基于虚拟仿真技术的三维互动仓储实训系统构建
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作者: 杨阳
摘 要：本文主要针对利用虚拟仿真技术解决物流仓储实训教学中主要存在的难题，结合VR技术的特点及优势，提出了利用VR技术提高仓储实训教学水平的方法，构建了以虚拟仿真系统、教学管理平台、信息管理系统为主要组成部分的三维互动仓储实训系统。
关键词：VR；三维互动；实践教学
三维互动仓储实训系统是模拟真实的物流企业，培养学生实践能力而设计的优质实验实训系统。系统主要采用了三种技术，包括虚拟现实（VR）技术、多媒体技术和人工智能（AI）技术，通过构造逼真的物流企业的内部环境和结构，同时允许使用者利用计算机设备以及仿真设备，在虚拟的企业中扮演企业员工，并进行信息交流，从而产生仿真效果。此外，还通过教学管理平台对课程开展进行管理，信息管理系统则是对虚拟仓储作业进行信息管理，这三者紧密结合，构成三维互动仓储实训系统。
一、三维互动仓储实训系统的功能构建
教学管理平台是三维互动仓储实训系统的一部分，与信息管理系统无缝连接，是系统用户、任务数据、课程成绩等功能的支撑平台，可对课程开展、打分评价、上课下课进行统一管理。具体的功能应包括：
1、课程与用户管理
发布课程，有开课、下课统一管理功能；对学生分组管理功能。对学生、班级、老师的基础信息进行管理。可以实现各老师分管自己班级的学生，每个学生有唯一上课账号，上课记录可跟踪。
2、任务编辑与课程指导
针对课程内容与数据进行修改编辑，上课老师也可根据企业案例编辑上课任务，查看课程指导书、使用说明等。课程开展前老师可带领学生先熟悉这部分内容，使用方便快捷，无需携带纸质指导书。
3、课程成绩与评分设定
对学生完成程度、操作质量、投入成本、运作时间、方案设计等多部分进行系统评价管理。对评分内容、评分分值和评分权重等信息进行规划设定。
二、仓储虚拟仿真系统构建
1、以现代物流企业为蓝本，设计逼真的设备操作体验与整体流程实施
仓储虚拟仿真系统中应模拟叉车、手持、电子标签拣货装置等配送作业设备，而不应是模型展示或仿真动画演示，设备需要学生通过计算机或模拟器进行交互操作。这些设备的操作过程具有逼真的物理特性，真实的设备操作体验，不仅体现实际设备的运行控制方式，而且体现设备流程的应用。同时通过各环节流程之间相互配置、链接、实施，构成配送中心的整体流程实施作业。
2、模拟真实仓储企业工作岗位，仿真仓储企业经营
在仓储作业虚拟物流场景中，应能够实现多个用户同时扮演相同或不同的角色，通过设备管理、人员组织、作业计划、运营决策等，使得仓储作业得以按秩序顺利开展，可以很好地培养学生的团队合作意识，并加深对物流管理的理解。模拟的岗位应至少包括：总经理、仓库管理员、客服经理、拣货员、理货员、出库复核员、搬运工等岗位。
3、搜集丰富的仓储企业案例背景，任务驱动，企业实战对抗训练
仓储虚拟仿真系统提供了真实的企业环境，可轻松导入企业案例数据，且又无需投入大量精力准备课程任务，在教学管理平台中设置目标任务后虚拟仿真环境中即可生成相应的人物、设备等场景，同时对同一课程任务，学生可分组以对抗模式完成任务，虚拟环境中的所有作业环节都将被系统记录下来形成作业日志，且完成结果可评价，这种上课模式大大提高了学生参与课程的热情。
三、仓储信息管理系统构建
仓储信息管理系统作为仓储作业的信息管理系统，对虚拟仓储企业的入库管理、库内管理、出库管理、手持管理等业务进行管理。系统应能直接在虚拟电脑中打开仓储信息管理软件，与虚拟电脑融为一体，具有逼真的使用感。具体的功能应包括：
1、出入库管理
入库订单、ASN操作、码盘收货、上架管理等功能，可在虚拟或现实打印机中输出打印单据；出库订单、出库分配、拣货、打包等功能，可在虚拟或现实打印机中输出打印单据。
2、库内与手持管理
库存查询、库存调整、补货管理、盘点管理等功能，可在虚拟或现实打印机中输出打印单据；使用手持进行理货、上架、拆盘、拆零拣货、盘点、补货等功能。
3、基础信息设定
