基于Flexsim软件的物流系统仿真教学探讨
邱晗光1，甄杰2，唐国峰2，刘贵容3
（1.重庆工商大学 物流管理系，重庆；2.重庆工商大学 电子商务系，重庆；3.重庆邮电大学移通学院，重庆）
摘 要： 物流系统仿真是物流管理中重要的决策支撑手段之一。本文结合我校多年实验教学实践，基于使用的Flexsim仿真平台，从理论和实践两个层面分析了课程性质和教学目标并设计了由基本建模单元、代码实验单元、模块实验单元和综合案例单元构成的教学内容；考虑我校物流管理专业文理兼收的生源特点，基于学生计算机编程能力相对薄弱的实际情况，使用合作学习小组理论，优化设计了物流系统仿真课堂组织，包括教学过程、合作学习小组活动和课程考核体系，为财经类院校开展物流系统仿真教学提供参考。
关键词： 物流系统仿真；Flexsim；教学内容；教学组织；合作学习
引言
计算机仿真(Computer Stimulation)是用计算机对系统的结构和行为进行动态演示，以评价或预测系统的行为效果[1]。近年来，随着物流行业管理水平不断提高、物流系统复杂程度不断增加，作为离散型计算机仿真的重要应用领域，物流仿真日益成为物流管理中重要的决策支撑手段之一[2]。有关数据表明，应用仿真分析改进物流系统方案后可使总投资减少近30%[3]。基于物流仿真在企业实践中的应用效果和前景，2008年教育部就将物流系统仿真类课程列为物流工程专业核心课程[4]。随着国内管理类本科教学日益重视理论讲授与实验操作融合的发展趋势[3,5]，高等院校物流管理本科专业也逐渐将物流系统仿真作为培养计划的重要组成部分[4]。
物流系统仿真教学不仅是仿真技术的讲授，而且是一门集成的综合性课程，几乎涵盖了物流专业涉及的所有学科内容，例如库存控制、概率统计、随机过程与排队论、运筹学等等，具有普遍的包容性和交叉性。物流仿真教学的包容性和交叉性需要学生具备完备的基础理论知识体系，同时对学生发现、分析和解决问题的综合实践能力提出了更高的要求，这增加了学生学习的难度。因此，物流仿真教学也对物流教育工作者提出了新的挑战，需要结合物流系统仿真课程的特点，优化设计物流系统仿真课程内容体系及教学过程，提高学生对物流仿真的学习兴趣，保证课程教学的质量和效果。
我校自2013年在物流管理本科专业培养计划中引入物流系统仿真课程。本文结合我校多年实验教学实践，基于使用的Flexsim仿真平台，归纳总结物流系统仿真课程的教学目标及教学内容体系；考虑我校物流管理专业文理兼收的生源特点，鉴于学生计算机编程能力相对薄弱的实际情况，使用合作学习小组理论，优化设计物流仿真课堂组织，包括教学过程、合作学习小组活动和课程考核体系，以提升财经类院校文理兼收型物流管理专业系统仿真课程教学效果。
一 物流系统仿真课程教学设计
（一） 物流系统仿真课程性质
我校物流系统仿真课程以“物流系统仿真模拟实验”的名称开课，是物流管理本科专业核心课程，总课时为64课时。该课程依托Flexsim仿真平台开展教学。
物流仿真教学是一门理论与实践高度结合的综合性课程：其理论基础涵盖了物流专业大部分课程，包括物流学、库存管理、运输优化、概率统计、随机过程与排队论、运筹学等，还需要学生熟练掌握仿真技术工具和方法；其实践过程要求学生能够综合使用物流专业基础知识对现实中物流系统的优化与决策问题进行分析、灵活应用物流仿真技术完成实际问题从理论模型向物流仿真模型的转换及映射、根据仿真结果解决物流系统中的优化与决策问题。
图1 物流系统仿真课程性质分析
（二） 物流系统仿真课程教学目标
根据课程性质的分析，物流系统仿真课程的学习目标可以从理论和实践两个层面定义。
1）培训机构培训前期的调研做得不够充分。培训机构提供的教学案例课程中，与本区域实际情况相差太多，教师很难从中学习到自己想要的内容。有教师提到想要学习一些关于“留守儿童的教育问题、后进生的问题”的课程，这些都是本区域农村教师最想要解决的问题。
