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摘要：物流在当今社会迅速发展，需要从业人员有较强的实践能力，因此学生的实训学习变得尤为重要。而目前的物流在实训方面受资金、设备、场地等多重影响，不能满足学生们在对设备操作等方面的认知，导致对物流的业务流程及设备认识不够全面。本文提出了基于VR的物流分拣仿真系统设计，该设计不但可以应用到汽车、航天等智能制造领域，还能够实现VR技术对物流设备及场地方面的仿真，更重要的是能够为从事物流行业的人员搭建一个更自主的实训平台，提升学习的兴趣及效果。
关键词：VR技术;taraVRbuilder仿真;物流分拣系统
0 引言
当代物流设施装备的种类繁多，更新换代的速率非常快。在物流课程的学习过程中，教师通常采用图片、视频、实验室、企业参观实习等方式向学生讲授知识，介绍相关物流设备等。 在这种教学模式下，学生是知识的被动接收者，对物流业务流程、物流设备等的认识不够清晰和深入，对一些设备的实际操作机会非常少，对整个物流系统的掌握不够全面。由此，会造成学生学习积极性不高、主动性不够、探索性不足等问题。VR技术是一种可以建立和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息汇合的、交互式的三维动态视景和实体行动的系统体系仿真。因此，通过三维造型技术、VR技术等创建各种物流设施设备的三维模型和虚拟场景，学生可以观察虚拟环境，模拟和优化物流业务的运作流程，操作虚拟设备的运转等。这将很大程度地提升学生对于学习的兴趣和效果。
1 分拣系统布局设计
分拣系统是集分类、加工和包装等多个操作于一体且物流量较大的复杂系统，好的布局设计不仅可以避免不必要的物流，而且可以最大程度的提高空间利用率。而SLP可以有效的利用作业单位相互关系密级来布局设计有效解决上述问题，所以本文采用SLP方法对分拣系统布置设计。根据各区域不同的功能和物流量预测将整个系统分为6个主要操作车间和4个辅助服务车间。同时为了提高分拣效率和避免出错率，采用按单分拣和批量分拣两种分拣方式，并且在检验区与分拣区设置双向传送通道，便于及时处理出错产品。最终形成产品库、按单分拣加工区、检验区、包装区和产品库、批量分拣加工区、检验区、包装区两条并行分拣线。详细的作业单位的分布如图1所示。
2 物流分拣中心设施布置分析及操作流程
物流分拣的核心环节即分拣业务。分拣业务就是通过拣货信息的引导，自动拣取设备或者拣货人员行走和搬运两种方式对货物进行拣取，并且按照一定的方式方法对快递进行分类、集中、加工和包装。分拣业务流程包括5个关键点，如图2所示。
3 基于taraVRbuilder的分拣中心仿真系统
taraVRbuilder作为物流行业的专业仿真软件，具有三维建模和动态仿真的优点，可以完美模拟动态分拣车间的作业全过程。同时taraVRbuilder具有强大的物流分析能力，可以帮助改进物流路线和工作效率。
为兼顾教学的全面性，及该仿真系统的广泛性现分别介绍以下按单分拣和批量分拣这两种分拣方式的建模和仿真。
3.1 按单分拣流程模型建立
按单分拣具有作业方式简略、作业可塑性小等优点，一般适用于多个品种、批量较小物品的分拣。
按单分拣作业流程可分为如下几步：
①仓库接到订单信息;
②仓库工作人员根据订单（指某段时间内的订单，具有一定的时效性）要求将所需产品运送至暂存区（补货订单重复上述操作）;
③暂存区生成具体产品的分拣信息，分别发送至分拣人员和检验人员;
④分拣人员在暂存区内拣选订单所需物品，拣选完毕后由传送带运送至检验区，检验人员对照分拣信息确认产品种类及数量;
⑤打包职员打包，准备出库。
也通过设置员工人数、拿货时间、运行速度等参数进行动态模拟，切实体会整个分拣过程。
3.2 批量分拣流程模型建立
批量分拣适用于订单量大、品类较小的订单分拣。
批量分拣作业流程可分为以下7步：
①仓库产生订单信息;
