物流管理本科专业系统仿真实验教学研究

耿 勇

（中央财经大学 商学院，北京 100081）

1 问题的提出

随着我国现代物流业的快速发展，物流人才培养得到了国家的高度重视。2009年3月，国务院审议并通过了《物流业调整和振兴规划》（以下简称规划）。规划明确提出了2009年至2011年我国物流业振兴发展的9项政策措施，其中“加快物流人才培养”是9项政策措施之一。2009年5月，教育部向国家发展和改革委员会上报了2009至2011年我国物流人才培养工作的任务、目标和具体推进措施，这为我国物流高等教育的发展奠定了基础。目前，我国已初步形成了专业分类合理、定位准确、层次科学的物流人才培养体系。统计资料显示，2002年，经教育部批准开设物流专业的高等院校9所，其中开设物流管理专业的高等院校7所，开设物流工程专业的高等院校2所。2009年，经教育部批准开设物流专业的高等院校341所，其中开设物流管理专业的高等院校284所，开设物流工程专业的高等院校57所。2008年，物流管理专业本科招生人数为18 986人，毕业人数为7 513人。物流工程专业本科招生人数为3 748人，毕业人数为1 641人。2009年上半年，物流本科在校生人数约为60 000人，其中大部分为物流管理专业。

尽管我国的物流人才培养具备了很好的外部环境，获得了快速发展，但由于我国物流管理专业发展的历史不长、形成背景与学科体系还不尽完善，物流人才市场需求的不断变化，致使我国物流人才培养正经历着发展的瓶颈。在物流管理专业本科教育教学中，存在教学内容与企业实际脱节、课程体系设置不尽完善、物流专业师资不足、教学方法和教学手段简单、实践教学环节薄弱等问题。如何解决上述问题，以促进我国物流管理专业本科教育健康发展，是物流管理专业人才培养中急需解决的课题[1]。

物流管理专业是一个以经济学、管理学为理论基础，以定性和定量分析为研究方法，以系统工程为技术依托，以培养应用型、复合型人才为目标的新兴专业，是实践性很强的专业[2]。在我国物流管理专业教学中，部分高校缺乏或不具备工程教育的基础和条件，使得物流管理专业的学生缺乏物流工程知识学习的机会和实践，这正成为他们在工作中的短板。因此,在物流管理本科专业中引入系统仿真实验教学，具有很强的必要性和多重意义。

2 物流管理本科专业系统仿真实验教学的意义

实验教学是实践教学的一个重要环节，对于学科与专业的发展，对于大学生实践和创新能力的培养，对于提高物流管理专业教学质量，对于提升教学科研人员的水平等，都具有重要意义。

（1）有利于学科的融合与综合运用。学科交叉融合是学科发展的趋势，是产生创新性研究成果的重要途径。实践表明，解决任何理论与应用问题都需要多学科的知识，这需要高校在追求学科专业化与精深化发展的同时，注意多学科的交叉和融合发展。在高校培养适应社会经济发展需要的人才方面，表现为各专业人才培养方案中跨学科的课程设置。

教育部《关于物流管理本科专业培养方案的指导意见（试行）》（教高司函【2008】152号）指出，物流管理本科专业培养方案的课程设置中，需包括数学类、经济学类、管理学类、计算机科学与技术类课程；可以包括物流系统建模与仿真、物流系统论、物流网络规划等课程。在教学过程中，建立这些课程间的有效联系和融合运用，有利于避免学生们学习这些课程的盲目性和空泛性。系统仿真是一门融系统科学、运筹学、概率统计及计算机应用于一体的综合性理论和方法，借助计算机和仿真软件等工具，对现实世界中的各种情景及处于概念阶段的各种设想加以模拟，以获得更大的投入产出比。

（2）有利于培养学生的实践与创新能力。实践性是物流的基本属性之一。教育部相关文件强调，物流管理本科培养方案中应保证专门的实践性环节或实验课程所需课时，应与企业合作建立物流管理实习实践基地，切实加强物流管理实验室建设。在微观和宏观环境的要求下，近年来，全国开设物流管理专业的本科院校，在实践教学方面取得了很好的发展，但与高职院校相比仍有很大差距。

现实中，各个学校的发展定位是不同的；学生的综合素质是不同的；企业对人才需求的层次是不同的，所以解决这一问题的办法不是每个本科院校都去大力建设实习基地、实训实验室等，可以通过实验来解决这个问题。企业不仅要操作型人才，更需要创新能力强的人才。物流系统建模与仿真通过对物流过程的模拟实现，一方面可以锻炼学生们的实践能力，另一方面可以提升学生们的创新能力[3]。

（3）有利于调动学习的主动性与积极性。在专业知识学习的过程中,理论知识和实践知识的学习都必不可少,两者相互影响和制约。物流管理专业是个年轻的学科，它的学习需要具备管理学方面的基础理论和知识，而物流管理中的众多理论来源于实践，实践性是物流的基本属性。对于没有实践经验的学生来说，这些基本理论的学习显得抽象、枯燥、难懂，很难调动学生们学习的主动性和积极性。

