□ 魏子秋,路靜敏
(河北科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,河北 石家莊 050018)
高校物流相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)計(jì)具有場地限制、投資高、維護(hù)困難及安全隱患等很多方面的限制,而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)可以在信息化技術(shù)情境基礎(chǔ)上彌補(bǔ)資源短板的劣勢,既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,也能達(dá)到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力訓(xùn)練目的[1]。
近幾年,無論從國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、“一帶一路”倡議,還是從“中國制造2025”,都不難看出國家發(fā)展對創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才的強(qiáng)烈需求。為推動該需求的人才培養(yǎng)步伐,高等教育改革不斷推陳出新,“新工科”[2]、“工程教育質(zhì)量認(rèn)證”[3]、“雙一流”、“雙萬計(jì)劃”等[4],這些都足以證明,高校的人才培養(yǎng)一定要注重產(chǎn)出導(dǎo)向,注重創(chuàng)新實(shí)踐能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校實(shí)踐教育環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的組成部分,該環(huán)節(jié)是讓學(xué)生通過一定的模擬環(huán)境,模仿并反復(fù)訓(xùn)練對實(shí)際技能的掌握,是知識方法體系、軟硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)施和實(shí)驗(yàn)過程管理的有機(jī)結(jié)合[5]。
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對物流與交通類本科生的培養(yǎng)尤為重要?!段锪鳂I(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2014-2020年)》中強(qiáng)調(diào)我國要著力完善物流學(xué)科體系和專業(yè)人才培養(yǎng)體系,以提高實(shí)踐能力為重點(diǎn),探索形成高等學(xué)校人才培養(yǎng)新模式[6]。《關(guān)于積極推進(jìn)供應(yīng)鏈創(chuàng)新與應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中也意指2020年將形成智慧供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)體系,同時提升我國重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的國際競爭力,而實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)就必須加強(qiáng)培養(yǎng)多層次供應(yīng)鏈人才[7]。近幾年,社會經(jīng)濟(jì)的全方位發(fā)展,各類組織結(jié)構(gòu)對物流專業(yè)人才的需求旺盛。但事實(shí)上依舊存在高校專業(yè)畢業(yè)生實(shí)踐能力較弱,與企業(yè)需求不能有效對接的弊病。為使物流畢業(yè)生能縮短就業(yè)的適應(yīng)時差,跟上社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的步伐和節(jié)奏,物流虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的有效設(shè)計(jì)是最佳的培養(yǎng)方式和手段。
在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的時代,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)飛速發(fā)展,培養(yǎng)物流信息化人才是當(dāng)前大勢所趨?!蛾P(guān)于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》是推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)深度融合重要指向。因此,作為高等院校,要不斷加強(qiáng)高等教育實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)質(zhì)化建設(shè)與應(yīng)用推廣,提高創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)育人強(qiáng)才的水平。依托當(dāng)前信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù),大力開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K和多維層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐驗(yàn)證理論教學(xué),拓展理論教學(xué)的廣度和深度,延展高等教育過程的時間和空間,為培養(yǎng)信息化、高水平物流工程人才提供有力支撐。
