物流系统应用实训课程 实践体系建设探究

摘要：物流工程作为应用型学科，着重培养学生实践能力。结合我校“物流工程”专业硕士培养特色，通过物流系统应用实训课程的实践教学内容，进一步培养学生从事物流工程领域工作能力。在物流系统应用实训课程实践体系建设上，结合RFID技术，设计物流系统建模与仿真软件Flexsim的二次开发平台。通过研发设计，促进学生巩固理论知识、提高实践能力及科研能力，同时为学生提供更为实用和便捷的系统建模与仿真实践研发环境，促进“物流工程”专业硕士培养目标的实现。

关键词：物流工程；人才培养；实践体系建设；系统建模与仿真；Flexsim；RFID

引言

物流工程作为应用型学科，在教学和科研两方面都极为重视系统流程与现场操作，着重培养学生实践能力。为有效支撑我校“物流工程”专业硕士培养目标，结合我校“物流工程”专业硕士培养特色，充分加强学生在物流工程领域中物流系统建模研发技术的实践能力，通过物流系统应用实训课程内容的教学与实践，进一步培养学生从事物流工程领域工作能力。我校所开设的研究生课程“物流系统应用实训”突出教学的实践性。“物流系统应用实训”课程大纲制定过程中，充分考虑课程实训实践性，具体要求通过实践促进学生对理论知识的深刻理解，掌握物流系统建模研发技术基础，培养学生具备“密切结合物流系统业务流程需求，为提高系统运行效率、降低物流成本、提高物流运作效益，运用物流系统建模与仿真技术，规划设计物流系统”的能力。

物流系统建模与仿真技术已成为物流工程领域的重要支撑技术。分析物流系统需求，结合具体流程的模拟仿真分析和建模方法，构建物流系统应用实训课程实践体系，既能够提高学生学习兴趣，也能够提高学生分析和解决问题的能力。在物流系统应用实训课程实践体系建设上，具体规划设计物流系统建模与仿真软件Flexsim的二次开发平台。首先在Flexsim软件教学中渗透物流系统建模知识和方案，在学生直观理解物流建模流程以及一些具体设备的基础上，结合先进的物联网技术，详细设计物流系统应用实训实践平台，利用已掌握的开发技术和手段实现初步原型，为学生提供系统建模与仿真技术支撑下的物流系统实践与研发平台，通过研发与利用进一步促进“物流工程”专业研究生巩固理论知识、提高实践能力及科研能力，从而达到支撑“物流工程”专业硕士培养工作的目标。

1、我校“物流工程”专业硕士的培养概况

“物流工程”專业培养目标是从我国物流产业的实际出发，结合本校优势，培养具有物流领域坚实的基础理论和宽广的专业知识，富有创新意识，能独立从事物流工程信息系统设计，能熟练运用信息技术进行物流工程管理，具有良好的职业素养的高层次应用型专门人才。我校信息管理学院承担“物流工程”专业硕士的培养，培养目标制定为：物流工程是以物流系统为研究对象，研究物流系统的资源优化配置、物流运作过程控制、经营和管理的工程领域。培养方案中设置了3个培养方向，分别是：物流系统工程、物流系统规划与设计、先进制造与物流管理。

我校重视“物流工程”专业硕士研究生实践能力的培养，所开设的研究生课程“物流系统应用实训”具有较强的实践性。物流行业人才需求要求学生具有“结合物流业务需求，运用物流系统建模与仿真技术提高物流系统运行效率、降低物流成本、提高物流运作效益”的能力。物流系统建模与仿真技术及系统的二次开发技术乃当前支撑物流系统建设的关键技术。为更好地培养学生熟练运用物流系统建模与仿真技术及系统的二次开发技术，结合我院“物流工程”专业硕士培养特色，构建并运用“物流工程”专业物流系统应用实训课程实践体系，能够促进我院“物流工程”专业硕士学生对物流系统理论知识的深刻理解，同时掌握物流系统建模与仿真技术及系统的二次开发技术。

2、物流系统应用实训课程概况

我校信息管理学院承担“物流工程”专业硕士培养工作，信息管理学院拥有信息系统实验室、电子商务综合实验室，项目承担教师具有物流工程和物流系统建模与仿真技术及系统的二次开发技术相关研究、研究生教学、学科建设经验，实验室教师具有环境维护工作经验，所培养的研究生也具备相关理论基础。“物流系统应用实训”课程是工程硕士物流工程专业一门必修实践课，课程的任务是使学生掌握物流系统的基本知识，培养学生在物流系统方面的应用能力，掌握物流系统体系架构，深入了解物流系统核心技术，锻炼学生的知识应用能力以及分析问题、解决分析的能力，为学生今后的从事相关工作打下坚实基础。“物流系统应用实训”课程主要讲授物流系统的核心架构及应用知识，重点包括物流体系架构、物流工程应用知识、物流工程前沿技术、物流工程实训等内容。

