供應鏈下商超物流中心系統規劃虛擬仿真實驗探索*

□ 魏子秋,路靜敏

(河北科技大學 經濟管理學院，河北 石家莊 050018)

高校物流相關專業實驗實踐教學課程的設計具有場地限制、投資高、維護困難及安全隱患等很多方面的限制，而虛擬仿真實驗的開發可以在信息化技術情境基礎上彌補資源短板的劣勢，既能激發學生學習興趣，也能達到發現問題、解決問題的創新能力訓練目的[1]。

1 物流虛擬仿真實驗背景和意義

1.1 虛擬仿真實驗的建設契合人才培養戰略

近幾年，無論從國家創新驅動發展戰略、“一帶一路”倡議，還是從“中國制造2025”，都不難看出國家發展對創新型、復合型、應用型人才的強烈需求。為推動該需求的人才培養步伐，高等教育改革不斷推陳出新，“新工科”[2]、“工程教育質量認證”[3]、“雙一流”、“雙萬計劃”等[4]，這些都足以證明，高校的人才培養一定要注重產出導向，注重創新實踐能力。虛擬仿真實驗教學是高校實踐教育環節中至關重要的組成部分，該環節是讓學生通過一定的模擬環境，模仿并反復訓練對實際技能的掌握，是知識方法體系、軟硬件實驗設施和實驗過程管理的有機結合[5]。

1.2 虛擬仿真實驗是物流專業人才培養的需要

虛擬仿真實驗對物流與交通類本科生的培養尤為重要?！段锪鳂I發展中長期規劃(2014-2020年)》中強調我國要著力完善物流學科體系和專業人才培養體系，以提高實踐能力為重點，探索形成高等學校人才培養新模式[6]。《關于積極推進供應鏈創新與應用的指導意見》中也意指2020年將形成智慧供應鏈產業體系，同時提升我國重點產業的國際競爭力，而實現該目標就必須加強培養多層次供應鏈人才[7]。近幾年，社會經濟的全方位發展，各類組織結構對物流專業人才的需求旺盛。但事實上依舊存在高校專業畢業生實踐能力較弱，與企業需求不能有效對接的弊病。為使物流畢業生能縮短就業的適應時差，跟上社會經濟技術發展的步伐和節奏，物流虛擬仿真實驗實踐的有效設計是最佳的培養方式和手段。

1.3 物流虛擬仿真項目是信息化發展的需要

在當今物聯網、大數據、人工智能的時代，網絡技術、通信技術飛速發展，培養物流信息化人才是當前大勢所趨。《關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》是推進信息技術與高等教育實驗實踐教學環節深度融合重要指向。因此，作為高等院校，要不斷加強高等教育實驗資源的優質化建設與應用推廣，提高創新實驗育人強才的水平。依托當前信息化網絡技術，大力開發綜合實驗模塊和多維層次的虛擬仿真實驗教學項目，以實驗實踐驗證理論教學，拓展理論教學的廣度和深度，延展高等教育過程的時間和空間，為培養信息化、高水平物流工程人才提供有力支撐。

1.4 物流虛擬仿真項目是服務地方產教融合的需求

物流人才的培養最終要落實在本土產業的服務上[8]。近幾年河北省大力發展經濟建設，強化特色產業鏈的高水平打造。2019年，河北省GDP增長6.8%，增速同比加快0.3個百分點，快于全國平均水平0.7個百分點。產業結構調整優化實現新突破，一個突出的亮點就是服務業增加值比重突破50%，達到51.3%，比第二產業比重高12.6個百分點，強化了產業結構“三二一”的態勢?？爝f業務量和業務收入增速保持在30%以上，分別高于全國7.0和9.9個百分點。新業態和新商業模式發展迅速，數字經濟、共享經濟發展迅猛，發展潛力持續釋放[9]。這些數字既是河北省物流相關專業高校畢業生就業的福音，但同時也是對河北省高校人才培養的挑戰。從企業發展的人才需求來看，畢業生一到三年的企業磨練期明顯過長，所有企業都需要能快速勝任崗位的高素質人才，如何能夠在大學四年讓學生通過有效的培養過程，成為一名具有專業實踐能力的復合型人才，這就需要高校實踐教學大幅度提升改革深度廣度，打破僵化的教育模式，積極與地方經濟相融合，真正走進企業，讓真實的實踐環節有效的融入到虛擬仿真教學中去。