物流人才的培養(yǎng)最終要落實(shí)在本土產(chǎn)業(yè)的服務(wù)上[8]。近幾年河北省大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè),強(qiáng)化特色產(chǎn)業(yè)鏈的高水平打造。2019年,河北省GDP增長6.8%,增速同比加快0.3個百分點(diǎn),快于全國平均水平0.7個百分點(diǎn)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化實(shí)現(xiàn)新突破,一個突出的亮點(diǎn)就是服務(wù)業(yè)增加值比重突破50%,達(dá)到51.3%,比第二產(chǎn)業(yè)比重高12.6個百分點(diǎn),強(qiáng)化了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)“三二一”的態(tài)勢。快遞業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)收入增速保持在30%以上,分別高于全國7.0和9.9個百分點(diǎn)。新業(yè)態(tài)和新商業(yè)模式發(fā)展迅速,數(shù)字經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛,發(fā)展?jié)摿Τ掷m(xù)釋放[9]。這些數(shù)字既是河北省物流相關(guān)專業(yè)高校畢業(yè)生就業(yè)的福音,但同時也是對河北省高校人才培養(yǎng)的挑戰(zhàn)。從企業(yè)發(fā)展的人才需求來看,畢業(yè)生一到三年的企業(yè)磨練期明顯過長,所有企業(yè)都需要能快速勝任崗位的高素質(zhì)人才,如何能夠在大學(xué)四年讓學(xué)生通過有效的培養(yǎng)過程,成為一名具有專業(yè)實(shí)踐能力的復(fù)合型人才,這就需要高校實(shí)踐教學(xué)大幅度提升改革深度廣度,打破僵化的教育模式,積極與地方經(jīng)濟(jì)相融合,真正走進(jìn)企業(yè),讓真實(shí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)有效的融入到虛擬仿真教學(xué)中去。
綜上所述,高校人才實(shí)踐能力的有效培養(yǎng)已經(jīng)迫在眉睫,物流領(lǐng)域的發(fā)展對于人才的高素質(zhì)需求更是迫切?;诋?dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)特色的物流虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的深入開展正是順應(yīng)時勢,刻不容緩。然而,要真正達(dá)到通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行人才有效培養(yǎng)的預(yù)期,并不是一件易事。對于從未接觸過社會和企業(yè)的本科學(xué)生來說,必須將理論、實(shí)踐、規(guī)劃設(shè)計(jì)等一些列的能力培養(yǎng)綜合為一體,才能獲得全方位培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[10]。本文所設(shè)計(jì)的基于供應(yīng)鏈的商超物流中心系統(tǒng)規(guī)劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn),就是立足于河北省本土企業(yè)發(fā)展,基于企業(yè)的實(shí)際數(shù)據(jù),仿真模擬物流配送中心的規(guī)劃與運(yùn)作,將物流專業(yè)理論知識融入于仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中,力求讓學(xué)生在與實(shí)際對接的規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中,進(jìn)一步扎實(shí)理論基礎(chǔ),進(jìn)而強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用,以達(dá)到全方位訓(xùn)練的目的。
