基于設備管理的物流倉儲設計型創(chuàng)新實驗教學

郭瑞琴 顧海燕 周賢德

摘 要：基于設備管理與物流倉儲的創(chuàng)新性實驗，將教學設備管理與實驗教學相融合，構建真實的實驗教學環(huán)境，達到培養(yǎng)學生工程應用能力和實現設備信息化管理的目的。文中分析了物流倉儲實驗系統(tǒng)的特性，詳細介紹了教學設備與實驗商品融合的方法，以及物流倉儲設計型實驗的創(chuàng)新設計和實驗的具體實施過程，給出了設備信息化管理的信息提取方法。實驗拓展了物流倉儲實驗的內容，為實驗設備的信息化管理、提高大型設備的利用率以及緩解設備場地不足問題提供了一條有效的途徑。

關鍵詞：設備管理;物流倉儲;信息化;創(chuàng)新實驗;教學設備;實驗教學

中圖分類號：TP315;TB-4;G642文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）06-0-04

0 引 言

為了加強實踐教學，國家逐步加大了高校實驗室建設的資金投入，實驗教學設備的質和量都得到了較大的提高，實驗教學設備系統(tǒng)逐步完善[1-3]。物流倉儲實訓實驗是高校工業(yè)工程專業(yè)和物流專業(yè)實驗教學中重要的實驗項目之一，實驗設備是集機械技術、自動化技術、計算機技術、互聯(lián)網技術等多學科技術為一體的大型實訓系統(tǒng)，對于學生認識多學科現代技術在實踐中的綜合應用方法，了解現代物流倉儲管理全過程，建立對現代物流倉儲系統(tǒng)的感性認識，掌握物流倉儲系統(tǒng)的工程設計方法具有重要意義。為提高實驗教學質量，有效利用實驗設備，近年來，國內很多高校在提升實驗教學理念、優(yōu)化實驗課程體系和教學內容、改善實驗教學方法等方面做了大量研究工作，提出了開放式[4-5]、問題引導型[6]、

多層次創(chuàng)新[7-9]、虛實仿真[8-9]等實驗教學模式，實驗教學的質和量都有了較大提高。在物流實驗研究方面也取得了大量研究成果，通過優(yōu)化實驗內容，將虛擬實驗和真實實驗有機結合，豐富了實驗內容[10];采用競爭競賽式的實驗方式激發(fā)促進學生參與實驗的積極性[11-12];用微型化設備系統(tǒng)構建物流沙盤實訓系統(tǒng)，構建實踐性實驗教學場景，模擬企業(yè)完整的物流過程[13]，提高學生實驗參與度，激發(fā)學生學習興趣。基于虛擬現實技術的物流實訓系統(tǒng)[14-15]，能夠體現原有實物實訓系統(tǒng)精髓，實現系統(tǒng)的快速更新，模擬真實的物流運作環(huán)境，保證虛擬實驗系統(tǒng)的先進性，有效提高學生適應工作崗位的能力。由上述分析可知，目前物流倉儲實驗研究主要是對實驗形式和實驗手段的改進，以認識設備及軟件的使用方法訓練為主，較少涉及管理軟件中基本模塊的組成原理及參數設計等內容，缺乏對物流倉儲系統(tǒng)各流程內部模塊的綜合應用類實驗，特別是倉儲系統(tǒng)與應用相結合的設計型實驗。

本文嘗試將教學設備信息化管理與實驗教學有機融合，開發(fā)一種用于設備管理的物流倉儲設計型實驗。

1 物流倉儲創(chuàng)新實驗的基本思想

物流倉儲實驗圍繞商品實物的運輸、入庫、出庫、分揀等物流活動進行，實驗過程中需要大量實物作為流動商品，供學生在實驗過程中使用。目前，實驗主要采用統(tǒng)一規(guī)格的實驗箱配合條碼來模擬商品實物，缺乏真實感。基于設備管理的物流倉儲創(chuàng)新實驗教學的基本思想是在原有物流倉儲實驗教學設備系統(tǒng)中，添加實驗室小型設備作為實驗系統(tǒng)的流動商品，增加實驗系統(tǒng)中物流商品的真實性，構建接近工程應用的實驗環(huán)境，使學生深入理解物流倉儲中物質流、信息流的組織與管理方法，并學會使用管理軟件解決應用中的設備倉儲管理問題。

