基于3D擺樣法的空港物流布置教學設備設計

沈丹陽　李楊　張士偉

摘要：空港是航空物流網絡中的樞紐節點，空港物流布置是影響網絡效率的核心因素。對于不同運作模式下，空港物流布置設計理論和實操技能的掌握，影響著空港物流專業人才培養的效果。本文提出基于3D擺樣法對空港物流布置設計教學設備進行開發，有助于讓學生在學習時，動手、模擬、推演，促進教學直觀化，增強學生的動手能力。

關鍵詞：3D擺樣法；空港物流；布置設計；教學設備設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）52-0167-02

一、問題的提出

空港物流屬于港口物流范疇，指以空港作為整個物流過程中的一個重要節點，依托在這個節點上所形成的網絡中進行的物流活動；以建立中性貨運站、配送中心、物流信息中心和商品交易中心為目的；以全球性或區域型經濟為中心，以技術、管理、信息生產為基礎；以建設全程運輸服務中心和商貿后勤基地為重點；將運輸、倉儲、裝卸搬運、代理、包裝加工、配送、信息處理等物流環節有機結合，形成完整的供應鏈，能為用戶提供多功能、一體化的綜合物流服務。

作為航空類物流管理人才培養的重要方向，空港物流培養方向下設的《設施規劃與物流分析》、《業務流程重組》、《民航貨物運輸》、《空港物流規劃與管理》等課程，都在教學過程中涉及到空港物流的流程、布置、設施、設計等內容。現階段，該部分教學內容只能通過幻燈片展示和教師口頭講述來實現。隨著航空物流實驗室的建設，貨物運輸單證流的模擬已經通過采購系統來實現，但是實物的運作，尤其是空間布置仍然是教學中的重點和難點。市場上雖然有很多商家可以提供“空港”型沙盤，但是一方面由于對空港運作規律了解欠缺，這些沙盤反映現實空港可行性較低，且專業性越高價錢越昂貴。另一方面，在現有商業類型的沙盤模擬中，學生思考、設計拼裝的功能實現存在缺失。因此，本文擬基于3D擺樣法探討空港物流布置設計教學設備的設計問題，從而為相關課程的教學設備的開發提供了思路。

二、教學的關鍵點

教學目標：了解空港物流布置設計的原則、思路、方法等，掌握空港物流空間組織規律。

教學內容：空港物流空間構成（如表1），空港物流布置設計基本理論、空港物流設施規模、規格與相關標準。

核心問題：讓學生直觀的看到空港物流的布置形式、推演典型機場物流設施布置演變等內容，做到從做中自我學習。

三、3D擺樣法的內涵

擺樣法是最早的布局方法，是二維平面內的比例模擬法，方法簡單，但不夠準確，且花費時間較多[1]。雖然隨著設施規劃理論的發展，出現了數學模型法、圖解法、系統布置設計等方法（擺樣法已經逐步被廢棄）[2]，但其對于理解、分析和學習設施規劃的作用仍然是非常明顯的。

本文提出的3D擺樣法是專門針對教學環節設計的，其中，3D包括兩方面的內涵：一是指所擺之樣品和擺樣過程是在3D空間內完成的3D立體擺樣；另一方面是指所擺之樣品是通過3D微縮設計與3D打印控制實現的。該方法一改傳統擺樣法平面、二維的局限，還應用了最新的3D打印技術，降低了置購成本，且只要有3D設計圖紙，即使出現缺樣、丟樣或損壞，都能在很短的時間內補充，更適合于規模不大的實驗教學。

四、教學設備的設計方案

采用“概念設計—3D設計與驗證—方案采購—應用”四步解決核心問題，具體過程如圖1所示。

1.概念設計階段。以貨郵吞吐量100萬噸規模的機場為例，總結空港物流布置的基本規律，整理空港物流布置設施，如跑道、空側交接區、一級貨站、二級貨站、保稅倉庫、危險品倉庫、辦公樓、快件監管中心、檢驗檢疫中心、熏蒸棚、維修中心、通道、綠地、食堂、停車場等。根據這些設施各自的特點，參照實物，按照一定的比例設計出3D模擬模型所需要的標準模塊特征以及教學實驗所需模塊的數量。

2.3D設計與小規模采購驗證階段。以概念設計為指導，針對最小模塊單元利用繪圖軟件，如AUTOCAD、pro/E等[3]進行3D制圖，然后提供給生產廠家設計圖紙，采用3D打印SLA激光快速成型技術，以光敏樹脂為原料，在計算機控制紫外激光按模塊各分層截面數據對液態光敏樹脂表面逐點掃描，使被掃描區域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化[4]。先讓廠家生產出部分模擬模塊，進行方案驗證和實驗檢測，從而對概念設計進行反饋，并進行修正，及時改進。

3.整體方案與完成采購階段。經過前面兩個步驟，獲得滿意方案后，采購能模擬貨郵吞吐量100萬噸規模上下機場的通用的空港物流設施模塊設備。

4.應用階段。讓學生選擇目標機場，首先按照目標機場的現狀將3D模型在面板上進行擺樣模擬，隨后分析空間布置現狀的優缺點，其次通過擺樣推演找到空間布置的最優方案，最后將擺樣、分析過程形成布置設計報告。

五、預期效果

通過將3D擺樣法引入空港物流布置設計教學內，預期可以達到以下效果。

1.完善教學效果，讓學生“做中學”。讓學生在模擬不同機場以及不同時期的空港物流布局過程，探索出空港物流發展的規律，并最終能根據空港物流發展的不同特點，設計出科學合理的布局圖。

2.感受“樂高”積木的快樂，增強學習的趣味性。研發的教學設備簡單易用，但趣味性強，有一種體驗“樂高”積木的感覺，學生會對相關內容的學習更感興趣。

3.提高教師的實驗能力，促進產生創新。通過教輔設備的開發，可以將相關教師組成團隊，提升實驗能力，并通過設備的開發、使用，進一步促進相關創新的形成。

參考文獻：

[1]薛順，許志沛，洪浩，崔萍，劉曉卉.運用系統布置設計方法的生產設施布置設計[J].工業工程，2011，（04）：135-138，165.

[2]法玉琦.基于SLP理論的制造車間物流設施布置設計[J].物流技術，2014，（17）：371-373，376.

[3]羅楠，王泉，劉紅霞.一種快速3D打印分層方向確定算法[J].西安交通大學學報，2015，（05）.

[4]劉欣靈.3D打印機及其工作原理[J].網絡與信息，2012，（02）：30.