物流工程主要研究物流经营管理、物流系统的规划设计、资源优化、运作控制，其中充分重视物流系统建模。围绕我校“物流工程”专业硕士培养目标和“物流系统应用实训”课程大纲授课目标，结合物流系统应用需求，在物流系统建模与仿真软件Flexsim的二次开发及平台建设中，通过充分调研，运用专业知识规划设施、分析流程，结合物联网RFID技术，利用Flexsim系统仿真模型软件，设计“物流系统应用实训”课程所需的实训环节，构建物流系统应用实训课程实践体系以及物流系统建模与仿真软件Flexsim的二次开发平台。通过建设的平台实现物流系统设施设备及流程的规划优化的建模与仿真，使学生在该课程的实训过程中能够充分利用仿真建模虚拟环境，培养学生利用物流系统仿真建模技术以及先进的信息通信技术设计优化物流系统的能力，进一步培养学生的实践创新能力。教师和学生利用物流系统应用实训课程实践体系平台，运用Flexsim软件提供的仿真建模功能及开发环境提供的技术支撑，对来自物流企业的数据进行分析，依据分析结果，发现物流企业的瓶颈问题并给出解决方案，实现分析结果及解决方案的数据库更新，完成从数据采集、建模、分析及存储结果的全过程。从而进一步提高我校“物流工程”专业硕士研究生掌握利用物流系统建模与仿真技术和先进信息技术设计优化物流系统的能力。

3、实践体系建设

3.1 Flexsim仿真软件基础

Flexsim仿真软件是由美国Flexsim software production公司开发的离散事件系统仿真商业软件化，是一款采用面向对象技术，以系统仿真、模型设计、流程分析、仿真模型制作为主要功能的工具软件，能够为教师提供良好的教学手段，为学生提供良好的实验环境。其中集成了三维可视化功能、模型仿真、数据处理、以及一定的人工智能等计算机技术，具备建模快捷方便、显示能力强大等特点，一般用以面向制造、物流等不同行业、不同系统进行建模优化仿真。

在物流工程教学过程中，针对学生对于物流工程中的设施设备和运作效率缺乏感性认识的不足，利用Flexsim仿真软件实施设施规划与物流分析等方面的教学和实验，提高学生对物流运作流程的认识，弥补缺乏物流工程实训实践场地的缺陷。通过利用Flexsim，在计算机环境中建立对象系统的三维模型，既能够实现模型系统分析与工程验证功能，又能够具备优化设计及改造方案的功能，在一定程度上能够辅助培养物流工程学生应具备的实践能力。教师及学生利用Flexsim能够实现具有层次结构建模模型，在组建对象时，Flexsim组件运用了面向对象继承方法，此外Flexsim对象具有开放性，这些特性都能够为建模者节省大量的建模时间。并且，Flexsim既提供了操作员、传送带、叉车、交通灯、货盘、集装箱、仓库等蕴含广泛的对象，又能够实现用户、模型和库之间交换，支持自定义模型，这些特性也可以充分提高了建模效率。同时，Flexsim具有配送中心拣选仿真、仓库系统入出库仿真、产品库分拣仿真、供应链仿真、生产物流仿真等众多的仿真功能。图1给出了Flexsim建模实例图。

Flexsim仿真软件不仅能够提供数据拟和、建模优化、模型可视化、虚拟现实等功能，而且能够提供与其他开发工具软件的多种接口功能，众多的外部接口能够保障Flexsim二次开发平台项目的规划、设计与实施。通过Flexsim与C++的接口结合，提供ODBC链接到数据库以及多种结构的数据文件；Flexsim能够利用3DS、VRML、DXF和STL的3D等三维图形文件，并且包括最新的虚拟现实技术，能够直接导入其建模过程当中。以上这些功能与特点，为我校物流应用系统实训课程的实践体系建设提供了充分的系统建模仿真及二次开发技术保障，进一步促进培养我校“物流工程”专业硕士研究生掌握利用物流系统建模与仿真技术及先进信息技术设计优化物流业务系统的能力。

