物流管理本科專業系統仿真實驗教學研究

耿 勇

（中央財經大學 商學院，北京 100081）

1 問題的提出

隨著我國現代物流業的快速發展，物流人才培養得到了國家的高度重視。2009年3月，國務院審議并通過了《物流業調整和振興規劃》（以下簡稱規劃）。規劃明確提出了2009年至2011年我國物流業振興發展的9項政策措施，其中“加快物流人才培養”是9項政策措施之一。2009年5月，教育部向國家發展和改革委員會上報了2009至2011年我國物流人才培養工作的任務、目標和具體推進措施，這為我國物流高等教育的發展奠定了基礎。目前，我國已初步形成了專業分類合理、定位準確、層次科學的物流人才培養體系。統計資料顯示，2002年，經教育部批準開設物流專業的高等院校9所，其中開設物流管理專業的高等院校7所，開設物流工程專業的高等院校2所。2009年，經教育部批準開設物流專業的高等院校341所，其中開設物流管理專業的高等院校284所，開設物流工程專業的高等院校57所。2008年，物流管理專業本科招生人數為18 986人，畢業人數為7 513人。物流工程專業本科招生人數為3 748人，畢業人數為1 641人。2009年上半年，物流本科在校生人數約為60 000人，其中大部分為物流管理專業。

盡管我國的物流人才培養具備了很好的外部環境，獲得了快速發展，但由于我國物流管理專業發展的歷史不長、形成背景與學科體系還不盡完善，物流人才市場需求的不斷變化，致使我國物流人才培養正經歷著發展的瓶頸。在物流管理專業本科教育教學中，存在教學內容與企業實際脫節、課程體系設置不盡完善、物流專業師資不足、教學方法和教學手段簡單、實踐教學環節薄弱等問題。如何解決上述問題，以促進我國物流管理專業本科教育健康發展，是物流管理專業人才培養中急需解決的課題[1]。

物流管理專業是一個以經濟學、管理學為理論基礎，以定性和定量分析為研究方法，以系統工程為技術依托，以培養應用型、復合型人才為目標的新興專業，是實踐性很強的專業[2]。在我國物流管理專業教學中，部分高校缺乏或不具備工程教育的基礎和條件，使得物流管理專業的學生缺乏物流工程知識學習的機會和實踐，這正成為他們在工作中的短板。因此,在物流管理本科專業中引入系統仿真實驗教學，具有很強的必要性和多重意義。

2 物流管理本科專業系統仿真實驗教學的意義

實驗教學是實踐教學的一個重要環節，對于學科與專業的發展，對于大學生實踐和創新能力的培養，對于提高物流管理專業教學質量，對于提升教學科研人員的水平等，都具有重要意義。

（1）有利于學科的融合與綜合運用。學科交叉融合是學科發展的趨勢，是產生創新性研究成果的重要途徑。實踐表明，解決任何理論與應用問題都需要多學科的知識，這需要高校在追求學科專業化與精深化發展的同時，注意多學科的交叉和融合發展。在高校培養適應社會經濟發展需要的人才方面，表現為各專業人才培養方案中跨學科的課程設置。

教育部《關于物流管理本科專業培養方案的指導意見（試行）》（教高司函【2008】152號）指出，物流管理本科專業培養方案的課程設置中，需包括數學類、經濟學類、管理學類、計算機科學與技術類課程；可以包括物流系統建模與仿真、物流系統論、物流網絡規劃等課程。在教學過程中，建立這些課程間的有效聯系和融合運用，有利于避免學生們學習這些課程的盲目性和空泛性。系統仿真是一門融系統科學、運籌學、概率統計及計算機應用于一體的綜合性理論和方法，借助計算機和仿真軟件等工具，對現實世界中的各種情景及處于概念階段的各種設想加以模擬，以獲得更大的投入產出比。

