第四代物流实验室

三维互动体验式培训平台
第四代物流实验室，具有操作训练和内容验证的功能。
物流实验室概述
实验课是国内教育公认的薄弱环节，我国学生普遍缺乏上手练习和允许犯错误的机会，而国外教学培训机构绝大部分的仪器设备，任何类别的学生，都可以亲手操作。很多知识只有在亲身实践之后，再加以理论指导才能理解透彻。现在国内高校也增加了很多实验设备，但总是担心学生弄坏了，不敢放手让学生去用，利用率不高。
物流专业实验课程除了以上共性的问题外，还有其自身的问题。2000年我国物流专业刚刚起步，到2001年开设物流专业的学校数共有9所，随后我国物流专业以惊人的速度发展。根据中国物流采购联合会在2011年成都会议上发布的数据，全国开办物流类专业的本科院校有410所，高职院校有800多所，中职院校有2000多所，足见规模之大。
近10年，随着大量院校开办物流专业，物流实验室建设也如火如荼，总结起来，到目前为止物流实验室发展经历了三个阶段：
第一代：流程模拟软件实验室。这类实验室的实验设备主要是物流管理软件，其优点是投入少，缺点在于学生对软件所体现的企业工作流程没有概念，实验数据也经常可以随意填写，实验结果难以评价。这类实验课程，老师往往难讲明白，学生难理解。此种模式物流实验室可能沦为学生打游戏和上网的场所。
第二代：物流硬件设备实验室。这类实验室主要采购一些物流仓库设备，例如Pitck-to-light系统、RF系统、AS/RS系统等。这类实验室的优点是直观，整体效果好。缺点是投入大，场地要求高，但能操作的岗位数少且层次偏低；设备维护难，实验组织管理难。此种模式的实验室可能最终仅成为演示物流设备操作的场所和领导与专家参观的场所。
第三代：物流集成实验室。这类实验室是前二代的结合体，实验室硬件软件均具备。优点是：除了整体美观外，还具有系统性。缺点是：第二代中存在的问题没有改善，且维护更加困难；实验设备对流程与数据都没有任何柔性，只能按部就班的操作。第三代的模式实际上在目前市场上还有很多物流设备供应商没法做到，实验室中的设备无法按流程管理起来，所谓的供应链系统也只是把仓储配送、生产流程、POS等各软件拼接起来，已经严重偏离了供应链的真实涵义。此种模式的结果与第二代一样，物流实验室成为了演示与参观的场所。
功能要求
通过以上三代物流实验室发展分析，实验室现存问题已十分明了，物流实验室下一步发展的出路在哪呢？想找到这个问题的答案，必须首先分析物流实验室的真正功能要求是什么。
1.具有操作训练和内容验证的功能
理论教学中许多内容需要通过实验课程来验证或者按理论要求来操作训练，实验室要做到这一点必须具备支持学生较长时间反复练习并允许学生犯错的能力。物流实验操作体验的内容应该包含所有物流岗位，如理货、叉车驾驶等，其目的不是掌握搬运箱子与驾驶叉车本身，而要让学生深刻理解物流流程，为将来的走上管理岗位储备“能量”。
2.具备模拟真实企业环境，深度剖析操作细节与工作原理的功能
实验内容必须体现物流企业中的所有功能要素与操作细节，实验操作对象与实验数据要完全一致，实验过程与企业实际工作流程也应基本一致，这样才能将实验与实际紧密联系，从而避免实验内容脱离实际而过于肤浅。
3.实验内容具有全面性、系统性和整合性
各种类型的物流企业均是一个复杂系统，物流实验的内容必须涵盖企业的多个方面，同时又满足专业课程教学的要求，因此实验内容必须具备将企业实际与学校教学二者进行整合的能力。
4.实验内容柔性化并具有创新功能
实验内容来源于企业但要高于企业，把在企业的问题集中的体现在实验系统中，这样才能达到训练人才的目的。与此同时，实验内容也不能捆住学生的手脚，必须引导学生发挥想象力和创造性，让学生能自主实验并更新实验内容，从而提高实验的趣味性和吸引力。
