虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物流實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用探究*

□ 鄧小翠,包秀莉,孫會(huì)龍，徐德會(huì)

(重慶房地產(chǎn)職業(yè)學(xué)院，重慶 401331)

1 物流專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意義

隨著人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等的開發(fā)和快速普及，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了相當(dāng)?shù)某尚?。各個(gè)領(lǐng)域都對(duì)VR技術(shù)的應(yīng)用提出了迫切的需求，我國高職教育教學(xué)也不例外。物流管理專業(yè)實(shí)訓(xùn)教育教學(xué)是實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，其傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前信息技術(shù)的需求。VR技術(shù)這一工具能很好的解決現(xiàn)有物流專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。研究基于人機(jī)交互技術(shù)的物流虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)具有以下意義。

1.1 解決目前物流專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)難的問題

全國開設(shè)物流管理與工程類專業(yè)的學(xué)校幾百所，部分院校建立了占地面積100～500平方米、投資金額101～300萬的物流專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。物流專業(yè)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)需要投入大量資金，且占地面積大。實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不足、教學(xué)設(shè)備落后、實(shí)訓(xùn)教學(xué)資金費(fèi)用不夠等現(xiàn)象在大多院校的物流專業(yè)中普遍存在。設(shè)計(jì)物流虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景有助于讓學(xué)生在“真實(shí)環(huán)境”工作過程中體驗(yàn)、學(xué)習(xí)。能有效解決目前引企入校難、物流專業(yè)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不足、實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源共享不足等問題，有利于教學(xué)資源的節(jié)約[1]。

1.2 推動(dòng)校內(nèi)物流實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)模式創(chuàng)新

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的物流實(shí)訓(xùn)教育教學(xué)模式是一種有效地創(chuàng)新。物流實(shí)訓(xùn)教學(xué)中除了存在實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備不足的問題，還存在實(shí)訓(xùn)室機(jī)設(shè)備資源利用率低，設(shè)備資源共享不足等問題?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的物流虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，不僅能有效解決實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地及設(shè)施設(shè)備不足的問題，還通過現(xiàn)場(chǎng)氛圍、全局縱覽、場(chǎng)景體驗(yàn)、多人交互、分模塊流程實(shí)操，體現(xiàn)其職業(yè)教育特性。物流虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能有效地降低實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本，提高學(xué)生的興趣和動(dòng)手能力，使學(xué)生了解和掌握物流工作崗位所需技能和工作流程及環(huán)境，從而提高物流專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1.3 提高物流實(shí)訓(xùn)實(shí)操的安全

部分物流設(shè)施設(shè)備具有規(guī)格尺寸大、操作危險(xiǎn)的特點(diǎn)，在物流實(shí)訓(xùn)教育教學(xué)中，一些實(shí)訓(xùn)實(shí)操具有一定的安全隱患，不利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行錯(cuò)誤性實(shí)訓(xùn)或設(shè)備故障的實(shí)驗(yàn)。通過身臨其境的實(shí)訓(xùn)實(shí)操，可能是血的教訓(xùn)?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)操作，允許學(xué)生出錯(cuò)，直至掌握其操作要領(lǐng)。物流虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，配套演示示范實(shí)驗(yàn)及虛擬實(shí)操，有效地提高了物流實(shí)驗(yàn)的安全。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)物流實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的特征及運(yùn)營模式

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種匯集一系列高新技術(shù)的綜合集成技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、語音處理、模式識(shí)別、多傳感器等技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)及傳感裝置創(chuàng)建一個(gè)完全虛擬的環(huán)境，該環(huán)境能夠給使用者帶來逼真的體驗(yàn)。用戶可以在虛擬環(huán)境中觀察、操縱虛擬對(duì)象，虛擬環(huán)境通過視、聽、觸覺等傳感器作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺[2]。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)物流實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的特征及運(yùn)營模式

