劉璠

【摘要】針對當(dāng)代大學(xué)生物流專業(yè)教學(xué)的特點，在校企聯(lián)合的模式基礎(chǔ)之下，提出了共建實驗室的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，通過仿真軟件提高物流教學(xué)的實踐作用。虛擬仿真技術(shù)引入物流教學(xué)是對傳統(tǒng)物流教學(xué)方法的革新。實踐經(jīng)驗表明，虛擬仿真是解決物流教學(xué)難題的一種有效途徑。

【關(guān)鍵詞】校企聯(lián)合;共建;物流仿真教學(xué)

引言

如何將物流教育與市場需求緊密銜接，培育出確實能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合的物流專業(yè)化人才，已成為現(xiàn)代物流教育所面臨的緊迫問題。實驗平臺是大學(xué)教學(xué)和科研的重要基地，是展示大學(xué)辦學(xué)實力和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要窗口，是現(xiàn)代大學(xué)的標志。結(jié)合聯(lián)合實驗室的特色，高校要積極為研發(fā)團隊搭建校企合作平臺，提供一流的實驗場所以及軟硬件環(huán)境。要解決這一問題，首先是學(xué)校能給學(xué)生提供一個實踐操作的環(huán)境，然后結(jié)合具體的物流操作案例，進行模擬教學(xué)或真實操作。

1.實驗室配置

在硬件配置上物流模擬仿真實驗主要以計算機為主，對硬件的要求不算太高。在軟件配置上，操作系統(tǒng)：Windows XP，編譯系統(tǒng)：Microsoft VC + +.NET2008。硬件環(huán)境：CPU - 英特爾* 奔騰;內(nèi)存-1G;硬盤-80G;顯卡-獨立顯卡NVIDIA Ge Force系列;擴展接口-USB 端口2個以上等。物流模擬仿真實驗可使用的仿真軟件種類也比較多加圖所示軟件。

名稱

主要特性

F l e x s i m

Fl ex s i m 應(yīng)用深層開發(fā)對象，利用些對象的參數(shù)可以把任何制造業(yè)、物料處理和業(yè)務(wù)流程的快速、輕易、高效建模的主姿特征描述出來。

Auto Mod

為了更好地評價物流項目和工廠自動化（FA）的設(shè)計和解決方案，作為世界上最大的物流和工廠自動化（FA）仿真軟件Auto Mod 的中國地區(qū)指定代理，上海村研除了為中國地區(qū)的用戶提供咨詢和技術(shù)支持以外，還為客戶提供物流和工廠自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案的仿真評價

Ra LC

Ra LC物流仿真軟件，是由日本人工智能服務(wù)株式會社獨立開發(fā)的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的物流仿真軟件。Ra LC物流仿真軟件，集現(xiàn)代物流技術(shù)、人工智能、3D 圖像、數(shù)據(jù)處理和計算機仿真等技術(shù)為一體，專門服務(wù)于物流行業(yè)和工業(yè)工程領(lǐng)域，處于國際領(lǐng)先水平

WITNESS

從動畫表現(xiàn)形式和建模方法來看，該軟件可以較好地實現(xiàn)2D 動畫建模

總的來看，目前這些物流仿真軟件的基本功能大致包括：

1.1、為物流系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計提供模擬參考。在建立正式的物流系統(tǒng)之前先將物流系統(tǒng)的規(guī)劃方案用仿真軟件轉(zhuǎn)化為模型，為管理者提供參考。通過對規(guī)劃方案進行模擬仿真，可以達到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。

1.2、有效控制物流過程。物流過程一般包括運輸、倉儲、配送、裝卸、包裝和搬運等物流功能。通過物流系統(tǒng)仿真軟件可以觀測到這些過程如何演進，整個過程各項參數(shù)會如何變化，以及過程中可能會出現(xiàn)哪些意外事件將對物流系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響，系統(tǒng)又會做出什么反應(yīng)等內(nèi)容。通過掌握這些內(nèi)容對運行過程中的系統(tǒng)進行實時控制。

1.3、估算物流成本。通過物流系統(tǒng)仿真軟件可以分析和記錄整個進程中所有的物流操作過程，計算出每項操作的具體時間和原材料的耗用，從而統(tǒng)計出各項物流作業(yè)的成本。

