郭瑞琴 顧海燕 周賢德

摘 要：基于設(shè)備管理與物流倉儲的創(chuàng)新性實驗，將教學(xué)設(shè)備管理與實驗教學(xué)相融合，構(gòu)建真實的實驗教學(xué)環(huán)境，達到培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力和實現(xiàn)設(shè)備信息化管理的目的。文中分析了物流倉儲實驗系統(tǒng)的特性，詳細介紹了教學(xué)設(shè)備與實驗商品融合的方法，以及物流倉儲設(shè)計型實驗的創(chuàng)新設(shè)計和實驗的具體實施過程，給出了設(shè)備信息化管理的信息提取方法。實驗拓展了物流倉儲實驗的內(nèi)容，為實驗設(shè)備的信息化管理、提高大型設(shè)備的利用率以及緩解設(shè)備場地不足問題提供了一條有效的途徑。

關(guān)鍵詞：設(shè)備管理;物流倉儲;信息化;創(chuàng)新實驗;教學(xué)設(shè)備;實驗教學(xué)

中圖分類號：TP315;TB-4;G642文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）06-0-04

0 引 言

為了加強實踐教學(xué)，國家逐步加大了高校實驗室建設(shè)的資金投入，實驗教學(xué)設(shè)備的質(zhì)和量都得到了較大的提高，實驗教學(xué)設(shè)備系統(tǒng)逐步完善[1-3]。物流倉儲實訓(xùn)實驗是高校工業(yè)工程專業(yè)和物流專業(yè)實驗教學(xué)中重要的實驗項目之一，實驗設(shè)備是集機械技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)為一體的大型實訓(xùn)系統(tǒng)，對于學(xué)生認識多學(xué)科現(xiàn)代技術(shù)在實踐中的綜合應(yīng)用方法，了解現(xiàn)代物流倉儲管理全過程，建立對現(xiàn)代物流倉儲系統(tǒng)的感性認識，掌握物流倉儲系統(tǒng)的工程設(shè)計方法具有重要意義。為提高實驗教學(xué)質(zhì)量，有效利用實驗設(shè)備，近年來，國內(nèi)很多高校在提升實驗教學(xué)理念、優(yōu)化實驗課程體系和教學(xué)內(nèi)容、改善實驗教學(xué)方法等方面做了大量研究工作，提出了開放式[4-5]、問題引導(dǎo)型[6]、

多層次創(chuàng)新[7-9]、虛實仿真[8-9]等實驗教學(xué)模式，實驗教學(xué)的質(zhì)和量都有了較大提高。在物流實驗研究方面也取得了大量研究成果，通過優(yōu)化實驗內(nèi)容，將虛擬實驗和真實實驗有機結(jié)合，豐富了實驗內(nèi)容[10];采用競爭競賽式的實驗方式激發(fā)促進學(xué)生參與實驗的積極性[11-12];用微型化設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)建物流沙盤實訓(xùn)系統(tǒng)，構(gòu)建實踐性實驗教學(xué)場景，模擬企業(yè)完整的物流過程[13]，提高學(xué)生實驗參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的物流實訓(xùn)系統(tǒng)[14-15]，能夠體現(xiàn)原有實物實訓(xùn)系統(tǒng)精髓，實現(xiàn)系統(tǒng)的快速更新，模擬真實的物流運作環(huán)境，保證虛擬實驗系統(tǒng)的先進性，有效提高學(xué)生適應(yīng)工作崗位的能力。由上述分析可知，目前物流倉儲實驗研究主要是對實驗形式和實驗手段的改進，以認識設(shè)備及軟件的使用方法訓(xùn)練為主，較少涉及管理軟件中基本模塊的組成原理及參數(shù)設(shè)計等內(nèi)容，缺乏對物流倉儲系統(tǒng)各流程內(nèi)部模塊的綜合應(yīng)用類實驗，特別是倉儲系統(tǒng)與應(yīng)用相結(jié)合的設(shè)計型實驗。