結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的構(gòu)想像性、浸沒感、交互性、多感知性四個(gè)特征，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)物流實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)該具備以下幾個(gè)特征：構(gòu)建的物流運(yùn)營環(huán)境可以是真實(shí)存在的環(huán)境，也可以是構(gòu)想的不存在甚至是不可能的環(huán)境；運(yùn)營環(huán)境及物流設(shè)施設(shè)備逼真；能實(shí)現(xiàn)單人或多人交互，即能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景漫游、物流設(shè)備及作業(yè)流程操作；使用者能感知到視覺、聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)，甚至包括味覺、嗅覺等。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)物流實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)運(yùn)營模式

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)物流實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用崗位角色運(yùn)營模式和任務(wù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營兩種模式，其中任務(wù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營模式包含單人任務(wù)和多人協(xié)作任務(wù)運(yùn)行模式。崗位角色運(yùn)營即學(xué)生進(jìn)行角色扮演，在虛擬環(huán)境中完成不同角色的工作任務(wù)，通過角色置換，從而掌握不同崗位的工作職責(zé)和技能。針對(duì)像貨物上下架的叉車操作，其操作性強(qiáng)，需反復(fù)練習(xí)。通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，單人任務(wù)練習(xí)及多人協(xié)作，共同完成整個(gè)業(yè)務(wù)流程的操作。在完成項(xiàng)目的過程中，提升學(xué)生的溝通協(xié)作能力。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的物流實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的主要應(yīng)用

3.1 物流倉儲(chǔ)或配送中心布局設(shè)計(jì)

物流倉儲(chǔ)中心或配送中心布局規(guī)模較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜[3]，包括中央控制及辦公區(qū)、入庫理貨區(qū)、入庫緩沖區(qū)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)、倉儲(chǔ)作業(yè)區(qū)(如托盤貨架區(qū)、立體倉庫區(qū)、電子揀選區(qū))、設(shè)備管理區(qū)(如叉車充電區(qū))、作業(yè)通道、加工區(qū)、理貨區(qū)、復(fù)核區(qū)、包裝區(qū)、發(fā)貨緩沖區(qū)等場(chǎng)景，需投入大量資金，若設(shè)計(jì)不合理，將帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建上訴虛擬場(chǎng)景，各場(chǎng)景是按比例還原的真實(shí)場(chǎng)景，學(xué)生結(jié)合成本與實(shí)際，簡(jiǎn)便快捷的在三維場(chǎng)景中建模，將多種設(shè)計(jì)方案在虛擬環(huán)境中進(jìn)行布局驗(yàn)證，得出正確、合理的實(shí)施方案。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到物流倉儲(chǔ)或配送中心布局設(shè)計(jì)中，不僅有助于提高學(xué)生倉儲(chǔ)與配送中心設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)效果，對(duì)實(shí)際布局設(shè)計(jì)也具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 物流設(shè)備認(rèn)知學(xué)習(xí)及機(jī)械模擬化操作

物流設(shè)施設(shè)備的種類眾多，包括存儲(chǔ)設(shè)備(立體倉庫貨架、閣樓貨架、普通托盤貨架、電子標(biāo)簽貨架)、搬運(yùn)設(shè)備(電動(dòng)叉車、手動(dòng)液壓托盤叉車(地牛)、單層手推車、雙層手推車)、輸送設(shè)備(堆垛機(jī)、輸送機(jī)、升降機(jī)、皮帶傳送帶、鏈?zhǔn)絺魉蛶?、滾筒傳送帶、滑塊傳送帶、AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車)等，且大多價(jià)格高昂，很少學(xué)校對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行成套購進(jìn)，即便購進(jìn)了，也存在不能準(zhǔn)確對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行操作及設(shè)備閑置等問題。

在物流設(shè)施設(shè)備學(xué)習(xí)及操作中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠發(fā)揮出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、逼真性等特點(diǎn)，讓學(xué)生在模擬場(chǎng)景中學(xué)習(xí)物流設(shè)施設(shè)備相應(yīng)知識(shí)，在模擬操作中獲得真實(shí)操作的感覺，增強(qiáng)體驗(yàn)感，對(duì)學(xué)生掌握物流設(shè)施設(shè)備知識(shí)以及技能駕駛具有重要的作用。該部分應(yīng)設(shè)置設(shè)備操作演示。