（2）有利于培養學生的實踐與創新能力。實踐性是物流的基本屬性之一。教育部相關文件強調，物流管理本科培養方案中應保證專門的實踐性環節或實驗課程所需課時，應與企業合作建立物流管理實習實踐基地，切實加強物流管理實驗室建設。在微觀和宏觀環境的要求下，近年來，全國開設物流管理專業的本科院校，在實踐教學方面取得了很好的發展，但與高職院校相比仍有很大差距。

現實中，各個學校的發展定位是不同的；學生的綜合素質是不同的；企業對人才需求的層次是不同的，所以解決這一問題的辦法不是每個本科院校都去大力建設實習基地、實訓實驗室等，可以通過實驗來解決這個問題。企業不僅要操作型人才，更需要創新能力強的人才。物流系統建模與仿真通過對物流過程的模擬實現，一方面可以鍛煉學生們的實踐能力，另一方面可以提升學生們的創新能力[3]。

（3）有利于調動學習的主動性與積極性。在專業知識學習的過程中,理論知識和實踐知識的學習都必不可少,兩者相互影響和制約。物流管理專業是個年輕的學科，它的學習需要具備管理學方面的基礎理論和知識，而物流管理中的眾多理論來源于實踐，實踐性是物流的基本屬性。對于沒有實踐經驗的學生來說，這些基本理論的學習顯得抽象、枯燥、難懂，很難調動學生們學習的主動性和積極性。

物流系統仿真可以利用計算機技術，完成對物流過程的動態刻畫，具有圖、文、聲、形并茂，集視、聽、動手于一體的獨特優點，既綜合利用了多種知識，也激發了學生們學習的積極性和主動性，處于積極主動的學習狀態。

（4）有利于創造良好的科研環境。物流系統仿真試驗教學是提升學生們實踐能力的關鍵，是實踐教學環節的一個方面。它的基本設計思想來源于實習、實訓的經驗，但又高于實習和實訓教學，因為它既可以模擬現在，也可以仿真未來。做到知其然、知其所以然、知其所未然。這為老師和學生們提供了一個良好的科研平臺，通過結合科研課題的研究與實踐，提升老師和學生們的科研能力。如逆向物流系統的建模與仿真、配送中心的建模與仿真、生產物流的建模與仿真、運輸網絡優化的建模與仿真等。

3 系統仿真實驗教學步驟

系統仿真實驗教學的步驟設計是實驗教學的關鍵,科學的教學步驟不僅可以從總體上把握實驗教學過程，還可以提高教學效果,做到前后呼應。在物流系統仿真相關實驗教學文獻中，有部分專家進行了研究。如胡海剛等將物流系統仿真實驗的步驟歸納為9步[4]。馮云等將基于Flexsim的物流系統仿真概括為3步，即利用基本對象進行總體布局；完成對象間的端口連接；編輯對象的外觀和屬性[5]。盡管目前有很多系統仿真實驗教學軟件，但其基本步驟可以歸納為4步，即構建模型，包括概念圖示模型和實體模型；實體連接；屬性與參數設置；模型運行與結果分析。本文以Flexsim仿真軟件為例介紹其步驟[6]。

（1）建模階段。模型是對實驗對象的描述，包括模型參數和模型本身兩個方面。在具體項目項研究中，模型的很多參數往往需要通過實地調研獲得。在實驗教學過程中，模型參數可以事先假定，也可以根據實際需要進行調研。模型可以是文字描述模型、圖表模型、流程框圖模型以及數學表達式模型等。

（2）實體連接。每個實體都有多個端口，在模型參數設定和運行之前，必須對實體的各個端口進行連接。實體的端口通常有三種，即輸入端口、中間端口和輸出端口。輸入和輸出端口用來設定臨時實體在模型中的流動線路。中間端口用來建立一個實體與另一個實體的相關性。端口連接與斷開的方式為，按住鍵盤上相應的字母，單擊起始實體，并拖向目標實體。相應的字母見表1。