2.實驗教學(xué)設(shè)計

物流實驗教學(xué)目的就是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和設(shè)計運用能力，通過強化物流理論基本知識的記憶和訓(xùn)練，使學(xué)生能夠?qū)ξ锪飨到y(tǒng)進行分析、設(shè)計、優(yōu)化和評價。由于實驗課學(xué)時有限，學(xué)生需要一邊學(xué)習(xí)實驗基礎(chǔ)理論，一邊進行相關(guān)的實驗操作，同時，為了滿足學(xué)生進一步的研究需求，特地在課堂中加入了創(chuàng)新型實驗這一環(huán)節(jié)，使得學(xué)生學(xué)習(xí)如何運用物流仿真軟件分析現(xiàn)實企業(yè)中的物流系統(tǒng)。因此，在教學(xué)設(shè)計中應(yīng)該把教學(xué)重點放在物流仿真軟件的實際應(yīng)用上，教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該根據(jù)難易程度由淺到深、由基礎(chǔ)到設(shè)計再到創(chuàng)新，即基礎(chǔ)型實驗、設(shè)計型實驗和自主創(chuàng)新型實驗。

2.1 基礎(chǔ)型實驗

基礎(chǔ)型實驗一般都是驗證性的實驗，實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生熟悉Flexsim仿真軟件的應(yīng)用環(huán)境，學(xué)習(xí)物流仿真的基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)利用Flexsim 軟件進行物流仿真的基本步驟，為后面的設(shè)計型實驗和自主創(chuàng)新型實驗打好基礎(chǔ)。基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書比較詳細，學(xué)生按照操作步驟就可以詳細了解軟件的仿真過程。實驗內(nèi)容如下：

（1）Flexsim仿真軟件的主要功能模塊。部件庫（標準部件、固定部件和移動部件）、模擬實驗?zāi)K、仿真執(zhí)行模塊（復(fù)位、運行、暫停、步進、停止等）、仿真狀態(tài)模塊、工具模塊、模型演示模塊、統(tǒng)計分析模塊和各種視圖（二維、三維等）組成，該實驗的目的是讓學(xué)生熟悉軟件的開發(fā)環(huán)境和每個模塊的功能。

（2）實體。學(xué)生需要了解每個實體的性質(zhì)、代表對象以及各自屬性，包括離散實體27 個（其中資源類12 個，任務(wù)執(zhí)行類15 個）和流動實體11 個，如何輸入數(shù)據(jù)和修改參數(shù)等細節(jié)，目的是讓學(xué)生學(xué)會基本的命令和操作。

（3）連接端口來安排臨時實體的路徑。Flexsim模型中的對象之間是通過端口來連接的，學(xué)生應(yīng)掌握三種類型的端口（輸入端口、輸出端口、中心端口）和端口連接類型（“a” “s”）和取消端口連接類型（“q” “w”）。讓學(xué)生掌握基本的命令和操作，學(xué)會如何建立連接和安排實體的路徑。

（4）簡單數(shù)據(jù)統(tǒng)計。學(xué)生們學(xué)習(xí)如何進行統(tǒng)計信息和顯示，修改記錄器對象視圖參數(shù)，修改記錄器對象表頭，統(tǒng)計標簽四個選項卡各代表的含義。

（5）建立一個簡單的生產(chǎn)布局。通過本實驗學(xué)生應(yīng)該掌握建模的基本步驟：創(chuàng)建實體、端口連接、指定到達速率、設(shè)定臨時實體類型和顏色、設(shè)定暫存區(qū)容量、設(shè)定暫存區(qū)的臨時實體流、為處理器定義加工時間、重置與運行模型、查看簡單統(tǒng)計數(shù)據(jù)和保存模型，能夠運用該步驟進行簡單生產(chǎn)布局仿真。

（6）動畫演示。通過該實驗使學(xué)生掌握如何制作動畫錄像進行模擬演示。

2.2 設(shè)計型實驗

設(shè)計性實驗的目的是培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和設(shè)計實踐能力。根據(jù)前面所學(xué)的基礎(chǔ)理論和對Flexsim 軟件的基本掌握，設(shè)計學(xué)生自己所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，使用仿真軟件對較復(fù)雜的物流系統(tǒng)進行建模的能力。設(shè)計型實驗老師需要指導(dǎo)學(xué)生如何進行建模。包括從如何確定仿真目標，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，建立仿真流程平面圖，分析建立仿真模型到最終提出解決方案的過程。在該部分中老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己自主運用該仿真軟件平臺解決實際問題。