为企业的基本信息，包括批次属性、物料信息、条码设置；对仓库进行设定库区、库位、SKU对应；对客户、供应商等信息进行管理。
四、辅助外设系统构建
辅助外设系统包括计算机与网络，同时三维互动仓储实训系统也具有三维立体显示输出的功能，可支持主动式或被动式3D显示方式使用，达到立体显示效果。另外，三维互动仓储实训系统还应具有外接交互仿真模拟器的功能，可支持汽车驾驶模拟设备，如操控虚拟汽车。而且虚拟结合仿真功能还可支持手持终端、单据打印机等信息设备虚实操作。虚拟环境中的单据打印还可以通过教室中的实体打印机进行输出打印，并且PDA可以扫描到单据中的信息。
五、三维互动仓储实训系统下的上课模式
课程管理系统将整个三维互动体验式教学平台系统的使用进行有效化的管理，使用课程管理软件产生新的上课模式。
上课开始前，教师可根据课程教学计划，安排课程项目和任务数据，录入或使用教学平台任务数据中。课程管理系统可方便地对课程项目、任务数据进行管理。系统提供课程相关理论知识和课程指导。学生进入课程管理平台，根据课程的目的和要求，先查看课程指导和必要的理论知识；对于多人协同的课程实践，还需要分组。准备就绪后，启动虚拟仿真系统进行上课。
上课过程中，老师可进入某个小组，查看并指导上课过程，并与学生在线问答和交流。
上课完成后，系统会根据参与者的操作日志，自动评分。教师可根据上课具体情况修改课程分数。系统为每个学生建立课程成绩库，教师可对学生整个教学进行跟踪管理和评价。 系统提供的基础课程内容可供学生自由练习，课堂上课任务完成后，学生既可以参加教师制作的课程任务，也可以根据系统内嵌的标准化课程任务进行自主学习。使课程教学安排更加丰富和灵活。
自动评分系统主要根据操作质量、操作成本和完成任务时间进行打分，根据每项的权重采用综合打分机制，对学习人员给出相应的成绩。
六、三维互动仓储实训系统与传统实训软件对比的优势
1、更贴近企业实际的运作环境
真实再现物流企业的运作环境与业务流程；在三维场景中可以构建出传统硬件实践教学无法创建的作业环境；任务数据更加真实，不受实验室空间限制，教学结果可控有效。
2、参与度高、教学便利
参与的广度，做到“人人有参与，人人有收获”；参与的深度，犯错零成本，反复“试错”，使学生学以致用；备课方便，过程管理，系统会自动生成任务所需的作业环境与自动评价结果。
3、聚焦于“物流管理”
引入成本概念，培养学生成本意识，成本预算与管理；引入方案设计、执行、结果反馈过程，充分体现管理决策的制定和执行。
4、提供了实训大环境
三维互动仓储实训系统的出现解决了物流仓储实训课难以开展的问题，硬件设备可以构建仓库环境，但是无法构筑城市背景，且造价太高。三维互动仓储实训系统模拟城市配送中心，真正以企业运作地模式开展配仓储作业，作业过程全程可控。
5、理论联系实际
在虚拟企业环境中，学生可利用课本中的理论知识设计作业方案并执行，并且引入了成本管理的概念，真正达到学以致用的教学目标，同时在这个过程中学生也能熟练地掌握物流企业的作业方法和作业标准， 为社会培养复合型人才。
6、课程结果可评价
三维互动仓储仿真系统中， 完成课程任务的过程中并不是盲目性、无目标性的，在虚拟环境中用到了哪些人力物力、各个作业环节是如何进行的等等这些信息都会被系统记录下来，并且可自动打分对结果进行评价，解决了目前大多数实训课程难以评价实验结果的问题。
7、教学便利化
三维互动仓储仿真系统不仅允许百名学生同时开展相同或不同的实课程项目，同时也实现了备课与上课便利化，上课老师无需花费大量精力编写案例数据，只要简单地进行发布和结束操作就能控制课程的开展，并且教学管理平台可供学生查看课程指导书和物流资源等信息，使得整个课程开展过程变得轻松便利。
参考文献
[1]管煜.虚拟仿真实训平台的研究与设计[J].山东工业技术，2015（22）：235-235.
[2]孙凯.虚拟现实技术在物流实训教学中的作用[J].科技视界，2014（15）：210-210.
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