高职物流仿真实验自动评分系统设计

何 旭

(贵州财经学院工商管理学院贵州省经济系统仿真重点实验室,贵阳 550004)

0 引 言

目前,我国已有480多所高职院校开设物流专业,物流职业教育发展迅速。然而,高等职业教育的人才培养目标决定了对学生职业能力与综合素质的较高要求,尤其是对于物流专业,其教育环节多、系统性强、科技含量高,更需要强调对学生实际业务操作能力的培养[1]。物流仿真系列实验是高职物流专业实践体系中的重要组成部分,它利用物流仿真软件进行三维动画仿真模块设计、规划和分析物流仓储配送中心系统的设备、控制系统、人员和业务信息数据,为物流生产管理和工程规划提供科学依据,为学生提供了充分动手的机会,加深学生对相关物流设施装备的理解认识,增强其实际动手的能力,充分发挥了实训主动性,十分有利于培养高职学生的实际工作能力[2]。

但是在开展物流仿真实验的教学过程中,由于对学生仿真实验的模型进行评判涉及众多方面的详细数值,单纯由人力进行评分不仅速度慢、效率低、工作量大,而且评价的结果无法实现完全公平准确,难以对学生实验结果进行适时有效的反馈,大大影响了实验教学的效果。针对上述问题,使用VC++开发平台,以乐龙物流仿真软件为对象,设计和开发了一个高职物流仿真实验自动评分系统,并在某校的高职物流教学中得到了实际应用,效果良好。

1 物流仿真实验自动评分系统的设计思路

相比 Flexsim、ARENA、WITNESS、eM-Plant等物流仿真软件,RaLC(乐龙)具有三维直观、易于理解和操作的特点,较适合用于高职学生的物流教学,而目前购置使用RaLC仿真软件的高职院校也较多,因此本自动评分系统选择以其为开发使用对象。RaLC仿真软件具有其自身独特的系统原理、结构和操作流程。在对学生实验结果进行评价时,主要涉及到基础模型和仿真模型,基础模型通过建立3D模型体现物流中心的作业流程,多用于展现和演示物流中心内的作业流程。而仿真模型通过具体的数据文件和指令文件驱动模型,并在运行过程中输出详细的日志文件,进而可以分析其日志计算出模型的效率,多用于分析优化物流系统。

对于作为仿真主体的展现平台,物流仓储配送中心的三维动画模型的正确建立非常重要,模型的好坏可以直接影响后续仿真系统分析结果的正确性和严密性。作为动态变化中的物流仓储配送中心,其内容涉及到物流搬运设备及不同的参数,还必须合乎逻辑,并符合在现实际物流仓储配送中心的进货、存货、分类、分拣、出货等真实物流作业流程的要求。此外,物流系统还包括作业人员。作业人员与作业人员之间,以及作业人员和其他设备之间的协调互动性是保证物品在物流系统中得以顺畅地转移流动的重要因素之一。因此,要在物流系统中进行处理的物品,自入库至出库,并非是在毫无调度和方向指示的情况下能完成的,完整的物品流动应在一定的工作方式和秩序下才能得以实现。而基础模型中,智能设备却起着对处于物流系统中的物品发出指示、进行调度、做出作业控制的重要作用。

然而,由于学生每次建立的不同类型、不同规模、不同功能的物流仓储配送中心的模型,无不直接反映学生对物流系统的不同理解角度、不同思考方式和不同掌握程度,往往可以表现出学生观察力、表现力、创造力等各方面的能力,不拘一格。因而也没有一种一成不变的模型规范作为标准对其进行客观评判。为了体现评判上述能力水平的弹性,需要将系统客观评价与教师主观评价结合起来[3],基础部分由教师进行主观评分,数据和指令部分由系统进行评分。这样既可以充分发挥指导教师运用丰富的专业知识和项目经验等宝贵资源优势,对学生能力的多样性和创造性予以较有针对性的评价,又可以大大提高评分的效率,及时给予学生正确的反馈,提高教学的效果。

综上,高职物流仿真实验自动评分系统的主要设计实现思路如图1所示。

图1 高职物流仿真实验自动评分系统基本模型

2 系统评分规则设计

如果评判的对象是基础模型,则仅需对模型部分进行评分;如果评判的对象是仿真模型,则还需要对数据部分、日志部分和指令部分四个方面进行评价并综合。在仿真模型的评分过程中,可以根据题目所考察的侧重点不同,动态地设置每个部分分数所占的比例。

2.1 模型部分

对基础模型进行考察时,应根据学生的模型建立情况,在设备选择、设备参数、设备布局、作业流程、连接设置、错误提示、协调互动、环境设置、人员配置、智能设备等十个方面评价。每个方面都分为:A、B、C、D、E五个标准。A表示优秀、B表示良好、C表示中等、D表示及格、E表示不及格。十个评价指标的含义如下:

(1)设备选择 (必备设备的选择):满足题目要求的情况下,所必须用到的设备是否齐备,选择是否正确;

(2)设备参数:根据每个设备的属性参数设置是否合理;

(3)设备布局:设备的方位、设备间的距离、设备间的协调和视觉效果等方面是否合理;

(4)作业流程:模型是否按照作业流程在运行;

(5)设备连接:设备间的连接与设置是否正确无误;

(6)错误提示:运行模型时是否有错误提示;

(7)协调互动:设备间的协调互动程度;

(8)环境美化:对建筑物和周围环境的美化工作;

(9)人员配置:对于操作员的数量、站位、尺寸等设置;

