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    物流仓储配送仿真平台的构建及其多层次实验教学的研究

      信息来源:   发布时间:2021-12-20  点击数:

    1 引言

    现代物流业是融合运输业、仓储业、货代业和信息业等的新兴复合型产业,涉及的领域十分广阔,物流专业的学生不仅需要综合性的理论知识,更需要一个良好开放的实验教学平台。由于现在绝大多数院校开设物流类专业时间短,物流实验教学起步较晚,发展过程中还存在一定的问题,主要体现为实验内容有待改进、教学方法不够丰富、实验实施设备利用率不高、实验教学全过程评价体系不够完善、实验教学手段不够丰富、实验教学的管理方式不够科学等诸多方面,因此为了全面地提升物流类专业的教学水平,就必须全面地提升物流实验实践教学的水平,解决制约教学质量提升的瓶颈问题,从而促进物流人才的培养。

    2 物流实验教学问题分析和对策

    物流是一个非常典型的多学科交叉综合应用的领域,涉及到工商管理、管理科学与工程、交通运输工程以及机械工程等多学科的内容。因此在理论课程教学中,对于同一个物流环节,可能涉及到多门课程,但这些课程都只是站在自己的角度进行相应的介绍,如物流仓储配送功能环节,在物流技术装备类课程中只会介绍仓储配送中使用到的物流设备设施,在仓储与配送管理类的课程上强调的是仓储管理的理念和相应的流程,而在物流中心设计规划类课程中注重教授学生如何进行仓储的布局规划。在这种孤立片面的课程教学方式下,学生通常不能对各个物流环节有一个很好的全面认识,更无法将这些相关的知识点结合起来应用。同样,目前的实验教学中,也“遗传”了理论课程教学的这种弊病,虽然存在多种实践实验教学模式,比如计算机模拟仿真、实验室实际动手操作、社会调研以及生产企业参观等多种形式,但是实验教学内容主要从单一物流知识点出发,以验证型和认知型居多,既单一又缺乏内部联系,教学内容的多样式和综合型没有得到充分的体现,不能满足学生的学习要求,既不利于培养学生的思维能力和解决实际问题的能力,也无法满足高级物流应用型人才的培养要求。

    因此,本文认为物流实验教学的一个方向应该要围绕着物流环节进行,通过合理的实验设计,将这些来自不同课程,但又涉及到同一个物流环节的知识点合理的衔接起来。根据该思路,本文充分利用了实验室现有的软硬件设施,针对物流仓储配送环节,组合搭建了一个物流仓储仿真实验平台,并依托该仿真实验平台设计了具有前后延续性并能满足不同层次需求的实验项目,搭建多元化的实验课程体系,进行了综合性和开放性实验的探索与实践。

    3 物流仓储配送仿真实验平台的搭建

    物流仓储配送仿真实验平台是由自动化仓储配送硬件平台、仿真平台和仓储信息管理和设计平台三部分共同组成。

    图1 自动化仓储配送硬件平台

    图1 自动化仓储配送硬件平台  下载原图


    如图1所示,自动化仓储配送硬件平台是我院与哈工大机器人国家重点实验室合作共建的一套物流仓储配送模拟中心设备,其主要硬件组成包括:自动化立体仓库、出入库输送机、RFID与条码读写设备、各类型中间环节输送机、分拣输送系统和基于PLC的上位机控制系统等。在自动化物流输送线上流转的托盘的规格110×110mm,其中可以放置电子标签和物料,通过对电子标签信息的读写就可以模拟各类的物料。

    仿真平台主要有witness和flexsim两套主流的物流仿真软件。Witness是平面离散系统生产线仿真器,操作简单,在低配置计算机上也完全可以灵活使用,其齐备的基本仿真功能和处理优势,一直是大家所公认的。Flexsim是美国公司近年来新开发的一款商业化离散事件系统仿真软件,它集计算机三维图像处理技术、仿真技术、人工智能技术、数据处理技术为一体,是迄今为止世界上唯一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件。在仿真平台上,可以利用仿真软件可以对物流仓储配送中心设施规划进行建模仿真,并根据对仿真结果的分析,找出了该物流系统存在的问题,从而优化改进评估装备和分析比较多种可能的流程设计。

    仓储信息管理和设计平台是一套物流综合业务软件系统,主要包括物流综合管理模块、基础信息管理模块、订单管理模块、仓储管理模块、运输配送管理模块等。其中物流综合管理模块提供整个系统的技术和业务支撑,是一套集技术平台和业务平台与一身的平台管理软件,满足系统开发和运行过程中的技术和业务问题。该平台基于J2EE架构,采用B/S模式,提供企业应用集成(EAI)、业务流程管理(BPM)、快速开发工具包(DevKits)等核心功能,可以进行物流信息系统的上机模拟操作和开发设计。

