上海百蝶第四代物流实验室解决方案Word格式.docx
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1.1虚拟现实技术
虚拟现实（VirtualReality），是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。
使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。
该技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
计算机虚拟现实技术的发展为我们提供了最佳的机遇，我们以此为契机为您提供更加便捷、智慧的实验解决方案，共同推动物流教学的创新与发展。
第二章第四代物流实验室解决方案
第四代物流实验室以三维互动体验式培训平台（SimLab）为核心，配合计算机及网络、3D显示系统，虚拟现实操作平台、物流设备，以及实验实训教材、教学资源库、企业运营案例数据等内容，共同搭建出第四代物流实验室的总体架构。
如下图所示：
第四代物流实验室总体解决方案结构图
2.1SimLab
三维互动体验式培训平台（SimLab）包含了仓储模拟仿真系统、港口模拟仿真系统、干线运输模拟仿真系统和配送运输模拟仿真系统四个独立的仿真系统，以及一个实验管理系统。
SimLab系统结构图
（1）仓储仿真系统（IWMS）
IWMS是以物流配送中心的整体作业环境为背景,学生扮演不同的岗位角色在三维虚拟的世界中完成物流中心运营的各项工作，让学生掌握仓储这门课程的专业知识。
模拟的设备包括自动立库、RGV、推块分拣线、电子标签拣选、单据打印机、平衡重式叉车、液压叉车、手推车、搁楼货架、重型托盘货架等50多种物流设施设备。
模拟包含市场、仓储、配送、客服、财务等部门20多个岗位的操作，如仓库管理员、配送经理、客服人员、理货员、搬运员、拣货员、补货员、复核员、出库复核员等岗位。
模拟的流程包括客服接单，仓管制定月台计划、库位安排，入库卸车，入库验收、理货，入库上架，制定出库计划，拆盘出库操作，整盘出库操作，电子标签拣选操作，RF手持拣选操作，出库复核，出库理货，出库装车以及盘点、补货等。
（2）港口仿真模块（ITOS）
ITOS是以现代化的集装箱港口的整体作业环境为背景,学生扮演不同的岗位角色在三维虚拟的世界中完成集装箱港口运营的各项工作，让学生掌握港口物流这门课程的相关专业知识。
模拟的港口设施设备包括集装箱岸边起重机、轮胎式龙门吊、20-40尺可变换吊具、集装箱正面吊、内集卡、集装箱运输船舶、40尺集装箱、20尺集装箱、检查口办公室、道闸设备、港口远程监控系统、港口照明设施、港口作业手持终端、单据打印机、吊车作业指示终端、港口作业管理系统、集装箱堆场、停车场、中控大楼、中控室电脑、内集卡作业指示终端、外集卡、进出闸读卡设备等20多种港口设施设备。
模拟的岗位有岸吊司机、龙门吊司机、堆场指挥员、岸边指挥员、检查口班长、检查口文员、现场控制班长、内集卡司机、外集卡司机、中控室文员、中控室班长、总经理等岗位。
模拟的作业流程包括客服接单录入，制定泊位、卸船、堆场计划，安排人员岗位，进口卸船，进口提箱，出口进箱，出口装船等。
（3）干线运输仿真模块（ITMS）
ITMS是以全国干线物流运输为整体作业背景,学生扮演不同的岗位角色在三维虚拟的世界中进行干线运输的组织调度工作，让学生掌握运输这门课程的相关专业知识。
模拟的设施设备包括各种运输车辆、运输车站、火车、集装箱运输船、各种装卸工具、集装器具等30多种物流设施设备。
模拟的岗位包含调度员、运输经理、客服人员、运输司机、配载员、司机、总经理等岗位。
模拟的流程包括客服接单，调度，车辆配载，送货交接，收货，GPS监控调度，铁路运输，航空运输，水路运输，特种货物运输，多式联运等。
（4）配送运输仿真模块（IDMS）
IDMS是以城市配送运输为整体作业背景,学生扮演不同的岗位角色在三维虚拟的世界中进行城市配送运输的组织调度工作，让学生掌握配送运输课程的相关专业知识。