實驗以課程教學設備需求作為物流倉儲實驗的教學任務，篩選引入實驗系統(tǒng)的設備種類，分析歸納設備使用與管理中的物流倉儲問題，規(guī)劃實驗內容，設計總體實驗方案及物流環(huán)節(jié)的業(yè)務流程，形成完整的實驗方案。

2 物流倉儲實驗中教學設備的篩選

基于設備管理的物流倉儲創(chuàng)新實驗教學將現有小型教學設備作為實驗教學的一部分，在倉儲系統(tǒng)中進行物流操作。由于物流倉儲系統(tǒng)的存儲環(huán)境和貨架尺寸固定，限制了存儲設備的空間，因此需對現有設備進行篩選。

物流倉儲設備是集機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和網絡系統(tǒng)為一體的大型設備系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體構成如圖1所示。系統(tǒng)主要由自動立體倉儲系統(tǒng)、拆零配送系統(tǒng)、自動運載小車、貨箱虛擬商品、局域網、電腦客戶端及多個物流倉儲管理軟件等組成。其中自動立體倉庫貨架和拆零配送系統(tǒng)貨架占據了較大場地空間，自動化倉庫貨架分割成2×7×6個深度為35 cm的倉位，用于存儲截面尺寸不大于45 cm×35 cm的商品。拆零配送貨架分割成6×6個深度為90 cm的倉位，用于成排存儲截面尺寸不大于35 cm×40 cm的商品。貨架均按工業(yè)標準制造設計，能夠承受一般小型設備的重量。

根據物流倉儲系統(tǒng)貨架的數量以及存儲空間尺寸，考慮實驗教學過程的特點，在篩選用于實驗的教學設備時，應優(yōu)先選擇那些數量多、體積小、重量較輕、非精密、存儲場地比較緊張等類型的教學設備。

機械基礎實驗課程是工程類學科的公共基礎課，國家教育部規(guī)定，基礎類實驗要求1～2名學生為一組進行實驗，給每個學生提供充分的動手機會，保證基礎實驗的教學質量。我校也和國內其他院校一樣，投入了大量的設備經費，用于購置基礎實驗設備，基礎實驗教學設備的質和量都得到了較大的提高，能夠滿足每學期多達500多名學生進行教學實驗的設備需求。機械基礎類實驗設備的特點是以低價格、低精度、小型設備化的設備為主，自然存儲環(huán)境下能夠滿足設備的存儲要求，即使實驗過程出現意外情況，也不會給基礎實驗課程造成影響。因此，物流倉儲系統(tǒng)的倉儲條件能夠滿足機械基礎類實驗設備的存儲要求?；谏鲜鲈?，同時考慮教學設備數量的增加所帶來的大量設備存儲和管理的問題，機械基礎類實驗教學設備比較適合作為物流商品，納入物流倉儲實驗系統(tǒng)用于實驗教學。因此，物流倉儲實驗教學設備的選用以機械基礎實驗教學設備為主，部分選用工業(yè)工程實驗教學設備，來豐富物流倉儲實驗的商品類型。

目前，我院機械基礎類實驗設備的種類主要有各類減速器、齒輪范成儀、水平儀、各種齒輪零件、金屬金相式樣等，萬用表、示波器、溫濕度計、照度計、噪聲計等儀器儀表。考慮實驗中心實驗場地的具體情況，選取減速器、齒輪零件、機加工毛坯、照度計、溫濕度計5類設備作為物流倉儲實驗的商品對象，設計創(chuàng)新教學實驗項目。

3 實驗設計與實現

3.1 實驗內容設計

基于實驗設備管理的物流倉儲設計型創(chuàng)新實驗的基本思想，創(chuàng)新性物流倉儲實驗的內容設計是在原有物流倉儲綜合實驗內容的基礎上，增加面向教學應用的設計型實驗內容。實驗內容設計的主導思想是從面到點的知識認識過程，和從點到面的知識應用能力的培養(yǎng)過程。實驗內容按照建立系統(tǒng)概念、基本技術訓練、知識綜合應用訓練、工程應用實訓的順序進行，實驗主要分為認知綜合型實驗和應用設計型實驗兩部分，實驗的具體內容包括實驗系統(tǒng)認識實驗、實驗技術認知實驗、物流倉儲綜合實驗和物流倉儲設計應用實驗4個實驗模塊，按圖2所示順序進行。