5.具备科学管理实验过程的功能
要达到预期的实验目标，实验室必须对整个实验过程进行监控，在实验中必须能对实验进程进行引导，实验结束后必须能对实验的结果进行统计分析和评价，帮助学生和教师追溯实验过程，总结实验经验，提高实验质量。
6.具备便利教师实验教学的功能
物流实验往往以班级为单位进行，因此物流实验室必须能满足至少一个班进行实验的要求。同时，一个成功的物流实验必须与企业方方面面的实际情况进行联系，准备实验对教师而言任务繁重。因此，实验室应提供给教师充足的实验材料，便捷的备课方式和丰富的实验内容。
7.项目驱动案例教学的功能
教育部“关于中等职业教育改革创新行动计划”与“关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见”明确指出职教改革以就业为导向，以职业岗位胜任能力为标准的改革。采取“项目教学、案例教学、场景教学和模拟教学等多种教学方式，增强教育教学的针对性和实效性。强化实践教学方式的工作过程导向；更新教学手段，构建网络学习平台，支撑随时学习；创设生产服务模拟场景，特别是通过数字仿真、模拟流程、虚拟现实等方式生动直观地展示知识、技术和生产服务岗位。”“要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。”
第四代解决方案
1. 第四代物流实训室概况
通过分析以往三种模式物流实验室各自的优劣，总结现代物流实验室的功能需求，并在长期市场调研的基础上，上海百蝶计算机信息有限公司推出第四代物流实验室产品：三维互动体验式培训平台。
三维互动体验式培训平台采用虚拟现实技术，把真实物流企业环境虚拟化，让学生以角色扮演的方式参与物流企业的运营管理。该平台既仿真了物流企业的硬件环境，又仿真了物流企业各种工作岗位；既仿真了物流企业的业务流程，又仿真了物流企业各岗位的协作；既仿真了物流企业的具体操作，又仿真了物流企业的整体计划。
目前，三维互动体验式培训平台共包括六个产品：三维互动仓储仿真系统专业版和旗舰版、三维互动运输仿真系统专业版和旗舰版、三维互动港口仿真系统专业版和旗舰版。这六个产品从仿真对象角度可分为三个系列：仓储企业系列产品、运输企业系列产品和港口企业系列产品；从培训内容角度可分为二个层次：专业版侧重于企业岗位任务与操作流程培训，旗舰版在专业版的基础之上增加多人配合下的企业运营培训，完整再现了企业真实工作环境，使训练效果最佳。　1）投入相对较低而参与实验的人数较多；
2）实验实训内容与企业实际基本一致，实验真实、全面；
3）实验管理功能完善，教师备课便捷；
4）实验设备较易维护，支持学生多次反复练习；
5）实验主动性强，学生实验兴趣浓，接受快；
6）实验采取项目驱动案例教学，符合国家教改要求。
三维互动体验式培训平台的缺点主要是对实验计算机的性能有一定要求，尤其是对显卡的要求较高。随着现代计算机技术的发展，以上海百蝶公司的三维互动体验式培训平台为代表的第四代产品必将引领物流实验室新的发展潮流。
2. 设计原则
1）目的性原则
任何教学活动都必须围绕教学目标进行设计和组织，我们的软件在设计之初就以明确的实验教学目标作为工作导向，既追求产品形式美观，更注重软件内容丰富。
2）参与性原则
如何才能让全体学生都积极参与实验活动呢？我们的软件在设计时充分考虑学生的知识结构、认知水平和心理特征等因素，参考网络游戏的形式，将实验参与形式定位于团队内合作，团队间竞争，以增加学生的参与程度。
3）层次性原则
层次性有两方面含义：一方面指目标的定位要有层次，既包括为掌握物流作业而设计的操练性质的实验，又包括着眼于物流内涵，具有流程性的实验，实验设计按照从低级到高级的原则；另一方面指同一个实验任务内容，在难度的设计要有一定的梯度，以适合不同层次的学生参与。