物流系统仿真可以利用计算机技术，完成对物流过程的动态刻画，具有图、文、声、形并茂，集视、听、动手于一体的独特优点，既综合利用了多种知识，也激发了学生们学习的积极性和主动性，处于积极主动的学习状态。

（4）有利于创造良好的科研环境。物流系统仿真试验教学是提升学生们实践能力的关键，是实践教学环节的一个方面。它的基本设计思想来源于实习、实训的经验，但又高于实习和实训教学，因为它既可以模拟现在，也可以仿真未来。做到知其然、知其所以然、知其所未然。这为老师和学生们提供了一个良好的科研平台，通过结合科研课题的研究与实践，提升老师和学生们的科研能力。如逆向物流系统的建模与仿真、配送中心的建模与仿真、生产物流的建模与仿真、运输网络优化的建模与仿真等。

3 系统仿真实验教学步骤

系统仿真实验教学的步骤设计是实验教学的关键,科学的教学步骤不仅可以从总体上把握实验教学过程，还可以提高教学效果,做到前后呼应。在物流系统仿真相关实验教学文献中，有部分专家进行了研究。如胡海刚等将物流系统仿真实验的步骤归纳为9步[4]。冯云等将基于Flexsim的物流系统仿真概括为3步，即利用基本对象进行总体布局；完成对象间的端口连接；编辑对象的外观和属性[5]。尽管目前有很多系统仿真实验教学软件，但其基本步骤可以归纳为4步，即构建模型，包括概念图示模型和实体模型；实体连接；属性与参数设置；模型运行与结果分析。本文以Flexsim仿真软件为例介绍其步骤[6]。

（1）建模阶段。模型是对实验对象的描述，包括模型参数和模型本身两个方面。在具体项目项研究中，模型的很多参数往往需要通过实地调研获得。在实验教学过程中，模型参数可以事先假定，也可以根据实际需要进行调研。模型可以是文字描述模型、图表模型、流程框图模型以及数学表达式模型等。

（2）实体连接。每个实体都有多个端口，在模型参数设定和运行之前，必须对实体的各个端口进行连接。实体的端口通常有三种，即输入端口、中间端口和输出端口。输入和输出端口用来设定临时实体在模型中的流动线路。中间端口用来建立一个实体与另一个实体的相关性。端口连接与断开的方式为，按住键盘上相应的字母，单击起始实体，并拖向目标实体。相应的字母见表1。

表1 实体连接与断开的方式

（3）属性与参数设置。每个实体都有一个属性与参数视窗。在Flexsim仿真实验教学中，需要对每个实体的属性与参数进行设定。每个实体的属性中通常有4个选项卡，即视觉、常规、标签和统计，每个属性卡下包含附属属性信息。实体的参数因功能的不同而不同，需要建模人员根据实际需要进行设定、修改与创造。

（4）模型运行与结果分析。模型运行与仿真结果分析是个过程，通常采用统计学的方法从两个方面进行分析。一是对照仿真目标考察仿真结果是否满意，如果满意，表明系统的参数无需变动，这是从系统优化角度的考虑。二是考察仿真结果的信度和精度，不断增加仿真次数或仿真时间，以提高仿真统计结果的信度与精度，直到满意为止。

4 推进物流仿真实验教学的建议

目前，系统仿真一般在物流工程专业开设，而在物流管理教学中的应用还处在尝试和摸索阶段。结合教学实践和同行交流，笔者认为，要有效率和有效果地开展物流仿真教学，应该注意以下问题：

（1）科学的定位与规划。每个学校在专业特色与优势、发展战略定位、生源的素质和能力等方面都是有差别的，因此，在物流系统仿真实验教学中需要进行相应的科学定位，如培养目标定位、教学内容与方法定位等。同时，开设一门新的课程不是独立的，它需要配套的课程体系加以支撑，因此要对物流系统仿真教学进行科学规划，如先修课程体系的设计等[7]。

（2）软硬件建设。实验条件是进行实验教学的基础环境，包括软件条件和硬件条件。现在各高校基本都有自己的实验室和实验设备，这为物流仿真教学提供了场所。但有些实验室的实验设备配置还比较低，影响和制约了仿真实验的效果。目前，市场可供给的仿真实验软件有10多种，如Flexsim、AutoMod、Arena等。每款软件都有自身的开发背景、应用环境和优劣势，这需要结合实际需要加以选择。

（3）案例素材库建设。仿真是对现实的模拟，可以完成对未来的判断。要形象地、准确地完成对现实的模拟，科学地判断未来，实验教学中案例素材库的建设至关重要。案例素材库的建设可以从两个方面进行：一是归纳总结现有相关教材中的案例，如配送与配送中心仿真；仓储出入库仿真；供应链仿真；集装箱码头仿真；生产物流仿真等，这些案例更能激发学生的学习热情和培养学生实验设计与科学能力。二是在具体的实验教学中，通过一些课题形成新的实验教学素材，总结提炼，让学生独立思考与练习，这更能够提升学生们未来的工作适应能力与解决问题的能力。

