DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.22.164

摘 要 針對(duì)現(xiàn)代物流系統(tǒng)不完善和運(yùn)作過(guò)程不合理、物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏前瞻性和系統(tǒng)性等問題進(jìn)行分析，基于OBE理念，利用FlexSim，以智慧物流背景下現(xiàn)代化物流配送中心系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)與優(yōu)化為課堂教學(xué)案例，結(jié)合學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)問題、實(shí)地調(diào)研獲取數(shù)據(jù)、巧妙設(shè)計(jì)程序、思考構(gòu)建模型與分析仿真結(jié)果，系統(tǒng)性提出優(yōu)化方案，強(qiáng)化課堂理論教學(xué)與現(xiàn)實(shí)實(shí)踐的融合，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際調(diào)研和實(shí)際操作的能力，促進(jìn)學(xué)生形成數(shù)據(jù)佐證論點(diǎn)和理論為實(shí)踐服務(wù)的學(xué)習(xí)思維與素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 物流系統(tǒng)；OBE理念；智慧物流；配送中心系統(tǒng)；FlexSim

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）22-0-05

0 引言

現(xiàn)代物流系統(tǒng)是一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)，其自身的不完善和運(yùn)作過(guò)程的不合理，使得物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏前瞻性和系統(tǒng)性，在資源配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面難以實(shí)現(xiàn)可靠性、協(xié)調(diào)性、合理性和最優(yōu)化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字化的興起，物流進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)代，物流系統(tǒng)的建模、仿真與優(yōu)化技術(shù)日益成為物流專業(yè)的必修課程，是物流系統(tǒng)學(xué)習(xí)不可缺少的環(huán)節(jié)，成為鞏固物流理論知識(shí)和提高實(shí)際操作技能的重要內(nèi)容。

為了更好地鍛煉學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論解決實(shí)際問題的能力，加強(qiáng)實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，在OBE理念的指導(dǎo)下，借助FlexSim的仿真功能，以智慧物流背景下現(xiàn)代化物流配送中心系統(tǒng)為分析對(duì)象，模擬物流系統(tǒng)的真實(shí)環(huán)境，動(dòng)態(tài)地、實(shí)時(shí)地展示物流系統(tǒng)優(yōu)化的過(guò)程和結(jié)果，為突破復(fù)雜隨機(jī)系統(tǒng)中的瓶頸提供分析范式。

1 OBE理念

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，簡(jiǎn)稱OBE）作為一種先進(jìn)的教育理念，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，注重以理論應(yīng)用于實(shí)際的方式學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)教育活動(dòng)由教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)移，使學(xué)生獲取更好地學(xué)習(xí)理論知識(shí)和解決實(shí)踐問題的能力[1]。融入OBE理念優(yōu)化物流系統(tǒng)課程教學(xué)，即在教學(xué)活動(dòng)中采用開放的對(duì)話式教學(xué)手段、以能力為主的和學(xué)思結(jié)合的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么而不是教師輸出了什么，強(qiáng)調(diào)研究型教學(xué)而不是灌輸型教學(xué)，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化教學(xué)而不是“車廂”式教學(xué)。而現(xiàn)代智慧物流配送中心系統(tǒng)這一現(xiàn)實(shí)實(shí)踐案例，可以使物流課程理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)知識(shí)課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變[2，3]?；贔lexSim的物流系統(tǒng)與OBE理念在本質(zhì)上高度契合，兩者融合對(duì)于優(yōu)化物流系統(tǒng)課堂教學(xué)具有重要意義。

