VR 技術(shù)在運(yùn)輸與配送管理課程實(shí)踐教學(xué)中的沉 浸 式 應(yīng) 用 研 究

張 念，吳金育，賀仁杰，熊小楓 ZHANG Nian, WU Jinyu, HE Renjie, XIONG Xiaofeng

（重慶郵電大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，重慶400065）

(School of Economics and Management, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

0 引 言

2019 年，我國(guó)社會(huì)物流總額超過(guò)300 萬(wàn)億元，快遞總業(yè)務(wù)量與總收入分別達(dá)到635.2 億件、7 497.8 億元。國(guó)家郵政局預(yù)計(jì)2020 年快遞業(yè)務(wù)與收入將超740 億件，業(yè)務(wù)收入超8 690 億元。由于快遞業(yè)務(wù)量逐年上升，以及電商、即時(shí)配送、快遞、零擔(dān)、整車等物流業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，物流企業(yè)對(duì)物流人才需求也進(jìn)一步擴(kuò)大。目前，各高校對(duì)物流管理專業(yè)的教學(xué)模式仍主要是理論教學(xué)為主，導(dǎo)致物流專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力與企業(yè)人才需求極度不相適應(yīng)。2019 年11 月，在教育部等14 部門(mén)印發(fā)的《職業(yè)院校全面開(kāi)展職業(yè)培訓(xùn)促進(jìn)就業(yè)創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃》中指出職業(yè)院校要積極開(kāi)發(fā)微課、慕課、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)） 等數(shù)字化培訓(xùn)資源，豐富教育資源庫(kù)，擴(kuò)大資源覆蓋面積，其中VR 技術(shù)憑借其交互性，沉浸性、想象性受到教育界推崇[1]。

利用VR 技術(shù)，學(xué)生可以通過(guò)逼真的虛擬物流環(huán)境來(lái)完成實(shí)踐操作，開(kāi)啟沉浸式的物流實(shí)踐教學(xué)模式。目前，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)VR 技術(shù)在物流教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了探索。劉雪雪和安越分析傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在場(chǎng)地受限、功能單調(diào)、安全隱患等問(wèn)題，從倉(cāng)儲(chǔ)的作業(yè)流程、設(shè)施設(shè)備、采購(gòu)流程、倉(cāng)庫(kù)空間布局等方面探索了虛擬仿真技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)管理中的應(yīng)用[2]；孟利清等以物流工程專業(yè)為例對(duì)VR 技術(shù)在高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了研究[3]；羅玲玲研究VR 技術(shù)在物流專業(yè)教學(xué)中物流知識(shí)網(wǎng)絡(luò)課件、開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程、建構(gòu)虛擬教室的應(yīng)用[4]；侯玲娟和李貴春對(duì)VR 技術(shù)在物流管理專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中教學(xué)成本、教學(xué)資源、學(xué)生積極性和教學(xué)安全性進(jìn)行了分析并提出看法與建議[5]；許婧探討VR 技術(shù)在物流設(shè)施設(shè)備和系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)以及倉(cāng)儲(chǔ)管理等應(yīng)用場(chǎng)景[6]。通過(guò)分析與研究VR 技術(shù)在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的應(yīng)用，與傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)比，充分展現(xiàn)出VR 技術(shù)應(yīng)用于物流專業(yè)教學(xué)的好處。

在物流系統(tǒng)中，運(yùn)輸配送處于核心功能，影響物流其他構(gòu)成要素，通過(guò)管理運(yùn)輸與配送實(shí)現(xiàn)物流資源合理配置，達(dá)到降低物流成本，提高“第三利潤(rùn)”。運(yùn)輸配送管理注重現(xiàn)代物流理念與技術(shù)的發(fā)展方向，需要理論與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生不僅擁有扎實(shí)的理論知識(shí)而且熟練掌握實(shí)踐操作技能，本文將分析VR 技術(shù)在運(yùn)輸配送管理課程中的應(yīng)用，搭建虛擬實(shí)踐環(huán)境，促進(jìn)運(yùn)輸配送管理課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的密切結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的物流實(shí)踐操作能力，提高專業(yè)素養(yǎng)。