（4）师资队伍的建设。教学效果的好坏与教师密切相关。目前教师中部分存在着重科研、轻教学；重理论、轻实践的现象；物流管理专业的教师既精通仿真，又具有很好的企业实践经验的很少，这对提高教学质量和人才培养质量是不利的。因此,高校需要通过多种方式建立科学的激励与约束机制，以完善师资队伍的建设。

5 系统仿真教学实例

（1）实验要求说明。某废弃物回收和处理企业拟新建一个现代化的废弃物处理车间，为避免出现处理车间未来作业的瓶颈，该企业希望对车间的废弃物处理进行仿真研究。调研发现，该企业废弃物回收到达的时间间隔服从均值为20，标准差为5的正态分布；企业搬运与分拣废弃物的时间间隔服从最大值为10的指数分布；暂存区的面积很大；货架存储的容量为1 000个集装单位。

废弃物从暂存区到分拣器设置专门的操作员操作。废弃物经过分拣器分拣后分为三类，分别是纸质废弃物、非纸质废弃物和有用物品。纸质和非纸质废弃物经过传送带传送，并进行处理，在集装区集装后由起重机运往专用货架。有用物品通过专用的通道，经集装后由叉车搬运至货架。集装单元在货架中按顺序摆放。

（2）实验过程描述

①添加实体，构建模型。打开Flexsim软件，在软件的界面上分别添加如下实体，构建废弃物回收处理的模型。模型结构如图1所示。添加多个发生器，用来表示废弃物来源点；添加4个暂存区，分别表示废弃物暂存区、纸质废弃物集装区、非纸质废弃物集装区和有用品集装区；添加1个分离器，用来表示废弃物的分拣器；添加一个操作员，用来完成废弃物搬运与分拣的操作管理；添加2条传送带，用来传输纸质和非纸质废弃物；添加两个网络节点，用来传输有用品；添加1辆叉车，用来搬运有用品；添加3个货架，用来存放纸质废弃物、非纸质废弃物和有用品；添加1台起重机，用来搬运纸质和非纸质废弃物。

图1 模型结构示意图

②实体连接与参数设置。本实验的实体连接有“A”和“S”两种。操作员和废弃物暂存区；起重机和纸质与非纸质废弃物集装区；叉车和有用品集装区为“S”连接，其他实体之间为“A”连接。连接后的结构如图1所示。实体的参数设置可以通过点击实体，打开属性视窗进行设置。具体如何设置略。

③模型运行与仿真。编译，保存，重置，运行模型。模型经过一段时间的运行后的结果如图2所示。

图2 模型运行结果示意图

（3）实验结果分析。由图2可以直观地看出，该系统的设计存在如下问题值得思考和解决。

①废弃物暂存区存在积压，主要原因是分拣速度跟不上。为了解决这个问题，可以尝试使用更高效率的搬运和分拣设备，或者考虑使用更多的搬运和分拣设备来缓解分拣的压力。

②纸质和非纸质废弃物集装区存在积压，主要原因是搬运速度跟不上。为了解决这个问题，可以尝试使用更高效率的起重机械或搬运机械，或者使用更多的起重和搬运设备来缓解搬运的压力。

③由于设定了货架的容量为500，短时间内不会出现积压。在长时间运行后，模型达到了其饱和度，必然会出现货物的积压。为了解决这个问题，可以把货架的容量加大，或者在系统设计之初选择吸收器或更多的货架来分流和储存。

6 结论

在现代管理实践中，我们要做到“知其然”、“知其所以然”和“知其所未然”。系统仿真可以真实地模拟现实，科学地判断未来，以达到知其所未然的目标。物流是一门实践性很强的学科，在该学科中进行系统仿真教学是必要的，物流管理专业也不例外。目前，国内开设物流管理专业的院校中，系统仿真教学还处在起步阶段，不同程度、不同方面存在一些问题，需要从多方面进行探索和尝试，以切实推进物流管理专业的市场化和国际化进程，提高物流管理专业的生命力。

[1]袁伯友.我国物流管理专业本科教育面临的问题及对策[J].中国储运,2008,(1):105-106.

[2]张敏.物流管理专业实践教学环节的多因素契合策略研究[J].管理科学文摘,2008,(1):144-145.

[3]孟庆建,等.计算机仿真系统在环境工程专业实践教学中的应用[J].化工高等教育,2004,(4):66-68.

[4]胡海刚,张玉松.物流系统规划与仿真实验教学研究[J].实验技术与管理,2008,(8):181-183.

[5]冯云,田哩.仿真软件Flexsim及其在物流教学中的应用[J].物流科技,2009,(9):142-144.

[6]张晓萍,刘玉坤.系统仿真软件Flexsim3.0实用教程[M].北京:清华大学出版社,2007.

[7]冉雪峰.仿真—物流教学的新方向[J].物流工程与管理,2010,(1):135-138.