基于 taraVRbuilder環(huán)境下的物流分揀系統(tǒng)

張闖

摘要：物流在當(dāng)今社會(huì)迅速發(fā)展，需要從業(yè)人員有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，因此學(xué)生的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)變得尤為重要。而目前的物流在實(shí)訓(xùn)方面受資金、設(shè)備、場(chǎng)地等多重影響，不能滿足學(xué)生們?cè)趯?duì)設(shè)備操作等方面的認(rèn)知，導(dǎo)致對(duì)物流的業(yè)務(wù)流程及設(shè)備認(rèn)識(shí)不夠全面。本文提出了基于VR的物流分揀仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)不但可以應(yīng)用到汽車、航天等智能制造領(lǐng)域，還能夠?qū)崿F(xiàn)VR技術(shù)對(duì)物流設(shè)備及場(chǎng)地方面的仿真，更重要的是能夠?yàn)閺氖挛锪餍袠I(yè)的人員搭建一個(gè)更自主的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，提升學(xué)習(xí)的興趣及效果。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);taraVRbuilder仿真;物流分揀系統(tǒng)

0? 引言

當(dāng)代物流設(shè)施裝備的種類繁多，更新?lián)Q代的速率非常快。在物流課程的學(xué)習(xí)過程中，教師通常采用圖片、視頻、實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)參觀實(shí)習(xí)等方式向?qū)W生講授知識(shí)，介紹相關(guān)物流設(shè)備等。 在這種教學(xué)模式下，學(xué)生是知識(shí)的被動(dòng)接收者，對(duì)物流業(yè)務(wù)流程、物流設(shè)備等的認(rèn)識(shí)不夠清晰和深入，對(duì)一些設(shè)備的實(shí)際操作機(jī)會(huì)非常少，對(duì)整個(gè)物流系統(tǒng)的掌握不夠全面。由此，會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、主動(dòng)性不夠、探索性不足等問題。VR技術(shù)是一種可以建立和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息匯合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行動(dòng)的系統(tǒng)體系仿真。因此，通過三維造型技術(shù)、VR技術(shù)等創(chuàng)建各種物流設(shè)施設(shè)備的三維模型和虛擬場(chǎng)景，學(xué)生可以觀察虛擬環(huán)境，模擬和優(yōu)化物流業(yè)務(wù)的運(yùn)作流程，操作虛擬設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)等。這將很大程度地提升學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的興趣和效果。

1? 分揀系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)

分揀系統(tǒng)是集分類、加工和包裝等多個(gè)操作于一體且物流量較大的復(fù)雜系統(tǒng)，好的布局設(shè)計(jì)不僅可以避免不必要的物流，而且可以最大程度的提高空間利用率。而SLP可以有效的利用作業(yè)單位相互關(guān)系密級(jí)來布局設(shè)計(jì)有效解決上述問題，所以本文采用SLP方法對(duì)分揀系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)。根據(jù)各區(qū)域不同的功能和物流量預(yù)測(cè)將整個(gè)系統(tǒng)分為6個(gè)主要操作車間和4個(gè)輔助服務(wù)車間。同時(shí)為了提高分揀效率和避免出錯(cuò)率，采用按單分揀和批量分揀兩種分揀方式，并且在檢驗(yàn)區(qū)與分揀區(qū)設(shè)置雙向傳送通道，便于及時(shí)處理出錯(cuò)產(chǎn)品。最終形成產(chǎn)品庫、按單分揀加工區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)、包裝區(qū)和產(chǎn)品庫、批量分揀加工區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)、包裝區(qū)兩條并行分揀線。詳細(xì)的作業(yè)單位的分布如圖1所示。

2? 物流分揀中心設(shè)施布置分析及操作流程

物流分揀的核心環(huán)節(jié)即分揀業(yè)務(wù)。分揀業(yè)務(wù)就是通過揀貨信息的引導(dǎo)，自動(dòng)揀取設(shè)備或者揀貨人員行走和搬運(yùn)兩種方式對(duì)貨物進(jìn)行揀取，并且按照一定的方式方法對(duì)快遞進(jìn)行分類、集中、加工和包裝。分揀業(yè)務(wù)流程包括5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如圖2所示。

3? 基于taraVRbuilder的分揀中心仿真系統(tǒng)

taraVRbuilder作為物流行業(yè)的專業(yè)仿真軟件，具有三維建模和動(dòng)態(tài)仿真的優(yōu)點(diǎn)，可以完美模擬動(dòng)態(tài)分揀車間的作業(yè)全過程。同時(shí)taraVRbuilder具有強(qiáng)大的物流分析能力，可以幫助改進(jìn)物流路線和工作效率。

為兼顧教學(xué)的全面性，及該仿真系統(tǒng)的廣泛性現(xiàn)分別介紹以下按單分揀和批量分揀這兩種分揀方式的建模和仿真。

3.1 按單分揀流程模型建立

按單分揀具有作業(yè)方式簡略、作業(yè)可塑性小等優(yōu)點(diǎn)，一般適用于多個(gè)品種、批量較小物品的分揀。

按單分揀作業(yè)流程可分為如下幾步：

①倉庫接到訂單信息;

②倉庫工作人員根據(jù)訂單（指某段時(shí)間內(nèi)的訂單，具有一定的時(shí)效性）要求將所需產(chǎn)品運(yùn)送至?xí)捍鎱^(qū)（補(bǔ)貨訂單重復(fù)上述操作）;