模拟配送城市规模为36平方公里，包括各种运输车辆、集装器具、运输企业仓库等30多种物流设施设备在场景中真实再现。
模拟的岗位包含调度员、运输经理、客服人员、运输司机、配载员、总经理等岗位。
模拟配送流程包括客服接单，线路优化与调度，车辆配载，送货交接，收货，GPS监控调度，冷链配送等。
（5）实验管理系统
可对实验课程、实验项目、打分评价、上课过程进行统一管理，是四个仿真模块的基础管理平台。
上课管理：
对实验课统一管理，有开课、下课等功能；
学生、班级管理:
管理学生、班级的基础信息；
实验管理：
对系统中的实验内容进行管理，可自建实验项目；
课程管理：
挑选实验项目建立特色的课程体系，并可管理课程进度；
成绩管理：
系统对学生的操作过程与内容进行成绩评定；
在线交流：
提供教师和学生课堂在线交流功能；
实验帮助：
系统在实验过程可随时查看帮助文件。
2.2计算机及网络
（6）计算机配置
由于运行3D系统对计算机的配置有具体要求，特别是学生机有一定的要求，详见下表的推荐配置参数，此参数为系统流畅运行的推荐配置，略低于此参数的配置也可运行3D仿真系统，但不能保证计算机由于计算压力过大产生异常。
计算机建议配置表
学生机
服务器
CPU
英特尔酷睿i5处理器
英特尔酷睿i7处理器
显卡
独立显卡，显存1G
无特殊要求
内存
4G
16G
硬盘
320G
500G
操作系统
XP、win7
2003server
（7）网络
由3D投影、VR操作模拟器，所有的计算机、服务器等组成分布交互式网络系统，各部由局域网络联接为一个实时控制的大型动态系统，网络拓扑图如下所示：
第四代物流实验系统网络拓普图
2.33D显示系统
三维投影显示系统是整个虚拟现实系统中最重要的3D图形显示输出系统，其核心部分是3D立体高亮度投影机及相关组件，它将三维互动仿真系统中产生图像信息以立体投影的方式显示出来，让可交互的三维虚拟世界高度逼真地浮现于参与者的眼前，从而为用户提供一个具有高度临场感的虚拟现实环境，并结合仿真外设在三维虚拟世界中实时进行交互仿真。
3D立体显示系统包括专业的3D投影仪、3D投影幕布和其他悬挂装置等，结合三维互动体验式培训平台使其发挥最大的使用价值，对于实验教学、参观和形象展示均能起到良好的效果。
3D投影显示系统，我们提供主动式3D显示系统和被动式3D环幕显示系统两种解决方案。
（8）被动式3D环幕显示系统
被动式环幕投影系统是一种视听高度沉浸的虚拟仿真显示环境，采用多台投影（通道）组成的环形投影屏幕，环形幕半径通常有100～360弧度不等，由于其屏幕半径宽大，观众的视觉完全被包围，再配合环绕立体声系统，使参与者充分体验一种高度身临其境的三维立体视听感受，获得一个具有高度沉浸感的虚拟仿真可视环境。
被动式3D投影显示系统
（9）主动式3D显示系统
配合投影机，实现完全无缝的大画面显示。
高对比度、高亮度，高清投影屏幕能达到的7倍亮度和色彩增益，能够在会议室内灯光完全打开的情况下，呈现非常明亮、通透的3D影像。
这是主动式3D系统最大的特点和性能优势。
高清晰度和完美的色彩还原度，高清投影屏幕能够提供最佳的显示效果。
节省空间、节省投资，该屏幕安装厚度仅为160mm，是3D投影显示系统中最节省空间的。
而系统总投资仅为同等显示面积的其他大屏幕设备的几分之一甚至十几分之一。
后期使用和维护简单，运行稳定，故障率极低。
主动式3D投影显示系统
2.4虚实结合硬件设备
在虚拟现实应用的基础上，将计算机生成的虚拟物体、场景和系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现虚拟场景和现实世界两个对等的环境，学生既可以使用3D场景中的虚拟设备也可以使用真实世界的设备。
虚实结合的部分硬件设备如下图所示。
虚实结合部分硬件设备
2.5VR交互模拟器
在虚拟现实交互应用中通常会借助于一些特定应用的外设，我们根据物流作业的操作需求开发相应的交互仿真模拟器与三维互动仿真系统相连接，与真实设备操作方式基本一致，可模拟叉车，汽车，龙门吊司机室，岸桥司机室的操作过程；