(10)智能设备:智能导向物、分流传送带或其他需要设定逻辑 (如:工作组、条形码、目的地等)的等智能设备的运用。

2.2 数据部分

RaLC仿真软件是在建立模型的基础上,利用各种数据文件来驱动模型,实现详细而又准确的货物流通和作业流程。对仿真模型而言,模型完全按照数据文件中的记录有计划地运行,可以达到对物流系统具体流程准确的仿真模拟。数据文件的重要性不仅在于驱动模型,还是后期输出日志进行分析优化的必备条件。数据文件包括对商品具体参数加以定义的商品管理文件,模拟仓储配送中心出入库作业的出库、入库文件,对于普通货架或立体仓库等仓储设备的初始库存文件,还有控制设备和人员进行分拣/分类的文件等等。为此,自动评分系统从数据文件的建立情况、内容的准确性和各文件之间的连贯性、整体性等四个方面作为考察对象。

文件齐备性主要对满足题目所必需的数据文件是否齐全进行考察,数据文件的类型由题目中涉及到的任务而定。所以,教师在布置题目前,要明确将涉及到哪些任务,而学生创建数据文件时,应按照RaLC软件附带的数据文件模版的要求书写;字段完整性考察每个数据文件中的字段是否齐全。在RaLC软件附带的数据文件模版中已经定义了每个文件中有哪些字段,其中哪些字段为必备哪些为可选字段;字段正确性用于判定每个文件中每个字段下输入的内容是否符合模版的要求,每个字段都有自己的约束,系统根据一个文件引用另一个文件字段内容的参照完整性原则和每个文件自己的字段内容书写限制等两个方面进行评分。

2.3 指令部分

RaLC作为具有人工智能的物流仿真软件,不仅在软件本身集成了很多基本的人工智能,而且可以通过在作业管理器中读入用户自己书写的指令文件,实现进一步对物流中心作业人员的控制。现实中的作业员常常需要相互协作自觉地调整自己的作业流程来达到提高工作效率的效果。在RaLC软件中,作业管理器相当于作业员用于思考的 “大脑”,“大脑”通过其读入的指令文件发出的作业 “指示”,从而起到有效调度人员的作用。作业管理器指令可分为分流指令、作业员的作业类指令、出货数据的清单操作类指令、信息的取得、设定类和变量演算指令等四大类,共有200种以上,几乎涵盖了现代物流中心作业员作业流程中所有的工作内容,可以根据不同的场合、条件和需求加以运用。每个作业员的工作情况都会被如实地反映到日志中,所以作业员指令的正确有效运用与否直接影响到物流中心工作效率。因此,在自动评分系统中,通过对指令文件的逐一检查,判断指令文件与作业管理器搭配的情况和文件内容本身的准确性和合理性来完成对指令部分的评分。

文件完备性是指令文件的数量是否与作业管理器相对应,作业管理器作业员的动作,如 “取得货物”、“将货物出手”等动作是根据被读入到作业管理器的命令文件来执行的,所以涉及到作业管理器的人员时,指令文件是必须的。自动评分系统要求每个作业管理器都有一个自己的指令文件,另外,共享一个 “返回作业”指令文件。所以,指令文件数 =作业管理器数 +1。为了保证系统正常运行,要求即使有两个作业管理器的指令文件内容一样,也必须建立两个指令文档。

书写正确性是指令文件内容是否符合指令格式的要求,每条指令都有自己的格式与参数上的要求,所以系统将对所有指令文件的内容进行扫描,发现有错将相应的地扣分。在RaLC的 《作业管理器说明》中,对所有的指令进行了详细的解释,包括其用途、格式、参数的说明,因此自动评分系统根据 《作业管理器说明》中的要求判断指令文件书写的正确性。

2.4 日志部分

日志是模型运行全过程的数值记录。日志文件如实记录了模型运行轨迹,反映出了物流系统的实际运行情况。进而运用归类、统计等方法的分析工具得到忙闲状态图、时间标记图和能力图。这些图表可以直观地表示出物流中心的运行情况,帮助用户迅速发现系统均衡性和瓶颈,掌握系统运行效率和处理能力,便于对系统进一步分析和改进。为此,自动评分系统在日志文件的存在性和完整性、学生运用日志分析工具得出的分析结果和模型运行效率等三个方面进行评分。学生准确提供相关日志文件是本系统自动完成上述判断和运算工作的必要基础。对日志部分的基本评判过程是:首先,需评价日志文件是否被输出,是否完备;其次,日志分析结果是否存在;第三,自动分析日志,运算出上述分析结果中作业员 (或设备)的工作效率,计算公式如下:

模型效率 =有效工作时间之和/(模型运行时间×设备或设备数)

3 结 语

物流仿真实验自动评分系统虽然是针对乐龙物流仿真软件的模型规则设计的,但其评价规则和设计思路也可以应用于其它物流仿真教学软件。即可以将学生的实验结果以数据文件的形式输入系统,然后设定不同权重的评判指标,由系统自动计算得出仿真模型的客观评分,再结合教师对基础模型的主观评分,从而对学生在不同阶段的实验成果进行有效考察和评估,这样不仅可以获得及时有效的反馈,促进其不断完善改进,提高软件操作水平和物流系统设计水平,而且也减轻了教师负担,提高了教师工作效率。

[1]李玲.高职物流专业实践性教学探讨[J].中国成人教育,2006,(2):79-80.

[2]唐细语.高职物流管理专业实践性教学改革探索与实践[J].中国物流与采购,2010,(15):74-75.

[3]宗德才.操作题自动评分系统的设计与实现[J].计算机工程与设计,2010,31(5):1156-1160.