基于物聯網的高校智能物流實驗室建設研究

林秋平

（1.新疆財經大學 工商管理學院，新疆 烏魯木齊 830012；2.新疆維吾爾自治區普通高等學校人文社會科學重點研究基地，新疆 烏魯木齊 830012）

物聯網技術在1999年被提出之后，經過十幾年的發展，目前在產業發展、技術研發、標準制定和應用拓展等方面取得了一些進展。我國物聯網在安防、電力、交通、物流、醫療、環保等領域已經得到應用。物流行業是最需要物聯網的行業之一，目前物流行業要降低成本，關鍵在于實現智能物流，而實現智能物流的關鍵在于深入應用物聯網技術。物聯網技術也被認為是加速物流行業信息化、實現傳統物流業脫胎換骨的革命性創新技術［1］。2011年11月，工業與信息化部印發的《物聯網“十二五”發展規劃》中提出物聯網的十大重點應用領域中就包括智能物流。

1 高校物流實驗室建設存在的問題

高校物流管理實驗室除了能夠讓學生有基本的認識和進行簡單的操作之外，更重要的是能夠為學生提供一個發現和解決物流管理問題的平臺、研究和探索物流管理問題的環境。高校物流管理實驗室應該具有一定的先進性、經濟性和實用性。但是，目前很多高校的物流實驗室所體現出來的是先進的軟硬件設備、傳統的管理思想和管理流程，智能化水平較低。

筆者通過調研發現，有的物流實驗室占地超過2 000m2且硬件設備齊全，也有的占地只有約70m2，且以軟件為主；有的投資上千萬，也有的投資幾十萬；有半自動化的，也有非自動化的；有用于參觀、演示的，也有用于實際操作的。這些差異較大的物流實驗室的實驗教學水平也將會不同。物流實驗室建設存在的問題主要表現在智能化程度、管理和實驗室利用率等幾個方面。

1.1 智能化程度較低

目前，很多高校都建設了與物流專業相關的實驗室，有的注重硬件建設，也有的注重軟件建設，但是普遍存在硬件設備獨立運行、技術水平不高、智能化程度較低的問題。

有的實驗室內區域劃分混亂，設備的擺放沒有規律，一般是根據實驗室的空間進行放置，區域之間沒有銜接。最主要的是沒有實現信息傳遞與共享，缺少軟件上的連接，普遍需要人工的大量參與，各區域內部的硬件（自動立體倉庫、AGV、電子標簽分揀、生產線等）也都獨立運行。此外，還存在不用硬件設備專門的配套軟件，又重復購買其他公司相同功能軟件的問題。這樣的實驗室使學生很難體會到物流的集成化、一體化、智能化。所以一定要重視實驗室建設的前期整體規劃、整體操作流程，考慮如何利用相關的技術使物流各環節之間銜接起來，如何體現供應鏈管理思想，如何跟上現代信息技術的發展。

1.2 實驗室管理不完善

實驗室管理大體上有2種管理模式。

一種是由學校統一管理，這是高校普遍采用的管理模式。學校成立獨立的實驗室管理部門，由實驗室管理人員對實驗室的軟硬件進行安裝及維護。這種管理模式的優點是資源集中，便于資源的有效共享；缺點是管理人員并非專業人員，缺乏相關專業知識，對軟硬件的性能、特點及操作等的熟悉需要較長的時間，不利于軟硬件設備的管理，授課教師在上課期間遇到的問題往往不能不及時解決，甚至會耽誤授課。

另一種是由專業所在學院管理，高校采取這種管理模式的較少，主要是人員配備的問題。很多高校的二級學院沒有設置實驗室管理部門的機制，沒有專職的實驗室管理人員，一般都由授課教師兼任；而授課教師很難協調教學與實驗室工作之間的關系，都不愿意承擔這項工作［2］。此外，很多高校對于實驗課要乘以小于1的課程系數，實驗課的課酬要比理論課的課酬少，也導致很多教師不愿意上實驗課。

在專業實驗室的管理上，可以由授課教師兼任，但是要調動起授課教師的積極性，比如可以增加實驗課的課程系數，支持和鼓勵教師利用實驗平臺進行研究，在相關項目的申請上給予支持等。

1.3 實驗室利用率較低

實驗室的利用率較低的原因主要體現在課程開設難度大和設備維護成本高2個方面。

1.3.1 課程的開設難度較大

實驗室在建設規劃階段，就要明確實驗室用于哪些方面或者用于哪些課程的實驗教學，根據教學和科研的需求進行實驗室的建設。但是一些實驗室建設項目是匆匆進行的，在沒有系統規劃的情況下購買了自動化立體倉庫、貨架、AGV小車、碼垛機器人、輸送機等大量的硬件設備。利用這些設備開設操作類課程是比較容易的，但是基本操作類課程不是本科教學的重點內容。

本科院校物流管理專業培養的應該是具有綜合運用能力、學習能力和創新能力的中、高層次人才，是能夠對物流的流程及網絡進行優化和設計的管理人才，通過實驗教學課程提升學生的物流管理水平才是重要的教學內容［3］。這就需要軟件和硬件設備的有效集成和高水平的師資隊伍，如果師資力量不強，在課程的設計上將有很大的難度。