1 VR 技術(shù)概述

VR（虛擬現(xiàn)實(shí)） 技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感、多媒體、人機(jī)接口、仿真等多學(xué)科領(lǐng)域[7]。其主要通過(guò)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建3D 虛擬現(xiàn)實(shí)世界，用戶通過(guò)肢體動(dòng)作和各種感知與虛擬世界進(jìn)行鏈接互動(dòng)，仿佛身處真實(shí)世界。VR 技術(shù)憑借其沉浸性、交互性、想象性等特征，在軍事、航天航空、工業(yè)、通信、教育、藝術(shù)娛樂(lè)等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，積累了大量豐富的應(yīng)用知識(shí)[8]。其中，沉浸性是指用戶能夠主動(dòng)參與到通過(guò)計(jì)算機(jī)構(gòu)建好的虛擬世界中去，置身其中，有助于學(xué)生提高創(chuàng)造力；交互性是指用戶能夠使用虛擬設(shè)備操作虛擬環(huán)境，并獲得反饋[9]；想象性是指用戶可利用VR 技術(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)想象之中的世界。

2 傳統(tǒng)運(yùn)輸配送作業(yè)與管理課程教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 資金場(chǎng)地受限制

運(yùn)輸和配送作業(yè)與管理課程具有操作性、理論性和實(shí)用性[10]。但許多高校由于資金與場(chǎng)地的限制，無(wú)法為學(xué)生提供一個(gè)合適的實(shí)踐場(chǎng)地，教學(xué)效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，學(xué)生具有的操作技能與物流行業(yè)的發(fā)展相差甚遠(yuǎn)，不能滿足物流企業(yè)需要。

2.2 教學(xué)方式單一，重理論輕實(shí)踐

高校在物流教學(xué)中會(huì)開(kāi)設(shè)運(yùn)輸配送相關(guān)課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式更傾向于理論教學(xué)，忽略實(shí)踐的重要性，老師一般會(huì)通過(guò)圖片、流程圖、視頻以及教材等多種方式向?qū)W生教授理論知識(shí)，教學(xué)方式單調(diào)，缺少趣味性。雖然學(xué)校會(huì)根據(jù)課程安排實(shí)踐任務(wù)，但大多數(shù)學(xué)生都是抱著完成任務(wù)就行的心態(tài)，跟著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)或者老師安排來(lái)行動(dòng)，最后也不清楚完成這個(gè)任務(wù)的目的是什么，為什么要這樣操作，對(duì)知識(shí)的掌握只停留在表面，并沒(méi)有將理論知識(shí)講的方法熟練運(yùn)用。

2.3 無(wú)法有效保證實(shí)訓(xùn)的安全性

運(yùn)輸配送的實(shí)踐過(guò)程會(huì)涉及到很多大型設(shè)施設(shè)備，如叉車、堆垛機(jī)、貨架、分揀傳送帶、運(yùn)輸車輛。因?yàn)閳?chǎng)地限制的原因，一次實(shí)踐任務(wù)參與的學(xué)生人數(shù)會(huì)比較多，老師注意力有限，不能顧及每一位學(xué)生，又因?yàn)閷W(xué)生對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)以及設(shè)施設(shè)備的操作不熟悉，很容易因操作不當(dāng)出現(xiàn)安全事故。

3 VR 技術(shù)在配送運(yùn)輸作業(yè)與管理課程中的應(yīng)用探究

3.1 配送作業(yè)與管理流程模擬

物流配送中心需接受和處理訂單，首先對(duì)來(lái)自上游的貨物實(shí)施分揀作業(yè)，然后按照訂單要求進(jìn)行揀選、流通加工，組配等作業(yè)[11]。首先借助VR 技術(shù)將配送中心作業(yè)流程進(jìn)行模擬，包括創(chuàng)建配送單、存儲(chǔ)、分揀、補(bǔ)貨、配送調(diào)度等作業(yè)環(huán)節(jié)，通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏向?qū)W生直觀展示，逼真立體的畫(huà)面能夠讓學(xué)生全面地觀察每一個(gè)細(xì)節(jié)的操作過(guò)程。然后再通過(guò)VR 技術(shù)把物流配送中心在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中建成3D 模擬模型，最后呈現(xiàn)出一個(gè)集工作人員、貨物搬運(yùn)和存放設(shè)備、系統(tǒng)控制中心、數(shù)據(jù)信息管理為一體的虛擬場(chǎng)景，學(xué)生分組進(jìn)行沉浸式實(shí)踐操作，同一小組學(xué)生共享一個(gè)虛擬空間，合作學(xué)習(xí)完成整個(gè)配送中心的作業(yè)流程。通過(guò)VR 交互模擬器，學(xué)生可在虛擬場(chǎng)景直接操作叉車，裝卸搬運(yùn)貨物、分揀和擺放貨物等全流程操作。這樣能夠加深學(xué)生對(duì)各個(gè)步驟的印象，幫助學(xué)生將理論融入實(shí)際操作中，知道崗位責(zé)任以及各種操作注意事項(xiàng)。