2 FlexSim在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 FlexSim簡(jiǎn)介

FlexSim是一個(gè)強(qiáng)有力的集模型和數(shù)據(jù)分析于一身的模擬工具，擁有強(qiáng)大的3D計(jì)算機(jī)模型庫(kù)方便設(shè)計(jì)者使用，而且自帶強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件，更加適用于物流行業(yè)。該軟件提供了原始數(shù)據(jù)擬合、輸入建模、圖形化模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、運(yùn)行模型進(jìn)行仿真試驗(yàn)、對(duì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化等功能[4]，其功能配件與實(shí)際情況非常接近，可對(duì)物流、物料搬運(yùn)、制造業(yè)、醫(yī)療保健、倉(cāng)儲(chǔ)、采礦等多個(gè)行業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行建模、模擬、預(yù)測(cè)和可視化，更好地促進(jìn)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物流系統(tǒng)綜合能力和創(chuàng)新能力[5]。同時(shí)，該軟件操作方便，運(yùn)用鼠標(biāo)即可拖動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備圖形并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等多個(gè)調(diào)整。軟件利用率較高，學(xué)生除在課堂上進(jìn)行操作之外，還可以實(shí)現(xiàn)課下自行練習(xí)，實(shí)現(xiàn)課上互助與課下自助的聯(lián)動(dòng)[6]。

2.2 FlexSim仿真在課堂教學(xué)中的作用

引入FlexSim仿真分析的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，可有效促進(jìn)理論知識(shí)與實(shí)踐問題的有機(jī)結(jié)合，在講解式的純理論課堂教學(xué)基礎(chǔ)上，學(xué)生不僅能系統(tǒng)性記憶和理解全面的知識(shí)體系，更能深刻理解知識(shí)點(diǎn)及其具體實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在操作中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中操作，從而達(dá)到樂學(xué)的結(jié)果。將該軟件引入教學(xué)，能培養(yǎng)學(xué)生用理論知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，提高學(xué)生解決系統(tǒng)復(fù)雜問題的技能，提升學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)分析的能力，從而構(gòu)建“總結(jié)問題—聯(lián)系系統(tǒng)理論模型—構(gòu)建系統(tǒng)仿真模型—分析仿真數(shù)據(jù)—解決問題”的仿真分析范式[7]。

2.3 FlexSim仿真建模步驟

FlexSim仿真建模步驟：1）構(gòu)建模型布局，根據(jù)案例明確所需標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象并從對(duì)象庫(kù)中拖拽到仿真視圖窗口中的適當(dāng)位置；2）定義物流流程，考慮

實(shí)體之間的關(guān)系進(jìn)行正確連接；3）編輯對(duì)象參數(shù)，

根據(jù)對(duì)象的物理特性和實(shí)體特征進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；

4）編譯運(yùn)行仿真；5）仿真結(jié)果分析。

3 FlexSim仿真教學(xué)展示

明晰學(xué)生學(xué)習(xí)FlexSim仿真分析環(huán)節(jié)后能夠達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)，即熟悉仿真軟件模擬物流系統(tǒng)的模型構(gòu)建過(guò)程，熟練使用仿真軟件提供的各種功能模塊，借助仿真軟件加深理解物流系統(tǒng)的評(píng)價(jià)過(guò)程，提出物流系統(tǒng)的提升優(yōu)化策略，具備深入構(gòu)建、分析和優(yōu)化復(fù)雜物流系統(tǒng)的能力，依此設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和模塊。接下來(lái)以“智慧物流背景下現(xiàn)代化配送中心系統(tǒng)評(píng)價(jià)與優(yōu)化”這節(jié)課的教學(xué)為例，展示引入FlexSim仿真分析的課堂教學(xué)過(guò)程。

3.1 問題提出

引用實(shí)踐中的應(yīng)用案例，讓學(xué)生更多地了解社會(huì)和實(shí)踐需求，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的意識(shí)。網(wǎng)購(gòu)成為人們生活中不可缺少的一部分，G物流配送中心快遞分揀任務(wù)量繼續(xù)增加，這導(dǎo)致原有的分揀流水線無(wú)法滿足持續(xù)增長(zhǎng)的快遞分揀任務(wù)需求。G物流配送中心負(fù)責(zé)管轄的四區(qū)域的快遞分揀配送工作，配送模式均為貨車直達(dá)。該物流配送中心現(xiàn)有一個(gè)卸貨端口、貨物搬運(yùn)工一名、自動(dòng)掃描儀一臺(tái)、分揀機(jī)一臺(tái)、打包機(jī)四臺(tái)和小型叉車一臺(tái)。分揀設(shè)備是一條復(fù)合式分揀線，分揀傳送帶速度為0.35 m/s，貨物運(yùn)輸系統(tǒng)主要由滾筒式輸送線和皮帶式輸送線組成。G物流配送中心的基本運(yùn)作如圖1所示。