②仓库工作人员根据订单要求将所需产品运送至暂存区;
③暂存区生成具体产品的分拣信息，用户订单分别发送至分拣人员和检验人员;
④分拣人员在暂存区内拣选订单所需物品，拣选完毕后由传送带运送至分类集中区，工作人员按同种产品进行分类;
⑤已归类产品输送至二次分拣区，此时根据用户订单，拣选所需产品，粗包装后送至下一操作单元;
⑥查验职员照用户订单确认产品种类及数目;
⑦打包职员打包，准备出库。
4 基于VR的物流仿真教学
当代物流专业的学生或从业物流方面的研究人员可以通过VR来深入了解物流方面的知识。VR技术可以给予学习者交互式体验环境，让学习者在我们根据物流环境设备设施设计的虚拟环境中“观察”知识、“触摸”知识，從而达到对知识的深化理解加深印象，激发学习者的学习兴趣。与传统式物流学习相比，师生在设定好的场景中学习、交流，学习兴趣更加浓厚，教学更加多样化。VR技术的应用，使得学生或物流行业的人员的学习效率受教育程度将会有巨大的提升。并且能让学生在未参加工作不需去企业实习的条件下提前了解接触到港口、机场大型物流设施，极大的降低了教学成本，也避免了学生误触的风险。
4.1 VR环境搭建
4.1.1 图像处理
taraVRbuilder是一款在三维场景中配置装备及流程动画到中等庞大水平程度的软件。具备直接将三维建模和模拟虚拟现实技术相结合的强大功能，即可以直接将三维场景和运行动画导出为VR镜像，不需要另外处理。 4.1.2 硬件环境
使用常见的头戴式VR眼镜与电脑连接，再配合taraVRbuilder软件或将VR镜像导出至VR眼镜，即可进行对物流分拣系统的虚拟操作。
4.2 VR物流仿真对教师的需求
VR物流仿真在教学中的应用，要求做好软硬件设施设备的建设，同时也对该专业的教师的能力也有更高的需求。教师不仅仅要熟练掌握专业知识，更要具备VR技术的操控能力，能熟练运用VR技术，获得更好的课堂效果。教师利用好VR技术设置物流分拣更多的问题场景，随着问题推动课程的进度，学生解决教师设定的问题。因此，教师对VR技术的掌握更加地成为了VR物流教學的关键，教师应用VR技术对教学资源合理的开发和运用，设定教学方案，将知识有效的传授给学生。
5 结论
物流分拣系统是一个复杂而多变的系统，在过去的几年里由于技术的限制，只能通过现场培训这种费事费力的办法让员工熟悉，在校学生很少有机会去工厂实地参观，即使有也并不能完全了解各个环节，我们所开发的基于taraVRbuilder环境下的物流分拣系统仿真借助于VR技术可以大大缩减员工培训时间，同样使在校学生有充足的时间去详细了解分拣系统的运行机制。
参考文献：
[1]隽志才，孙宝风.物流系统仿真[M].电子工业出版社，2007.
[2]齐二石.物流工程[M].天津大学出版社，2001.
[3]董海.设施规划与物流分析[M].机械工业出版社，2005.
[4]施国洪.物流系统规划与设计[M].重庆大学出版社，2009.
[5]曾晓亮，邱洁.试论VR与AR技术在教育教学中的应用策略[J].计算机产品与流通，2020（06）：181，184.
[6]纪寿文，夏恒良.“三元双日”物流配送中心常温库仿真及优化——利用taraVRbuilder建模[J].物流技术，2010，29（21）：76-78.
[7]杨琼华，高超，刘秀菊，刘国庆.基于taraVRbuilder的快件分拣系统建模与仿真[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012（13）：70-72.
[8]巩庆美.A公司物流中心仓库作业系统优化研究[D].吉林大学，2014.
[9]胡安祖.基于SLP方法的车辆管路加工车间布局研究[D].西南交通大学，2014.
[10]杨琼华，高超，刘秀菊，刘国庆.基于taraVRbuilder的快件分拣系统建模与仿真[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012（13）：70-72.