4）趣味性原则
首先，实验的组织形式应灵活多样，不断激发学生猎奇的欲望；然后，尽量创设符合学生心理的工作场景，让学生在实验过程中产生成就感；最后，引入一定的竞争机制，建立起一个公正合理的评判标准，通过竞争最大限度地激发学生的参与热情。
3.运行模式
根据层次化教学的需要，三维互动体验式培训平台的实验教学系统分为三种模式：
1）任务互动体验培训模式
任务互动体验是指学员以特定的岗位角色进入虚拟现实系统中，完成该角色的工作内容。它主要是针对操作性训练内容的仿真培训，比如模拟搬运工进行叉车的仿真操作以完成货物的上下货架。此种模式与任务培训系列产品相对应。
2）流程互动体验模式
流程互动体验模式是指根据实验任务，学员需要在系统中随着业务流程切换不同的岗位角色，以完成整个任务。通过流程互动体验模式的训练，可以让学生掌握物流运作的内容，并进行一些物流策略的研究。此种模式与流程培训系列产品相对应。
3）多人协同体验模式
多人协同任务需要多名学员组成一个实验小组，每个成员在系统中扮演不同的岗位角色，相互协作完成项目任务。通过多人协同主要训练学员团队合作的能力，伴随着人员管理，设备管理，财务管理，让学生深刻理解物流管理的内容，使专业知识在实验过程中得到应用。此种模式与运营仿真系列产品相对应。
4.特点
目前在国内物流教学领域内，虚拟仿真软件产品大致分为三个类别：1、动画演示、流程仿真；2、基于数据的管理仿真；3、建模仿真。物流实践教学要求学生在熟悉物流设施设备的基础上，对于物流活动业务流程，管理模式、运行策略等方面能有深刻的认识和理解。
三维互动体验式培训平台完全不同于以上三种虚拟仿真软件产品，其虚拟现实系统针对多人协同任务的实施给出了很好的解决方案，运用网络技术实现了处于不同岗位的实验小组成员在系统构造出的虚拟现实环境中同时对一个培训项目进行协同作业。为了保证位于不同地域、履行不同职责的小组成员能高效、协调地工作，协作仿真培训系统既需要实现小组成员间的交流、实验环境的构造，还需要实时协调各成员实验场景的信息、仿真培训单元对象的行为和处理实验的可视化操作等。相对于一般的仿真教学软件而言，三维互动体验式培训平台的仿真实验系统具有以下特点：
1）逼真的物流设施设备模型和运作环境；
2）逼真的物流设备操作体验；
3）单人和多人协同的操作环境；
4）前台实验场景中的数据与后台管理信息系统中的数据同步；
5）对实验过程进行监控和统计；
6）提供科学的实验绩效评价与考核体系。
5. 优势
1）3D虚拟仿真技术为用户真实再现一个现代化的大型物流企业
三维互动体验式培训平台来源于对现实生活，通过对实际物流企业设施设备进行艺术加工后，真实再现了现代物流企业的环境，这种真实性使得使用者对内容产生一种信任感，这种信任感保证了使用者在虚拟培训环境中完成实现中的各种任务。同时，这种真实性也满足了学习中所需要的直观性。如在仓储企业运营管理系统中模拟了1万平方的大型现代配送中心，模拟的设备包括立库、高速分拣线、电子标签等50多种物流设备。
2）虚拟物流企业为每名培训学生均设立了参与岗位，并支持岗位间的轮换
三维互动体验式培训平台采取角色扮演方式开展培训，学生模拟企业员工，充分参与到物流企业的经营实践之中。如仓储企业运营管理系统中学生可担任的角色既包括仓储经理、配送经理、市场经理等管理人员，也包括理货员、上架员、拣货员等操作人员，共计18种角色，学生可根据不同的实验任务，在各岗位间进行轮换。
3）真实背景的物流任务引导，通过信息交互实现岗位与岗位之间、虚拟与现实之间的互动