合作学习小组组内活动是实现小组成员协作学习、共同提升的关键[7]。常见的小组内活动设计包括圆桌会议式、辩论式、个人贡献式、分工合作式和头脑风暴式[7,8]。在物流系统仿真课程教学中，合作学习小组内部协作需要完成实验拓展报告。实验拓展作业，需要小组成员集思广益，明确实验物流系统存在的问题以及解决的措施，还需要小组成员建立新的仿真模型进行验证，建议采用头脑风暴式和分工合作式。
(2) 物流系统仿真课程的实践学习目标：基于物流专业前导基础理论知识体系，培训学生对现实环境中物流系统优化及决策问题的分析和总结能力，使学生能够抽象出面向问题的物流系统理论模型，并实现向基于仿真平台的物流系统仿真模型的转化与映射，培养学生对仿真数据的分析能力和问题解决能力，从而构建起“提炼问题-系统理论模型-系统仿真模型-仿真数据分析-解决问题”的仿真分析范式。物流仿真是一门实践性较强的课程，实验教学是物流系统仿真课程教学的重点。根据学习目标，物流仿真实验教学的主要内容是物流系统概念模型的构建以及基于仿真平台的仿真模型转化与映射、仿真数据的分析。
（三） 物流系统仿真课程内容设计
(3) 模块实验单元。该单元教学内容是我校物流系统仿真课程核心内容之一。一方面，Flexsim仿真软件中核心的建模工具和方法是该单元的教学重点，熟练应用这些建模工具和方法是物流系统仿真分析的基础；另一方面，复杂的物流系统可以通过不断地拆分，形成一个个简单的物流子系统，这些子系统就是通过Flexsim仿真软件的建模工具集合而成的。因此，训练学生灵活组合Flexsim的核心建模工具和方法，有利于帮助学生实现“组件-简单物流小系统-复杂物流系统”的仿真能力成长。该单元的教学内容包括传送带、任务序列、推拉工具和消息等等。
(1) 基本建模单元。该单元教学内容为课程导入内容，主要目的在于帮助学生建立物流系统仿真分析的感性认识框架，熟悉基于Flexsim仿真平台的物流系统仿真步骤，形成“固定资源布局-物流及信息流程连接定义-参数配置-仿真数据获取与统计分析-仿真结论归纳”的分析范式。此单元教学内容来源于Flexsim引入案例。需要学生熟练使用Flexsim软件的菜单栏、工具栏、模型视图及其鼠标键盘操作等，掌握Flexsim模型的调试、运行与实验控制。
(2) 代码实验单元。设计代码实验单元主要考虑我校物流管理专业文科类学生偏多的生源情况，其目的在于训练学生掌握Flexsim脚本语言的定义和调试方法，帮助学生掌握Flexsim仿真软件中面向过程的建模方法。文科类学生计算机编程基础相对薄弱，通过强化的代码练习，为后续物流系统的复杂业务流程建模奠定基础。该单元教学内容包括Flexsim中逻辑判断、循环控制、分支语句和树结构等内容。还需要学生了解Flexsim主要实体，熟悉各主要实体的基本功能及用法，掌握各实体的参数和属性设置。
结合Flexsim仿真平台模块化组成的特点及教学目标的要求，我校物流系统仿真课程教学内容由四个单元构成，包括基本建模单元、代码实验单元、模块实验单元和综合案例单元，见图2所示。
(4) 综合案例单元。该单元教学内容是物流系统仿真课程核心内容之一，即培训学生将现实物流系统“翻译”为计算机仿真系进行分析和优化。结合我校物流管理本科专业的培养目标和主要就业领域，侧重于流通渠道物流系统管理，因此设计的案例包括自动分拣、分拣中心、生产-库存系统和超市配送中心的仿真模型构建和分析。
图2 物流系统仿真课程内容体系设计
二 物流系统仿真课堂组织设计
我校物流系统仿真采用合作式课堂教学组织。合作式课堂教学组织，是通过小组成员的分工与协作，面向问题进行共同学习，并通过小组及个人的交叉评价提升学习有效性的课堂组织形式[6,7]。物流系统仿真应用合作式课堂组织的原因在于：
物流系统仿真教学过程包括三个模块：教师讲授、学习小组实验验证和个人学习情况评估，分别由教师、学习小组和学生个人完成。教师讲授模块是整个课堂教学的开始，需要教师首先说明本次实验目的及基本要求，对涉及的Flexsim仿真平台操作知识要点进行介绍，最后基于实验内容向学生详细演示实验的具体操作方法。在学习小组实验验证模块，学生以学习小组为单位，根据教师讲授的实验步骤进行实验验证，即完整地重新实现实验案例仿真模型；在学习小组完成实验案例重现后，基于“反转”课堂思想，教师将随机抽取学习小组进行实验案例重现，完成实验模型课堂演示，以加强学生对Flexsim相关操作要点的掌握。随后将进入学生个人学习情况评估，根据教师讲授的实验案例操作要点以及学习小组演示过程中发现的薄弱环节，随机抽取学生进行回答，以进一步巩固本堂实验课程教学的难点和薄弱环节；随后基于本堂实验内容，考虑从实验布局更新、运作策略优化等角度布置拓展性实验作业，并以学习小组为单位完成实验报告。