[11]高彩芝.基于Flexsim的生产物流系统仿真优化设计[D].天津大学，2010.
[12]谭清锰.可扩展物流VR仿真平台研究及其在自动化仓储系统的应用[D].浙江大学，2006.
关键词：VR技术;taraVRbuilder仿真;物流分拣系统
0 引言
当代物流设施装备的种类繁多，更新换代的速率非常快。在物流课程的学习过程中，教师通常采用图片、视频、实验室、企业参观实习等方式向学生讲授知识，介绍相关物流设备等。 在这种教学模式下，学生是知识的被动接收者，对物流业务流程、物流设备等的认识不够清晰和深入，对一些设备的实际操作机会非常少，对整个物流系统的掌握不够全面。由此，会造成学生学习积极性不高、主动性不够、探索性不足等问题。VR技术是一种可以建立和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息汇合的、交互式的三维动态视景和实体行动的系统体系仿真。因此，通过三维造型技术、VR技术等创建各种物流设施设备的三维模型和虚拟场景，学生可以观察虚拟环境，模拟和优化物流业务的运作流程，操作虚拟设备的运转等。这将很大程度地提升学生对于学习的兴趣和效果。
1 分拣系统布局设计
分拣系统是集分类、加工和包装等多个操作于一体且物流量较大的复杂系统，好的布局设计不仅可以避免不必要的物流，而且可以最大程度的提高空间利用率。而SLP可以有效的利用作业单位相互关系密级来布局设计有效解决上述问题，所以本文采用SLP方法对分拣系统布置设计。根据各区域不同的功能和物流量预测将整个系统分为6个主要操作车间和4个辅助服务车间。同时为了提高分拣效率和避免出错率，采用按单分拣和批量分拣两种分拣方式，并且在检验区与分拣区设置双向传送通道，便于及时处理出错产品。最终形成产品库、按单分拣加工区、检验区、包装区和产品库、批量分拣加工区、检验区、包装区两条并行分拣线。详细的作业单位的分布如图1所示。
2 物流分拣中心设施布置分析及操作流程
物流分拣的核心环节即分拣业务。分拣业务就是通过拣货信息的引导，自动拣取设备或者拣货人员行走和搬运两种方式对货物进行拣取，并且按照一定的方式方法对快递进行分类、集中、加工和包装。分拣业务流程包括5个关键点，如图2所示。
3 基于taraVRbuilder的分拣中心仿真系统
taraVRbuilder作为物流行业的专业仿真软件，具有三维建模和动态仿真的优点，可以完美模拟动态分拣车间的作业全过程。同时taraVRbuilder具有强大的物流分析能力，可以帮助改进物流路线和工作效率。
为兼顾教学的全面性，及该仿真系统的广泛性现分别介绍以下按单分拣和批量分拣这两种分拣方式的建模和仿真。
3.1 按单分拣流程模型建立
按单分拣具有作业方式简略、作业可塑性小等优点，一般适用于多个品种、批量较小物品的分拣。
按单分拣作业流程可分为如下几步：
①仓库接到订单信息;
②仓库工作人员根据订单（指某段时间内的订单，具有一定的时效性）要求将所需产品运送至暂存区（补货订单重复上述操作）;
③暂存区生成具体产品的分拣信息，分别发送至分拣人员和检验人员;
④分拣人员在暂存区内拣选订单所需物品，拣选完毕后由传送带运送至检验区，检验人员对照分拣信息确认产品种类及数量;
⑤打包职员打包，准备出库。
也通过设置员工人数、拿货时间、运行速度等参数进行动态模拟，切实体会整个分拣过程。
3.2 批量分拣流程模型建立
批量分拣适用于订单量大、品类较小的订单分拣。
批量分拣作业流程可分为以下7步：
①仓库产生订单信息;
②仓库工作人员根据订单要求将所需产品运送至暂存区;
③暂存区生成具体产品的分拣信息，用户订单分别发送至分拣人员和检验人员;
④分拣人员在暂存区内拣选订单所需物品，拣选完毕后由传送带运送至分类集中区，工作人员按同种产品进行分类;
⑤已归类产品输送至二次分拣区，此时根据用户订单，拣选所需产品，粗包装后送至下一操作单元;