表1 實體連接與斷開的方式

（3）屬性與參數設置。每個實體都有一個屬性與參數視窗。在Flexsim仿真實驗教學中，需要對每個實體的屬性與參數進行設定。每個實體的屬性中通常有4個選項卡，即視覺、常規、標簽和統計，每個屬性卡下包含附屬屬性信息。實體的參數因功能的不同而不同，需要建模人員根據實際需要進行設定、修改與創造。

（4）模型運行與結果分析。模型運行與仿真結果分析是個過程，通常采用統計學的方法從兩個方面進行分析。一是對照仿真目標考察仿真結果是否滿意，如果滿意，表明系統的參數無需變動，這是從系統優化角度的考慮。二是考察仿真結果的信度和精度，不斷增加仿真次數或仿真時間，以提高仿真統計結果的信度與精度，直到滿意為止。

4 推進物流仿真實驗教學的建議

目前，系統仿真一般在物流工程專業開設，而在物流管理教學中的應用還處在嘗試和摸索階段。結合教學實踐和同行交流，筆者認為，要有效率和有效果地開展物流仿真教學，應該注意以下問題：

（1）科學的定位與規劃。每個學校在專業特色與優勢、發展戰略定位、生源的素質和能力等方面都是有差別的，因此，在物流系統仿真實驗教學中需要進行相應的科學定位，如培養目標定位、教學內容與方法定位等。同時，開設一門新的課程不是獨立的，它需要配套的課程體系加以支撐，因此要對物流系統仿真教學進行科學規劃，如先修課程體系的設計等[7]。

（2）軟硬件建設。實驗條件是進行實驗教學的基礎環境，包括軟件條件和硬件條件。現在各高校基本都有自己的實驗室和實驗設備，這為物流仿真教學提供了場所。但有些實驗室的實驗設備配置還比較低，影響和制約了仿真實驗的效果。目前，市場可供給的仿真實驗軟件有10多種，如Flexsim、AutoMod、Arena等。每款軟件都有自身的開發背景、應用環境和優劣勢，這需要結合實際需要加以選擇。

（3）案例素材庫建設。仿真是對現實的模擬，可以完成對未來的判斷。要形象地、準確地完成對現實的模擬，科學地判斷未來，實驗教學中案例素材庫的建設至關重要。案例素材庫的建設可以從兩個方面進行：一是歸納總結現有相關教材中的案例，如配送與配送中心仿真；倉儲出入庫仿真；供應鏈仿真；集裝箱碼頭仿真；生產物流仿真等，這些案例更能激發學生的學習熱情和培養學生實驗設計與科學能力。二是在具體的實驗教學中，通過一些課題形成新的實驗教學素材，總結提煉，讓學生獨立思考與練習，這更能夠提升學生們未來的工作適應能力與解決問題的能力。

（4）師資隊伍的建設。教學效果的好壞與教師密切相關。目前教師中部分存在著重科研、輕教學；重理論、輕實踐的現象；物流管理專業的教師既精通仿真，又具有很好的企業實踐經驗的很少，這對提高教學質量和人才培養質量是不利的。因此,高校需要通過多種方式建立科學的激勵與約束機制，以完善師資隊伍的建設。

5 系統仿真教學實例

（1）實驗要求說明。某廢棄物回收和處理企業擬新建一個現代化的廢棄物處理車間，為避免出現處理車間未來作業的瓶頸，該企業希望對車間的廢棄物處理進行仿真研究。調研發現，該企業廢棄物回收到達的時間間隔服從均值為20，標準差為5的正態分布；企業搬運與分揀廢棄物的時間間隔服從最大值為10的指數分布；暫存區的面積很大；貨架存儲的容量為1 000個集裝單位。

廢棄物從暫存區到分揀器設置專門的操作員操作。廢棄物經過分揀器分揀后分為三類，分別是紙質廢棄物、非紙質廢棄物和有用物品。紙質和非紙質廢棄物經過傳送帶傳送，并進行處理，在集裝區集裝后由起重機運往專用貨架。有用物品通過專用的通道，經集裝后由叉車搬運至貨架。集裝單元在貨架中按順序擺放。