綜上所述，高校人才實踐能力的有效培養已經迫在眉睫，物流領域的發展對于人才的高素質需求更是迫切。基于當地產業特色的物流虛擬仿真實驗課程的深入開展正是順應時勢，刻不容緩。然而，要真正達到通過虛擬仿真實驗來進行人才有效培養的預期，并不是一件易事。對于從未接觸過社會和企業的本科學生來說，必須將理論、實踐、規劃設計等一些列的能力培養綜合為一體，才能獲得全方位培養目標的實現[10]。本文所設計的基于供應鏈的商超物流中心系統規劃虛擬仿真實驗，就是立足于河北省本土企業發展，基于企業的實際數據，仿真模擬物流配送中心的規劃與運作，將物流專業理論知識融入于仿真實驗設計過程中，力求讓學生在與實際對接的規劃設計過程中，進一步扎實理論基礎，進而強化實踐應用，以達到全方位訓練的目的。

2 供應鏈下商超物流中心系統規劃虛擬仿真實驗設計

B集團是河北省跨區域、多業態、多元化的大型新零售商業集團。集團成立于2000年，經石家莊市人民政府批準2009年底完成國有企業改制，為國有控股企業。該集團連鎖超市由于產品業務量的增多，原有物流中心已經不能滿足企業需求，需要重新建立一個物流中心。該虛擬仿真實驗以B集團的發展需求為背景，基于供應鏈管理的思想，依據物流系統規劃的基本流程，聚焦物流中心空間布局、設備配置、供應商選擇、貨位管理、分揀配送和人員調度6大模塊，以物流成本為主線，在實際操作中理解應用物流系統規劃理論方法，從而達到訓練學生解決現實物流系統規劃設計問題的能力[11]。

2.1 實驗要求

①要求通過虛擬仿真實驗，在物流系統空間布局、物流設備配置、供應商選擇、貨位管理、分揀配送和人員調度六個模塊中展示物流系統規劃過程及對實施方案的探索，讓學生在實際操作中理解物流系統規劃的流程、內容和方法應用，提高對物流系統規劃的實踐操作和現場運營能力。

②要求通過三維仿真技術準確還原配送中心倉庫、貨架、叉車、人員等場景，場景應具典型性、高度逼真性。根據學生的規劃設計呈現規劃結果，能準確反映配送中心的設施與環境，讓學生有浸入感，提高學習效果。

③要求各模塊的功能和互動設計遵循物流經典理論，過程完整、嚴謹科學、交互性強，符合技術參數要求，不得出現專業性錯誤，符合物流系統規劃設計的過程和操作流程。

④實驗中，學生扮演企業的規劃部門、經理、采購員進行規劃互動和決策，要求系統能夠記錄學生的所有操作，并對其操作進行智能評分、指導和反饋。

⑤階段性系統規劃任務完成后，要求能夠根據預置的評估模型或準則，生成階段性評價報告，體現物流系統規劃的基本過程和操作。

⑥實驗中，要求教師能夠跟蹤班內學生的實驗進度，完成在線答疑和實驗評分。

⑦實驗要求包含角色選擇、操作幫助、提示指引等功能，有良好的軟件友好性。

2.2 主體內容及相關知識

①物流系統空間布局：SLP(System Layout Planning，系統布置設計)。

②物流設備規劃：a.貨架配置；b.叉車配置；c.分選機配置。

③供應商選擇：a.層次分析法；b.選擇供應商。

④貨位管理：a.ABC(Activity Based Classification，分類法)；b.貨位分配。

⑤分揀配送：a.節約里程法；b.分揀道口分配。

⑥人員調度：排隊論。

按照對應的實驗模塊，每一模塊都會對學生的規劃行為進行匯總及評價，以便能及時給出學生在整個物流系統規劃過程中的操作反饋。最終呈現物流中心物流系統規劃的流程和總體結果，總體結果會以子模塊打分和總體打分的形式來共同呈現[12]。