1.3.2 硬件設備的出錯率及維護成本較高

一般高校物流實驗室的硬件設備都是教學級的，與工業級的設備相比價格要便宜許多。但是教學級的硬件設備出錯率較高，若實驗室管理人員對設備不熟悉，排除故障會比較困難，花費的時間也較長，往往會延誤授課進度。另外，因缺少維護資金，影響設備的維修和升級，也會導致實驗室的利用率較低。

2 建設基于物聯網的智能物流實驗室的必要性

物聯網技術使現代物流更加智能化，幫助企業實現物流戰略目標。物聯網在物流中的應用一定要雙驅動，即技術驅動和產業驅動［4］。我國物聯網技術研發和標準制定已經取得突破，在芯片、通信協議、網絡管理、協同處理、智能計算等領域開展了多年技術攻關，已取得許多成果，產業應用和推廣初見成效。物流領域產業驅動的核心是網絡和流程，這也是物流的核心內容，也就是整合網絡和整合資源、設計流程和管控流程。物聯網技術為優化物流網絡及流程提供了有效的平臺。

高校物流專業需要建設一個技術先進、集成化程度高的高水平的物流實驗室?；谖锫摼W的智能物流實驗室建設的必要性體現在以下3方面。

（1）學生可以切身體會智能物流。由于智能物流的發展還不成熟，學生更多的是從理論上認識智能物流，很難有機會在現實中觀察到物流的智能化，很難提高對智能物流的認識。而通過智能物流實驗室，學生可以切身體會主動監控車輛與貨物、信息的主動分析、倉儲的智能化等。

（2）學生可以了解物聯網及其應用。智能物流實驗室可以為物流管理專業的學生提供實驗支持，使學生熟悉物聯網在物流中的應用，熟悉其應用流程，對物聯網技術在物流產業中的應用將具有巨大的推動作用。智能物流實驗室還可以作為物聯網知識普及的場所，讓在校學生了解物聯網。據筆者了解，甚至在財經類院校，也有很多大學生不了解物聯網，然而物聯網技術已經被廣泛應用在許多行業中?，F代的大學生需要有物聯網知識。

（3）進行物聯網研究。教師可以利用智能物流實驗平臺進行教學和科學研究。物聯網在物流中的應用還并不成熟，需要行業、企業及高校的進一步研究和實踐，基于物聯網的智能物流實驗室可以為這些群體提供研究的實驗平臺［5］，也可以成為兄弟院校及企業參觀和學習的場所。

3 智能物流實驗室布局及配置

為提升高校物流管理實驗室的整體水平，滿足高校的教學目標，本文提出基于物聯網技術、結合供應鏈管理思想的高校智能物流實驗室建設方案。該方案將實驗室劃分為供應商、制造商、零售商及物流企業4個主要區域。實驗室的整體布局圖如圖1所示。

圖1 實驗室整體布局圖

供應鏈上各節點區域安裝相應的管理軟件，軟件之間預留相互連接的接口，以便供應鏈上信息的共享。

（1）制造商區域。該區域內的硬件設備主要包括生產線、服務器、辦公設備、RFID標簽、RFID識讀設備等［6］。物流實驗室中不需要復雜的加工生產，可以以產品的組裝加工為主，能夠體現其在供應鏈物流中的作用即可。制造商也可作為供應鏈上的核心企業，供應鏈上共享的信息存儲于制造商的服務器上，制造商負責數據管理。

（2）物流企業區域。該區域內的硬件設備主要包括自動化立體倉庫（教學級）、分揀線、AGV小車、辦公設備、RFID識讀設備等。物流企業負責供應鏈上的運輸及倉儲業務，各節點企業可將物品交由物流企業管理，各節點企業處只需放置少量庫存［7］。AGV小車用于模擬節點企業之間的運輸車輛，小車的行駛路線可根據實際情況自行設計（圖1中的虛線為AGV小車的行駛路線）。AGV小車上安裝傳感設備，可實時獲取運輸過程中物品的溫濕度等，可模擬可視化運輸。自動化立體倉庫及分揀線實現物品的自動出入庫及分揀作業。出入庫物品均由AGV小車進行搬運，操作現場可實現無人干預，只需操作人員對計算機軟件系統進行控制。同時也可停用AGV小車，采用人工進行出入庫作業。

（3）供應商區域。供應鏈上采用托盤全流通模式，由供應商負責管理。托盤上粘貼RFID標簽，通過RFID識讀設備進行數據的采集，數據的傳輸通過無線網絡進行。該區域內的硬件設備主要包括普通貨架、托盤、可拆解物品（可根據實際情況選擇）、RFID標簽、RFID識讀設備、辦公設備等。

（4）零售商區域。零售商區域主要有智能超市。超市的商品將全部粘貼RFID標簽，實現數據的無線采集和快速傳輸［8］。零售商共享銷售信息及庫存信息，為供應鏈上的決策提供支持。零售商區域也可根據實際情況設置庫存部分。該區域內的硬件設備主要包括手推車、零售商品貨架、RFID安全門、收銀臺、流利式貨架等。

