□ 曹小華，楊 陽

(武漢理工大學(xué) 物流工程學(xué)院，湖北 武漢 430063)

現(xiàn)代物流業(yè)是一種包括運輸、貨代、倉儲、信息的混合型行業(yè)，物流業(yè)滲透于十分廣闊的領(lǐng)域，隨著社會的不斷發(fā)展，社會對物流相關(guān)人才的需求也在不斷增大，對于物流實驗的需求也在相應(yīng)的增大，在對相關(guān)人才的培育過程中，物流實驗所占的地位也越來越大[1]。通過開展相應(yīng)的物流實驗，學(xué)生可以通過相應(yīng)的實驗教學(xué)，來提高對物流活動的了解，熟悉的掌握相關(guān)的物流專業(yè)知識，從中也可以結(jié)合實際了解相關(guān)理論的運用方向，體會到物流專業(yè)知識至關(guān)重要的作用[2]。當(dāng)前的物流教學(xué)方法還是偏重于以往的理論教學(xué)，教學(xué)形式還是以教師傳授、理論考試為主，教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新，國家物流師資格證書也主要采用當(dāng)前的傳統(tǒng)教學(xué)模式[3]。

隨著時代的發(fā)展，許多高校的物流類專業(yè)都在不斷地加大對實驗室的建設(shè)力度，但是由于資金缺乏、師資實力不足等各種原因的影響，實驗室的效果還是有很大的不足之處，例如，在倉儲作業(yè)流程的教學(xué)實驗中，由于資金、場地等原因，高校不能夠完全的還原出完整倉儲作業(yè)流程。由于我國物流業(yè)起步較晚，因此，加大對物流教學(xué)實驗平臺的建設(shè)力度，提高學(xué)生的物流實踐能力，可以使當(dāng)今的物流教學(xué)更加完善，也可以更加全面的對物流相關(guān)人才進行培養(yǎng)[4]。

1 虛實結(jié)合的實驗平臺

從理論的角度來說，仿真平臺就是指利用虛擬的技術(shù)，利用該技術(shù)在虛擬環(huán)境中模擬出現(xiàn)實生活中實驗所在的環(huán)境。學(xué)生可以不在現(xiàn)實環(huán)境中完成實驗，而是通過仿真平臺完成相應(yīng)項目的實驗，還能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析。通過仿真平臺進行模擬具有非常高的真實度，仿真平臺通過對各種研究對象進行模擬，可以使相關(guān)人員更加直觀地了解相應(yīng)的設(shè)備，以此來提升相關(guān)人員的專業(yè)水平。但是，使用仿真設(shè)備也有很大的不足之處，相關(guān)人員并不能通過仿真提高操作技能的訓(xùn)練效果，為此運用虛實結(jié)合的實驗平臺，可以對各種設(shè)備進行更加真實的模擬。在這個仿真模擬過程中，需要人工來搭建相應(yīng)的控制系統(tǒng)，并且編寫對應(yīng)代碼，讓電腦軟件中的機械設(shè)備做出動作，不僅可以減少建設(shè)實驗室所需的費用，而且還能提升實訓(xùn)的效果[5]。

對于當(dāng)前的倉儲實驗教學(xué)，由于資金、場地等原因的影響，學(xué)校所建立的倉儲實驗主要是通過構(gòu)建簡單的倉庫來讓學(xué)生了解倉庫中的各個設(shè)備，但是不能很好的了解倉儲過程中完整的作業(yè)流程，而且也不能通過實驗來發(fā)現(xiàn)其中的不足之處，因此，虛實結(jié)合的倉儲仿真系統(tǒng)實驗平臺則被提出。

本文“虛”是指通過對三維仿真軟件Flexsim的使用，結(jié)合實際倉儲，來建立起自動化倉儲的仿真模型，然后，利用WinCC組態(tài)與Excel表來搭建數(shù)據(jù)接口?！皩崱笔侵笇lexsim建立的仿真模型與實際中的PLC等硬件設(shè)備進行結(jié)合，組建虛實結(jié)合的物流倉儲系統(tǒng)仿真教學(xué)實驗平臺，平臺的構(gòu)成框架圖見圖1。

