搭建多元化的實驗課程體系,進行了綜合性和開放性實驗的探索與實踐。

    3 物流倉儲配送仿真實驗平臺的搭建

    物流倉儲配送仿真實驗平臺是由自動化倉儲配送硬件平臺、仿真平臺和倉儲信息管理和設計平臺三部分共同組成。

    圖1 自動化倉儲配送硬件平臺

    圖1 自動化倉儲配送硬件平臺  下載原圖


    如圖1所示,自動化倉儲配送硬件平臺是我院與哈工大機器人國家重點實驗室合作共建的一套物流倉儲配送模擬中心設備,其主要硬件組成包括:自動化立體倉庫、出入庫輸送機、RFID與條碼讀寫設備、各類型中間環節輸送機、分揀輸送系統和基于PLC的上位機控制系統等。在自動化物流輸送線上流轉的托盤的規格110×110mm,其中可以放置電子標簽和物料,通過對電子標簽信息的讀寫就可以模擬各類的物料。

    仿真平臺主要有witness和flexsim兩套主流的物流仿真軟件。Witness是平面離散系統生產線仿真器,操作簡單,在低配置計算機上也完全可以靈活使用,其齊備的基本仿真功能和處理優勢,一直是大家所公認的。Flexsim是美國公司近年來新開發的一款商業化離散事件系統仿真軟件,它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體,是迄今為止世界上唯一一個在圖形建模環境中集成了C++IDE和編譯器的仿真軟件。在仿真平臺上,可以利用仿真軟件可以對物流倉儲配送中心設施規劃進行建模仿真,并根據對仿真結果的分析,找出了該物流系統存在的問題,從而優化改進評估裝備和分析比較多種可能的流程設計。

    倉儲信息管理和設計平臺是一套物流綜合業務軟件系統,主要包括物流綜合管理模塊、基礎信息管理模塊、訂單管理模塊、倉儲管理模塊、運輸配送管理模塊等。其中物流綜合管理模塊提供整個系統的技術和業務支撐,是一套集技術平臺和業務平臺與一身的平臺管理軟件,滿足系統開發和運行過程中的技術和業務問題。該平臺基于J2EE架構,采用B/S模式,提供企業應用集成(EAI)、業務流程管理(BPM)、快速開發工具包(DevKits)等核心功能,可以進行物流信息系統的上機模擬操作和開發設計。

    本文圍繞著倉儲配送這個物流環節,從不同的實踐角度和培養層次設計了一系列具有前后延續性的實驗,將上述三個原本相互獨立的實驗室軟硬件有機的結合起來,組合設計成一個能進行多層次開放型實驗教學的物流倉儲仿真實驗平臺。

    4 基于物流倉儲仿真實驗平臺的實驗設計

    4.1 多層次實驗項目的設置與學生能力的培養

    基于物流倉儲仿真實驗平臺,可以搭建多元化的實驗課程體系。實驗項目在培養層次上從低到高可以分為認知操作型、設計分析型、綜合開放型三個類型,見表1;實驗內容可以包括運作流程、規劃設計、設施設備等多個方面。圍繞著這些實驗項目,在不同的實驗層次類型上學生能力的階段培養目標如下:

    (1)認知操作型:從直觀感性的角度了解物流倉儲條碼技術、自動化立庫的基本運作過程和其他物流倉儲配送的各類設備設施,會使用一些物流倉儲常用的操作技能和技術;

    (2)設計分析型:熟悉物流倉儲配送管理思想,掌握倉儲配送的流程及各環節,會對倉儲配送的各個組成設備進行能力估算,能從系統的角度進行選擇設計和集成;能使用軟件工具對其業務流程分析改進,有一定業務流程的整體歸納、分析和評價及系統規劃能力;

    (3)綜合開放型:具有靈活運用和改進物流應用理論和工具的能力;熟悉軟件程序和信息技術系統電子商務技術。具有系統分析問題和解決問題的能力,能從戰略高度來規劃企業的物流倉儲配送活動;有開發新型物流倉儲配送解決方案的業務創新能力。

      

    表1 實驗項目的設計分類  下載原圖



    表1 實驗項目的設計分類

    表1 實驗項目的設計分類

    4.2 多層次實驗教學過程的基本設計

    在物流倉儲仿真實驗平臺上開展的實驗項目的前后的安排大體上是按照從認知操作型到設計分析型再到綜合開放型層層遞進的,逐步深入和提高。

    首先在認知操作型的培養層次,主要是利用倉儲配送硬件平臺開展倉儲配送技術裝備認知實驗、條碼技術認知與設計實驗、自動化立庫運作實驗等。通過這些認知操作型的實驗項目提高學生對物流倉儲配送環節的感性認識,為開展下一步的實驗教學打下了良好的基礎。

    其次在設計分析型的培養層次,在倉儲信息管理和設計平臺可以演練物流倉儲的信息一般流程,但是這種走流程式的實驗模式都是按部就班,數據大多是事先給定的,學生在實際操作時都是機械的照搬固定的實驗步驟,往往是“手動腦不動”,難以深入。本文結合前面的倉儲配送硬件平臺引入“設計”的思想,進一步要求學生在已經熟悉的倉儲配送硬件平臺上自行設計某類商品的倉儲配送流程,然后配置出相應的物流倉儲配送信息管理系統,使得學生在動手的同時,又要動腦將倉儲配送的信息管理與實際的運作流程能建立起一個對應的關系。在仿真平臺上,將倉儲配送硬件平臺作為參照原型,學生在可以對實物設備進行基本的數據采集分析,然后設計不同的運作流程方案,進行仿真建模分析,找到系統的瓶頸和存在的問題,建立多個維度的系統評價指標。

    最后在綜合開放型的培養層次,從第三方物流或企業物流的倉儲配送出發,考察某一行業的倉儲配送現狀,參考倉儲配送硬件平臺的設備,提出倉儲設備的選型與集成的方案,配置相應的硬件設備設施,設計運作流程并在仿真軟件上建模分析,根據運作流程和行業要求,利用信息綜合開發軟件開發相應的倉儲配送信息管理系統。

    通過上述的實驗過程的關聯設計,使物流倉儲配送實驗教學環節,實現從設備設施的基本組成結構和使用功能的認知操作了解,到實物的運作流程和相應信息管理流程的對應管理的分析設計,然后是實際應用綜合開放式設計的多層次實踐教學環節的合理銜接,給學生一個系統完整的認知過程,不僅加深學生對物流倉儲配送環節的理解,而且具備一定的系統分析問題和解決問題的能力,達到高級物流應用型人才的培養要求。

    5 結束語

    本文充分利用實驗室現有的軟硬件設備設施,突破傳統的單一獨立實驗教學模式,組合搭建物流倉儲配送仿真實驗平臺,并依托該平臺通過在實驗過程中的關聯設計,形成了具有前后延續性并能滿足不同培養層次需求的實驗項目,隨著實驗教學的深入,逐步發揮學生的主體作用,培養學生的創新意識,實現多層次的綜合開放式實驗教學,體現物流專業本科層次人才培養的特點。

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