多台VR操作模拟器可组成分布交互式网络系统，各部分由局域网络连接为一个实时控制的大型动态VR分布式交互仿真操作模拟系统。
分布式交互仿真（DistributedInteractiveSimulation，DIS）是近年来发展起来的一种先进的仿真技术，是一种计算机网络的仿真，多用于军事领域，可以支持作战人员训练、战术演练和武器装备论证等。
它将地理上分布的训练模拟器和参训人员合成一个逻辑上的整体，在逼真的视景和操作模拟环境中，进行人机交互度很高的仿真实验和演练。
VR交互模拟器
2.6实验实训教材
每个系统都配备实验教材，共有《仓储模拟仿真实验指导书》、《港口模拟仿真实验指导书》、《干线运输模拟仿真实验指导书》、《配送运输模拟仿真实验指导书》，实验内容紧密的与教材相关联，能够为物流教学提供有效的帮助。
具体的实验内容详见第四章课程体系中的描述。
2.7实验室整体效果图
实验室建设平面布置图如下图所示，包括了虚拟现实操作体验区、3D投影显示区、VR操作体验区。
如下图所示
实验室布局平面图
实验室布局效果图
第三章方案特点与优势
3.1与前三代物流实验室解决方案的优势比较
第四代物流实验室解决方案使用虚拟现实技术从本质上区别于传统的物流实验实训方式，具备了传统方式无法比拟的先天优势，这也是近年来虚拟现实技术广泛应用于国防军事、医疗卫生、安全生产等领域的培训工作的重要原因。
其物流实验教学中的应用优势具体体现在以下3个方面。
（10）更贴近企业实际的运作环境
⏹真实再现物流企业的运作环境与业务流程
三维场景中设施设备的规模可以不受学校投入资金和实验室场地面积的约束，按照工业标准进行3D建模，营造工业级的作业环境。
实验内容必须体现实际物流企业的功能要素与作业细节，实验操作对象与企业实际相吻合，实验过程与企业实际工作流程相一致，将实验与实际生产联系起来，从而避免实验内容脱离实际而过于肤浅。
⏹在三维场景中可以构建出传统硬件实验室无法创建的作业环境
由于技术条件、场地空间的多种因素限制，使得许多物流实验内容无法在硬件平台上有效的进行实验，例如港口和运输课程中有些实验内容没有对应的硬件实验平台，这为三维系统提供很大的发挥空间，其中三维互动干线运输系统中的作业背景为整个中国的干线运输网络，这是在使用硬件传统方式是无法做到的。
⏹实验数据更加真实有效
不再受限于硬件设备的规模，实验数据会更加真实有效，产生的实验结果也更加明确。
（11）参与度高、教学便利
⏹参与的广度
打破传统硬件实验教学过程中“一人做多人看”的局面，所有学生都可以独立的进行实验操作，同时参与进来进行相同实验任务，做到“人人有参与，人人有收获”，在有限的实验课时中可以开展更多的实验内容，让学生收获的更多。
同时三维软件的操作模式类似于电脑游戏，这样更能提高学生实验的积极性和参与程度。
⏹参与的深度
三维互动仿真系统不同于硬件设备操作，特别是物流自动化的设备，需要有一定的自动化设备操作经验才能顺利开展实验。
在三维虚拟仿真环境中可以不怕犯错和失误，使学生更加大胆从容的进行实验任务，大胆的把所学的物流知识运用到作业过程中。
系统中独有的操作方式提示和操作规范检测等，让学生能轻松掌握每一种设备的功能和必要的操作技术。
⏹备课方便
系统会自动生成实验所需的作业环境，包括货物资料，设施设备等，省去传统实验课中老师需要提前准备的实验器材和实验对象，极大的减轻老师的备课压力和实验课的管理任务。
（12）聚焦于“管理”
⏹引入成本概念，引发学生更多的思考
不仅要完成任务，而且需要更有效率的完成。
引入成本的概念，需要学生从物流合理化和经济性的角度组织物流作业。
例如根据任务内容决定需要的岗位角色，根据任务量的大小决定每个岗位人员的数量。
每种设备都有使用费，根据任务的内容选择设备，计算物流作业成本，等等诸如此类的成本管理和人员管理的内容在运作过程中都有体现。
这也是传统实验课中所欠缺的内容。
⏹管理决策的制定和执行
在实践中检验真理。
将书本理论知识运用到实验中，根据某种策略优化物流作业过程，系统会根据作业效果自动评价实验过程的优劣。