③暫存區(qū)生成具體產(chǎn)品的分揀信息，分別發(fā)送至分揀人員和檢驗(yàn)人員;

④分揀人員在暫存區(qū)內(nèi)揀選訂單所需物品，揀選完畢后由傳送帶運(yùn)送至檢驗(yàn)區(qū)，檢驗(yàn)人員對(duì)照分揀信息確認(rèn)產(chǎn)品種類及數(shù)量;

⑤打包職員打包，準(zhǔn)備出庫。

也通過設(shè)置員工人數(shù)、拿貨時(shí)間、運(yùn)行速度等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，切實(shí)體會(huì)整個(gè)分揀過程。

3.2 批量分揀流程模型建立

批量分揀適用于訂單量大、品類較小的訂單分揀。

批量分揀作業(yè)流程可分為以下7步：

①倉庫產(chǎn)生訂單信息;

②倉庫工作人員根據(jù)訂單要求將所需產(chǎn)品運(yùn)送至?xí)捍鎱^(qū);

③暫存區(qū)生成具體產(chǎn)品的分揀信息，用戶訂單分別發(fā)送至分揀人員和檢驗(yàn)人員;

④分揀人員在暫存區(qū)內(nèi)揀選訂單所需物品，揀選完畢后由傳送帶運(yùn)送至分類集中區(qū)，工作人員按同種產(chǎn)品進(jìn)行分類;

⑤已歸類產(chǎn)品輸送至二次分揀區(qū)，此時(shí)根據(jù)用戶訂單，揀選所需產(chǎn)品，粗包裝后送至下一操作單元;

⑥查驗(yàn)職員照用戶訂單確認(rèn)產(chǎn)品種類及數(shù)目;

⑦打包職員打包，準(zhǔn)備出庫。

4? 基于VR的物流仿真教學(xué)

當(dāng)代物流專業(yè)的學(xué)生或從業(yè)物流方面的研究人員可以通過VR來深入了解物流方面的知識(shí)。VR技術(shù)可以給予學(xué)習(xí)者交互式體驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者在我們根據(jù)物流環(huán)境設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)的虛擬環(huán)境中“觀察”知識(shí)、“觸摸”知識(shí)，從而達(dá)到對(duì)知識(shí)的深化理解加深印象，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。與傳統(tǒng)式物流學(xué)習(xí)相比，師生在設(shè)定好的場(chǎng)景中學(xué)習(xí)、交流，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，教學(xué)更加多樣化。VR技術(shù)的應(yīng)用，使得學(xué)生或物流行業(yè)的人員的學(xué)習(xí)效率受教育程度將會(huì)有巨大的提升。并且能讓學(xué)生在未參加工作不需去企業(yè)實(shí)習(xí)的條件下提前了解接觸到港口、機(jī)場(chǎng)大型物流設(shè)施，極大的降低了教學(xué)成本，也避免了學(xué)生誤觸的風(fēng)險(xiǎn)。

4.1 VR環(huán)境搭建

4.1.1 圖像處理

taraVRbuilder是一款在三維場(chǎng)景中配置裝備及流程動(dòng)畫到中等龐大水平程度的軟件。具備直接將三維建模和模擬虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的強(qiáng)大功能，即可以直接將三維場(chǎng)景和運(yùn)行動(dòng)畫導(dǎo)出為VR鏡像，不需要另外處理。

4.1.2 硬件環(huán)境

使用常見的頭戴式VR眼鏡與電腦連接，再配合taraVRbuilder軟件或?qū)R鏡像導(dǎo)出至VR眼鏡，即可進(jìn)行對(duì)物流分揀系統(tǒng)的虛擬操作。

4.2 VR物流仿真對(duì)教師的需求

VR物流仿真在教學(xué)中的應(yīng)用，要求做好軟硬件設(shè)施設(shè)備的建設(shè)，同時(shí)也對(duì)該專業(yè)的教師的能力也有更高的需求。教師不僅僅要熟練掌握專業(yè)知識(shí)，更要具備VR技術(shù)的操控能力，能熟練運(yùn)用VR技術(shù)，獲得更好的課堂效果。教師利用好VR技術(shù)設(shè)置物流分揀更多的問題場(chǎng)景，隨著問題推動(dòng)課程的進(jìn)度，學(xué)生解決教師設(shè)定的問題。因此，教師對(duì)VR技術(shù)的掌握更加地成為了VR物流教學(xué)的關(guān)鍵，教師應(yīng)用VR技術(shù)對(duì)教學(xué)資源合理的開發(fā)和運(yùn)用，設(shè)定教學(xué)方案，將知識(shí)有效的傳授給學(xué)生。

5? 結(jié)論

物流分揀系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而多變的系統(tǒng)，在過去的幾年里由于技術(shù)的限制，只能通過現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)這種費(fèi)事費(fèi)力的辦法讓員工熟悉，在校學(xué)生很少有機(jī)會(huì)去工廠實(shí)地參觀，即使有也并不能完全了解各個(gè)環(huán)節(jié)，我們所開發(fā)的基于taraVRbuilder環(huán)境下的物流分揀系統(tǒng)仿真借助于VR技術(shù)可以大大縮減員工培訓(xùn)時(shí)間，同樣使在校學(xué)生有充足的時(shí)間去詳細(xì)了解分揀系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制。

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