当前，液体肥等新型肥料迎来了良好的机遇。邹磊表示，液体肥在提高肥料利用率、提升肥料产品功效、促进农业绿色发展等方面具有良好优势。随着农业设施的不断完善以及规模化种植的推进，液体肥具有良好的发展前景。他表示，液体肥目前多适用于经济作物区及规模化种植基地，还处于市场的推广和培育期，推广的关键在于凭借优质的产品和服务使这一新的产品概念获得农民认可。
计量资料用均数加减标准差(±s)表示,采用t检验。治疗前后对照P值<0.05视为有统计学意义。统计软件采用SPSS17.0进行统计分析。
(2) 物流系统仿真课程需要具备一定的计算机编程能力。基于我校物流管理专业是文理兼收的生源情况，采取合作式课堂组织形式，根据建构主义思想，可以利用小组成员差异化的知识能力结构和特长，发挥小组内协作学习过程，提高课程学习的效果。
磁浮列车转向架分为左右两大模块,由主梁、防滚梁和电磁铁梁组成，各部分采用螺柱或焊接连接，有较多的孔和凸台，结构较为复杂。建立转向架模型时，可对其进行适当的简化，如对小孔结构填充、将螺柱连接近似为刚体连接、小凸台切除。转向架模型如图3所示。转向架结构主体采用铝合金。材料性能参数如表1所示。
合作学习小组的组织形式对课堂教学效果有直接影响，包括学习小组内活动和学习小组间的活动。根据物流系统仿真课程的特点，结合课堂教学过程需求，分别设计的物流系统仿真课程组内活动和组间活动。
（一） 物流系统仿真课堂教学过程
物流系统仿真课程教学过程采用实验项目驱动。每次课程开展均围绕实验项目的讲授与实现进行。结合合作式课堂组织的实施要求，每次课堂教学过程如图3所示。
1.3.1 水质采集、测定 试验水样采集时间为5—10月，每7 d采集1次水样，采集时间为上午投饵前在离水面15 cm处采样，水样采集及处理参照GB／T 12999－91 标准［5］。 水质检测指标包含：pH、溶解氧含量（DO）、水体透明度、氨氮、亚硝酸盐、总磷（TP）。其中水体pH用YSI－B4型便携式酸碱度计测定；溶解氧含量DO采用YSI溶氧仪现场测定；水体中的总氨氮（TAN）含量采用奈氏试剂法测定［6］；亚硝酸盐含量采用盐酸萘乙二胺比色法测定［6］，总磷（TP）采用碱性过硫酸钾消解－紫外分光光度法测定［6］。
图3 物流系统仿真课程教学过程设计
(1) 复杂物流系统仿真模型的构建与分析工作量较大，单个学生难以在有限的学习时间内完成。采用合作式教学组织形式，以学习小组为单位进行任务分解，既能够节约学生完成物流系统仿真模型的时间，又能帮助学生培育团队协作能力。
（二） 物流系统仿真合作学习小组活动设计
本节重点讨论物流系统仿真课堂教学过程设计、合作学习小组活动及课程考核等问题。
由评审小组主席主持，先由每一个课题的评审人报分数，如果大家的评分一致都很差，如几个人都给了5分以上，就直接不讨论（ND）而结束该课题评审；对于分数较好或意见不一致的近半数申请书会做进一步的充分讨论，并给予定量评分。讨论分两个层面，先是评审人讨论，由第一评审人简要介绍课题并陈述给分理由，另外几个评委补充陈述；第二个层面由所有参会人员讨论，每人都有资格发表意见，完毕后主持人请该课题评审人重新打分。
(1) 合作学习小组组内活动设计
儒家“大同”思想致力于建立的没有森严阶级等级，没有剥削和压迫，人人自由、平等、和谐的社会。这与马克思主义所倡导的社会公平，财富平均的共产主义社会有异曲同工之妙。
(1) 物流系统仿真课程的理论学习目标：使学生能够灵活使用仿真平台提供的各种功能模块，掌握物流系统仿真模型的搭建方法，能够综合应用物流仿真平台对各种物流系统场景进行模拟，具备物流系统仿真模型状态转移与最终结果的分析能力。物流仿真理论教学的主要内容是物流仿真平台的使用及如何使用平台对各种物流系统场景进行模拟。