让学生更加主动的运用所学的管理策略进行物流作业。
3.2与市场上同类3D软件的优势比较
3D软件由于具备极大的实验教学便利性和内容深度，在市场中产生了强烈的反响，各厂商也都在进行3D相关软件的开发和营销，综合对比百蝶3D软件与其他厂家的3D软件，我们不难发现，作为物流教育3D软件领导品牌的百蝶3D软件具有以下比较突出的优势。
（13）内容完整、仿真程度高
⏹管理系统中的数据与三维场景中显示的内容完美对应
三维场景中的设施设备犹如现实环境中的设施设备，在真实的物流运作过程中，需要有后台的信息管理系统与硬件设备相关联，在三维互动仿真软件中同样需要把三维场景中的设施设备与管理系统相衔接。
百蝶公司在这项技术点中投入巨大的精力去开发，将细节做到完美，这是我们跟竞争对手3D软件最大的区别。
例如以仓储软件中的电子标签拣货作业来比较，只有百蝶的3D软件能做到3D场景中的电子标签能显示货物需要拣选的数量，并且电子标签中显示的数量与订单数量完全对应。
后台管理系统可以随时往电子标签系统发送拣货信息并且电子标签能有效的执行管理系统发来的拣货数据。
⏹设备品种齐全、细节完美
系统中的模型通过高精度的实物建模、通过强大的图形渲染引擎、逼真的物理碰撞，真实的模拟各种物流设备的操作和作业流程，给用户带来逼真的操作体验。
系统中的规模宏大，例如在港口模拟仿真系统中，百蝶3D系统以上海洋山港一期工程为蓝本，真实的构建出国际规模的大型港口，具有岸桥设备12座、门坐式起重机12座等大规模设施设备。
其他3D软件中由于技术力量的限制无法构建出大规模的运作场景。
（14）虚拟现实与流程动画区别
⏹虚拟现实不是流程动画
相比于其他3D软件中大量使用流程动画来代替需要实际操作的内容，虚拟现实技术中的作业过程产生的画面输出是由操作者决定的，而流程动画是由软件开发人员作死的录像资料进行播放。
这种固定死的动画流程使得整个软件的参与性、互动性和真实性大打折扣，完全不能起到采用虚拟现实技术所能达到的实验目的。
例如在仓库收货理货的环节，只有百蝶公司能做到货物的卸货和理货验收作业的每一步由操作者来完成，而竞争对手的软件中大量的存在以动画演示来代替卸货和理货的作业过程。
⏹固定式的流程模拟不同于运营仿真模拟
在竞争对手的3D软件中大量的存在以点击按钮来完成某项作业过程，并且每项作业过程都是安排好的单一执行路线，不会存在操作的变化性。
只是简简单单的走流程，学生关于作业优化和组织运营的过程无法能得到训练。
（15）实验管理与自动评分
⏹实验管理
百蝶3D软件是市场中唯一具有实验管理功能的一款3D物流教学软件。
从SimLab系统的结构图中可以知道，百蝶的3D产品包含了一个实验管理软件，通过实验管理软件能够有效的帮助老师来开展实验课程，管理实验学生、组织实验过程，把握实验进度，创建实验课程体系等。
⏹自动评分与成绩管理
百蝶3D软件是市场中唯一具有自动评分功能的一款3D物流教学软件。
三维互动仿真软件的评分系统具备智能操作指导、诊断和评测，通过对用户的操作过程进行跟踪，根据评分体系对学生实验过程进行自动打分。
自动评分机制能使学生规范操作过程，培养严谨的实验态度；
同时自动打分和操作日志能为学生指出知识的薄弱点，使学生能有针对性的在反复的实验中提高自己的专业知识。
第四章实验课程体系
4.1课程项目安排
三维互动体验式培训平台实验课程体系以培养学生实际动手能力和运作管理为实验教学总体目标，通过平台的系统化训练，使学生成为具有较高综合素质的专业人才。
SimLab系统主要面向物流管理专业同时辐射物流工程、交通运输等专业的。
设置了56个实验项目基本覆盖了物流管理专业各门课程。
形成了仓储管理、集装箱港口管理、干线运输管理和配送运输管理四个实验平台，构建了基础验证性、综合性及设计性三个层次的实验项目体系。
仓储仿真实验课程表
IWMS三维互动仓储仿真实验
模块一、配送中心设施设备与布局
实验1：
配送中心设施设备认知
实验2：
设施布局与物流效率
模块二、入库作业管理
入库验收与上架作业
储位分配与存储策略
模块三、出库作业管理
货物出库作业
电子标签拣货作业
实验3：
