宋 雷（廣東交通職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510650）

物流管理專業(yè)在高職院校已經(jīng)經(jīng)歷10多年的發(fā)展，無論從理論教學還是實踐教學方面都取得了很大提高。但是隨著物流行業(yè)設備與技術(shù)的日益發(fā)展，高職院校物流管理專業(yè)在實踐教學過程中也存在各種問題：物流理論知識比重偏高、實踐技能訓練不足，與當今快速發(fā)展的物流產(chǎn)業(yè)對物流高技能應用人才的要求失衡；傳統(tǒng)的理論教學，跟實際的物流應用脫軌，學生缺乏真實的物流環(huán)境氛圍；學生主要通過在有托盤、貨架等設施設備的物流配送中心實訓室、到物流企業(yè)參觀、頂崗實習等形式來實現(xiàn)實踐教學，而通過物流仿真平臺幫助學生獲得實踐能力培養(yǎng)的運用手段較少。因此，如何提高物流專業(yè)實踐教學質(zhì)量，全面培養(yǎng)學生的物流職業(yè)綜合能力，顯得尤為重要。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的仿真技術(shù)，為物流專業(yè)實踐教學提供了一種新的途徑。

1 仿真技術(shù)的特點

仿真技術(shù)具有以下特點：

1.1 時間的伸縮性

使用計算機仿真技術(shù)，可以將幾個月甚至幾年或更長時間的外界系統(tǒng)活動壓縮到十幾分鐘甚至幾秒內(nèi)模擬運行出來，也可以將短期內(nèi)的系統(tǒng)活動放大進行長時間地模擬，在實踐教學中可以利用這一點根據(jù)課程的需要設計模擬系統(tǒng)，既可以設計重復性的實驗項目，也可以根據(jù)時間要求建立操作性較強，與現(xiàn)實比較接近的模型。

1.2 廣泛的適應性

利用仿真技術(shù)可以按照教學需要建立不同類型的仿真模型，這些模型可以是操作性較強的物流設備操作仿真演示，也可以是物流規(guī)劃方案的仿真優(yōu)化設計，這一點對綜合性較強的物流實踐教學來說是尤為重要的。

1.3 可控性

利用仿真技術(shù)的時間伸縮性、仿真廣泛性的特點，物流實踐教學可對內(nèi)容實現(xiàn)有效的控制；由于仿真模型的使用，還可實現(xiàn)業(yè)務流程可視化，將平面的物流實踐教學立體化。

另外，高職院校實施仿真物流教學建立物流仿真設備，可以有效解決物流實物設備投資大、對場地的要求高、更新不便的問題，而且可以根據(jù)現(xiàn)實的變化靈活方便地更新仿真設備。利用仿真技術(shù)的時間伸縮性、廣泛適應性、可控性和便于多方案比較的特點，相對于物流實物設備實訓的實踐教學可以更有效滿足物流實踐教學的要求。

目前，用于教學工作的物流仿真軟件比較多，比較常見的有Automod、Witness、Arena、ExtendSim、Flexsim、ED、eMPlant、Simio、ProModel等專業(yè)仿真軟件。由英國Lanner集團開發(fā)設計的Witness軟件作為一種先進的運作系統(tǒng)建模與仿真優(yōu)化平臺，在生產(chǎn)運營、供應鏈、物流、服務系統(tǒng)仿真優(yōu)化方面獲得了大量的應用和研究成果。基于面向?qū)ο蠼＠砟铋_發(fā)設計的Witness軟件具有編程工作量少、可視化動態(tài)模擬界面、方便的統(tǒng)計報表系統(tǒng)、智能優(yōu)化算法等特征，通過Witness開發(fā)的系統(tǒng)仿真模型易于理解和控制，為物流專業(yè)學生在學習期間深入理解實際物流系統(tǒng)提供了直觀的、可行的實驗場景。本文以物流配送中心成本仿真模型為例說明Witness仿真技術(shù)在物流專業(yè)實踐教學中的應用。

2 Witness對物流配送中心成本的仿真教學舉例

2.1 案例描述

3家供應商分別根據(jù)各自產(chǎn)品在配送中心的庫存量進行生產(chǎn)，當產(chǎn)品在配送中心的庫存小于10件時，開始生產(chǎn)。供應商一、供應商二分別以4小時一件的效率向配送中心供應產(chǎn)品，供應商三向配送中心每提供一件產(chǎn)品需要的時間服從2～6小時的均勻分布。