圖1 平臺構(gòu)成框圖

2 虛實結(jié)合實驗平臺的搭建

2.1 Flexsim建模

Flexsim是一個建模十分方便的軟件，而且它的顯示功能也是十分的強大，該軟件還可以進行原始數(shù)據(jù)的擬合[6]，它可以擬合成各種分布，而且也可以導(dǎo)入實體，模擬現(xiàn)實中的設(shè)備，運行模型進行的仿真實驗，可以通過對結(jié)果的分析對仿真模型進行優(yōu)化，而且它能生成3D動畫圖像，還可以與許多大眾軟件進行接口[7]。

結(jié)合對教學(xué)實驗平臺的研究，所建立的仿真模型應(yīng)該包括：仿真模型的建立、數(shù)據(jù)交換。在仿真模型的構(gòu)建方面，以某倉庫為參考，通過對該倉庫的倉儲作業(yè)流程進行分析，確定出入庫流程的各個設(shè)備數(shù)量，編寫流程圖，完成模型的布局，然后，將各個實體的端口連接起來，最后，根據(jù)從該倉庫的調(diào)查結(jié)果，對實體進行參數(shù)設(shè)置。構(gòu)建的倉儲作業(yè)流程模型如圖2和圖3所示，圖2為入庫作業(yè)模型(簡化了出庫部分)，圖3為出庫作業(yè)模型(簡化了入庫部分)。

圖2 入庫作業(yè)模型

圖3 出庫作業(yè)模型

在數(shù)據(jù)交換方面，眾所周知，仿真就是為了模擬實際系統(tǒng)，所以，要實現(xiàn)實際數(shù)據(jù)與仿真模型的對接接口，只有這樣才能更好地模擬出實際系統(tǒng)。Flexsim仿真軟件提供了與外部軟件的接口，可以通過ODBC與外部數(shù)據(jù)庫進行相連，通過socket接口可以與外部硬件設(shè)備相連，與Excel、Visio等軟件配合使用[6]。本文利用Excel表格作為數(shù)據(jù)庫結(jié)合ODBC的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，我們就要運用到Excel導(dǎo)入，從中我們可以看出我們可以導(dǎo)入合成清單表格、傳送帶布局表格、全局表、管道布局表、到達時間表、時間表、交通控制表等，可以看到我們可以導(dǎo)入想要的數(shù)據(jù)，只要設(shè)置起始行、起始列以及總行數(shù)和總列數(shù)就行。

2.2 PLC控制硬件

本文采用PLC控制硬件作為教學(xué)實驗平臺的控制核心，教學(xué)實驗平臺將實驗室中的操作手柄、按鈕與PLC進行連接，將它們構(gòu)成輸入設(shè)備，通過輸入設(shè)備來實現(xiàn)對Flexsim所建立的仿真模型的控制，這很好的彰顯了本文的虛實結(jié)合。實驗平臺在實驗前已經(jīng)定義好相關(guān)的I/O接口，以便于與WinCC以及Flexsim進行有效的對接，方便學(xué)生使用該實驗平臺進行實驗。

2.3 WinCC組態(tài)

WinCC是一個功能強大的組態(tài)軟件，它不僅提供PLC的通信通道，而且它能夠連接所有的西門子S5和西門子S7控制器，還提供許多非特定控制器的通信通道，如DDE和OPC的通信通道。

如圖1所示，本文通過WinCC與Excel將PLC與仿真模型連接到一起，WinCC具有十分強大的組態(tài)功能，而且它能夠訪問外部的數(shù)據(jù)庫，這就實現(xiàn)了對PLC特定變量的修改、對Excel進行讀寫等功能。通過WinCC組態(tài)軟件，可以實現(xiàn)與PLC的組態(tài)，而且也可以實現(xiàn)與Excel之間的通訊，最終能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與Flexsim軟件之間的數(shù)據(jù)調(diào)用，調(diào)用的流程見圖4[8]。

