虚拟现实技术在物流实训教学中的应用探究*

2019-12-27邓小翠包秀莉孙会龙徐德会

物流工程与管理 2019年6期

□ 邓小翠,包秀莉,孙会龙，徐德会

(重庆房地产职业学院，重庆 401331)

1 物流专业实训教学应用虚拟现实技术的意义

随着人工智能技术、虚拟现实技术、增强现实技术等的开发和快速普及，虚拟现实技术得到了广泛的应用，并取得了相当的成效。各个领域都对VR技术的应用提出了迫切的需求，我国高职教育教学也不例外。物流管理专业实训教育教学是实践性较强的学科，其传统的教学模式已经不能满足当前信息技术的需求。VR技术这一工具能很好的解决现有物流专业传统教学模式的弊端。研究基于人机交互技术的物流虚拟现实技术系统具有以下意义。

1.1 解决目前物流专业实训教学难的问题

全国开设物流管理与工程类专业的学校几百所，部分院校建立了占地面积100～500平方米、投资金额101～300万的物流专业实验室。物流专业实训室的建设需要投入大量资金，且占地面积大。实训场地不足、教学设备落后、实训教学资金费用不够等现象在大多院校的物流专业中普遍存在。设计物流虚拟现实场景有助于让学生在“真实环境”工作过程中体验、学习。能有效解决目前引企入校难、物流专业实训场地不足、实验设备资源共享不足等问题，有利于教学资源的节约[1]。

1.2 推动校内物流实训基地建设模式创新

基于虚拟现实技术的物流实训教育教学模式是一种有效地创新。物流实训教学中除了存在实训设施设备不足的问题，还存在实训室机设备资源利用率低，设备资源共享不足等问题。基于虚拟现实技术的物流虚拟现实系统，不仅能有效解决实训场地及设施设备不足的问题，还通过现场氛围、全局纵览、场景体验、多人交互、分模块流程实操，体现其职业教育特性。物流虚拟现实系统能有效地降低实训室建设成本，提高学生的兴趣和动手能力，使学生了解和掌握物流工作岗位所需技能和工作流程及环境，从而提高物流专业人才培养质量。

1.3 提高物流实训实操的安全

部分物流设施设备具有规格尺寸大、操作危险的特点，在物流实训教育教学中，一些实训实操具有一定的安全隐患，不利于对学生进行错误性实训或设备故障的实验。通过身临其境的实训实操，可能是血的教训。基于虚拟现实技术的实训操作，允许学生出错，直至掌握其操作要领。物流虚拟现实系统，配套演示示范实验及虚拟实操，有效地提高了物流实验的安全。

2 虚拟现实技术物流实训系统的特征及运营模式

2.1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术是一种汇集一系列高新技术的综合集成技术，包括计算机网络技术、多媒体技术、图像处理技术、人机交互技术、语音处理、模式识别、多传感器等技术。虚拟现实技术采用计算机技术及传感装置创建一个完全虚拟的环境，该环境能够给使用者带来逼真的体验。用户可以在虚拟环境中观察、操纵虚拟对象，虚拟环境通过视、听、触觉等传感器作用于用户，使之产生身临其境的感觉[2]。

2.2 虚拟现实技术物流实训系统的特征及运营模式

结合虚拟现实技术的构想像性、浸没感、交互性、多感知性四个特征，虚拟现实技术物流实训系统应该具备以下几个特征：构建的物流运营环境可以是真实存在的环境，也可以是构想的不存在甚至是不可能的环境；运营环境及物流设施设备逼真；能实现单人或多人交互，即能实现场景漫游、物流设备及作业流程操作；使用者能感知到视觉、听觉、力觉、触觉、运动，甚至包括味觉、嗅觉等。

2.3 虚拟现实技术物流实训系统运营模式

虚拟现实技术物流实训系统采用岗位角色运营模式和任务驱动运营两种模式，其中任务驱动运营模式包含单人任务和多人协作任务运行模式。岗位角色运营即学生进行角色扮演，在虚拟环境中完成不同角色的工作任务，通过角色置换，从而掌握不同岗位的工作职责和技能。针对像货物上下架的叉车操作，其操作性强，需反复练习。通过任务驱动，单人任务练习及多人协作，共同完成整个业务流程的操作。在完成项目的过程中，提升学生的沟通协作能力。

