一、前言
隨著物流教學改革的不斷深入，高校對物流實驗教學也提出了新需求，單純以操作和簡單流程訓練為主的實驗內容已經很難適應教學的要求。過去十年，物流實驗教學更多地依靠硬體的設備操作和軟體的數據處理，而忽略了對其整體運作管理的關注。越來越多的反饋信息表明，物流實驗教學只有從以認識和操作為主走向以經營管理為本，才能有效地實現物流人才的培養目標。讓我們回顧一下物流實驗實訓教學的發展過程，從出現的時間與功能我們把他分為三階段：
第一代流程式軟體實驗室
以物流管理軟體為基礎輔以簡單的物流設備，滿足簡單物流設備認知和物流軟體操作的教學需求，主要進行物流作業數據的程式化操作。
特點：
易操作、能夠展現物流運作的數據環境；
設備簡單、功能單一、可開展的實驗很有限。
第二代離散式硬體實驗室
將工業設備進行改造引入到實驗室中，基本涵蓋了物流活動所需的設備（以倉儲設備為主），營造出真實的物流作業的硬體場景。
特點：
設備豐富、效果直觀、可操作內容多；
簡單的設備堆積、沒有與形成相互關聯的系統，實驗體系不夠明確。
第三代集中式綜合實驗室
在前兩代的基礎上將軟、硬體集成套用，構建出物流作業的實際框架，注重一體化的運作。實驗體系逐步建立，配套教程和學習資料逐漸增多。
特點：
系統成熟度高、運作環境貼近現實；
流程性強，柔性差，實驗內容的拓展和提高的空間有限。
隨著物流學科的發展和課程改革的不斷深入，在更高實驗教學需求下，傳統方式已顯得力不從心，包括設備操作與維護困難、學生的參與度、實驗過程的管理和評價、管理過程如何進行、實驗過程中的安全隱患等諸多因素，使得實驗室的使用率成為討論的焦點。
物流實驗室未來的發展方向在哪裡？
作為物流數位化教學領域的領導廠商，百蝶始終高度關注教學改革的新趨勢和用戶的實際需求。結合自身在物流實驗教學領域深耕多年的豐富經驗，在過往物流實驗教學解決方案的基礎上，提出了以體驗式教學理論為根基，虛擬現實技術為手段的第四代物流實驗室解決方案——三維互動體驗式培訓平台（SimLab）。強調物流各要素內部聯繫和系統化運作；物流運營的有效化管理，我們相信這將是未來物流實驗教學的發展趨勢。
計算機虛擬現實技術的發展為我們提供了最佳的機宜，我們以此為契機為您提供更加便捷、智慧的實驗解決方案，共同推動物流教學的創新與發展。
二、第四代物流實驗室簡介
第四代物流實驗室以三維互動體驗式仿真系統為核心，配合計算機及網路、3D顯示系統，虛擬現實操作平台等硬體設備以及實驗教學體系、教學資源、企業案例數據等內容，共同搭建出第四代物流實驗室的總體架構
實驗室建設平面布置圖如下圖所示，包括了虛擬現實操作體驗區、3D投影顯示區、VR操作體驗區。
實驗室布局圖三、建設效果
1、真實再現物流企業運作環境模擬真實物流企業的硬體環境，如倉儲仿真中模擬了50餘種物流設備；港口仿真中模擬了20多種碼頭相關設備；運輸仿真中模擬了30多種運輸相關設備。在此基礎上系統還仿真了真實物流企業的管理流程。
2、逼真的設備操作體驗
系統中的模型通過高精度的實物建模、通過強大的圖形渲染引擎、逼真的物理碰撞，真實的模擬各種物流倉儲配送設備的運作，給用戶來帶更真實的操作體驗。結合各種設備的操作規範，操作方式，提示檢測等，讓學生掌握每一種設備的功能和必要的操作技術。
3、人機互動與人人互動
互動性作為虛擬現實的重要特點之一在我們系統中得到了很好的體現，從設備的操控性體現了人機之間的互動，學生實訓過程中以角色扮演的方式參與了物流企業的運營，學生在虛擬環境中化身為同事關係進行互動共同完成物流任務。
4、精確數據仿真
數據仿真主要體現在兩方面，其一在虛擬環境中的所有庫位、箱位、車輛以及貨物都與現實一樣用相關編碼在管理系統中管理起來；其二在貨物的流轉過程中都有條碼、GPS以及條據等手段在管理系統中管理起來。
5、實驗過程靈活可控
