一、物流實驗室概述
實驗課是國內教育公認的薄弱環節，我國學生普遍缺乏上手練習和允許犯錯誤的機會，而國外教學培訓機構絕大部分的儀器設備，任何類別的學生，都可以親手操作。很多知識只有在親身實踐之後，再加以理論指導才能理解透徹。現在國內高校也增加了很多實驗設備，但總是擔心學生弄壞了，不敢放手讓學生去用，利用率不高。
物流專業實驗課程除了以上共性的問題外，還有其自身的問題。2000年我國物流專業剛剛起步，到2001年開設物流專業的學校數共有9所，隨後我國物流專業以驚人的速度發展。根據中國物流採購聯合會在2011年成都會議上發布的數據，全國開辦物流類專業的本科院校有410所，高職院校有800多所，中職院校有2000多所，足見規模之大。
近10年，隨著大量院校開辦物流專業，物流實驗室建設也如火如荼，總結起來，到目前為止物流實驗室發展經歷了三個階段：
第一代：流程模擬軟體實驗室。這類實驗室的實驗設備主要是物流管理軟體，其優點是投入少，缺點在於學生對軟體所體現的企業工作流程沒有概念，實驗數據也經常可以隨意填寫，實驗結果難以評價。這類實驗課程，老師往往難講明白，學生難理解。此種模式物流實驗室可能淪為學生打遊戲和上網的場所。
第二代：物流硬體設備實驗室。這類實驗室主要採購一些物流倉庫設備，例如Pitck-to-light系統、RF系統、AS/RS系統等。這類實驗室的優點是直觀，整體效果好。缺點是投入大，場地要求高，但能操作的崗位數少且層次偏低；設備維護難，實驗組織管理難。此種模式的實驗室可能最終僅成為演示物流設備操作的場所和領導與專家參觀的場所。
第三代：物流集成實驗室。這類實驗室是前二代的結合體，實驗室硬體軟體均具備。優點是：除了整體美觀外，還具有系統性。缺點是：第二代中存在的問題沒有改善，且維護更加困難；實驗設備對流程與數據都沒有任何柔性，只能按部就班的操作。第三代的模式實際上在目前市場上還有很多物流設備供應商沒法做到，實驗室中的設備無法按流程管理起來，所謂的供應鏈系統也只是把倉儲配送、生產流程、POS等各軟體拼接起來，已經嚴重偏離了供應鏈的真實涵義。此種模式的結果與第二代一樣，物流實驗室成為了演示與參觀的場所。
二、功能要求
通過以上三代物流實驗室發展分析，實驗室現存問題已十分明了，物流實驗室下一步發展的出路在哪呢？想找到這個問題的答案，必須首先分析物流實驗室的真正功能要求是什麼。
1.具有操作訓練和內容驗證的功能
理論教學中許多內容需要通過實驗課程來驗證或者按理論要求來操作訓練，實驗室要做到這一點必須具備支持學生較長時間反覆練習並允許學生犯錯的能力。物流實驗操作體驗的內容應該包含所有物流崗位，如理貨、叉車駕駛等，其目的不是掌握搬運箱子與駕駛叉車本身，而要讓學生深刻理解物流流程，為將來的走上管理崗位儲備“能量”。
2.具備模擬真實企業環境，深度剖析操作細節與工作原理的功能
實驗內容必須體現物流企業中的所有功能要素與操作細節，實驗操作對象與實驗數據要完全一致，實驗過程與企業實際工作流程也應基本一致，這樣才能將實驗與實際緊密聯繫，從而避免實驗內容脫離實際而過於膚淺。
3.實驗內容具有全面性、系統性和整合性
各種類型的物流企業均是一個複雜系統，物流實驗的內容必須涵蓋企業的多個方面，同時又滿足專業課程教學的要求，因此實驗內容必須具備將企業實際與學校教學二者進行整合的能力。
4.實驗內容柔性化並具有創新功能
實驗內容來源於企業但要高於企業，把在企業的問題集中的體現在實驗系統中，這樣才能達到訓練人才的目的。與此同時，實驗內容也不能捆住學生的手腳，必須引導學生髮揮想像力和創造性，讓學生能自主實驗並更新實驗內容，從而提高實驗的趣味性和吸引力。
5.具備科學管理實驗過程的功能
要達到預期的實驗目標，實驗室必須對整個實驗過程進行監控，在實驗中必須能對實驗進程進行引導，實驗結束後必須能對實驗的結果進行統計分析和評價，幫助學生和教師追溯實驗過程，總結實驗經驗，提高實驗質量。
6.具備便利教師實驗教學的功能
物流實驗往往以班級為單位進行，因此物流實驗室必須能滿足至少一個班進行實驗的要求。同時，一個成功的物流實驗必須與企業方方面面的實際情況進行聯繫，準備實驗對教師而言任務繁重。因此，實驗室應提供給教師充足的實驗材料，便捷的備課方式和豐富的實驗內容。
7.項目驅動案例教學的功能
教育部“關於中等職業教育改革創新行動計畫”與“關於全面提高高等職業教育教學質量的若干意見”明確指出職教改革以就業為導向，以職業崗位勝任能力為標準的改革。採取“項目教學、案例教學、場景教學和模擬教學等多種教學方式，增強教育教學的針對性和實效性。強化實踐教學方式的工作過程導向；更新教學手段，構建網路學習平台，支撐隨時學習；創設生產服務模擬場景，特別是通過數字仿真、模擬流程、虛擬現實等方式生動直觀地展示知識、技術和生產服務崗位。”“要充分利用現代信技息術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。”