2.3 子模塊設計

①模塊一：空間布局規劃。

空間布局是物流系統規劃的首要步驟，需要利用企業歷史數據及未來發展趨勢預測進行分析，利用SLP方法對物流中心進行空間布局。

場景一：熟悉物流中心各個區域作業單位

這部分給出企業未來的倉儲量、物流業務流程、部門面積。

B集團超市物流中心分揀存在兩種方式：大件貨物直接從大件區直接運到門店的出庫區，拆零件需要從拆零區放到輸送機上，從輸送機輸送到自動分選機上進行分揀，分揀完后放到出庫區，分揀完畢后裝車配送。

企業已經選好地址，給出物流中心的規劃尺寸，根據企業情況的描述對物流中心進行空間布局，具體包括十個區：入庫區、出庫區、檢驗區、倉儲區、大件區、拆零區、分揀區、設備區、托盤存儲區、問題件區。

場景二：填寫物流量從至表

讓學生根據配送需求，自行統計區域之間的物流量，并在物流量從至表中填入相應的物流量。

場景三：填寫關系表

讓學生根據關系等級給定規則計算區域之間物流量的關系等級，并填寫關系表。

場景四：確定布置順序

讓學生根據關系程度等級，填寫布置順序。

場景五：進行空間布局

利用拼塊圖進行空間布局，形成相互關系圖。

場景六：結合區域面積進行空間布局

讓學生利用已知給定的區域面積，確定實際布局結果。

場景七：結果展示

根據學生空間布置過程，展示空間布局規劃結果。

②模塊二：設備規劃。

物流設施與設備規劃應該根據企業市場需求為依據來進行，選擇和該企業相適應的設施與設備將有效的降低企業運營成本，提高企業運作效率。

場景一：設備選擇

針對給定的貨架、叉車、托盤、掃描槍、巷道式堆垛機、輸送機、自動分選機、自動揀選機，學生進行選擇并提交。

在學生選擇過程中，會按照理論知識引導學生進行正確選擇。例如，如果學生選擇巷道式堆垛機，則會提示學生“針對企業的業務量比較進行自動化倉儲設備的選擇”；如果學生選擇自動揀選機，則會提示學生“自動揀選機適用于較小的物品，考慮是否適用”等。以此來訓練學生將理論應用于實踐規劃的指導。

場景二：貨架配置

針對給定的重力式貨架、單元式貨架、旋轉式貨架、懸臂式貨架，學生進行選擇并提交。

在該環節，同樣會提示學生如何進行正確選擇。例如，如果學生選擇了旋轉式貨架，則會提示學生“旋轉式貨架適用于小件物品的存儲”；如果學生選擇懸臂式貨架，則會提示學生“懸臂式貨架適用于長條狀或長卷狀貨品存放，B集團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價原則，學生在第一模塊中構建的物流中心倉儲區布局圖，將倉儲區的空白模板調出，讓其將選擇的貨架在空白模板上進行布置，并且將貨架擺放到倉儲區。學生布置完成后，系統會給出物流中心貨架購置成本總和。

場景四：叉車配置

根據給定的平衡重式叉車、插腿式叉車、高架叉車、地牛、側面叉車，學生進行選擇并提交。

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用到倉庫內部，地牛可以在業務量小的時候進行搬運”；如果選擇側面叉車，則會提示“側面叉車主要用于長料貨物的搬運”等。

場景五：根據企業需要確定購置叉車的數量

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量。學生進行購買數量的選擇或者是添加，提交后系統給出提示，即物流中心叉車購置成本總和。

