校企联合模式下共建实验室开展物流仿真教学研究

刘璠

【摘要】针对当代大学生物流专业教学的特点，在校企联合的模式基础之下，提出了共建实验室的系统架构设计，通过仿真软件提高物流教学的实践作用。虚拟仿真技术引入物流教学是对传统物流教学方法的革新。实践经验表明，虚拟仿真是解决物流教学难题的一种有效途径。

【关键词】校企联合;共建;物流仿真教学

引言

如何将物流教育与市场需求紧密衔接，培育出确实能够将理论与实践相结合的物流专业化人才，已成为现代物流教育所面临的紧迫问题。实验平台是大学教学和科研的重要基地，是展示大学办学实力和人才培养质量的重要窗口，是现代大学的标志。结合联合实验室的特色，高校要积极为研发团队搭建校企合作平台，提供一流的实验场所以及软硬件环境。要解决这一问题，首先是学校能给学生提供一个实践操作的环境，然后结合具体的物流操作案例，进行模拟教学或真实操作。

1.实验室配置

在硬件配置上物流模拟仿真实验主要以计算机为主，对硬件的要求不算太高。在软件配置上，操作系统：Windows XP，编译系统：Microsoft VC + +.NET2008。硬件环境：CPU - 英特尔* 奔腾;内存-1G;硬盘-80G;显卡-独立显卡NVIDIA Ge Force系列;扩展接口-USB 端口2个以上等。物流模拟仿真实验可使用的仿真软件种类也比较多加图所示软件。

名称

主要特性

F l e x s i m

Fl ex s i m 应用深层开发对象，利用些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程的快速、轻易、高效建模的主姿特征描述出来。

Auto Mod

为了更好地评价物流项目和工厂自动化（FA）的设计和解决方案，作为世界上最大的物流和工厂自动化（FA）仿真软件Auto Mod 的中国地区指定代理，上海村研除了为中国地区的用户提供咨询和技术支持以外，还为客户提供物流和工厂自动化系统的设计方案的仿真评价

Ra LC

Ra LC物流仿真软件，是由日本人工智能服务株式会社独立开发的拥有自主知识产权的物流仿真软件。Ra LC物流仿真软件，集现代物流技术、人工智能、3D 图像、数据处理和计算机仿真等技术为一体，专门服务于物流行业和工业工程领域，处于国际领先水平

WITNESS

从动画表现形式和建模方法来看，该软件可以较好地实现2D 动画建模

总的来看，目前这些物流仿真软件的基本功能大致包括：

1.1、为物流系统的整体规划设计提供模拟参考。在建立正式的物流系统之前先将物流系统的规划方案用仿真软件转化为模型，为管理者提供参考。通过对规划方案进行模拟仿真，可以达到优化系统的目的。

1.2、有效控制物流过程。物流过程一般包括運输、仓储、配送、装卸、包装和搬运等物流功能。通过物流系统仿真软件可以观测到这些过程如何演进，整个过程各项参数会如何变化，以及过程中可能会出现哪些意外事件将对物流系统产生什么影响，系统又会做出什么反应等内容。通过掌握这些内容对运行过程中的系统进行实时控制。

1.3、估算物流成本。通过物流系统仿真软件可以分析和记录整个进程中所有的物流操作过程，计算出每项操作的具体时间和原材料的耗用，从而统计出各项物流作业的成本。

2.实验教学设计

物流实验教学目的就是培养学生的实践能力和设计运用能力，通过强化物流理论基本知识的记忆和训练，使学生能够对物流系统进行分析、设计、优化和评价。由于实验课学时有限，学生需要一边学习实验基础理论，一边进行相关的实验操作，同时，为了满足学生进一步的研究需求，特地在课堂中加入了创新型实验这一环节，使得学生学习如何运用物流仿真软件分析现实企业中的物流系统。因此，在教学设计中应该把教学重点放在物流仿真软件的实际应用上，教学内容也应该根据难易程度由浅到深、由基础到设计再到创新，即基础型实验、设计型实验和自主创新型实验。

2.1 基础型实验

基础型实验一般都是验证性的实验，实验目的是让学生熟悉Flexsim仿真软件的应用环境，学习物流仿真的基础知识，学习利用Flexsim 软件进行物流仿真的基本步骤，为后面的设计型实验和自主创新型实验打好基础。基础实验指导书比较详细，学生按照操作步骤就可以详细了解软件的仿真过程。实验内容如下：