B集團(tuán)是河北省跨區(qū)域、多業(yè)態(tài)、多元化的大型新零售商業(yè)集團(tuán)。集團(tuán)成立于2000年,經(jīng)石家莊市人民政府批準(zhǔn)2009年底完成國有企業(yè)改制,為國有控股企業(yè)。該集團(tuán)連鎖超市由于產(chǎn)品業(yè)務(wù)量的增多,原有物流中心已經(jīng)不能滿足企業(yè)需求,需要重新建立一個物流中心。該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以B集團(tuán)的發(fā)展需求為背景,基于供應(yīng)鏈管理的思想,依據(jù)物流系統(tǒng)規(guī)劃的基本流程,聚焦物流中心空間布局、設(shè)備配置、供應(yīng)商選擇、貨位管理、分揀配送和人員調(diào)度6大模塊,以物流成本為主線,在實(shí)際操作中理解應(yīng)用物流系統(tǒng)規(guī)劃理論方法,從而達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)問題的能力[11]。
①要求通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn),在物流系統(tǒng)空間布局、物流設(shè)備配置、供應(yīng)商選擇、貨位管理、分揀配送和人員調(diào)度六個模塊中展示物流系統(tǒng)規(guī)劃過程及對實(shí)施方案的探索,讓學(xué)生在實(shí)際操作中理解物流系統(tǒng)規(guī)劃的流程、內(nèi)容和方法應(yīng)用,提高對物流系統(tǒng)規(guī)劃的實(shí)踐操作和現(xiàn)場運(yùn)營能力。
②要求通過三維仿真技術(shù)準(zhǔn)確還原配送中心倉庫、貨架、叉車、人員等場景,場景應(yīng)具典型性、高度逼真性。根據(jù)學(xué)生的規(guī)劃設(shè)計(jì)呈現(xiàn)規(guī)劃結(jié)果,能準(zhǔn)確反映配送中心的設(shè)施與環(huán)境,讓學(xué)生有浸入感,提高學(xué)習(xí)效果。
③要求各模塊的功能和互動設(shè)計(jì)遵循物流經(jīng)典理論,過程完整、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、交互性強(qiáng),符合技術(shù)參數(shù)要求,不得出現(xiàn)專業(yè)性錯誤,符合物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程和操作流程。
④實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生扮演企業(yè)的規(guī)劃部門、經(jīng)理、采購員進(jìn)行規(guī)劃互動和決策,要求系統(tǒng)能夠記錄學(xué)生的所有操作,并對其操作進(jìn)行智能評分、指導(dǎo)和反饋。
⑤階段性系統(tǒng)規(guī)劃任務(wù)完成后,要求能夠根據(jù)預(yù)置的評估模型或準(zhǔn)則,生成階段性評價報(bào)告,體現(xiàn)物流系統(tǒng)規(guī)劃的基本過程和操作。
⑥實(shí)驗(yàn)中,要求教師能夠跟蹤班內(nèi)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,完成在線答疑和實(shí)驗(yàn)評分。
⑦實(shí)驗(yàn)要求包含角色選擇、操作幫助、提示指引等功能,有良好的軟件友好性。
①物流系統(tǒng)空間布局:SLP(System Layout Planning,系統(tǒng)布置設(shè)計(jì))。
②物流設(shè)備規(guī)劃:a.貨架配置;b.叉車配置;c.分選機(jī)配置。
③供應(yīng)商選擇:a.層次分析法;b.選擇供應(yīng)商。
④貨位管理:a.ABC(Activity Based Classification,分類法);b.貨位分配。
⑤分揀配送:a.節(jié)約里程法;b.分揀道口分配。
⑥人員調(diào)度:排隊(duì)論。
按照對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,每一模塊都會對學(xué)生的規(guī)劃行為進(jìn)行匯總及評價,以便能及時給出學(xué)生在整個物流系統(tǒng)規(guī)劃過程中的操作反饋。最終呈現(xiàn)物流中心物流系統(tǒng)規(guī)劃的流程和總體結(jié)果,總體結(jié)果會以子模塊打分和總體打分的形式來共同呈現(xiàn)[12]。
①模塊一:空間布局規(guī)劃。
空間布局是物流系統(tǒng)規(guī)劃的首要步驟,需要利用企業(yè)歷史數(shù)據(jù)及未來發(fā)展趨勢預(yù)測進(jìn)行分析,利用SLP方法對物流中心進(jìn)行空間布局。
場景一:熟悉物流中心各個區(qū)域作業(yè)單位
這部分給出企業(yè)未來的倉儲量、物流業(yè)務(wù)流程、部門面積。
B集團(tuán)超市物流中心分揀存在兩種方式:大件貨物直接從大件區(qū)直接運(yùn)到門店的出庫區(qū),拆零件需要從拆零區(qū)放到輸送機(jī)上,從輸送機(jī)輸送到自動分選機(jī)上進(jìn)行分揀,分揀完后放到出庫區(qū),分揀完畢后裝車配送。