場景六：分選機配置

根據給定的滑塊式分選機、傾斜式分選機、直落式分選機、懸吊式分選機，學生進行選擇并提交。

理論提示，例如，若選擇滑塊式分選機，則會提示“滑塊式分選機適合超市物流中心各種貨品分揀”；若選擇傾斜式分選機，則提示“傾斜式分選機適合于較輕較小物品”等。

場景七：結果展示

結合前面學生的規劃，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、配送點的位置、相應的道路圖。以表明物流中心的設施設備規劃完成。

③模塊三：供應商選擇。

供應商的選擇對于物流中心是非常重要的，需要綜合考慮供應商的基本情況，正確選擇供應商，幫助企業降低成本，提高物流效率。

場景一：供應商評價指標確定

根據給定的一些指標，例如價格、供貨及時性、供貨質量、企業資質、產品包裝的標準化、企業的協同能力等，學生進行選擇。

場景二：用層次分析法進行評價

根據選擇的評價指標，給出專家打分表，列出層次圖，確定權重，讓學生熟悉使用層次分析法的計算過程。

場景三：選擇供應商

針對某個產品給出多個供應商，并根據指標對供應商進行介紹，介紹內容涉及產品價格、供貨及時性、供貨質量等學生選擇的指標。

場景四：結果展示

呈現供應商選擇的過程及結果。

④模塊四：貨位規劃。

合適的貨位管理可以大大提高企業的倉儲作業效率，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，學生采用ABC分類法進行貨位管理

場景二：統計物品出入庫數量

給出出入庫貨物數量及價格統計空白表，學生在相應的空格內填寫。

場景三：填寫分類匯總表

給出ABC分類匯總空白表，學生在相應的空格內填寫。

場景四：貨位安排

給出前面布置的貨架提示圖，學生根據貨架上中下層的存取方便性、重下輕上及距離出庫門的遠近確定貨物貨位。

場景五：貨位管理效果圖展示

根據之前學生的操作，展示物流中心貨架上產品具體的擺放位置。

⑤模塊五：配送規劃。

利用節約里程法確定配送路線，并通過配送路線安排相應門店的出庫區配置，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：熟悉運輸里程表

根據給定的運輸里程表(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)，學生進行信息的熟悉。

場景二：填寫節約里程表

學生根據節約里程從大到小排序表，在節約里程表的空白處填入節約里程數。在兩個表格下面給出相應的配送路線，配送路線由學生自己填寫。

場景三：確定每個分揀口對應的門店

B集團商超物流中心共有出庫月臺10個，自動分選機有8個分揀道口，在每個月臺的出庫門設置4個門店的出庫區，讓學生用表格形式確定每個分揀口對應的門店。

場景四：結果展示

呈現配送路線結果及分揀口對應門店的規劃結果。

⑥模塊六：人員規劃。

該部分是讓學生利用排隊論的思想對人員進行調配。根據給出的物流中心出入庫量，出入庫裝卸工、驗收員、信息員、拆零搬運員、叉車駕駛員等人員的工作效率，讓學生在相應的空白表格內選擇或者填寫工人數量。

3 供應鏈下商超物流中心系統規劃虛擬仿真實驗結構模型

通過對供應鏈下商超物流中心系統規劃虛擬仿真實驗設計思路的探討，我們可以得到以下包含六個物流系統規劃實驗子模塊及最終呈現子模塊和總體評價的實驗內容結構模型框架，如圖1所示。

4 結語

物流虛擬仿真教學項目的開發與開展，是實驗教學改革的必然。其借助網絡和虛擬仿真技術，將理論教學成功的轉換成實踐教學過程，培養了物流人才的工程創新意識和能力，形成了科學有效的運行機制，打破了大學生與社會脫軌的隔閡，提高了高校對物流創新型高素質人才培養的水平，并使學生和社會真正成為虛擬仿真實驗教學的受益者。

圖1 供應鏈下商超物流中心系統規劃虛擬仿真實驗結構模型