本文嘗試將教學(xué)設(shè)備信息化管理與實驗教學(xué)有機融合，開發(fā)一種用于設(shè)備管理的物流倉儲設(shè)計型實驗。

1 物流倉儲創(chuàng)新實驗的基本思想

物流倉儲實驗圍繞商品實物的運輸、入庫、出庫、分揀等物流活動進行，實驗過程中需要大量實物作為流動商品，供學(xué)生在實驗過程中使用。目前，實驗主要采用統(tǒng)一規(guī)格的實驗箱配合條碼來模擬商品實物，缺乏真實感?；谠O(shè)備管理的物流倉儲創(chuàng)新實驗教學(xué)的基本思想是在原有物流倉儲實驗教學(xué)設(shè)備系統(tǒng)中，添加實驗室小型設(shè)備作為實驗系統(tǒng)的流動商品，增加實驗系統(tǒng)中物流商品的真實性，構(gòu)建接近工程應(yīng)用的實驗環(huán)境，使學(xué)生深入理解物流倉儲中物質(zhì)流、信息流的組織與管理方法，并學(xué)會使用管理軟件解決應(yīng)用中的設(shè)備倉儲管理問題。

實驗以課程教學(xué)設(shè)備需求作為物流倉儲實驗的教學(xué)任務(wù)，篩選引入實驗系統(tǒng)的設(shè)備種類，分析歸納設(shè)備使用與管理中的物流倉儲問題，規(guī)劃實驗內(nèi)容，設(shè)計總體實驗方案及物流環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)流程，形成完整的實驗方案。

2 物流倉儲實驗中教學(xué)設(shè)備的篩選

基于設(shè)備管理的物流倉儲創(chuàng)新實驗教學(xué)將現(xiàn)有小型教學(xué)設(shè)備作為實驗教學(xué)的一部分，在倉儲系統(tǒng)中進行物流操作。由于物流倉儲系統(tǒng)的存儲環(huán)境和貨架尺寸固定，限制了存儲設(shè)備的空間，因此需對現(xiàn)有設(shè)備進行篩選。

物流倉儲設(shè)備是集機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為一體的大型設(shè)備系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖1所示。系統(tǒng)主要由自動立體倉儲系統(tǒng)、拆零配送系統(tǒng)、自動運載小車、貨箱虛擬商品、局域網(wǎng)、電腦客戶端及多個物流倉儲管理軟件等組成。其中自動立體倉庫貨架和拆零配送系統(tǒng)貨架占據(jù)了較大場地空間，自動化倉庫貨架分割成2×7×6個深度為35 cm的倉位，用于存儲截面尺寸不大于45 cm×35 cm的商品。拆零配送貨架分割成6×6個深度為90 cm的倉位，用于成排存儲截面尺寸不大于35 cm×40 cm的商品。貨架均按工業(yè)標準制造設(shè)計，能夠承受一般小型設(shè)備的重量。

根據(jù)物流倉儲系統(tǒng)貨架的數(shù)量以及存儲空間尺寸，考慮實驗教學(xué)過程的特點，在篩選用于實驗的教學(xué)設(shè)備時，應(yīng)優(yōu)先選擇那些數(shù)量多、體積小、重量較輕、非精密、存儲場地比較緊張等類型的教學(xué)設(shè)備。

