台州职业技术学院 浙江台州 318000
摘要:文章从物流专业教学中面临的问题以及高职学生特点出发,阐述了利用系统仿真方法应用于物流专业教学的价值。通过教学案例展示,论述将仿真应用于课堂教学的可行性,并对学生学习积极性、分析问题解决问题能力的提升都有积极意义。
关键词:教学改革 物流仿真 探究学习
1、教学改革背景
1.1、教学中面临的主要问题
物流专业在高职院校中存在已久,大部分院校都有开设。但物流技术变化快,同时设备繁杂庞大。高职学校定位于对学生进行职业教育,侧重于培养学生动手能力和解决实际问题的能力。如果教学纯粹应用理论讲解,不但不能激发学生积极性,也将造成学生不能贴近企业实际。而学校在采购大型物流设备,也将受到场地,资金写字不能随时更新。
尤其在物流方案设计等课程中,可以采用仿真软件,比如flexsim,plant simulation等软件,将其引入到课程教学中,弥补硬件不足的缺。
1.2高级学生的特点
高职学生相对本科学生来说,对纯粹理论、计算等方面较为厌恶,而对动手实操、图片、视频等形式内容更感兴趣。高职学生学习动力不足,没有良好的学习习惯,自主学习能力不强等特点。
2、物流仿真技术
仿真技术可以溯及古代战争的沙盘模拟。系统仿真是一种全息的计算机技术,根据研究的问题,可以通过模拟,对一个复杂系统进行推演计算。可以将现实抽象成模型,以便进行科学预测与分析。目前系统仿真技术已广泛应用于交通物流、医疗、制造等领域。在物流领域,比较知名的软件有plant simulation 、flexsim、anylogic、arena等软件。这些软件都具备三维建模能力,能够很逼真的模仿各种实物及其流动过程。通过仿真实验观测各种实物活动过程及其物流系统性能和效果。
2.1仿真流程
根据实践及相关标准,仿真项目可参照以下流程:1、制定仿真问题。既研究要解决的具体问题。2检验仿真价值。考虑投入产出,研究是否值得做仿真项目。3、制定仿真目标。比如利润率,生产时间最短,资源利润率最大,库存最小,物流量最小等。4、数据采集,比如系统负载数据,组织结构数据,技术数据等。5、仿真建模。将概念模型转化成图形化模型,再将图形化模型转化为软件模型。既根据目标将实现抽象为软件模型。5、运行仿真。根据目标运行仿真实验,得出各个实验的结果。6、分析并解析仿真运行结果。
2.2 物流系统仿真项目
在物流专业中,很多课程中的知识可以通过仿真来实现。比如生产企业车间布置设计,生产计划制定及合理性,人机作业分析,仓储作业分析,物流设备选用,作业流程优化,物动线设计。通过建模让模型模仿真实项目及流程。
3物流仿真教学的应用价值
3.1三维直观展示,提升学习积极性。
高职学生对理论讲解比较排斥,而对三维动画、参与度较高的动手操作等较为感兴趣,通过建模将现实企业的设备、流程、生产结果导入软件,学生可直观观察物流流动过程,上下游配合过程,能快速构建真实企业生产流程框架。
3.2 探究学习,培养学生分析解决问题能力。
仿真的意义,在于对现实系统进行抽象。建立模型,通过软件系统运行,分析现实系统中存在的问题及不足。更改系统中某些参数,或重新设计新的方案,再通过软件运行得出新方案的结果。通过对比,探索更优解决方案。通过这些方案的不断优化来提升系统的性能。教师设计好各个模块,设计好各个模型基础元件及复杂逻辑语言编写后,学生只需堆积模块一样,堆积模型元素,更改参数来构建新模型,不同设置可得到不同方案及其效果。比如在流水线平衡分析中,可以让学生直观识别瓶颈所在(工件堆积最多的环节),让学生运用ECRS原则,提出若干新的解决方案。通过修改模型,不同方案将会得到不同系统绩效。在这过程中学生能马上得到反馈,心理上更容易得到满足,进而提升学习兴趣,其分析问题,解决问题的能力也能得到提升。