（1）某公司車間生產(chǎn)線的仿真設(shè)計。本實驗讓學(xué)生了解生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計布局內(nèi)容，理清生產(chǎn)設(shè)計中布局、物流及搬運系統(tǒng)的關(guān)系;掌握生產(chǎn)系統(tǒng)布局方法并進行仿真;掌握雙標法對生產(chǎn)系統(tǒng)物料搬運進行規(guī)劃，并進行仿真驗證。

（2）基于Flexsim 的混合生產(chǎn)線投產(chǎn)方案研究。該實驗要求學(xué)生了解混合生產(chǎn)線組織特點;掌握混合生產(chǎn)線的仿真建模;熟練運用仿真軟件建立混合生產(chǎn)線模型。

（3）基于Flexsim 的柔性制造系統(tǒng)仿真設(shè)計。該實驗在熟悉Flexsim 軟件的基礎(chǔ)上，了解柔性制造技術(shù);并要求學(xué)生掌握仿真技術(shù)在柔性制造設(shè)計上如何應(yīng)用。

（4）基于Flexsim 的制造加工車間仿真設(shè)計與優(yōu)化。本實驗要求學(xué)生了解生產(chǎn)布局優(yōu)化的原則;掌握Flexsim在生產(chǎn)布局優(yōu)化的方法;夠熟練運用產(chǎn)能平衡的方法。

2.3 自主創(chuàng)新型實驗

自主創(chuàng)新型實驗要求學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并完成。Flexsim 仿真軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、倉儲與配送、訂單取貨、快餐店中的食物準備過程和客戶服務(wù)等領(lǐng)域，所以這部分實驗側(cè)重于軟件在實際物流系統(tǒng)中的實踐和創(chuàng)新，把所學(xué)到的知識運用到實際中去，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。該部分實驗要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣自己去選擇想要仿真的對象，收集所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立仿真流程平面圖，建立仿真模型并進行仿真和調(diào)試，最后分析仿真結(jié)果并提出修改方案。由于實驗課的學(xué)時有限，所以學(xué)生必須利用課余的時間收集仿真對象的信息、建立模型和提出改進方案，老師僅當(dāng)學(xué)生在仿真中出現(xiàn)問題時才進行引導(dǎo)性的指導(dǎo)，這樣可加強學(xué)生對知識的進一步理解，同時讓學(xué)生自主安排課余時間、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

3.實驗教學(xué)改進

3.1? 教學(xué)內(nèi)容的改進

實驗教學(xué)內(nèi)容的改革思路為了克服傳統(tǒng)實驗內(nèi)容的不足，突出實驗課在整個教學(xué)過程中的重要地位，必須重新審定實驗課的內(nèi)容。既要保證實驗課能夠為理論教學(xué)提供支撐作用，又要實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生實際設(shè)計能力的目的，從而使學(xué)生的設(shè)計實踐能力在實驗過程中得到有效的鍛煉。

實驗教學(xué)內(nèi)容的重新定位在重新確定實驗內(nèi)容時，必須考慮到兩個方面：（1）物流仿真實驗課的知識體系結(jié)構(gòu)和技能訓(xùn)練目標;（2）學(xué)生的興趣和實驗效果。經(jīng)過認真的研討，選用Flexsim軟件作為實驗教學(xué)的主要工具，實驗內(nèi)容仍然包括基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗和自主創(chuàng)新性實驗三個部分，且做到循序漸進。在實際操作中，選定了托盤數(shù)據(jù)綁定、倉庫布局設(shè)計、交通流量控制、貨物包裝控制、貨物分揀控制、貨物合并控制、多通道數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等8 個項目，并將這些項目分成若干個子模塊。在每次單元實驗時，從中選取1～2 個子模塊作為學(xué)生的實驗內(nèi)容。這樣，將一些有實際意義的研究項目融入到單元實驗中，一方面有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也使學(xué)生的感性認識大大增強，實驗更具針對性，實驗效果良好。在實驗內(nèi)容的組織形式上采用階段式結(jié)構(gòu)，即將實驗教學(xué)過程分為三個階段：單元實驗階段、小型設(shè)計性實驗階段和大型設(shè)計性設(shè)計實驗階段。單元實驗階段以選取項目的子模塊為主，實驗任務(wù)單一;小型設(shè)計性實驗穿插在若干個單元實驗之后，要求學(xué)生采用單元電路模塊組合的設(shè)計方法，實現(xiàn)具有一定控制功能的簡單物流系統(tǒng)建模。例如，交通流量控制實驗就必須考慮到倉庫布局以及貨物處理速率。實驗時學(xué)生很容易將之前所學(xué)的相關(guān)內(nèi)容通過組合、調(diào)整與改進，完成相應(yīng)的實驗任務(wù)。大型設(shè)計性設(shè)計實驗也可以稱為課程設(shè)計，一般為期一周，安排在實驗教學(xué)的后期階段，選題主要圍繞上述8 個項目的相關(guān)子模塊，但系統(tǒng)構(gòu)成相對復(fù)雜些，如生產(chǎn)線仿真應(yīng)用。這一階段的目標是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計設(shè)計能力。