3.2 基本數(shù)據(jù)

引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，獲取研究對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生合理取材，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，采用整體化教學(xué)模式代替碎片化模式，形成學(xué)習(xí)理論知識(shí)、實(shí)地調(diào)研、FlexSim 模擬、結(jié)果分析的四級(jí)教學(xué)架構(gòu)。經(jīng)實(shí)地調(diào)研，G物流中心一周內(nèi)的到貨信息如圖2所示。G配送中心每天接收11個(gè)班次的貨物，貨物總量約為5 500件，每批貨物約為500件。

3.3 物流配送中心建模

基于實(shí)際問題，向?qū)W生詳細(xì)講解FlexSim仿真建模步驟，包含構(gòu)建模型布局、定義物流流程、編輯對(duì)象參數(shù)、編譯運(yùn)行仿真和仿真結(jié)果分析。因此，根據(jù)理論知識(shí)點(diǎn)分析，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)G物流配送中心基本區(qū)域表搭建仿真模型基本框架。按照G物流配送中心的工藝布局表和配送中心布局圖，確定各個(gè)設(shè)備組件位置。根據(jù)G物流配送中心基本工作流程鏈接各個(gè)設(shè)備和區(qū)域，物流配送中心系統(tǒng)仿真模型如圖3所示。其中，在對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，進(jìn)一步向?qū)W生強(qiáng)調(diào)采用不同顏色模擬區(qū)分包裹的不同收貨信息。

3.4 仿真結(jié)果與分析

G物流配送中心的仿真模型構(gòu)建過(guò)程是課程講解中的難點(diǎn)。結(jié)合FlexSim仿真結(jié)果，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)用數(shù)據(jù)佐證論點(diǎn)、輔助說(shuō)明解決方案，并給學(xué)生留出適當(dāng)?shù)乃伎紩r(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生從貨物暫存區(qū)、員工工作時(shí)間、破損件回收、叉車等不同視角，評(píng)價(jià)物流配送中心系統(tǒng)的效率，思考該系統(tǒng)存在的問題，最后直觀地展示仿真技術(shù)結(jié)果可視化的優(yōu)勢(shì)[8]，繪制物流配送中心系統(tǒng)效率直觀圖，分析系統(tǒng)瓶頸，如圖4所示。

通過(guò)直觀圖可知，貨物在暫存區(qū)平均停留時(shí)間達(dá)到2 959 s，貨物堆積較多，嚴(yán)重影響G物流配送中心系統(tǒng)的運(yùn)行效率；且G員工空閑時(shí)間僅占總時(shí)間的11%，員工長(zhǎng)時(shí)間處于高強(qiáng)度的工作狀態(tài)。借助數(shù)據(jù)與圖形相結(jié)合的形式，讓學(xué)生以系統(tǒng)思維總結(jié)G物流配送中心存在的三個(gè)問題：?jiǎn)栴}一為暫存區(qū)貨物積壓，貨物等待時(shí)間長(zhǎng)，最長(zhǎng)停留時(shí)間高達(dá)7 200 s，從而導(dǎo)致物流配送中心系統(tǒng)效率嚴(yán)重下降；問題二為貨物滯留，現(xiàn)有分揀系統(tǒng)無(wú)法滿足目前的分揀任務(wù)，一天工作結(jié)束后暫存區(qū)仍有300多件貨物滯留，導(dǎo)致員工加班等現(xiàn)象；問題三為暫存區(qū)搬運(yùn)員工工作強(qiáng)度過(guò)大，工作時(shí)間占比達(dá)到89%，員工幾乎沒有休息時(shí)間，必然會(huì)導(dǎo)致員工工作積極性下降，作業(yè)效率低下，影響物流配送中心系統(tǒng)效率。