合作学习小组之间活动设计可以促进组间学习竞争与合作，以求得全体学生的共同发展[7]。常见的合作学习小组之间活动形式包括：公开讲解式、互相提问争辩式和访学式等[7,9]。在物流系统仿真课程教学中，合作学习小组需要完成演示作业。演示作业需要小组成员根据教师讲授内容，相互帮助重现实验模型，因此建议采用圆桌会议式。
(2) 合作学习小组之间活动设计
服务器系统软件采用Windows 2000 Professional作为网络服务器，它有良好的安全措施与先进的兼容能力，内置Internet/Intranet功能，实用的管理导向，同时支持TCP/IP协议，并有较高运行速度，系统发布则Microsoft的Internet信息服务（Internet Information Server 5.0，即IIS）。IIS是Windows组件，此组件可以很容易将信息和应用程序发布到Web。而使各个用户端则采用Windows XP、7操作系统，IE9.0以上的浏览器。
（三） 物流系统仿真课程考核设计
由于物流系统通常较为复杂，单个物流系统的仿真分析时间较长，并不适合以期末测验作为最终成绩评定标准，因此，我校物流系统仿真课程以平时成绩、期末案例仿真报告以及期末在线测试进行综合考评。
(1) 平时成绩考核
平时成绩考核在每个实验项目讲授时都需要进行，包括对学习小组演示作业和实验拓展报告的评估。学习小组演示作业的评估，主要根据小组的讲授和疑问解答效果，由授课老师进行评分，采取百分制；实验拓展报告主要从仿真实验准确性、分析内容的体系结构、最终报告的呈现方式等角度进行，由整个教学班以学习小组为单位进行，每次从所有实验报告中选择3-4份报告作为优秀报告，期末时以每个学习小组优秀报告的入选次数，进行额外加分。采取该方式的主要目的是基于建构主义教学思想，通过小组之间仿真结果的检查与评比，可以帮助学生从通过不同途径、不同方式分析同一问题，促进学生之间的协作学习。
(2) 期末案例仿真报告
期末案例仿真作业的素材来源于教学过程中使用的自动分拣系统、分拣中心、生产-库存系统、超市配送中心等综合案例。学习小组在完成这些综合案例仿真报告的基础上，进行实验数据的比对和系统优化目标的设定，对原有物流系统的布局、管理方法进行优化设计和仿真验证，从而形成案例拓展仿真报告。由合作学习小组挑选最好的一份实验报告打印提交，由教师按照百分制进行评定。
(3) 期末在线测试
平时成绩和期末案例仿真报告侧重于对学习小组的整体考核。期末在线测试从学生个体考核角度进行学习成果评价。依托我校建立的优慕课在线教育平台，以客观题的形式进行在线测试，对Flexsim仿真平台的重要知识点进行考察。
“天上甘露美，昌乐西瓜甜”。昌乐西瓜得益于昌乐古火山口集群区的优势，土壤富硒且沙化程度高，以“早熟、皮薄、沙瓤、脆甜”而闻名。昌乐西瓜清甜多汁，口感爽脆，生津消渴，是绝佳的纯天然饮品，富含维生素A、B1、B2、C等多种维生素，以及硒、钾、钙、铁等有益人体的矿物质，常食昌乐西瓜对人体大有益处。
表1 物流系统仿真课程考核设计
三 结论
物流系统仿真是物流管理中重要的决策支撑手段之一，日益成为高等院校物流管理本科专业培养计划的重要组成部分。本文结合我校多年实验教学实践，基于使用的Flexsim仿真平台，从理论和实践两个层面分析了课程性质和教学目标，依此设计了物流系统仿真课程的教学内容体系，包括基本建模单元、代码实验单元、模块实验单元和综合案例单元等；考虑我校物流管理专业文理兼收的生源特点，鉴于学生计算机编程能力相对薄弱的实际情况，使用合作学习小组理论，优化设计物流仿真课堂组织，包括教学过程设计、合作学习小组活动和课程考核设计，为财经类高校开展物流系统仿真课程提供参考。
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Exploration of Logistics System Simulation Teaching Based on Flexsim