（1）Flexsim仿真软件的主要功能模块。部件库（标准部件、固定部件和移动部件）、模拟实验模块、仿真执行模块（复位、运行、暂停、步进、停止等）、仿真状态模块、工具模块、模型演示模块、统计分析模块和各种视图（二维、三维等）组成，该实验的目的是让学生熟悉软件的开发环境和每个模块的功能。

（2）实体。学生需要了解每个实体的性质、代表对象以及各自属性，包括离散实体27 个（其中资源类12 个，任务执行类15 个）和流动实体11 个，如何输入数据和修改参数等细节，目的是让学生学会基本的命令和操作。

（3）连接端口来安排临时实体的路径。Flexsim模型中的对象之间是通过端口来连接的，学生应掌握三种类型的端口（输入端口、输出端口、中心端口）和端口连接类型（“a” “s”）和取消端口连接类型（“q” “w”）。让学生掌握基本的命令和操作，学会如何建立连接和安排实体的路径。

（4）简单数据统计。学生们学习如何进行统计信息和显示，修改记录器对象视图参数，修改记录器对象表头，统计标签四个选项卡各代表的含义。

（5）建立一个简单的生产布局。通过本实验学生应该掌握建模的基本步骤：创建实体、端口连接、指定到达速率、设定临时实体类型和颜色、设定暂存区容量、设定暂存区的临时实体流、为处理器定义加工时间、重置与运行模型、查看简单统计数据和保存模型，能够运用该步骤进行简单生产布局仿真。

（6）动画演示。通过该实验使学生掌握如何制作动画录像进行模拟演示。

2.2 设计型实验

设计性实验的目的是培养学生解决实际问题的能力和设计实践能力。根据前面所学的基础理论和对Flexsim 软件的基本掌握，设计学生自己所学习的专业知识，使用仿真软件对较复杂的物流系统进行建模的能力。设计型实验老师需要指导学生如何进行建模。包括从如何确定仿真目标，收集相关数据，建立仿真流程平面图，分析建立仿真模型到最终提出解决方案的过程。在该部分中老师应引导学生自己自主运用该仿真软件平台解决实际问题。

（1）某公司车间生产线的仿真设计。本实验让学生了解生产系统设计布局内容，理清生产设计中布局、物流及搬运系统的关系;掌握生产系统布局方法并进行仿真;掌握双标法对生产系统物料搬运进行规划，并进行仿真验证。

（2）基于Flexsim 的混合生产线投产方案研究。该实验要求学生了解混合生产线组织特點;掌握混合生产线的仿真建模;熟练运用仿真软件建立混合生产线模型。

（3）基于Flexsim 的柔性制造系统仿真设计。该实验在熟悉Flexsim 软件的基础上，了解柔性制造技术;并要求学生掌握仿真技术在柔性制造设计上如何应用。

（4）基于Flexsim 的制造加工车间仿真设计与优化。本实验要求学生了解生产布局优化的原则;掌握Flexsim在生产布局优化的方法;够熟练运用产能平衡的方法。

2.3 自主创新型实验

自主创新型实验要求学生自行设计实验方案并完成。Flexsim 仿真软件已经广泛应用于制造业、仓储与配送、订单取货、快餐店中的食物准备过程和客户服务等领域，所以这部分实验侧重于软件在实际物流系统中的实践和创新，把所学到的知识运用到实际中去，培养学生的创新能力。该部分实验要求学生根据自己的兴趣自己去选择想要仿真的对象，收集所需要的相关数据，建立仿真流程平面图，建立仿真模型并进行仿真和调试，最后分析仿真结果并提出修改方案。由于实验课的学时有限，所以学生必须利用课余的时间收集仿真对象的信息、建立模型和提出改进方案，老师仅当学生在仿真中出现问题时才进行引导性的指导，这样可加强学生对知识的进一步理解，同时让学生自主安排课余时间、自主学习，培养学生的自主创新能力。

3.实验教学改进

3.1  教学内容的改进

实验教学内容的改革思路为了克服传统实验内容的不足，突出实验课在整个教学过程中的重要地位，必须重新审定实验课的内容。既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现培养学生实际设计能力的目的，从而使学生的设计实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。