3.3控制教学成本
可应用仿真软件在计算机上实现实训,减少对应设施的需求,节约教学实训设备的投资和产地。
4教学案例展示
4.1、模型描述
某企业在一家流水线上一种产品。刚所需的零部件。经过称重。冲洗。加工和检测等四个工序操作后,形成产品离开系统。生产线布置。如图所示。
生产线上每道工序只有一台设备,零部件在每台设备上加工完毕后,传送到下一个设备。最后经过检测后被送出系统。该流水线中各个设备加工时间分别为称重五分钟,冲洗四分钟,加工三分钟,检测三分钟。每个设备前放置缓冲区(线边库存)。零部件的供应是源源不断的,不存在缺货现象。
4.2、场景与任务分析
场景1:管理者想要研究平均产品生产时间、等待时间、各个机器组的队列长度。
场景2:管理者想要找到流水线的瓶颈工序。并想办法对其进行改善。
场景3:如果工人效率不是稳定不变的,也就是说每个工位的加工时间是变化的,对效率会产生什么样的影响?
任务1:预先计算每个产品的平均周期时间和每台机器(组)的利用率。通过这个计算,找出两个“瓶颈”。能否估计每个产品的生产时间?
任务2:为这个例子创建一个仿真模型,以便研究不同机器组的等待时间和每个产品的生产时间
任务3:改变加工时间分布,分析产出变化情况
任务4:当考虑到生产时间时,检查管理团队的建议是否起到改善作用。
4.3系统分析
1、该流水线系统的组成元素主要分为被加工的零部件。四台设备和暂存区。该系统模型的元素如下表所示,被加工零部件由entity表示。四道工序分别有station表示。暂存取区由buffer表示。最后,实际产量由变量output统计。
元素名称 | 元素类型 | 元素数量 | 元素作用 |
entity | Part | 无限 | 模拟被加工零件 |
Weigh | Station | 1 | 模拟称重机器 |
Wash | Station | 1 | 模拟清洗机器 |
Produce | Station | 1 | 模拟加工机器 |
Inspect | Station | 1 | 模拟检测机器 |
B1 | BUFFER | 1 | 暂存区 |
B2 | BUFFER | 1 | 暂存区 |
B3 | BUFFER | 1 | 暂存区 |
Output | Variable | 1 | 统计产成品数量 |
2、系统运行时间
仿真运行时间为一天8小时
4.4 模型建立
建立如下模型
对各对象设置相应参数,运行模型 ,结果分析。得到该流水线一天产能为58个
每个产品平均流程时间为1小时22分钟,节拍为8分钟,JPH为7.25个
最忙碌的为station1和station2,为瓶颈工序
暂存区中,第一个在制品数量为20个,其他均为一个,更说明第二个工站为瓶颈工序。
4.5生产线优化
方案1、暂存区影响。去掉暂存区后,系统表现产出不变,可见称重比清洗快,影响系统的瓶颈为工站2.
方案2:称重与清洗各增加2两台机器
8小时产出变为154个。
探究学习:方案3、加工时间波动对产出的影响?方案4、机器故障对产出的影响?方案5、如有更换产品需要调整产线,最优生产批量为多少?
5结束
仿真软件引入物流专业教学,可以优化课程结构,提高教学质量。在计算机软件技术的发展和推动下,高职教学技术将不断得到发展和创新。
参考文献:
1、董绿英.高职学生学习现状与学习能力的调查与对策分析[J].柳州职业技术学院学报,2021(03),74-81.
2、许本勇.物流系统仿真实训教学实践研究[J].中国物流与采购,2020(21),36-37.
3、曾华琴.高职院校学生学习现状的调查分析[J].汉字文化,2018(19),135-136.