RF手持拣货作业
实验4：
出库复核作业
模块四、库内管理
补货作业
盘点作业
模块五、条码与物流信息技术
货物编码与货架编码
条码应用与物流信息化管理
模块六、库存管理
配送中心EIQ数据分析
ABC分类与库存管理
模块七、物流运作成本管理
仓储作业成本计算
仓储作业成本分析与优化
模块八、真实企业情景模拟
家电物流中心业务情景模拟
超市配送中心业务情景模拟
烟草配送中心业务情景模拟
模块九、物流作业仿真综合模拟
仓储作业设计
岗位设计与人员管理
配送运输仿真实验课程表
IDMS三维互动配送运输仿真实验
模块一、配送运输作业情景训练
车辆调度与装车配载
在途监控与送达交接
退货作业处理
模块二、配送方案设计
节约里程法设计配送方案
车辆配载方案
信息技术在配送运输中的应用
模块三、配送运输成本管理
配送运输成本核算
配送运输成本分析与优化
模块四、配送运输组织与管理
配送运输综合管理
干线运输仿真实验课程表
ITMS三维互动干线运输仿真实验
模块一、公路运输业务情景训练
公路零担运输
公路整车运输
公路集装箱运输
模块二、铁路运输业务情景训练
铁路零担运输
铁路集装箱运输
模块三、水路运输业务情景训练
水路集装箱运输
模块四、航空运输业务情景训练
航空零担运输
模块五、特种货物运输
冷藏货物运输
危险品运输
模块六、运输成本管理
运输成本核算
运输成本分析与优化
模块七、运输经营管理
运输市场分析
运输优化与综合管理
港口仿真实验课程表
ITOS三维互动港口仿真实验
模块一、集装箱港口认识
集装箱码头设施设备
集装箱码头作业流程
模块二、港口作业情景训练
卸船作业模拟
提箱作业模拟
收箱作业模拟
装船作业模拟
模块三、港口生产计划与作业计划
泊位计划编制
堆场计划编制
船舶配载计划编制
模块四、港口生产作业综合管理
进口作业管理
出口作业管理
港口生产运营综合模拟
第五章新版本、新思路、新功能
5.1虚实结合
在虚拟现实应用的基础上，将计算机生成的虚拟物体、场景和系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现虚拟场景与现实世界两个对等的环境，学生既可以使用3D场景中的虚拟设备也可以使用真实世界的设备。
（16）虚实结合的目的
⏹在已有硬件环境实验室，将原来的设备使用起来，提高设备利用率。
⏹在学校硬件设备规模不足的情况下，有些同学使用3D虚拟软件有些同学使用真实设备。
避免以前一部分同学做另外的同学看的局限。
⏹引入现实设备增强实验的效果。
（17）虚实结合应用模式介绍
在理货码盘过程中既可以使用3D系统中提供的PDA也可以用真实的PDA配合真实的托盘、真实的货物来进行理货验收作业。
如下图所示。
虚实结合理货验收作业
（18）虚实结合功能点
PDA——用现实PDA去进行相关操作数据信息会反馈到3D系统中。
货架——现实世界中的货架信息可以和3D系统进行衔接，在现实世界中进行货物上架下架的信息会反馈到3D系统中，3D系统同样可以发布相关上下架操作信息到现实场景中。
货物——可以将现实世界中的货物录入到3D系统中，在现实世界中对货物的操作同样会反馈到3D系统中。
打印设备——3D系统可以连接现实世界中的打印机，打印相关作业单据，打印出来的单据内容和样式与在3D场景中打印机打印出来的单据相同。
设备控制终端——设备终端是指控制某个设备操作的计算机及其软件系统，3D系统中的终端同样可以由现实世界中的手持终端来代替进行操作。
条码扫描枪——现实世界中的条码扫描枪可以连接3D系统中，可以代替3D系统中的条码扫描枪进行相关作业操作。
托盘与周转箱——现实世界中的托盘和周转箱可以应用到3D系统中，在现实世界中对其操作可以反映到3D系统中。
5.2实验管理系统
可对实验课程、实验项目、打分评价、上课过程进行统一管理，是四个仿真模块的管理平台。
（19）实验课程上课新模式
使用实验管理系统将整个3D系统的使用进行有效化的管理，使用实验
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