实验教学内容的重新定位在重新确定实验内容时，必须考虑到两个方面：（1）物流仿真实验课的知识体系结构和技能训练目标;（2）学生的兴趣和实验效果。经过认真的研讨，选用Flexsim软件作为实验教学的主要工具，实验内容仍然包括基础性实验、设计性实验和自主创新性实验三个部分，且做到循序渐进。在实际操作中，选定了托盘数据绑定、仓库布局设计、交通流量控制、货物包装控制、货物分拣控制、货物合并控制、多通道数据采集、数据分析等8 个项目，并将这些项目分成若干个子模块。在每次单元实验时，从中选取1～2 个子模块作为学生的实验内容。这样，将一些有实际意义的研究项目融入到单元实验中，一方面有效地激发了学生的学习兴趣，另一方面也使学生的感性认识大大增强，实验更具针对性，实验效果良好。在实验内容的组织形式上采用阶段式结构，即将实验教学过程分为三个阶段：单元实验阶段、小型设计性实验阶段和大型设计性设计实验阶段。单元实验阶段以选取项目的子模块为主，实验任务单一;小型设计性实验穿插在若干个单元实验之后，要求学生采用单元电路模块组合的设计方法，实现具有一定控制功能的简单物流系统建模。例如，交通流量控制实验就必须考虑到仓库布局以及货物处理速率。实验时学生很容易将之前所学的相关内容通过组合、调整与改进，完成相应的实验任务。大型设计性设计实验也可以称为课程设计，一般为期一周，安排在实验教学的后期阶段，选题主要围绕上述8 个项目的相关子模块，但系统构成相对复杂些，如生产线仿真应用。这一阶段的目标是培养学生的设计设计能力。

3.2  教学方式的改进

在传统的实验教学方法中，一般先由实验指导教师详细地讲解实验原理、方法及步骤，然后让学生按照实验教材所列步骤一步步去完成，而且有些教材甚至把实验需要的程序、实体分布图、接线方法、参数设置、程序输入方法等都一一列了出来，使学生不需要动脑，直接动手按步骤输入就可以完成实验，若实验中出现问题也是立即去找教师解决，很少主动思考，这样的实验效果可想而知。为此，笔者在实践教学过程中进行了如下改革。

安排实验预习内容学生做好实验预习是完成实验的第一步。每次实验前，布置好预习的内容，要求学生必须结合自己所学的理论知识，通过查阅有关资料，获得实验的第一手资料，做到实验目的明确，实验原理清楚。

布置实验任务实验时，不向学生提供具体的、详细的实验参数，只提出具体的实验要求，让学生通过自己的预习以及对实验要求的理解和分析，自行设计实验方案，独立设计实验结构。

合理地安排实验方式在实验的组织形式上，采取学生分组实验的方式，即单元实验一人使用一台电脑，两人为一组，可相互交流;小型设计性实验是两人共用一台电脑，两人合作设计;大型设计设计性实验为4 人共用一台电脑，共同讨论设计。实验过程中难免出现一些问题，这时教师应尽量要求学生自行提出解决方法，教师则帮助分析这些方法的合理性，通过学生为主，教师为辅的实验教学方法，逐步培养学生的独立工作能力。

在课堂上，教师首先要做好演示实验，演示实验内容并不等同于学生实验内容，但与学生的实验又有一定的关联，切不可让学生可以照搬照抄。其次，应着重讲演示实验的设计思想、设计方法，操作示范要细致，让学生能够从教师的示范中获得启发。

突出学生的主体地位实验过程是学生进行思维训练、提高分析问题与解决问题能力的重要实践活动，整个过程应以学生为主体，鼓励学生动手、动脑，采用多种方式去完成实验任务。

加强对实验过程的管理教师应督导学生实验操作的全过程，提醒学生实验中应注意的事项，督促学生准确记录实验结果，规范学生的实验报告。要求学生将实验过程中的实验数据分析、系统结构图以及调试运行情况和体会认真填写在实

验报告中，这样每做一次实验，相当于完成一个小课题的研究，可大大提高学生运用知识的能力，也有利于培养学生的设计设计素质和科学严谨的实验精神。

电脑教学实验室采用相对定时开放方式结合我校实验教学班级不多的特点，主要针对设计性实验，采用定时开放方式，在时间上给予充分的保证，允许学生根据自己的需要申请进入实验室进行实验研究。同时，安排相应的指导教师对学生的实验过程给予指导和帮助。

参考文献：

[1]荆浩.物流实验教程[M].清华大学出版社，2011

[2]傅培华，彭扬，蒋长兵.物流系统模拟与仿真[M].北京：高等教育出版社

[3]陈月明.《物流仿真实训课程》教学探讨田.物流科技，2011，（6）：132-133

[4]吕明哲.物流系统仿真网.大连：东北财经大学出版社，2008

[5]唐秀英，冷雪梅，杨琳琳，等.基于Flexsim的生产线物流仿真的应用研究[J]物流技术，2011，12

本文受教育部教指委项目资助，项目编号：JZW2015072，基于“逆向分析”的物流成本管理课程教学设计。