配送中心根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的庫存量向各企業(yè)發(fā)貨，當生產(chǎn)企業(yè)一的庫存量小于2件時，向該企業(yè)發(fā)貨；當生產(chǎn)企業(yè)二的庫存量小于3件時，向該企業(yè)發(fā)貨；當生產(chǎn)企業(yè)三的庫存量小于4件時，向該企業(yè)發(fā)貨。配送中心進貨成本是3元/件，供貨價格5元/件。每件產(chǎn)品在庫存中心存貨100小時的費用是1元。

各生產(chǎn)企業(yè)進行連續(xù)生產(chǎn)。生產(chǎn)企業(yè)一每生產(chǎn)1件產(chǎn)品需要6小時，生產(chǎn)企業(yè)二每生產(chǎn)1件產(chǎn)品需要的時間服從3～9小時的均勻分布，生產(chǎn)企業(yè)三每生產(chǎn)1件產(chǎn)品需要的時間服從2～10小時的均勻分布。

2.2 仿真目的

假定在保持供應鏈連續(xù)工作的條件下，來仿真一段時間的工作，要求動態(tài)顯示配送中心的即時庫存成本及利潤，作為評價仿真系統(tǒng)性能指標，并試圖進行改善，以期達到降低庫存成本與增加利潤的目的。

2.3 仿真模型的實現(xiàn)

2.3.1 可視化建模

Witness為系統(tǒng)中各種類型的資源設計了對應的可視化元素，常用的建模元素為Part、Machine、Buffer、Vehicle等。Part類型元素模擬通過系統(tǒng)并被動態(tài)顯示出來的處理對象，例如零部件、中間件、成品、顧客、包裹等。Machine類型元素模擬任何對Part類型元素進行處理的對象，例如機器設備或者工作站、工作臺。Buffer類型元素模擬存儲Part元素的場所，例如原料倉庫、成品庫存，或者顧客隊列。Vehicle類型元素模擬系統(tǒng)中的搬運工具，主要將Part類型元素從一個工作地運往另一工作地。

這些元素在Witness中均以可視化的方式呈現(xiàn)出來，在建模過程中，通過鼠標操作，可以在模型工作區(qū)直接顯示出當前的建模對象，如圖1所示。在仿真模型的可視化界面上，建立系統(tǒng)的供應商、配送中心、生產(chǎn)商以及顯示圖表，可以實時的顯示出建模的可視化效果，逼真形象地模擬了實際物流系統(tǒng)，有利于學生理解當前的建模工作和實際物流系統(tǒng)的運作規(guī)律，增強學生的學習興趣。

圖1 物流配送中心成本仿真模型布局圖

2.3.2 細節(jié)設計

（1）元素參數(shù)的數(shù)據(jù)設計

Witness仿真平臺中定義相關(guān)元素之后，需要對每個元素的運作細節(jié)進行設計，讓元素能夠表征實際生產(chǎn)系統(tǒng)中被模擬對象的特征。Witness中每種元素都具有細節(jié)設計對話框，通過這些對話框，學生在可視化交互模式下對元素進行具體的細節(jié)設計，通過這些細節(jié)設計，可以讓學生能夠深刻理解物流系統(tǒng)資源的詳細配置。以圖1所示的物流配送中心成本仿真模型為例，學生在建立了產(chǎn)品、供應商、生產(chǎn)企業(yè)和配送中心等元素之后，還需要進行如下細節(jié)設計，才能夠讓模型完善起來。

①設計供應商到配送中心，以及配送中心到生產(chǎn)商的的路徑，代表現(xiàn)實系統(tǒng)中行程的長度和實際路線，并對其長度、最大容量、部件移動每單位所需的時間等項進行設定。

②設計供應商、生產(chǎn)企業(yè)等的作業(yè)時間。作業(yè)時間是對應該環(huán)節(jié)完成單個工序所需的時間，通常是運用統(tǒng)計學方法處理得到的一個隨機分布。

③設計每項資源的固定成本和運行成本。通過固定成本和運行成本的設計，系統(tǒng)可以自動統(tǒng)計出在不同模式下的收益。

從上述可視化細節(jié)設計的描述可看出，在進行這些設計時，始終緊密結(jié)合實際物流系統(tǒng)的運行特征，可以引導學生逐步理解實際物流系統(tǒng)各項資源的具體配置參數(shù)，激發(fā)學生對實際物流系統(tǒng)運作規(guī)律的興趣。

（2）系統(tǒng)運營控制的規(guī)則設計

Witness仿真模型在元素和相關(guān)細節(jié)設定以后，需要使用規(guī)則（Rules）將這些元素之間連接起來，說明在元素之間是怎樣流動以及勞動者是怎樣分配的，形成物流系統(tǒng)的運作控制邏輯。Witness提供了Pull、Push、Sequence、Match以及If判定條件等控制語句。