企業(yè)已經(jīng)選好地址,給出物流中心的規(guī)劃尺寸,根據(jù)企業(yè)情況的描述對物流中心進(jìn)行空間布局,具體包括十個區(qū):入庫區(qū)、出庫區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)、倉儲區(qū)、大件區(qū)、拆零區(qū)、分揀區(qū)、設(shè)備區(qū)、托盤存儲區(qū)、問題件區(qū)。
場景二:填寫物流量從至表
讓學(xué)生根據(jù)配送需求,自行統(tǒng)計(jì)區(qū)域之間的物流量,并在物流量從至表中填入相應(yīng)的物流量。
場景三:填寫關(guān)系表
讓學(xué)生根據(jù)關(guān)系等級給定規(guī)則計(jì)算區(qū)域之間物流量的關(guān)系等級,并填寫關(guān)系表。
場景四:確定布置順序
讓學(xué)生根據(jù)關(guān)系程度等級,填寫布置順序。
場景五:進(jìn)行空間布局
利用拼塊圖進(jìn)行空間布局,形成相互關(guān)系圖。
場景六:結(jié)合區(qū)域面積進(jìn)行空間布局
讓學(xué)生利用已知給定的區(qū)域面積,確定實(shí)際布局結(jié)果。
場景七:結(jié)果展示
根據(jù)學(xué)生空間布置過程,展示空間布局規(guī)劃結(jié)果。
②模塊二:設(shè)備規(guī)劃。
物流設(shè)施與設(shè)備規(guī)劃應(yīng)該根據(jù)企業(yè)市場需求為依據(jù)來進(jìn)行,選擇和該企業(yè)相適應(yīng)的設(shè)施與設(shè)備將有效的降低企業(yè)運(yùn)營成本,提高企業(yè)運(yùn)作效率。
場景一:設(shè)備選擇
針對給定的貨架、叉車、托盤、掃描槍、巷道式堆垛機(jī)、輸送機(jī)、自動分選機(jī)、自動揀選機(jī),學(xué)生進(jìn)行選擇并提交。
在學(xué)生選擇過程中,會按照理論知識引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確選擇。例如,如果學(xué)生選擇巷道式堆垛機(jī),則會提示學(xué)生“針對企業(yè)的業(yè)務(wù)量比較進(jìn)行自動化倉儲設(shè)備的選擇”;如果學(xué)生選擇自動揀選機(jī),則會提示學(xué)生“自動揀選機(jī)適用于較小的物品,考慮是否適用”等。以此來訓(xùn)練學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐規(guī)劃的指導(dǎo)。
場景二:貨架配置
針對給定的重力式貨架、單元式貨架、旋轉(zhuǎn)式貨架、懸臂式貨架,學(xué)生進(jìn)行選擇并提交。
在該環(huán)節(jié),同樣會提示學(xué)生如何進(jìn)行正確選擇。例如,如果學(xué)生選擇了旋轉(zhuǎn)式貨架,則會提示學(xué)生“旋轉(zhuǎn)式貨架適用于小件物品的存儲”;如果學(xué)生選擇懸臂式貨架,則會提示學(xué)生“懸臂式貨架適用于長條狀或長卷狀貨品存放,B集團(tuán)物流中心的貨物是我們生活常用物品,長條狀或長卷狀貨品較少”等。
場景三:貨架布置
按照給出單元式貨架和重力式貨架的圖片和計(jì)價原則,學(xué)生在第一模塊中構(gòu)建的物流中心倉儲區(qū)布局圖,將倉儲區(qū)的空白模板調(diào)出,讓其將選擇的貨架在空白模板上進(jìn)行布置,并且將貨架擺放到倉儲區(qū)。學(xué)生布置完成后,系統(tǒng)會給出物流中心貨架購置成本總和。
場景四:叉車配置
根據(jù)給定的平衡重式叉車、插腿式叉車、高架叉車、地牛、側(cè)面叉車,學(xué)生進(jìn)行選擇并提交。
同樣會用理論知識給予提示。如果選擇平衡重式叉車、插腿式叉車、高架叉車、地牛等設(shè)備,則會提示“平衡重式叉車可以開出倉庫外部,插腿式叉車和高架叉車可以應(yīng)用到倉庫內(nèi)部,地牛可以在業(yè)務(wù)量小的時候進(jìn)行搬運(yùn)”;如果選擇側(cè)面叉車,則會提示“側(cè)面叉車主要用于長料貨物的搬運(yùn)”等。
場景五:根據(jù)企業(yè)需要確定購置叉車的數(shù)量
在插腿式叉車、高架叉車和地牛的圖片下面介紹其工作效率及單價,在旁邊給出選擇框來顯示各類型叉車的購買數(shù)量。學(xué)生進(jìn)行購買數(shù)量的選擇或者是添加,提交后系統(tǒng)給出提示,即物流中心叉車購置成本總和。
場景六:分選機(jī)配置
根據(jù)給定的滑塊式分選機(jī)、傾斜式分選機(jī)、直落式分選機(jī)、懸吊式分選機(jī),學(xué)生進(jìn)行選擇并提交。
理論提示,例如,若選擇滑塊式分選機(jī),則會提示“滑塊式分選機(jī)適合超市物流中心各種貨品分揀”;若選擇傾斜式分選機(jī),則提示“傾斜式分選機(jī)適合于較輕較小物品”等。
場景七:結(jié)果展示
結(jié)合前面學(xué)生的規(guī)劃,給出物流中心的總體圖,里面包括物流中心的周邊布局、物流中心的位置、配送點(diǎn)的位置、相應(yīng)的道路圖。以表明物流中心的設(shè)施設(shè)備規(guī)劃完成。
③模塊三:供應(yīng)商選擇。