    本文围绕着仓储配送这个物流环节,从不同的实践角度和培养层次设计了一系列具有前后延续性的实验,将上述三个原本相互独立的实验室软硬件有机的结合起来,组合设计成一个能进行多层次开放型实验教学的物流仓储仿真实验平台。

    4 基于物流仓储仿真实验平台的实验设计

    4.1 多层次实验项目的设置与学生能力的培养

    基于物流仓储仿真实验平台,可以搭建多元化的实验课程体系。实验项目在培养层次上从低到高可以分为认知操作型、设计分析型、综合开放型三个类型,见表1;实验内容可以包括运作流程、规划设计、设施设备等多个方面。围绕着这些实验项目,在不同的实验层次类型上学生能力的阶段培养目标如下:

    (1)认知操作型:从直观感性的角度了解物流仓储条码技术、自动化立库的基本运作过程和其他物流仓储配送的各类设备设施,会使用一些物流仓储常用的操作技能和技术;

    (2)设计分析型:熟悉物流仓储配送管理思想,掌握仓储配送的流程及各环节,会对仓储配送的各个组成设备进行能力估算,能从系统的角度进行选择设计和集成;能使用软件工具对其业务流程分析改进,有一定业务流程的整体归纳、分析和评价及系统规划能力;

    (3)综合开放型:具有灵活运用和改进物流应用理论和工具的能力;熟悉软件程序和信息技术系统电子商务技术。具有系统分析问题和解决问题的能力,能从战略高度来规划企业的物流仓储配送活动;有开发新型物流仓储配送解决方案的业务创新能力。

      

    表1 实验项目的设计分类  下载原图



    表1 实验项目的设计分类

    表1 实验项目的设计分类

    4.2 多层次实验教学过程的基本设计

    在物流仓储仿真实验平台上开展的实验项目的前后的安排大体上是按照从认知操作型到设计分析型再到综合开放型层层递进的,逐步深入和提高。

    首先在认知操作型的培养层次,主要是利用仓储配送硬件平台开展仓储配送技术装备认知实验、条码技术认知与设计实验、自动化立库运作实验等。通过这些认知操作型的实验项目提高学生对物流仓储配送环节的感性认识,为开展下一步的实验教学打下了良好的基础。

    其次在设计分析型的培养层次,在仓储信息管理和设计平台可以演练物流仓储的信息一般流程,但是这种走流程式的实验模式都是按部就班,数据大多是事先给定的,学生在实际操作时都是机械的照搬固定的实验步骤,往往是“手动脑不动”,难以深入。本文结合前面的仓储配送硬件平台引入“设计”的思想,进一步要求学生在已经熟悉的仓储配送硬件平台上自行设计某类商品的仓储配送流程,然后配置出相应的物流仓储配送信息管理系统,使得学生在动手的同时,又要动脑将仓储配送的信息管理与实际的运作流程能建立起一个对应的关系。在仿真平台上,将仓储配送硬件平台作为参照原型,学生在可以对实物设备进行基本的数据采集分析,然后设计不同的运作流程方案,进行仿真建模分析,找到系统的瓶颈和存在的问题,建立多个维度的系统评价指标。

    最后在综合开放型的培养层次,从第三方物流或企业物流的仓储配送出发,考察某一行业的仓储配送现状,参考仓储配送硬件平台的设备,提出仓储设备的选型与集成的方案,配置相应的硬件设备设施,设计运作流程并在仿真软件上建模分析,根据运作流程和行业要求,利用信息综合开发软件开发相应的仓储配送信息管理系统。

    通过上述的实验过程的关联设计,使物流仓储配送实验教学环节,实现从设备设施的基本组成结构和使用功能的认知操作了解,到实物的运作流程和相应信息管理流程的对应管理的分析设计,然后是实际应用综合开放式设计的多层次实践教学环节的合理衔接,给学生一个系统完整的认知过程,不仅加深学生对物流仓储配送环节的理解,而且具备一定的系统分析问题和解决问题的能力,达到高级物流应用型人才的培养要求。

    5 结束语

    本文充分利用实验室现有的软硬件设备设施,突破传统的单一独立实验教学模式,组合搭建物流仓储配送仿真实验平台,并依托该平台通过在实验过程中的关联设计,形成了具有前后延续性并能满足不同培养层次需求的实验项目,随着实验教学的深入,逐步发挥学生的主体作用,培养学生的创新意识,实现多层次的综合开放式实验教学,体现物流专业本科层次人才培养的特点。

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