圖2中前三部分實驗為原有認知綜合實驗的教學內容，該部分實驗完成后，要求學生了解物流倉儲系統(tǒng)的組成、實驗原理、工作流程，掌握物流倉儲與管理、信息管理以及機械設計等理論知識在工程中的應用方法，了解信息管理系統(tǒng)的基本構成和各模塊的功能，熟練掌握管理系統(tǒng)軟件的使用方法。設計型實驗部分的內容是以教學任務計劃書為實驗題目，根據教學任務書的教學內容、學生人數、教學安排等信息，歸納總結出相關的物流倉儲問題，設計包括教學設備需求的規(guī)劃、采購、倉儲、調用以及信息管理等物流倉儲的全過程，滿足教學任務對設備使用的要求。應用設計型實驗的內容主要包含以下幾部分：

（1）歸納物流倉儲問題，設計實驗任務書;

（2）實驗總流程規(guī)劃與設計，完善設備管理系統(tǒng)基本信息;

（3）設計教學設備的規(guī)劃、采購、倉儲、調用、歸還等具體物流業(yè)務流程;

（4）采集設備庫存信息，生成教學設備信息化管理文件，實現教學設備的信息化管理。

3.2 實驗的組織與實現

基于教學設備管理的物流倉儲創(chuàng)新實驗采用自行選擇教學課程任務，自由組合實驗參與人員的實驗模式。實驗以小組為單位，每組約5人，角色有物流總部、供方用戶、配送中心、配銷中心等業(yè)務流程管理員。根據實驗內容分配角色。

（1）歸納物流倉儲問題，設計實驗任務書。小組成員根據實驗課程提供的教學計劃書，選定其中一份教學任務書作為本實驗的項目任務。教學任務書主要包括教學內容、學生人數、教學分組等信息。根據教學任務書的信息確定教學所需設備的類型和數量，明確設備的流動過程，歸納物流倉儲問題，設計實驗任務書。實驗任務主要包括實驗所需的硬件設備和軟件、教學設備的種類及數量、流轉箱的個數、參與實驗人員的數量等。根據人因工程教學計劃書，物流倉儲實驗任務書的具體內容是8個照度計、8個溫濕度計，2臺多功能呼吸儀等教學設備。完成教學設備的庫存規(guī)劃與管理、借出、歸還等主要的物流倉儲任務。所需實驗設備主要有自動化立體倉庫，全套國內物流倉儲軟件，物流商品周轉箱8個，物流小車2臺等。

（2）完善物流倉儲管理系統(tǒng)基本信息，規(guī)劃與設計實驗總流程。按照實驗任務書的設備需求，首先在管理系統(tǒng)中完成教學設備基礎信息的錄入工作，為后續(xù)進行實驗和設備信息化管理做信息準備。圖3為人因工程教學物流倉儲實驗所需設備在總部管理系統(tǒng)中基本信息的輸入界面。

由圖3可知，設備基礎信息主要包括商品的名稱、類別、規(guī)格型號、最小單位、價格、供貨商等信息。首先根據采購計劃所確定的設備種類和數量，選定設備供應商并進行優(yōu)選，確定設備的名稱、型號、價格、供貨期等信息。設備的名稱、型號、價格等按教學設備的檔案資料填寫，為實現設備管理，供貨商取名為教學課程名稱。總部管理系統(tǒng)中完成設備基本信息，在整個實驗系統(tǒng)中可以實現信息共享。

根據物流倉儲流程規(guī)劃與設計的基本規(guī)則和標準流程，將實驗任務書中的物流倉儲任務分解為業(yè)務小流程，并按照一定的順序進行排列，可以得到物流倉儲實驗的總流程。人因工程學課程的物流倉儲實驗總流程如圖4所示。