機械基礎(chǔ)實驗課程是工程類學(xué)科的公共基礎(chǔ)課，國家教育部規(guī)定，基礎(chǔ)類實驗要求1～2名學(xué)生為一組進行實驗，給每個學(xué)生提供充分的動手機會，保證基礎(chǔ)實驗的教學(xué)質(zhì)量。我校也和國內(nèi)其他院校一樣，投入了大量的設(shè)備經(jīng)費，用于購置基礎(chǔ)實驗設(shè)備，基礎(chǔ)實驗教學(xué)設(shè)備的質(zhì)和量都得到了較大的提高，能夠滿足每學(xué)期多達500多名學(xué)生進行教學(xué)實驗的設(shè)備需求。機械基礎(chǔ)類實驗設(shè)備的特點是以低價格、低精度、小型設(shè)備化的設(shè)備為主，自然存儲環(huán)境下能夠滿足設(shè)備的存儲要求，即使實驗過程出現(xiàn)意外情況，也不會給基礎(chǔ)實驗課程造成影響。因此，物流倉儲系統(tǒng)的倉儲條件能夠滿足機械基礎(chǔ)類實驗設(shè)備的存儲要求?；谏鲜鲈颍瑫r考慮教學(xué)設(shè)備數(shù)量的增加所帶來的大量設(shè)備存儲和管理的問題，機械基礎(chǔ)類實驗教學(xué)設(shè)備比較適合作為物流商品，納入物流倉儲實驗系統(tǒng)用于實驗教學(xué)。因此，物流倉儲實驗教學(xué)設(shè)備的選用以機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)設(shè)備為主，部分選用工業(yè)工程實驗教學(xué)設(shè)備，來豐富物流倉儲實驗的商品類型。

目前，我院機械基礎(chǔ)類實驗設(shè)備的種類主要有各類減速器、齒輪范成儀、水平儀、各種齒輪零件、金屬金相式樣等，萬用表、示波器、溫濕度計、照度計、噪聲計等儀器儀表?？紤]實驗中心實驗場地的具體情況，選取減速器、齒輪零件、機加工毛坯、照度計、溫濕度計5類設(shè)備作為物流倉儲實驗的商品對象，設(shè)計創(chuàng)新教學(xué)實驗項目。

3 實驗設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 實驗內(nèi)容設(shè)計

基于實驗設(shè)備管理的物流倉儲設(shè)計型創(chuàng)新實驗的基本思想，創(chuàng)新性物流倉儲實驗的內(nèi)容設(shè)計是在原有物流倉儲綜合實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加面向教學(xué)應(yīng)用的設(shè)計型實驗內(nèi)容。實驗內(nèi)容設(shè)計的主導(dǎo)思想是從面到點的知識認識過程，和從點到面的知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)過程。實驗內(nèi)容按照建立系統(tǒng)概念、基本技術(shù)訓(xùn)練、知識綜合應(yīng)用訓(xùn)練、工程應(yīng)用實訓(xùn)的順序進行，實驗主要分為認知綜合型實驗和應(yīng)用設(shè)計型實驗兩部分，實驗的具體內(nèi)容包括實驗系統(tǒng)認識實驗、實驗技術(shù)認知實驗、物流倉儲綜合實驗和物流倉儲設(shè)計應(yīng)用實驗4個實驗?zāi)K，按圖2所示順序進行。

圖2中前三部分實驗為原有認知綜合實驗的教學(xué)內(nèi)容，該部分實驗完成后，要求學(xué)生了解物流倉儲系統(tǒng)的組成、實驗原理、工作流程，掌握物流倉儲與管理、信息管理以及機械設(shè)計等理論知識在工程中的應(yīng)用方法，了解信息管理系統(tǒng)的基本構(gòu)成和各模塊的功能，熟練掌握管理系統(tǒng)軟件的使用方法。設(shè)計型實驗部分的內(nèi)容是以教學(xué)任務(wù)計劃書為實驗題目，根據(jù)教學(xué)任務(wù)書的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生人數(shù)、教學(xué)安排等信息，歸納總結(jié)出相關(guān)的物流倉儲問題，設(shè)計包括教學(xué)設(shè)備需求的規(guī)劃、采購、倉儲、調(diào)用以及信息管理等物流倉儲的全過程，滿足教學(xué)任務(wù)對設(shè)備使用的要求。應(yīng)用設(shè)計型實驗的內(nèi)容主要包含以下幾部分：