三维互动体验式培训平台设计采用任务引导的模式，设计的任务都是来源于真实企业的典型业务，学校在较低投入下可实现学生不出校门就进行企业实习的目的。同时本软件还是一个网络互动的系统，学生以角色身份登陆后变身为同事关系，每个人的作业数据可进行数据交换、相互之间有流程关系，并且可进行聊天工作交流。
4）培训过程全程监控，培训进程引导，对培训结果进行科学统计与评价
实验指导教师可对学生在虚拟现实场景中的所有培训过程进行监控，系统也可对学生实验参与情况进行记录，任务完成时系统可对培训过程中的关键环节数据进行统计与综合分析，并提供参考评价标准，以帮助改进实验质量。
5）引入小组竞争机制，寓教于乐，学生自主、快乐的学习
三维互动体验式培训平台借鉴网络游戏等网络互动式产品成功的经验，将培训方式设计成以小组为单位多人配合共同完成。一个实验班级可分为若干个小组，在同样的培训任务下，各小组同时独立进行培训，系统可对规定时间内的培训完成情况进行比较，实现小组内合作，小组间竞争，充分激发学生实验兴趣。
6）培训模式包括单人岗位、单人流程和网络多人互动三种，使学生由浅入深地学习
三维互动体验式培训平台根据学生掌握知识的一般规律把实验分为三个层次，单人岗位模式主要针对岗位与操作环节进行训练，学生实验的主要内容是单个操作环节；单人流程模式重在单人完整流程的熟练掌握，系统自动下达训练任务，学生按任务要求进行操作整体流程实训；在学生熟练掌握前面两阶段的基础上，多名学生相互配合进行多人互动体验，开展物流企业综合运营管理实验实训。
6. 教学的组织与实施
目前，三维互动体验式培训平台有三种实现方式，即三种教学方法：第一种是将情景教学法与单人岗位体验相结合的方法；第二种方法是将案例导向法与单人任务驱动相结合的方法；第三种方法是将项目教学法与多人协同完成任务相结合的方法。
无论哪种实现方式都是在虚拟现实物流仿真系统中创建贴近实际的物流运营环境，学生作为主体在系统中展开培训，以激发学生的求知欲望，培养学生的探索精神和解决问题的能力。培训教学将依次从确定项目任务、制定项目计划、组织实施计划和实验结果评价四个步骤进行组织与实施。
1）确定培训任务
根据项目实施的内容，三维互动体验式培训平台系统将提供一定数量的标准任务，标准任务来自于企业实际业务的数据和单证，使培训任务具有真实性和实用性。项目任务也可由老师根据教学计划自行制作并导入系统中，实验指导教师确定了实验任务后，将任务发给学生，作为实施实验教学的起点。
2）制定培训计划
接到培训任务后，培训小组首先必须进行培训计划工作，计划的内容应包括：培训项目的要求；项目所需用到的理论知识；项目作业所需设备；项目作业的流程；项目作业人员分工等。
3）组织实施计划
培训项目的实施就是整个教学任务的展开过程，是实验实训教学的关键。在进行多人协同任务前，通过单人岗位体验模式和单人任务模式的训练，学员对于设备的操作和业务流程已有非常深刻的理解，在多人模式下进行操作已成竹在胸。多人模式主要训练学员之间的沟通协作的能力，设备、人员的组织和管理能力，处理突发事件的能力。
4）培训结果评价
当前学生物流实验结果考核的主要依据是实验报告，实验报告一般是实验后提交的，在实时性、公平性等方面存在欠缺。针对实验报告考核方式的不足，三维互动体验式培训平台采用全过程监控，关键数据实时记录，培训完成即给出统计评价结果的方式对学生培训效果进行考核，在多人协同模式下重在考核小组的整体表现，这也非常符合现代协同模式实验教学的要求。小组的考核主要是任务的完成度、项目执行效率和管理费用等指标，个人的考核主要是设备操作的熟练度、作业的规范化和任务执行的准确性等指标。例如在虚拟现实仿真系统中执行叉车工操作时，如果驾驶叉车发生恶性碰撞，系统会自动记录该学生的违规操作的日志，作为实验实训课程的考核评价依据。
实验室界面