由圖4可知，物流倉儲實驗的總流程主要包括設備規(guī)劃采購、存儲管理、分揀出庫和使用歸還等業(yè)務小流程，協(xié)同完成設備的使用與管理，各業(yè)務小流程通過物流管理系統(tǒng)中的軟件操控物流設備，自動完成商品的流動與信息管理。

（3）物流實驗各業(yè)務小流程的規(guī)劃與設計。如前所述，實驗的總流通過物流管理系統(tǒng)中的軟件操控物流設備，實現商品的自動流動與信息管理。實驗操作中，首先需要了解總流程中各業(yè)務小流程的目的，建立業(yè)務流程與物流管理軟件模塊間的對應關系，確定各業(yè)務流程的具體實驗任務，詳細規(guī)劃設計業(yè)務小流程的操作流程。圖5為實驗任務、物流軟件和業(yè)務流程任務三者關系的物流業(yè)務流程。

圖5中，第一行為實驗任務，中間行為物流所使用的業(yè)務流程軟件模塊，第三行為業(yè)務流程的任務。實驗系統(tǒng)中的業(yè)務流程任務是以軟件客戶端業(yè)務訂單的形式操作執(zhí)行，根據業(yè)務流程的實驗任務，設計業(yè)務流程訂單中的各項內容，訂單應能夠明確反映用戶的信息。圖6為人因工程課程物流實驗物流總部管理中商品采購訂單，該模塊的實驗任務是根據設備使用計劃，擬定所需采購的教學設備，利用該流程中的供應鏈模塊，制定商品采購單，完成商品的采購計劃。采購訂單主要包含訂貨商品的名稱、數量、供貨廠商、發(fā)貨日期等信息，為了與學校設備管理制度的要求相一致，供貨商信息與教學課程相對應，管理員對應該管理商品的責任教師，其他信息以教學計劃書為依據，采購數量應考慮設備損壞、丟失等意外情況，適當增加額定采購數量，保證教學的正常進行。

圖7為人因工程課程物流實驗配送中心商品入庫模塊和入庫單據，圖8為商品的出庫模塊和出庫單據。入庫單據主要包含商品名稱、數量、采購單位、入庫時間、倉位等信息。出庫單據主要包含商品名稱、數量、單位信息等。入庫作業(yè)單據中，采購單位以實驗室名稱命名，業(yè)務員對應該設備的責任管理人，確定商品每箱的包裝數量時，在滿足倉位數量、空間大小、貨架承載能力等硬件設備要求的前提下，依據教學計劃書分組人數，合理選擇每箱設備的數量，減少拆零配送業(yè)務。倉庫選擇與倉位分配規(guī)劃，建議優(yōu)先選用自動化倉庫，遵照最短路徑、最短時間、最少物流次數等原則進行存儲的倉位分配。入庫單據和出庫單據其他信息的設計與教學計劃書相一致。實驗中形成的入庫和出庫物流單據，作為教學設備的實際存儲和信息化管理的基礎數據。

4 教學設備信息化管理的實現

教學設備信息化管理就是利用目前空置的物流倉庫和現有的物流倉儲管理系統(tǒng)，利用實驗中獲得的物流基礎信息數據，實現教學設備的存儲和信息化管理。目前，實驗室設備管理除了包含一般設備管理的基本信息，如設備名稱、型號、數量等信息外，管理信息系統(tǒng)中還需要體現設備管理的責任人、設備所屬課程等信息，以及設備與責任管理人、設備與課程之間的關聯(lián)關系等。

在物流倉儲系統(tǒng)中，設備的基礎信息主要從配送中心系統(tǒng)中商品的出入庫單據及庫存信息中獲得。物流總部完成教學設備使用總體規(guī)劃，配送中心控制完成商品從采購入庫，到商品的倉儲、調用和歸還等全流程，該流程完成后，形成了完整的入庫單、出庫單、庫存單等物流單據，這些單據中包含了商品的基本信息和使用詳情，為設備管理提供了詳細的基礎數據信息。實驗中通過設計各業(yè)務流程訂單中的商品名稱、業(yè)務員、往來單位等信息，可以準確地建立實驗商品與教學設備兩者間的信息對應關系，保證從物流倉儲實驗信息系統(tǒng)，獲得設備信息化管理所需要的所有信息。如在