3.2 運(yùn)輸作業(yè)與管理流程模擬

運(yùn)輸配送作業(yè)與管理可分為公路、鐵路、水路三個(gè)方面，每一種類型的運(yùn)輸作業(yè)內(nèi)容又包含進(jìn)出港等一系列子作業(yè)[12]。首先借助VR 技術(shù)對(duì)運(yùn)輸貨物進(jìn)出港、線路規(guī)劃、貨物運(yùn)輸途中等作業(yè)進(jìn)行模擬，通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏向?qū)W生展示，讓學(xué)生認(rèn)真觀看運(yùn)輸作業(yè)內(nèi)容與流程。然后通過(guò)VR 技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)特定的3D 運(yùn)輸場(chǎng)景（包括干線道路、火車站、機(jī)場(chǎng)、碼頭、運(yùn)輸貨車、火車、飛機(jī)、手持終端、各種集裝箱等），學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)踐操作，通過(guò)VR 頭盔、交互模擬器等設(shè)備與虛擬環(huán)境交互，進(jìn)行仿真演練，真實(shí)地感受運(yùn)輸過(guò)程。借助VR 技術(shù)，學(xué)生能夠更好地掌握車輛配載、線路規(guī)劃、貨車裝卸、送貨交接等作業(yè)內(nèi)容，以及計(jì)算最佳運(yùn)輸路線的方法。

3.3 作業(yè)設(shè)施設(shè)備模擬

運(yùn)輸配送涉及的設(shè)備設(shè)施類型較多，比如運(yùn)輸設(shè)備：貨車、飛機(jī)、火車、輪船等；搬運(yùn)設(shè)備：直叉式叉車、側(cè)式叉車、電動(dòng)托盤(pán)搬運(yùn)叉車和堆垛叉車等；分揀設(shè)備：交叉帶分揀機(jī)、翻盤(pán)式分揀機(jī)、滑塊式分揀機(jī)、輥筒浮出式分揀機(jī)、條板傾斜式分揀機(jī)等。借助VR 技術(shù)，創(chuàng)建三維模型，通過(guò)顯示屏將各種設(shè)備設(shè)施的使用方式、適用范圍、部件拆卸組裝等向?qū)W生進(jìn)行演示。學(xué)生可對(duì)設(shè)備進(jìn)行三百六十度的觀察，在了解設(shè)備的組成構(gòu)件和掌握設(shè)備設(shè)施的操作方法后，再通過(guò)VR 頭盔、手柄等進(jìn)入虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)際操作。

4 VR 技術(shù)在運(yùn)輸配送課程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

4.1 提高學(xué)生教學(xué)質(zhì)量

VR 技術(shù)的多感知性、交互性、自主性可以帶給學(xué)生強(qiáng)烈的沉浸感，逼真的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景能夠讓學(xué)生了解到各個(gè)作業(yè)內(nèi)部操作流程，可在虛擬空間中進(jìn)行操作訓(xùn)練，提高學(xué)生專注力和實(shí)操能力，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

4.2 提升學(xué)習(xí)興趣，鍛煉思維能力

VR 技術(shù)融入教育，使得教育方式生動(dòng)靈活和充滿趣味，大幅度提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。在進(jìn)行實(shí)踐操作時(shí)，還可以思考解決問(wèn)題的方案、規(guī)劃最優(yōu)運(yùn)輸線路，鍛煉自己的思維能力。

4.3 安全性高，降低教學(xué)成本

利用VR 系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行模擬，借助虛擬設(shè)備（VR 頭盔、耳機(jī)，手柄等） 就可以讓學(xué)生進(jìn)入虛擬世界進(jìn)行操作，避免了在現(xiàn)實(shí)中可能產(chǎn)生的意外事故。對(duì)物流設(shè)備的模擬，能降低學(xué)校購(gòu)買器材的成本，還能與時(shí)俱進(jìn)實(shí)時(shí)更新設(shè)備，同時(shí)解決場(chǎng)地與資金限制的問(wèn)題。

5 總 結(jié)

將VR 技術(shù)引入物流專業(yè)教學(xué)中來(lái)，根據(jù)運(yùn)輸與配送管理課程教學(xué)任務(wù)搭建配送作業(yè)流程、運(yùn)輸作業(yè)流程、設(shè)施設(shè)備等虛擬仿真場(chǎng)景，讓學(xué)生融入虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)際操作，這種沉浸教學(xué)模式，讓學(xué)習(xí)變得生動(dòng)有趣，能促使學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生操作能力，節(jié)約教育成本，規(guī)避危險(xiǎn)。隨著5G 發(fā)布將為VR 迎來(lái)新一輪的發(fā)展機(jī)遇，VR 將在物流專業(yè)教育領(lǐng)域和教學(xué)系統(tǒng)上出現(xiàn)更多創(chuàng)新的教育模式。