（1）歸納物流倉儲問題，設(shè)計實驗任務(wù)書;

（2）實驗總流程規(guī)劃與設(shè)計，完善設(shè)備管理系統(tǒng)基本信息;

（3）設(shè)計教學(xué)設(shè)備的規(guī)劃、采購、倉儲、調(diào)用、歸還等具體物流業(yè)務(wù)流程;

（4）采集設(shè)備庫存信息，生成教學(xué)設(shè)備信息化管理文件，實現(xiàn)教學(xué)設(shè)備的信息化管理。

3.2 實驗的組織與實現(xiàn)

基于教學(xué)設(shè)備管理的物流倉儲創(chuàng)新實驗采用自行選擇教學(xué)課程任務(wù)，自由組合實驗參與人員的實驗?zāi)Ｊ?。實驗以小組為單位，每組約5人，角色有物流總部、供方用戶、配送中心、配銷中心等業(yè)務(wù)流程管理員。根據(jù)實驗內(nèi)容分配角色。

（1）歸納物流倉儲問題，設(shè)計實驗任務(wù)書。小組成員根據(jù)實驗課程提供的教學(xué)計劃書，選定其中一份教學(xué)任務(wù)書作為本實驗的項目任務(wù)。教學(xué)任務(wù)書主要包括教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生人數(shù)、教學(xué)分組等信息。根據(jù)教學(xué)任務(wù)書的信息確定教學(xué)所需設(shè)備的類型和數(shù)量，明確設(shè)備的流動過程，歸納物流倉儲問題，設(shè)計實驗任務(wù)書。實驗任務(wù)主要包括實驗所需的硬件設(shè)備和軟件、教學(xué)設(shè)備的種類及數(shù)量、流轉(zhuǎn)箱的個數(shù)、參與實驗人員的數(shù)量等。根據(jù)人因工程教學(xué)計劃書，物流倉儲實驗任務(wù)書的具體內(nèi)容是8個照度計、8個溫濕度計，2臺多功能呼吸儀等教學(xué)設(shè)備。完成教學(xué)設(shè)備的庫存規(guī)劃與管理、借出、歸還等主要的物流倉儲任務(wù)。所需實驗設(shè)備主要有自動化立體倉庫，全套國內(nèi)物流倉儲軟件，物流商品周轉(zhuǎn)箱8個，物流小車2臺等。

（2）完善物流倉儲管理系統(tǒng)基本信息，規(guī)劃與設(shè)計實驗總流程。按照實驗任務(wù)書的設(shè)備需求，首先在管理系統(tǒng)中完成教學(xué)設(shè)備基礎(chǔ)信息的錄入工作，為后續(xù)進行實驗和設(shè)備信息化管理做信息準備。圖3為人因工程教學(xué)物流倉儲實驗所需設(shè)備在總部管理系統(tǒng)中基本信息的輸入界面。

由圖3可知，設(shè)備基礎(chǔ)信息主要包括商品的名稱、類別、規(guī)格型號、最小單位、價格、供貨商等信息。首先根據(jù)采購計劃所確定的設(shè)備種類和數(shù)量，選定設(shè)備供應(yīng)商并進行優(yōu)選，確定設(shè)備的名稱、型號、價格、供貨期等信息。設(shè)備的名稱、型號、價格等按教學(xué)設(shè)備的檔案資料填寫，為實現(xiàn)設(shè)備管理，供貨商取名為教學(xué)課程名稱?？偛抗芾硐到y(tǒng)中完成設(shè)備基本信息，在整個實驗系統(tǒng)中可以實現(xiàn)信息共享。

根據(jù)物流倉儲流程規(guī)劃與設(shè)計的基本規(guī)則和標準流程，將實驗任務(wù)書中的物流倉儲任務(wù)分解為業(yè)務(wù)小流程，并按照一定的順序進行排列，可以得到物流倉儲實驗的總流程。人因工程學(xué)課程的物流倉儲實驗總流程如圖4所示。