除上述4個主要區域之外，智能物流實驗室還有沙盤展示區、中央控制區及遠程教學區等其他區域。

物流沙盤展示區用于展示物流一體化流程，可以使其體現本地區物流的特點，比如以烏魯木齊地形、交通、基礎設施等為基礎，體現新疆物流特點。

遠程教學區主要用于與企業聯合進行實時遠程教學，LED顯示屏用于顯示企業實時的操作場面。當然，這需要學校和企業進行深入的合作。LED顯示屏還可用于播放媒體資料、小組討論結果的展示分析等。

學生電腦區與4個主要區域相連接，學生可在此區域進行角色的分配，分析共享的數據。智能窗是物聯網技術的一種體現。智能窗可根據光線的強弱自動開啟或者關閉。RFID考勤系統可以有效地控制學生的出入，提高學生到課率。

中央控制區主要是對整個實驗室進行控制。

4 實驗室可開設的實驗課程

在實際的教學過程中，教師可根據實驗內容來設定供應鏈上的核心企業，核心企業可以是制造商，也可以是零售商。不同的核心企業也會體現出不同的供應鏈及物流流程，不同的流程也體現出不同的管理模式和運行模式［9－11］?，F代化的高校智能物流實驗室，不僅要能完成基本的操作實驗課程，而且要能夠承擔學生進行深入分析和研究的課程。具體實驗課程如下：

（1）供應鏈管理：供應鏈運營管理、供應商管理等；

（2）物流設施與設備：自動化立體倉庫、分揀線、AGV小車等物流設施與設備；

（3）運輸管理：運輸路徑的選擇與優化、可視化運輸等；

（4）現代物流信息技術：RFID、條形碼、無線傳感技術、物聯網技術等；

（5）物流管理信息系統：倉儲管理系統、供應鏈管理系統、物流成本管理、國際物流等；

（6）采購與倉儲：采購及倉儲的流程，自動化立體倉庫的管理，ABC分類及存儲策略管理，庫存管理等。

5 實驗室建設的注意事項

在基于物聯網的智能物流實驗室的建設過程中，應注意以下3個問題。

（1）保持實驗室的先進性?，F代信息技術、物聯網技術發展很快，智能物流實驗室的建設一定要考慮新技術的使用及實驗室的升級，始終保持實驗室的先進性。雖然物聯網技術在物流領域的應用還不成熟，但是本科院校要給學生一個先進的實驗平臺來進行研究和創新。

（2）預留軟硬件的維護費用。智能物流實驗室的硬件設備及軟件升級的成本是比較高的，很多高校將資金全部投入到實驗室的建設中，沒有預留對軟硬件設備進行長期維護的資金，影響了設備的日常維護和正常運行，甚至使實驗教學無法進行。

（3）深入進行校企合作。實驗室的建設資金對于大多數的高校來說都是不小的壓力，硬件設備的購置和維護成本又比較高。在資金有限的情況下，高校應更注重軟件的建設，而硬件設備能滿足基本的需要就可以了［12］?？梢酝ㄟ^與有實力的物流企業進行深入合作的方式，比如上文提到的遠程教學的方式，學生可以在實驗室內通過大屏幕觀看企業的實際操作場面，聆聽現場人員的講解，與現場工作人員進行交流。這種方式不僅可以為學校節省購買及維護軟硬件的資金，而且學生可以看到真正的操作場面，一定會收到非常好的效果。

6 結束語

實驗教學是物流專業人才培養過程中不可或缺的重要環節，也是保證物流人才培養質量的必要手段。智能物流實驗室建設是物流實驗教學的有力保證，能夠真正滿足教學要求，體現物流實驗室的價值，使教學水平達到一個更高的水平。

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［2］陳憲明.論高校實驗室管理的觀念創新［J］.實驗技術與管理，2011，28（2）：21－23.

［3］陳達強，劉南.高校物流實驗室建設與教學研究［J］.實驗室研究與探索，2008（4）：147－152.

［4］戴定一.物聯網與智能物流：在2011年中國物流發展報告會上的講話［EB／OL］.（2011－01－19）［2012－09－22］.http：／／www.clb.org.cn／print／infoprint.aspx？ID＝30563.

［5］周建國，桑玉坤，莊蘇.高等學校院級實驗教學中心平臺建設探索［J］.中國現代教育裝備，2011（3）：10－12.

［6］潘鴻，董紹捷.物流實驗室建設與功能分析［J］.實驗室科學，2008（4）：114－117.

［7］吳遠征，張智光.應用型本科院校物流實驗室建設探索［J］.中國物流與采購，2012（6）：70－71.

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［10］湯志宏，王祥紅.對半開放式本科專業教學實驗室管理的探討［J］.教育探索，2011（7）：101－102.

［11］趙飛，樊雪梅，姜威，等.物流管理實驗教學示范中心的建設模式探索［J］.實驗技術與管理，2012，29（6）：119－121.

［12］黃其秀.校企共建實驗室提高實驗教學質量［J］.實驗室研究與探索，2008（10）：143－144.