⑥查验职员照用户订单确认产品种类及数目;
⑦打包职员打包，准备出库。
4 基于VR的物流仿真教学
当代物流专业的学生或从业物流方面的研究人员可以通过VR来深入了解物流方面的知识。VR技术可以给予学习者交互式体验环境，让学习者在我们根据物流环境设备设施设计的虚拟环境中“观察”知识、“触摸”知识，從而达到对知识的深化理解加深印象，激发学习者的学习兴趣。与传统式物流学习相比，师生在设定好的场景中学习、交流，学习兴趣更加浓厚，教学更加多样化。VR技术的应用，使得学生或物流行业的人员的学习效率受教育程度将会有巨大的提升。并且能让学生在未参加工作不需去企业实习的条件下提前了解接触到港口、机场大型物流设施，极大的降低了教学成本，也避免了学生误触的风险。
4.1 VR环境搭建
4.1.1 图像处理
taraVRbuilder是一款在三维场景中配置装备及流程动画到中等庞大水平程度的软件。具备直接将三维建模和模拟虚拟现实技术相结合的强大功能，即可以直接将三维场景和运行动画导出为VR镜像，不需要另外处理。 4.1.2 硬件环境
使用常见的头戴式VR眼镜与电脑连接，再配合taraVRbuilder软件或将VR镜像导出至VR眼镜，即可进行对物流分拣系统的虚拟操作。
4.2 VR物流仿真对教师的需求
VR物流仿真在教学中的应用，要求做好软硬件设施设备的建设，同时也对该专业的教师的能力也有更高的需求。教师不仅仅要熟练掌握专业知识，更要具备VR技术的操控能力，能熟练运用VR技术，获得更好的课堂效果。教师利用好VR技术设置物流分拣更多的问题场景，随着问题推动课程的进度，学生解决教师设定的问题。因此，教师对VR技术的掌握更加地成为了VR物流教學的关键，教师应用VR技术对教学资源合理的开发和运用，设定教学方案，将知识有效的传授给学生。
5 结论
物流分拣系统是一个复杂而多变的系统，在过去的几年里由于技术的限制，只能通过现场培训这种费事费力的办法让员工熟悉，在校学生很少有机会去工厂实地参观，即使有也并不能完全了解各个环节，我们所开发的基于taraVRbuilder环境下的物流分拣系统仿真借助于VR技术可以大大缩减员工培训时间，同样使在校学生有充足的时间去详细了解分拣系统的运行机制。
参考文献：
[1]隽志才，孙宝风.物流系统仿真[M].电子工业出版社，2007.
[2]齐二石.物流工程[M].天津大学出版社，2001.
[3]董海.设施规划与物流分析[M].机械工业出版社，2005.
[4]施国洪.物流系统规划与设计[M].重庆大学出版社，2009.
[5]曾晓亮，邱洁.试论VR与AR技术在教育教学中的应用策略[J].计算机产品与流通，2020（06）：181，184.
[6]纪寿文，夏恒良.“三元双日”物流配送中心常温库仿真及优化——利用taraVRbuilder建模[J].物流技术，2010，29（21）：76-78.
[7]杨琼华，高超，刘秀菊，刘国庆.基于taraVRbuilder的快件分拣系统建模与仿真[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012（13）：70-72.
[8]巩庆美.A公司物流中心仓库作业系统优化研究[D].吉林大学，2014.
[9]胡安祖.基于SLP方法的车辆管路加工车间布局研究[D].西南交通大学，2014.
[10]杨琼华，高超，刘秀菊，刘国庆.基于taraVRbuilder的快件分拣系统建模与仿真[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012（13）：70-72.
[11]高彩芝.基于Flexsim的生产物流系统仿真优化设计[D].天津大学，2010.
[12]谭清锰.可扩展物流VR仿真平台研究及其在自动化仓储系统的应用[D].浙江大学，2006.