供應(yīng)商的選擇對于物流中心是非常重要的,需要綜合考慮供應(yīng)商的基本情況,正確選擇供應(yīng)商,幫助企業(yè)降低成本,提高物流效率。
場景一:供應(yīng)商評價指標(biāo)確定
根據(jù)給定的一些指標(biāo),例如價格、供貨及時性、供貨質(zhì)量、企業(yè)資質(zhì)、產(chǎn)品包裝的標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)的協(xié)同能力等,學(xué)生進(jìn)行選擇。
場景二:用層次分析法進(jìn)行評價
根據(jù)選擇的評價指標(biāo),給出專家打分表,列出層次圖,確定權(quán)重,讓學(xué)生熟悉使用層次分析法的計(jì)算過程。
場景三:選擇供應(yīng)商
針對某個產(chǎn)品給出多個供應(yīng)商,并根據(jù)指標(biāo)對供應(yīng)商進(jìn)行介紹,介紹內(nèi)容涉及產(chǎn)品價格、供貨及時性、供貨質(zhì)量等學(xué)生選擇的指標(biāo)。
場景四:結(jié)果展示
呈現(xiàn)供應(yīng)商選擇的過程及結(jié)果。
④模塊四:貨位規(guī)劃。
合適的貨位管理可以大大提高企業(yè)的倉儲作業(yè)效率,降低倉儲成本,提高客戶滿意度。
場景一:用ABC方法對物品分類
給出10類貨物的品名、價格、出入庫頻率,學(xué)生采用ABC分類法進(jìn)行貨位管理
場景二:統(tǒng)計(jì)物品出入庫數(shù)量
給出出入庫貨物數(shù)量及價格統(tǒng)計(jì)空白表,學(xué)生在相應(yīng)的空格內(nèi)填寫。
場景三:填寫分類匯總表
給出ABC分類匯總空白表,學(xué)生在相應(yīng)的空格內(nèi)填寫。
場景四:貨位安排
給出前面布置的貨架提示圖,學(xué)生根據(jù)貨架上中下層的存取方便性、重下輕上及距離出庫門的遠(yuǎn)近確定貨物貨位。
場景五:貨位管理效果圖展示
根據(jù)之前學(xué)生的操作,展示物流中心貨架上產(chǎn)品具體的擺放位置。
⑤模塊五:配送規(guī)劃。
利用節(jié)約里程法確定配送路線,并通過配送路線安排相應(yīng)門店的出庫區(qū)配置,可以縮短車輛配載時間,提高配送效率,縮短配送時間和距離,降低成本。
場景一:熟悉運(yùn)輸里程表
根據(jù)給定的運(yùn)輸里程表(包括32家門店的日均需求量、配送車載重量、門店距離物流中心里程及各門店之間的距離),學(xué)生進(jìn)行信息的熟悉。
場景二:填寫節(jié)約里程表
學(xué)生根據(jù)節(jié)約里程從大到小排序表,在節(jié)約里程表的空白處填入節(jié)約里程數(shù)。在兩個表格下面給出相應(yīng)的配送路線,配送路線由學(xué)生自己填寫。
場景三:確定每個分揀口對應(yīng)的門店
B集團(tuán)商超物流中心共有出庫月臺10個,自動分選機(jī)有8個分揀道口,在每個月臺的出庫門設(shè)置4個門店的出庫區(qū),讓學(xué)生用表格形式確定每個分揀口對應(yīng)的門店。
場景四:結(jié)果展示
呈現(xiàn)配送路線結(jié)果及分揀口對應(yīng)門店的規(guī)劃結(jié)果。
⑥模塊六:人員規(guī)劃。
該部分是讓學(xué)生利用排隊(duì)論的思想對人員進(jìn)行調(diào)配。根據(jù)給出的物流中心出入庫量,出入庫裝卸工、驗(yàn)收員、信息員、拆零搬運(yùn)員、叉車駕駛員等人員的工作效率,讓學(xué)生在相應(yīng)的空白表格內(nèi)選擇或者填寫工人數(shù)量。
通過對供應(yīng)鏈下商超物流中心系統(tǒng)規(guī)劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的探討,我們可以得到以下包含六個物流系統(tǒng)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)子模塊及最終呈現(xiàn)子模塊和總體評價的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)模型框架,如圖1所示。
物流虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目的開發(fā)與開展,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然。其借助網(wǎng)絡(luò)和虛擬仿真技術(shù),將理論教學(xué)成功的轉(zhuǎn)換成實(shí)踐教學(xué)過程,培養(yǎng)了物流人才的工程創(chuàng)新意識和能力,形成了科學(xué)有效的運(yùn)行機(jī)制,打破了大學(xué)生與社會脫軌的隔閡,提高了高校對物流創(chuàng)新型高素質(zhì)人才培養(yǎng)的水平,并使學(xué)生和社會真正成為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的受益者。
圖1 供應(yīng)鏈下商超物流中心系統(tǒng)規(guī)劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型