3.5 優(yōu)化方案

根據(jù)上述總結(jié)，為了解決物流配送中心系統(tǒng)效率問題，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生提出改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，促進(jìn)學(xué)生在做中學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生用理論知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。與原有的物流配送中心系統(tǒng)相比較，優(yōu)化方案為：1）增加一名工作人員，該工作人員參數(shù)設(shè)置和原有工作人員保持一致；2）增加一臺(tái)任務(wù)分配器，指揮兩名工作人員搬運(yùn)貨物到兩條傳送帶上；3）增加一臺(tái)收貨傳送帶，收貨傳送帶參數(shù)設(shè)置和原有傳送帶參數(shù)保持一致；4）由于多了一條收貨傳送帶，掃描儀入口處采用合流傳送帶連接兩條收貨傳送帶，匯總兩條收貨傳送帶上的貨物，再進(jìn)行掃描識(shí)別操作；5）在前四步的基礎(chǔ)上增加一條分揀傳送帶，該分揀傳送帶參數(shù)設(shè)置同原來(lái)的分揀傳送帶保持一致；6）由于多了一條分揀傳送

帶，分揀區(qū)入口處用分流傳送帶連接兩條分揀傳送帶，分流主傳送帶上運(yùn)輸來(lái)的貨物，分別發(fā)送貨物到兩條分揀傳送帶，再由分揀傳送帶進(jìn)行分揀操作。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比原始模型和優(yōu)化方案數(shù)據(jù)結(jié)果，如圖5所示，發(fā)現(xiàn)暫存區(qū)的貨物積壓現(xiàn)象、貨物滯留狀況得到有效改善，員工的工作強(qiáng)度有所下降。

4 結(jié)束語(yǔ)

仿真軟件的引入搭建了本課程理論知識(shí)和課程實(shí)踐應(yīng)用的教學(xué)橋梁，將培養(yǎng)學(xué)生在做中學(xué)、解決實(shí)際問題的能力貫穿整個(gè)課堂教學(xué)；采用FlexSim構(gòu)建課堂講授的智慧物流背景下物流配送中心系統(tǒng)模型圖，構(gòu)建四級(jí)教學(xué)模式，讓學(xué)生對(duì)理論上的實(shí)體對(duì)象和物流關(guān)系有直觀的理解與體驗(yàn)；并結(jié)合多媒體、板書、課堂仿真演示等多種教學(xué)手段，通過(guò)與學(xué)生討論、學(xué)生與學(xué)生辯論，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新式參與課堂學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的探究者；以現(xiàn)實(shí)問題為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)引導(dǎo)、思考、設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化的課堂學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主、理論運(yùn)用于實(shí)際和創(chuàng)新創(chuàng)作能力；遵循成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)的理念，提高學(xué)生數(shù)據(jù)佐證論點(diǎn)、理論與實(shí)踐相融合的學(xué)習(xí)素養(yǎng)，使學(xué)生具備分析解決復(fù)雜物流系統(tǒng)的實(shí)際能力，提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)教學(xué)效果。

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*項(xiàng)目來(lái)源：教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目“社區(qū)韌性視角下城市級(jí)聯(lián)災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理與應(yīng)對(duì)策略研究”（基金編號(hào)：22YJC630002）；河南省軟科學(xué)研究項(xiàng)目“河南自然災(zāi)害應(yīng)急管理模式韌性提升與優(yōu)化路徑研究”（基金編號(hào)：242400411121）；

河南省高等學(xué)校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃資助項(xiàng)目“基于人工智能的管理理論與方法”（基金編號(hào)：2024-CXTD-10）。

作者簡(jiǎn)介：柴瑞瑞，博士，講師。