Pull語句實現(xiàn)本工位設備直接從上游元素處領取零部件進行加工，例如生產(chǎn)企業(yè)直接從本工位前面的緩存區(qū)域獲取零部件進行加工處理；Push語句實現(xiàn)當本工位對當前零部件處理完畢后將其送往何處，例如供應商加工完畢后通過路徑將零件運往配送中心存儲；Sequence語句實現(xiàn)當本工位獲取多件零部件進行裝配操作時，如果這些零部件的裝配具有先后順序關(guān)系時，逐次放入本工位的輸入方式；Match語句實現(xiàn)當本工位的輸入零部件滿足一定條件方能被獲??；If判定條件方式以更靈活的方式實現(xiàn)系統(tǒng)控制，例如通過供應商在配送中心的庫存小于10件時這一條件變量進行供應商的生產(chǎn)控制。

這些規(guī)則可以使用可視化的方式設定，也可以直接輸入語句。為了實現(xiàn)這些規(guī)則，學生需要調(diào)查、思考實際物流系統(tǒng)是如何流動起來，使用不同的規(guī)則的優(yōu)缺點以及使用情況等問題，可以有效促進學生對物流系統(tǒng)運作流程的理解。

2.3.3 統(tǒng)計報表

通過構(gòu)建Witness仿真模型，可以引導學生調(diào)查和分析物流系統(tǒng)的本質(zhì)，激發(fā)學生對物流系統(tǒng)調(diào)查、分析和改善的興趣。建立仿真模型的最終目的是要通過仿真實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，識別出當前系統(tǒng)的運行狀況并提出改善建議。Witness仿真系統(tǒng)提供了大量標準的實驗結(jié)果統(tǒng)計報表，為每個元素在實驗過程中的相關(guān)指標都進行了統(tǒng)計，例如設備的繁忙率、空閑率、故障時間率、完成作業(yè)數(shù)量等；零部件輸入數(shù)量、發(fā)送數(shù)量、當前數(shù)量、平均數(shù)量、通過系統(tǒng)的平均時間等。通過這些詳細的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，學生可以很快掌握系統(tǒng)運行績效的特征，分析出系統(tǒng)的問題以及對應的改善方案。

本文中的模型仿真時鐘取系統(tǒng)默認的1的時間單位為1小時，運行365×8=2 920仿真時間單位，根據(jù)運行模型得到如表1所示統(tǒng)計表。改善前的配送中心庫存成本為248.68元，庫存成本較高，降低了利潤。

表1 改善前、后物流配送中心成本統(tǒng)計表

改善方案：若供應商當配送中心的庫存量小于5件時開始進行供貨，運行模型2 920仿真時間單位后對改善方案的實施效果進行評價。根據(jù)運行模型得到如表1所示統(tǒng)計表。改善后的配送中心庫存成本降低了53.5%，利潤增加了5.5%。

根據(jù)模型運行得出的數(shù)據(jù)和不同資源配置仿真的結(jié)果可以看出：仿真模型模擬了配送中心從3個供應商進貨，向3個生產(chǎn)企業(yè)發(fā)貨，通過調(diào)整模型中供應商在配送中心的存貨數(shù)量標準，大大降低了配送中心的庫存成本，加快了物流的流動速度，從而達到資源優(yōu)化配置的目的。通過報表分析和改善方案效果評價，可以有效提高學生的物流系統(tǒng)調(diào)查與分析能力。

3 結(jié) 論

Witness系統(tǒng)仿真平臺作為一種先進的流程改善和優(yōu)化輔助決策工具，以其可視化建模方式、簡易的編程語言、動態(tài)運行界面以及建模柔性等特征在生產(chǎn)運營系統(tǒng)中獲得越來越廣泛的應用，將其作為一種輔助教學手段引入高職物流專業(yè)實踐教學過程，可以根據(jù)物流技術(shù)的發(fā)展而實時更新所需資源，在有限的教學場地、資金條件下開展眾多類型的實驗，滿足物流實踐教學操作性、重復性、開放性和綜合性特點。通過物流仿真實驗，直接地將實際物流系統(tǒng)的運行場景以可視化的方式呈現(xiàn)在學生面前，使學生獲得實際物流系統(tǒng)現(xiàn)場的直觀認識，有效地提高物流專業(yè)學生對物流系統(tǒng)的調(diào)查、分析和改善能力。

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