三維互動體驗式培訓平台實驗管理系統是實驗課管理的核心模組，具備實驗課程體系建立、上課過程管理、實驗指導和線上交流等功能。教師可根據實驗教學計畫在系統中自主創建實驗課程和實驗項目，可控制上課內容、上課時間、實驗人數、實驗分組等，方便教師對實驗過程進行指導、監控，把握學生的實驗過程，減輕實驗備課負擔，方便教學。
6、科學的實驗評價體系和自動評分系統
三維互動仿真軟體評分系統具備智慧型操作指導、診斷和評測，通過對用戶的操作過程進行跟蹤，根據評分體系對學生實驗過程進行自動打分。自動評分機制能使學生規範操作過程，培養嚴謹的實驗態度；同時自動打分和操作日誌能為學生指出知識的薄弱點，使學生能有針對性的在反覆的實驗中提高自己的專業知識。
四、課程體系
三維互動體驗式培訓平台實驗課程體系以培養學生實際動手能力和運作管理為實驗教學總體目標，通過平台的系統化訓練，使學生成為具有較高綜合素質的專業人才。SimLab系統面向主要面向物流管理專業同時輻射物流工程、交通運輸等專業的。設定了52個實驗項目基本覆蓋了物流管理專業各門課程。形成了倉儲管理、運輸管理、貨櫃港口管理三個實驗平台，構建了基礎驗證性、綜合性及設計性三個層次的實驗項目體系
核心繫統與設備介紹
1、系統介紹
三維互動體驗式培訓平台採用虛擬現實（VR—VirtualReality）技術、人工智慧（AI—ArtificialIntelligence）技術、多媒體技術共同構建出一個逼真的三維環境，用戶通過計算機輸入輸出設備、VR仿真模擬器等跟虛擬世界中的實體進行信息交換，產生仿真的結果。讓學生熟悉作業環境、體驗崗位操作、驗證設計方案、執行管理活動、仿真策略執行結果，同時避免誤操作引起的人身安全隱患。系統涵蓋的知識面廣、實驗內容豐富、實驗模式多樣、表現形式生動，具有很強的實驗性。①在虛擬的環境中體驗真實物流世界
真實再現一個現代化的大型物流企業，模擬內容覆蓋企業常用設備與工作環境，包括健全的物流企業崗位。真實的物流管理系統與虛擬物流設備與貨物無縫聯接，使虛擬環境與真實物流企業流程與操作環境相一致的效果。
②真實的設備操作體驗
系統中的模型通過高精度的實物建模、通過強大的圖形渲染引擎、逼真的物理碰撞，真實的模擬各種物流倉儲配送設備的運作，給用戶來帶更真實的操作體驗。
③任務驅動案例教學
系統將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念；將再現式教學轉變為探究式學習，使學生處於積極的學習狀態。學生在項目操作過程中，理解和把握教學要求，體驗實踐的艱辛與樂趣，培養分析問題和解決問題的思想和方法。
④科學的培訓體系
根據學生掌握知識的一般規律把實驗分為二個層次，單人仿真主要針對崗位與操作環節以及完整流程的熟練掌握。在學生熟練掌握崗位技能與流程基礎上，多名學生相互配合進行多人互動仿真體驗，開展物流企業綜合運營管理實驗實訓。
⑤科學的評價體系
培訓過程全程監控，培訓進程引導，對培訓結果進行科學統計與評價。
⑥小組對抗自主快樂學習
引入小組競爭機制，寓教於樂，學生自主、快樂的學習。
⑦輕鬆備課方便教學
系統提供案例數據，老師可利用系統自有案例數據下達任務，也可按所提供界面編輯數據，對學生實驗的過程進行監控統計，對學生實驗結果系統自動評分。
2、SimLab系統構成
①實驗管理系統模組可對實驗課程、實驗項目、打分評價、上課過程進行統一管理，是三個仿真模組的基礎管理平台。
上課管理:對實驗課統一管理，有開課、下課等功能；
學生、班級管理:管理學生、班級的基礎信息;
實驗管理:對系統中的實驗內容進行管理，可自建實驗項目；
課程管理:挑選實驗項目建立特色的課程體系，並可管理課程進度；
成績管理:系統對學生的操作過程與內容進行成績評定；
線上交流:提供教師和學生課堂線上交流功能；
實驗幫助:系統在實驗過程可隨時查看幫助檔案.