3.2 RFID技术基础

射频识别（RFID）在20世纪末兴起，属于一种射频自动识别的技术。一般来说RFID由无线射频标签、读写器和读写器天线3部分组成，其利用射频信号的空间耦合实现数据交换，传输自动识别特征，射频识别距离通常可从几十厘米达到几十米以上，根据读写方式的不同，能够承载数兆级字节信息的传输。其基本工作流程如下：在相当于待识别物体身份象征的RFID标签中写入標识信息，上电后的RFID读写器发出查询射频信号，RFID标签进入读写器读取范围时，可将标签存储的信息发送给读写器，RFID读写器接收信息并完成一定待识别物体的信息内容处理，从而实现非接触识别物体及其相关内容的目的。

在物流系统中应用的RFID标签大多数是被动式的电子标签，其相对于主动式电子标签，标签更加轻量、尺寸更小、寿命相对更长，薄弱之处在于被动式标签的读写距离相对较短。RFID技术已成为信息存储、提取和计算的主流技术，近几年其技术显出大规模发展的态势。国内外商品物流企业运用RFID技术很大程度上提高了物流配送系统的效率、大幅度增加了物流配送系统的效益。国内众多物流配送中心大量采用RFID技术，如海尔集团运用RFID技术，极大地降低了物资呆滞水平，减少了库存资金，同时也大量减少了仓库用地，使运营成本得到了巨大的降低。

3.3 实践体系建设成果

由教师和学生建立的物流应用系统实训课程实践体系团队，首先分析了物流配送中心作业流程，如图2所示。

在此基础上，重点分析了进货流程，结合RFID技术完成了进货流程设计，如图3所示。

进一步结合如图4所示的Flexsim仿真流程，设计完成了Flexsim的二次开发方案。首先，利用组件对象类软件Unigraphics建立货物及RFID模型，再在3DSMax软件中进行货物及RFID模型处理，导出3ds格式文件，之后导入到Flexsim中备用，将货物及RFID对象拖拽到仿真视图窗口中的适当位置，按照需要设置导入的货物及RFID组件实体，定义货物及RFID对象之间的逻辑关系，构建仿真模型。通过上述流程，在Flexsim仿真软件中完成新型实体的应用，建立仿真模型。运行仿真模型，操作货物及RFID对象，检测对象状态，分析仿真结果。

结合RFID技术，基于Flexsim仿真软件，以进货流程为例，通过二次开发，设计完成进货作业仿真全过程方案。利用进货仿真实训平台，能够将数据采集器获得的数据导入Flexsim进货模型对象中，建立对象三维模型，并实现对模型的分析和验证，从而优化配置方案，提供更有效的实用性和更高效的便捷性。

4、结束语

我校重视“物流工程”专业硕士研究生实践能力的培养，培养方案中设置的“物流系统应用实训”课程内容充分体现出对实践性的重视。通过课程建设立项，围绕“物流工程”专业硕士培养的需求，构建一套物流系统建模与仿真软件Flexsim的二次开发平台的实践体系，以支撑工程硕士“物流系统应用实训”课程的教学与实践以及“物流工程”工程硕士教学课程体系，支撑“物流工程”专业硕士研究生教育培养工作。通过构建物流系统应用实训课程实践体系，提高了学生深入掌握物流系统建模与仿真技术及系统的二次开发技术；通过运用物流系统应用实训课程实践环境，促进了我院“物流工程”专业硕士学生对物流系统理论知识的深刻理解，巩固理论知识，提高科研能力和实践能力。物流系统应用实训课程实践体系建设工作，进一步提高了我校“物流工程”专业硕士研究生掌握利用物流系统建模与仿真技术和先进信息技术设计优化物流系统的能力，对我校“物流工程”专业硕士研究生培养工作以及相关学科研究生的创新创业实践活动提供了更为有力的支持，提高了我校“物流工程”专业硕士研究生的培养质量。

参考文献：

[1] 罗红恩，张友华，叶勇. Flexsim在高校物流工程专业教学中的应用研究[J]. 实验技术与管理，2010，27（5）：100-101，116.

[2] 陈红霞，王晓昱. 基于Flexsim软件的装配线临时实体二次开发[J]. 制造业自动化，2014，26（1）：61-64.

[3] 李玉民，蔡龙平. 基于RFID技术的入库流程仿真优化[J]. 物流技术，2012，31（10）：118-121.

[4] 冯云，田哩. 仿真软件Flexsim及其在物流教学中的应用[J]. 物流科技，2009（9）：142-144.

[5] 杨昆，陈明，张比鹏，等. 基于Flexsim的设施规划与物流分析

课程实践教学的设计与实现[J]. 物流工程与管理，2014，36（7）： 320-322.

作者简介：孙若莹，副教授，硕士研究生导师，北京信息科技大学，研究方向：电子商务、供应链管理。