3.3 倉儲(chǔ)作業(yè)流程操作

采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，給學(xué)生營造真實(shí)的物流運(yùn)營環(huán)境，模擬出如入庫理貨崗、叉車司機(jī)崗(入庫搬運(yùn)上架、出庫搬運(yùn)下架、補(bǔ)貨下架、補(bǔ)貨搬運(yùn)上架等子崗位)、電子揀選作業(yè)崗、補(bǔ)貨崗(重型貨架區(qū)、托盤貨架區(qū)、電子標(biāo)簽揀選區(qū)、閣樓式貨架區(qū)等)、出庫理貨崗等多種作業(yè)崗位，將企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)流程和項(xiàng)目引入實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，以小組為單位，以崗位為主線，實(shí)現(xiàn)多種作業(yè)過程的交互模擬，包括接單、訂單處理、入庫作業(yè)、補(bǔ)貨作業(yè)、移庫作業(yè)、出庫作業(yè)、退貨處理等作業(yè)流程，不僅訓(xùn)練學(xué)生實(shí)操技能，掌握崗位職責(zé)，還訓(xùn)練了倉儲(chǔ)與配送主管庫存預(yù)測(cè)管理、ABC貨物分類管理及物動(dòng)量ABC分類等管理技能。該部分應(yīng)包含動(dòng)作演示，包括入庫理貨操作、搬運(yùn)操作、上架操作(可以分別至托盤貨架區(qū)、立體倉庫區(qū)、電子揀選區(qū)、多功能平堆區(qū))、補(bǔ)貨下架操作、補(bǔ)貨上架操作、出庫理貨操作等。

3.4 物流運(yùn)輸及配送

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的物流運(yùn)輸及配送系統(tǒng)需構(gòu)建相應(yīng)的場(chǎng)景，如始發(fā)站發(fā)運(yùn)、始發(fā)站取貨、中轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)運(yùn)、目的站到達(dá)、目的站派送等。系統(tǒng)包含兩個(gè)功能，演示示范及實(shí)際操作。操作演示包含如接單操作、填寫托運(yùn)單、運(yùn)單跟蹤操作、發(fā)貨人貨物交接操作、收貨人簽收操作、取貨出站掃描操作、取貨人入站掃描操作、發(fā)運(yùn)通知操作、路線規(guī)劃操作、取貨調(diào)度操作、到達(dá)通知操作、到達(dá)卸貨操作、派送調(diào)度操作，配載配裝操作、裝車操作、派送出站操作、派送入站操作等。該系統(tǒng)模擬多種作業(yè)崗位，如客戶服務(wù)人員崗、車輛調(diào)度崗(路線規(guī)劃、取貨調(diào)度、發(fā)運(yùn)及到達(dá)通知、派送調(diào)度、運(yùn)單跟蹤)、發(fā)貨人、場(chǎng)站崗(取貨出入站、長途發(fā)運(yùn)、長途貨運(yùn)到站卸貨、派送出入站)、收貨人等，實(shí)現(xiàn)多種作業(yè)過程交互模擬，如接單作業(yè)、入庫作業(yè)、出庫作業(yè)、調(diào)度作業(yè)、到達(dá)作業(yè)、派送作業(yè)等流程，讓學(xué)生掌握物流運(yùn)輸及配送的相關(guān)知識(shí)和技能。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物流實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用中存在的問題

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及硬件制約

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還面臨一系列技術(shù)問題，如眩暈、人眼疲勞、顯示分辨率不高等，這在一定程度上影響了使用者的沉浸式體驗(yàn)及多感官的反饋；加之，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備差距較大，且這類設(shè)備成本略高，課堂教學(xué)中VR設(shè)備的可獲得性不高。

4.2 教育實(shí)證研究缺乏

現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的大部分研究都旨在分析列舉VR的相關(guān)應(yīng)用，具體開發(fā)VR教育軟件并進(jìn)行實(shí)證研究的并不多[4]。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)深入運(yùn)用到物流產(chǎn)業(yè)或?qū)嵱?xùn)教學(xué)中，尚需要些時(shí)日。

5 結(jié)束語

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還存在一些技術(shù)難題，隨著國家的重視、政策的引領(lǐng)、技術(shù)的改進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來越多，物流實(shí)訓(xùn)教育教學(xué)也將面臨一場(chǎng)無聲的變革。