QIU Han-guang1, ZHEN Jie2, TANG Guofeng2, LIU Gui-rong3
(1Department of Logistics Management, Chongqing Technology and Business University, Chongqing , China；2Department of E-commerce, Chongqing Technology and Business University, Chongqing , China；3College of Mobile Telecommunications,Chongqing University of Posts and Telecom., Chongqing , China)
Abstract: Logistics system simulation was one of the most powerful decision support methods in logistics management.According to the multi-year experimental teaching practice of our school and the requirement of Flexsim simulation platform,the nature and teaching objectives from both theoretical and practical views were analyzes. Then the teaching content including the basic modeling unit, code experiment unit, module experiment unit and integrated case unit was designed. Based on the actual situation of the students' computer programming ability and the cooperative learning group theory, the logistics system simulation teaching arrangement was optimized, including the teaching process, cooperative learning and the course assessment,which could provide reference for the financial colleges to carry out logistics system simulation teaching.
Key words: logistics system simulation； Flexsim； teaching content； teaching arrangement； cooperative learning
本文引用格式： 邱晗光 等.基于Flexsim软件的物流系统仿真教学探讨[J]. 教育现代化，2019，6（57）：98-102.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.57.033
基金项目： 重庆市科学“十三五”规划2018年度一般项目(2018-GX-346)； 重庆市高等教育科学研究课题(CQGJ17084B)； 重庆工商大学2017年在线学习平台课程教学资源建设项目； 重庆工商大学教育教学改革研究项目(2017210)。
作者简介： 邱晗光，男，四川富顺人，重庆工商大学物流管理系，副教授，博士研究生。研究方向：城市配送优化、物流系统仿真。
标签：物流系统仿真论文; Flexsim论文; 教学内容论文; 教学组织论文; 合作学习论文; 重庆工商大学物流管理系论文; 重庆工商大学电子商务系论文; 重庆邮电大学移通学院论文;