3 虚拟现实技术的物流实训教学中的主要应用

3.1 物流仓储或配送中心布局设计

物流仓储中心或配送中心布局规模较大且结构复杂[3]，包括中央控制及办公区、入库理货区、入库缓冲区、现场作业区、仓储作业区(如托盘货架区、立体仓库区、电子拣选区)、设备管理区(如叉车充电区)、作业通道、加工区、理货区、复核区、包装区、发货缓冲区等场景，需投入大量资金，若设计不合理，将带来严重的负面影响。运用虚拟现实技术构建上诉虚拟场景，各场景是按比例还原的真实场景，学生结合成本与实际，简便快捷的在三维场景中建模，将多种设计方案在虚拟环境中进行布局验证，得出正确、合理的实施方案。将虚拟现实技术运用到物流仓储或配送中心布局设计中，不仅有助于提高学生仓储与配送中心设计实训效果，对实际布局设计也具有较高的应用价值。

3.2 物流设备认知学习及机械模拟化操作

物流设施设备的种类众多，包括存储设备(立体仓库货架、阁楼货架、普通托盘货架、电子标签货架)、搬运设备(电动叉车、手动液压托盘叉车(地牛)、单层手推车、双层手推车)、输送设备(堆垛机、输送机、升降机、皮带传送带、链式传送带、滚筒传送带、滑块传送带、AGV自动导引小车)等，且大多价格高昂，很少学校对这些设备进行成套购进，即便购进了，也存在不能准确对这些设备进行操作及设备闲置等问题。

在物流设施设备学习及操作中运用虚拟现实技术，能够发挥出虚拟现实技术的经济性、安全性、逼真性等特点，让学生在模拟场景中学习物流设施设备相应知识，在模拟操作中获得真实操作的感觉，增强体验感，对学生掌握物流设施设备知识以及技能驾驶具有重要的作用。该部分应设置设备操作演示。

3.3 仓储作业流程操作

采用虚拟现实技术，给学生营造真实的物流运营环境，模拟出如入库理货岗、叉车司机岗(入库搬运上架、出库搬运下架、补货下架、补货搬运上架等子岗位)、电子拣选作业岗、补货岗(重型货架区、托盘货架区、电子标签拣选区、阁楼式货架区等)、出库理货岗等多种作业岗位，将企业实际业务流程和项目引入实训环节，以小组为单位，以岗位为主线，实现多种作业过程的交互模拟，包括接单、订单处理、入库作业、补货作业、移库作业、出库作业、退货处理等作业流程，不仅训练学生实操技能，掌握岗位职责，还训练了仓储与配送主管库存预测管理、ABC货物分类管理及物动量ABC分类等管理技能。该部分应包含动作演示，包括入库理货操作、搬运操作、上架操作(可以分别至托盘货架区、立体仓库区、电子拣选区、多功能平堆区)、补货下架操作、补货上架操作、出库理货操作等。

3.4 物流运输及配送

基于虚拟现实技术的物流运输及配送系统需构建相应的场景，如始发站发运、始发站取货、中转站转运、目的站到达、目的站派送等。系统包含两个功能，演示示范及实际操作。操作演示包含如接单操作、填写托运单、运单跟踪操作、发货人货物交接操作、收货人签收操作、取货出站扫描操作、取货人入站扫描操作、发运通知操作、路线规划操作、取货调度操作、到达通知操作、到达卸货操作、派送调度操作，配载配装操作、装车操作、派送出站操作、派送入站操作等。该系统模拟多种作业岗位，如客户服务人员岗、车辆调度岗(路线规划、取货调度、发运及到达通知、派送调度、运单跟踪)、发货人、场站岗(取货出入站、长途发运、长途货运到站卸货、派送出入站)、收货人等，实现多种作业过程交互模拟，如接单作业、入库作业、出库作业、调度作业、到达作业、派送作业等流程，让学生掌握物流运输及配送的相关知识和技能。