由圖4可知，物流倉儲實驗的總流程主要包括設(shè)備規(guī)劃采購、存儲管理、分揀出庫和使用歸還等業(yè)務(wù)小流程，協(xié)同完成設(shè)備的使用與管理，各業(yè)務(wù)小流程通過物流管理系統(tǒng)中的軟件操控物流設(shè)備，自動完成商品的流動與信息管理。

（3）物流實驗各業(yè)務(wù)小流程的規(guī)劃與設(shè)計。如前所述，實驗的總流通過物流管理系統(tǒng)中的軟件操控物流設(shè)備，實現(xiàn)商品的自動流動與信息管理。實驗操作中，首先需要了解總流程中各業(yè)務(wù)小流程的目的，建立業(yè)務(wù)流程與物流管理軟件模塊間的對應(yīng)關(guān)系，確定各業(yè)務(wù)流程的具體實驗任務(wù)，詳細規(guī)劃設(shè)計業(yè)務(wù)小流程的操作流程。圖5為實驗任務(wù)、物流軟件和業(yè)務(wù)流程任務(wù)三者關(guān)系的物流業(yè)務(wù)流程。

圖5中，第一行為實驗任務(wù)，中間行為物流所使用的業(yè)務(wù)流程軟件模塊，第三行為業(yè)務(wù)流程的任務(wù)。實驗系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程任務(wù)是以軟件客戶端業(yè)務(wù)訂單的形式操作執(zhí)行，根據(jù)業(yè)務(wù)流程的實驗任務(wù)，設(shè)計業(yè)務(wù)流程訂單中的各項內(nèi)容，訂單應(yīng)能夠明確反映用戶的信息。圖6為人因工程課程物流實驗物流總部管理中商品采購訂單，該模塊的實驗任務(wù)是根據(jù)設(shè)備使用計劃，擬定所需采購的教學(xué)設(shè)備，利用該流程中的供應(yīng)鏈模塊，制定商品采購單，完成商品的采購計劃。采購訂單主要包含訂貨商品的名稱、數(shù)量、供貨廠商、發(fā)貨日期等信息，為了與學(xué)校設(shè)備管理制度的要求相一致，供貨商信息與教學(xué)課程相對應(yīng)，管理員對應(yīng)該管理商品的責任教師，其他信息以教學(xué)計劃書為依據(jù)，采購數(shù)量應(yīng)考慮設(shè)備損壞、丟失等意外情況，適當增加額定采購數(shù)量，保證教學(xué)的正常進行。

圖7為人因工程課程物流實驗配送中心商品入庫模塊和入庫單據(jù)，圖8為商品的出庫模塊和出庫單據(jù)。入庫單據(jù)主要包含商品名稱、數(shù)量、采購單位、入庫時間、倉位等信息。出庫單據(jù)主要包含商品名稱、數(shù)量、單位信息等。入庫作業(yè)單據(jù)中，采購單位以實驗室名稱命名，業(yè)務(wù)員對應(yīng)該設(shè)備的責任管理人，確定商品每箱的包裝數(shù)量時，在滿足倉位數(shù)量、空間大小、貨架承載能力等硬件設(shè)備要求的前提下，依據(jù)教學(xué)計劃書分組人數(shù)，合理選擇每箱設(shè)備的數(shù)量，減少拆零配送業(yè)務(wù)。倉庫選擇與倉位分配規(guī)劃，建議優(yōu)先選用自動化倉庫，遵照最短路徑、最短時間、最少物流次數(shù)等原則進行存儲的倉位分配。入庫單據(jù)和出庫單據(jù)其他信息的設(shè)計與教學(xué)計劃書相一致。實驗中形成的入庫和出庫物流單據(jù)，作為教學(xué)設(shè)備的實際存儲和信息化管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 教學(xué)設(shè)備信息化管理的實現(xiàn)