圖6～圖8單據中，除了可以獲得人因工程課程的照度計設備名稱、數量、價格等基礎信息外，還可以獲得設備的責任管理人為顧老師、照度計屬于工業(yè)工程課程等關聯(lián)信息。

圖9為配送中心商品庫存信息單，由庫存單可以獲得照度計總數目和有效庫存數目，總數目表示學校擁有照度計的總數目，有效庫存表示目前可以使用的設備數量，兩者的差值表示設備借出的數量。

綜上所述，利用物流倉儲實驗系統(tǒng)中的物流流程單據，可以獲得設備管理所需的全部基礎數據和動態(tài)數據，將這些數據導入到設備管理信息表中，可以實現設備的自動存放和設備信息化管理的目的。

5 結 語

基于設備管理與物流倉儲實驗相結合的設計型實驗，創(chuàng)新性地將教學設備引入到物流實驗系統(tǒng)中，實現了實驗教學與設備信息化管理的相互融合。實驗以課程教學設備的使用計劃為應用背景，自行規(guī)劃與設計物流倉儲實驗的物流流程，以設備信息化管理為工程應用，規(guī)劃與設計管理系統(tǒng)的信息流，使虛擬的物流商品實物化，構建真實的工程應用環(huán)境，并將實驗中形成的結果應用于教學設備的信息化管理，拓展了實驗系統(tǒng)的應用范圍。該創(chuàng)新實驗項目在實驗教學中進行了嘗試性應用，應用效果表明，實驗在鞏固學生所學理論知識、培養(yǎng)學生解決實際問題的能力等方面取得了良好的教學效果，提高了實驗教學的深度和質量，提升了實驗室設備管理水平和管理效率。利用空置的物流倉儲貨架存放教學設備，有效地提高了大型實驗設備和實驗場地利用率，緩解了實驗設備存放空間不足的實際問題，為實驗室設備信息化管理和緩解設備場地不足的矛盾提供了一條有效的途徑。

參考文獻

[1]王成林，王右軍，貢祥林.提高物流實驗教學水平的策略分析[J].物流技術，2010，29（4）：153-155.

[2]呂勇，劉力雙，劉洋，等.適應工程教育認證的實驗教學示范中心教學體系建設[J].實驗技術與管理，2017，34（2）：197-200.

[3]何曉凡，秦曉群，楊綠化，等.創(chuàng)建國家級實驗教學示范中心初探[J].實驗室研究與探索，2008，27（5）：81-84.

[4]宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：91-93.

[5]楊鳳珍，謝蓉，高欣，等.開放式研究型專業(yè)實驗教學模式的探索[J].實驗技術與管理，2011，28（8）：23-25.

[6]王冬良，燕珍，余振寧.基于問題的探究式物流實驗教學研究[J].物流技術，2017，36（8）：168-171.

[7]張海，付偉.面向工程教育認證的機械工程專業(yè)實驗教學體系建設[J].實驗技術與管理，2017，34（10）：166-169.

[8]蘇文桂，耿葵花，李俚，等.倉儲及配送課程實驗模式的研究[J].實驗科學與技術，2011，9（5）：116-117.

[9]黃錐良，葉翀.物流倉儲配送仿真平臺的構建及其多層次實驗教學的研究[J].物流技術，2012，31（21）：475-477.

[10]黃錐良，陳劍雄.基于虛實結合仿真的物流倉儲分揀實驗教學研究[J].物流工程與管理，2016，38（5）：281-284.

[11]宋炬.物流信息系統(tǒng)的實驗教學探索[J].實驗科學與技術，2013，11（2）：84-87.

[12]李樂東.淺析物流實訓課程的教學模式[J].物流工程與管理，2016，38（5）：271-272.

[13]王成飛，王磊，韓莉莉.基于創(chuàng)新與實踐能力培養(yǎng)的本科物流沙盤模擬實訓教學改革研究[J].物流科技，2017（4）：143-145.

[14]孟利清，徐藝，王浩，等.VR技術在高校實訓教學中的應用：以物流工程專業(yè)為例[J].物流技術，2018，37（1）：150-152.

[15]施彥.物流實訓教學方式的優(yōu)化與虛擬現實的運用實踐微探[J].物流工程與管理，2016，38（11）：173-174.