圖4 WinCC實現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)用的流程

3 實驗平臺的運用

本文所建立的基于虛實結(jié)合的倉儲系統(tǒng)仿真實驗平臺可以供學(xué)生進行不同的實驗，通過該實驗平臺，可以進行倉儲作業(yè)的教學(xué)，也可以進行倉儲作業(yè)流程的優(yōu)化實驗，還可以進行以PLC控制硬件控制倉儲設(shè)備的實驗。

在用現(xiàn)實物流設(shè)備進行倉庫作業(yè)模擬時，只能夠模擬出部分的倉儲內(nèi)容，不易于學(xué)生對倉儲作業(yè)的了解，而且由于教學(xué)中沒有足夠的貨物，所以，不能夠準(zhǔn)確的模擬出貨物的運輸，而且學(xué)生也不能很好的觀察出不同時間到達的貨物在運輸線中產(chǎn)生的問題。通過該實驗平臺，學(xué)生可以更加直觀的了解到倉庫的整個作業(yè)流程。

由于倉庫不同，作業(yè)流程與設(shè)備數(shù)量也會存在一定的差異，學(xué)生就可以以實驗平臺的仿真模型為基礎(chǔ)，然后通過對各個設(shè)備的數(shù)量以及設(shè)備的各種參數(shù)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，能夠準(zhǔn)確的模擬出實驗中的某一倉庫，然后再根據(jù)到達該倉庫的貨物信息，來實現(xiàn)Excel與Flexsim模型的接口，通過改變Excel表里面的貨物到達信息，來實時實現(xiàn)它們之間的動態(tài)連接，然后通過對仿真的運行，學(xué)生可以直觀的觀察貨物的出入庫，而且還可以通過生成的報告來發(fā)現(xiàn)倉儲作業(yè)系統(tǒng)中的“瓶頸”，并對其進行優(yōu)化，并通過圖5所示的流程，找出最優(yōu)的方案，以此達到實驗教學(xué)的目的。

學(xué)生除了可以用仿真模型進行實驗外，本平臺還提供了PLC硬件控制，因此，學(xué)生還能夠通過PLC硬件控制進行實驗，可以通過本文所搭建的平臺來實現(xiàn)PLC對倉儲中的設(shè)備的控制，通過操作相關(guān)按鈕，來觀察仿真畫面上的動作，以此提高學(xué)生的動手能力以及實現(xiàn)虛實結(jié)合的實驗教學(xué)。

通過該實驗平臺，學(xué)生不僅能夠加深對物流中倉儲作業(yè)流程的認(rèn)識，而且還能加強對各個倉儲設(shè)備的認(rèn)識，除此之外，學(xué)生通過對該平臺的使用，不僅能夠提高對c++的編程能力，而且能夠提高邏輯思維，還能提高物流仿真建模能力以及動手能力。

圖5 仿真優(yōu)化的流程圖

4 結(jié)語

通過利用該教學(xué)實驗平臺，仿真可以很好的替代許多因各種原因而無法在教學(xué)中使用的倉庫設(shè)備，實驗平臺的應(yīng)用也能夠很好的解決因為實驗設(shè)備數(shù)量的不足、設(shè)備的老舊等原因而產(chǎn)生的問題。而且通過對實驗平臺的使用，可以提高實驗教學(xué)的經(jīng)濟性，它既可以實現(xiàn)倉儲作業(yè)流程與運行結(jié)果的可視化，又能進行修改，并且能夠?qū)崿F(xiàn)修改后的模型的可視化，通過對運行結(jié)果的分析，學(xué)生可以完成對倉儲作業(yè)流程的優(yōu)化的實驗，這對教學(xué)實驗有一定的借鑒意義。