（2）實驗過程描述

①添加實體，構建模型。打開Flexsim軟件，在軟件的界面上分別添加如下實體，構建廢棄物回收處理的模型。模型結構如圖1所示。添加多個發生器，用來表示廢棄物來源點；添加4個暫存區，分別表示廢棄物暫存區、紙質廢棄物集裝區、非紙質廢棄物集裝區和有用品集裝區；添加1個分離器，用來表示廢棄物的分揀器；添加一個操作員，用來完成廢棄物搬運與分揀的操作管理；添加2條傳送帶，用來傳輸紙質和非紙質廢棄物；添加兩個網絡節點，用來傳輸有用品；添加1輛叉車，用來搬運有用品；添加3個貨架，用來存放紙質廢棄物、非紙質廢棄物和有用品；添加1臺起重機，用來搬運紙質和非紙質廢棄物。

圖1 模型結構示意圖

②實體連接與參數設置。本實驗的實體連接有“A”和“S”兩種。操作員和廢棄物暫存區；起重機和紙質與非紙質廢棄物集裝區；叉車和有用品集裝區為“S”連接，其他實體之間為“A”連接。連接后的結構如圖1所示。實體的參數設置可以通過點擊實體，打開屬性視窗進行設置。具體如何設置略。

③模型運行與仿真。編譯，保存，重置，運行模型。模型經過一段時間的運行后的結果如圖2所示。

圖2 模型運行結果示意圖

（3）實驗結果分析。由圖2可以直觀地看出，該系統的設計存在如下問題值得思考和解決。

①廢棄物暫存區存在積壓，主要原因是分揀速度跟不上。為了解決這個問題，可以嘗試使用更高效率的搬運和分揀設備，或者考慮使用更多的搬運和分揀設備來緩解分揀的壓力。

②紙質和非紙質廢棄物集裝區存在積壓，主要原因是搬運速度跟不上。為了解決這個問題，可以嘗試使用更高效率的起重機械或搬運機械，或者使用更多的起重和搬運設備來緩解搬運的壓力。

③由于設定了貨架的容量為500，短時間內不會出現積壓。在長時間運行后，模型達到了其飽和度，必然會出現貨物的積壓。為了解決這個問題，可以把貨架的容量加大，或者在系統設計之初選擇吸收器或更多的貨架來分流和儲存。

6 結論

在現代管理實踐中，我們要做到“知其然”、“知其所以然”和“知其所未然”。系統仿真可以真實地模擬現實，科學地判斷未來，以達到知其所未然的目標。物流是一門實踐性很強的學科，在該學科中進行系統仿真教學是必要的，物流管理專業也不例外。目前，國內開設物流管理專業的院校中，系統仿真教學還處在起步階段，不同程度、不同方面存在一些問題，需要從多方面進行探索和嘗試，以切實推進物流管理專業的市場化和國際化進程，提高物流管理專業的生命力。

[1]袁伯友.我國物流管理專業本科教育面臨的問題及對策[J].中國儲運,2008,(1):105-106.

[2]張敏.物流管理專業實踐教學環節的多因素契合策略研究[J].管理科學文摘,2008,(1):144-145.

[3]孟慶建,等.計算機仿真系統在環境工程專業實踐教學中的應用[J].化工高等教育,2004,(4):66-68.

[4]胡海剛,張玉松.物流系統規劃與仿真實驗教學研究[J].實驗技術與管理,2008,(8):181-183.

[5]馮云,田哩.仿真軟件Flexsim及其在物流教學中的應用[J].物流科技,2009,(9):142-144.

[6]張曉萍,劉玉坤.系統仿真軟件Flexsim3.0實用教程[M].北京:清華大學出版社,2007.

[7]冉雪峰.仿真—物流教學的新方向[J].物流工程與管理,2010,(1):135-138.