②倉儲模擬仿真模組：
WMS
①採用.net框架，前端使用Extjs技術。系統包括：基礎設定、倉庫設定、客戶管理、入庫管理、庫內管理、出庫管理、報表管理等一般WMS所具備的功能；
②本系統與倉儲虛擬現實系統無縫連線，可對虛擬場景中的所有庫位、貨物、崗位、托盤以及周轉箱等進行信息管理；系統與虛擬手持終端、虛擬電子標籤揀貨、虛擬自動化立庫、虛擬自動分揀線以及無人小車等自動化設備擁有接口，可以系統中直接下達作業指令。
③支持在虛擬場景中的電腦上以瀏覽器方式打開，無需跳出虛擬現實系統，使用戶體驗性更強。
倉儲虛擬現實系統
①仿真場景基於.NET的API64BIT色彩HDR渲染；ATI顯示卡使用Fetch4技術,Nvidia顯示卡使用HardwareShadows技術，使虛擬場景具有即時陰影效果，產生更加逼真的效果；
②使用目前世界上最高級的NVIDIAPhysX物理引擎，產生逼真的物理碰撞，真實的設備操作體驗；
③虛擬系統內嵌webkit瀏覽器引擎核心，直接可在虛擬電腦中打開WMS。
③港口模擬仿真模組：
TOS
①採用.NET框架，前端使用Extjs技術。系統包括：進口提箱、出口進重、場箱位管理、進口卸船、出口裝船、中控監控、單據列印管理等一般TOS所基本的功能；
②本系統可對虛擬場景中的所有箱位、箱號、貝位以及裝卸設備等進行信息管理；系統可自動生成訂單信息；系統與虛擬手持終端、虛擬岸邊起重機、虛擬門式起重機設備擁有接口，可以系統中直接下達作業指令。
港口虛擬現實系統
①仿真場景基於.NET的API64BIT色彩HDR渲染；ATI顯示卡使用Fetch4技術,Nvidia顯示卡使用HardwareShadows技術，使虛擬場景具有即時陰影效果，產生更加逼真的效果；
②使用目前世界上最高級的NVIDIAPhysX物理引擎，產生逼真的物理碰撞，真實的設備操作體驗；
③虛擬系統內嵌webkit瀏覽器引擎核心，直接可在虛擬電腦中打開TOS。
④運輸模擬仿真模組：
TMS
①採用.NET框架，前端使用Extjs技術。系統主要包括：車輛調度、路徑尋優、在途跟蹤、貨運配載、GPS/GIS、單據管理等一般TMS所基本的功能。
②本系統可對虛擬場景中的所有車輛、貨物、崗位、托盤以及裝箱信息等進行信息管理；系統與虛擬手持終端、虛擬GPS終端、虛擬車輛等設備擁有接口，可以系統中直接下達作業指令。
③支持在虛擬場景中的電腦上以瀏覽器方式打開，無需跳出虛擬現實系統，使用戶體驗性更強。
運輸虛擬現實系統
①仿真場景基於.NET的API64BIT色彩HDR渲染；ATI顯示卡使用Fetch4技術,Nvidia顯示卡使用HardwareShadows技術，使虛擬場景具有即時陰影效果，產生更加逼真的效果。
②使用目前世界上最高級的NVIDIAPhysX物理引擎，產生逼真的物理碰撞，真實的設備操作體驗。
③虛擬系統內嵌webkit瀏覽器引擎核心，直接可在虛擬電腦中打開TMS。
3、VR互動模擬器
實時互動模擬是虛擬現實技術重要的特徵和要求之一，離開實時互動，虛擬現實套用將失去其價值和意義，這也是虛擬現實技術與三維動畫和多媒體套用的最根本的區別。在虛擬現實互動套用中通常會藉助於一些特定套用的外設，我們根據物流作業的操作需求開發相應的互動仿真模擬器與三維互動仿真軟體系統相連線，與真實設備操作方式基本一致，可模擬叉車，汽車，龍門吊司機室，岸橋司機室的操作過程；多台VR操作模擬器可組成分布互動式絡系統，各部分由區域網路聯接為一個實時控制的大型動態VR操作模擬系統。
VR互動模擬器4、3D立體顯示系統
效果圖虛擬三維投影顯示系統是整個虛擬現實系統中最重要的3D圖形顯示輸出系統，其核心部分是3D立體高亮度投影機及相關組件，它將三維互動仿真系統中產生的圖像信息以立體投影的方式顯示出來，讓可互動的三維虛擬世界高度逼真地浮現於參與者的眼前，從而為用戶提供一個具有高度臨場感的虛擬現實環境，並結合仿真外設在三維虛擬世界中實時進行互動仿真。
3D立體顯示系統包括專業的3D投影儀、3D投影幕布和其他懸掛裝置等，結合三維互動體驗式培訓平台使其發揮最大的使用價值，對於實驗教學、參觀和形象展示均能起到良好的效果。