教學(xué)設(shè)備信息化管理就是利用目前空置的物流倉庫和現(xiàn)有的物流倉儲管理系統(tǒng)，利用實驗中獲得的物流基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)教學(xué)設(shè)備的存儲和信息化管理。目前，實驗室設(shè)備管理除了包含一般設(shè)備管理的基本信息，如設(shè)備名稱、型號、數(shù)量等信息外，管理信息系統(tǒng)中還需要體現(xiàn)設(shè)備管理的責任人、設(shè)備所屬課程等信息，以及設(shè)備與責任管理人、設(shè)備與課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等。

在物流倉儲系統(tǒng)中，設(shè)備的基礎(chǔ)信息主要從配送中心系統(tǒng)中商品的出入庫單據(jù)及庫存信息中獲得。物流總部完成教學(xué)設(shè)備使用總體規(guī)劃，配送中心控制完成商品從采購入庫，到商品的倉儲、調(diào)用和歸還等全流程，該流程完成后，形成了完整的入庫單、出庫單、庫存單等物流單據(jù)，這些單據(jù)中包含了商品的基本信息和使用詳情，為設(shè)備管理提供了詳細的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。實驗中通過設(shè)計各業(yè)務(wù)流程訂單中的商品名稱、業(yè)務(wù)員、往來單位等信息，可以準確地建立實驗商品與教學(xué)設(shè)備兩者間的信息對應(yīng)關(guān)系，保證從物流倉儲實驗信息系統(tǒng)，獲得設(shè)備信息化管理所需要的所有信息。如在

圖6～圖8單據(jù)中，除了可以獲得人因工程課程的照度計設(shè)備名稱、數(shù)量、價格等基礎(chǔ)信息外，還可以獲得設(shè)備的責任管理人為顧老師、照度計屬于工業(yè)工程課程等關(guān)聯(lián)信息。

圖9為配送中心商品庫存信息單，由庫存單可以獲得照度計總數(shù)目和有效庫存數(shù)目，總數(shù)目表示學(xué)校擁有照度計的總數(shù)目，有效庫存表示目前可以使用的設(shè)備數(shù)量，兩者的差值表示設(shè)備借出的數(shù)量。

綜上所述，利用物流倉儲實驗系統(tǒng)中的物流流程單據(jù)，可以獲得設(shè)備管理所需的全部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入到設(shè)備管理信息表中，可以實現(xiàn)設(shè)備的自動存放和設(shè)備信息化管理的目的。

5 結(jié) 語

基于設(shè)備管理與物流倉儲實驗相結(jié)合的設(shè)計型實驗，創(chuàng)新性地將教學(xué)設(shè)備引入到物流實驗系統(tǒng)中，實現(xiàn)了實驗教學(xué)與設(shè)備信息化管理的相互融合。實驗以課程教學(xué)設(shè)備的使用計劃為應(yīng)用背景，自行規(guī)劃與設(shè)計物流倉儲實驗的物流流程，以設(shè)備信息化管理為工程應(yīng)用，規(guī)劃與設(shè)計管理系統(tǒng)的信息流，使虛擬的物流商品實物化，構(gòu)建真實的工程應(yīng)用環(huán)境，并將實驗中形成的結(jié)果應(yīng)用于教學(xué)設(shè)備的信息化管理，拓展了實驗系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。該創(chuàng)新實驗項目在實驗教學(xué)中進行了嘗試性應(yīng)用，應(yīng)用效果表明，實驗在鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識、培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力等方面取得了良好的教學(xué)效果，提高了實驗教學(xué)的深度和質(zhì)量，提升了實驗室設(shè)備管理水平和管理效率。利用空置的物流倉儲貨架存放教學(xué)設(shè)備，有效地提高了大型實驗設(shè)備和實驗場地利用率，緩解了實驗設(shè)備存放空間不足的實際問題，為實驗室設(shè)備信息化管理和緩解設(shè)備場地不足的矛盾提供了一條有效的途徑。

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