3.2? 教學(xué)方式的改進

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法中，一般先由實驗指導(dǎo)教師詳細地講解實驗原理、方法及步驟，然后讓學(xué)生按照實驗教材所列步驟一步步去完成，而且有些教材甚至把實驗需要的程序、實體分布圖、接線方法、參數(shù)設(shè)置、程序輸入方法等都一一列了出來，使學(xué)生不需要動腦，直接動手按步驟輸入就可以完成實驗，若實驗中出現(xiàn)問題也是立即去找教師解決，很少主動思考，這樣的實驗效果可想而知。為此，筆者在實踐教學(xué)過程中進行了如下改革。

安排實驗預(yù)習(xí)內(nèi)容學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)是完成實驗的第一步。每次實驗前，布置好預(yù)習(xí)的內(nèi)容，要求學(xué)生必須結(jié)合自己所學(xué)的理論知識，通過查閱有關(guān)資料，獲得實驗的第一手資料，做到實驗?zāi)康拿鞔_，實驗原理清楚。

布置實驗任務(wù)實驗時，不向?qū)W生提供具體的、詳細的實驗參數(shù)，只提出具體的實驗要求，讓學(xué)生通過自己的預(yù)習(xí)以及對實驗要求的理解和分析，自行設(shè)計實驗方案，獨立設(shè)計實驗結(jié)構(gòu)。

合理地安排實驗方式在實驗的組織形式上，采取學(xué)生分組實驗的方式，即單元實驗一人使用一臺電腦，兩人為一組，可相互交流;小型設(shè)計性實驗是兩人共用一臺電腦，兩人合作設(shè)計;大型設(shè)計設(shè)計性實驗為4 人共用一臺電腦，共同討論設(shè)計。實驗過程中難免出現(xiàn)一些問題，這時教師應(yīng)盡量要求學(xué)生自行提出解決方法，教師則幫助分析這些方法的合理性，通過學(xué)生為主，教師為輔的實驗教學(xué)方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力。

在課堂上，教師首先要做好演示實驗，演示實驗內(nèi)容并不等同于學(xué)生實驗內(nèi)容，但與學(xué)生的實驗又有一定的關(guān)聯(lián)，切不可讓學(xué)生可以照搬照抄。其次，應(yīng)著重講演示實驗的設(shè)計思想、設(shè)計方法，操作示范要細致，讓學(xué)生能夠從教師的示范中獲得啟發(fā)。

突出學(xué)生的主體地位實驗過程是學(xué)生進行思維訓(xùn)練、提高分析問題與解決問題能力的重要實踐活動，整個過程應(yīng)以學(xué)生為主體，鼓勵學(xué)生動手、動腦，采用多種方式去完成實驗任務(wù)。

加強對實驗過程的管理教師應(yīng)督導(dǎo)學(xué)生實驗操作的全過程，提醒學(xué)生實驗中應(yīng)注意的事項，督促學(xué)生準確記錄實驗結(jié)果，規(guī)范學(xué)生的實驗報告。要求學(xué)生將實驗過程中的實驗數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以及調(diào)試運行情況和體會認真填寫在實

驗報告中，這樣每做一次實驗，相當(dāng)于完成一個小課題的研究，可大大提高學(xué)生運用知識的能力，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計設(shè)計素質(zhì)和科學(xué)嚴謹?shù)膶嶒灳瘛?/p>

電腦教學(xué)實驗室采用相對定時開放方式結(jié)合我校實驗教學(xué)班級不多的特點，主要針對設(shè)計性實驗，采用定時開放方式，在時間上給予充分的保證，允許學(xué)生根據(jù)自己的需要申請進入實驗室進行實驗研究。同時，安排相應(yīng)的指導(dǎo)教師對學(xué)生的實驗過程給予指導(dǎo)和幫助。

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本文受教育部教指委項目資助，項目編號：JZW2015072，基于“逆向分析”的物流成本管理課程教學(xué)設(shè)計。