三、第四代解決方案
1. 第四代物流實訓室概況
通過分析以往三種模式物流實驗室各自的優劣，總結現代物流實驗室的功能需求，並在長期市場調研的基礎上，上海百蝶計算機信息有限公司推出第四代物流實驗室產品：三維互動體驗式培訓平台。
三維互動體驗式培訓平台採用虛擬現實技術，把真實物流企業環境虛擬化，讓學生以角色扮演的方式參與物流企業的運營管理。該平台既仿真了物流企業的硬體環境，又仿真了物流企業各種工作崗位；既仿真了物流企業的業務流程，又仿真了物流企業各崗位的協作；既仿真了物流企業的具體操作，又仿真了物流企業的整體計畫。
目前，三維互動體驗式培訓平台共包括六個產品：三維互動倉儲仿真系統專業版和旗艦版、三維互動運輸仿真系統專業版和旗艦版、三維互動港口仿真系統專業版和旗艦版。這六個產品從仿真對象角度可分為三個系列：倉儲企業系列產品、運輸企業系列產品和港口企業系列產品；從培訓內容角度可分為二個層次：專業版側重於企業崗位任務與操作流程培訓，旗艦版在專業版的基礎之上增加多人配合下的企業運營培訓，完整再現了企業真實工作環境，使訓練效果最佳。 1）投入相對較低而參與實驗的人數較多；
2）實驗實訓內容與企業實際基本一致，實驗真實、全面；
3）實驗管理功能完善，教師備課便捷；
4）實驗設備較易維護，支持學生多次反覆練習；
5）實驗主動性強，學生實驗興趣濃，接受快；
6）實驗採取項目驅動案例教學，符合國家教改要求。
三維互動體驗式培訓平台的缺點主要是對實驗計算機的性能有一定要求，尤其是對顯示卡的要求較高。隨著現代計算機技術的發展，以上海百蝶公司的三維互動體驗式培訓平台為代表的第四代產品必將引領物流實驗室新的發展潮流。
2. 設計原則
1）目的性原則
任何教學活動都必須圍繞教學目標進行設計和組織，我們的軟體在設計之初就以明確的實驗教學目標作為工作導向，既追求產品形式美觀，更注重軟體內容豐富。
2）參與性原則
如何才能讓全體學生都積極參與實驗活動呢？我們的軟體在設計時充分考慮學生的知識結構、認知水平和心理特徵等因素，參考網路遊戲的形式，將實驗參與形式定位於團隊內合作，團隊間競爭，以增加學生的參與程度。
3）層次性原則
層次性有兩方面含義：一方面指目標的定位要有層次，既包括為掌握物流作業而設計的操練性質的實驗，又包括著眼於物流內涵，具有流程性的實驗，實驗設計按照從低級到高級的原則；另一方面指同一個實驗任務內容，在難度的設計要有一定的梯度，以適合不同層次的學生參與。
4）趣味性原則
首先，實驗的組織形式應靈活多樣，不斷激發學生獵奇的欲望；然後，儘量創設符合學生心理的工作場景，讓學生在實驗過程中產生成就感；最後，引入一定的競爭機制，建立起一個公正合理的評判標準，通過競爭最大限度地激發學生的參與熱情。
3.運行模式
根據層次化教學的需要，三維互動體驗式培訓平台的實驗教學系統分為三種模式：
1）任務互動體驗培訓模式
任務互動體驗是指學員以特定的崗位角色進入虛擬現實系統中，完成該角色的工作內容。它主要是針對操作性訓練內容的仿真培訓，比如模擬搬運工進行叉車的仿真操作以完成貨物的上下貨架。此種模式與任務培訓系列產品相對應。
2）流程互動體驗模式
流程互動體驗模式是指根據實驗任務，學員需要在系統中隨著業務流程切換不同的崗位角色，以完成整個任務。通過流程互動體驗模式的訓練，可以讓學生掌握物流運作的內容，並進行一些物流策略的研究。此種模式與流程培訓系列產品相對應。
3）多人協同體驗模式
多人協同任務需要多名學員組成一個實驗小組，每個成員在系統中扮演不同的崗位角色，相互協作完成項目任務，如圖1所示。通過多人協同主要訓練學員團隊合作的能力，伴隨著人員管理，設備管理，財務管理，讓學生深刻理解物流管理的內容，使專業知識在實驗過程中得到套用。此種模式與運營仿真系列產品相對應。
4.特點
目前在國內物流教學領域內，虛擬仿真軟體產品大致分為三個類別：1、動畫演示、流程仿真；2、基於數據的管理仿真；3、建模仿真。物流實踐教學要求學生在熟悉物流設施設備的基礎上，對於物流活動業務流程，管理模式、運行策略等方面能有深刻的認識和理解。
三維互動體驗式培訓平台完全不同於以上三種虛擬仿真軟體產品，其虛擬現實系統針對多人協同任務的實施給出了很好的解決方案，運用網路技術實現了處於不同崗位的實驗小組成員在系統構造出的虛擬現實環境中同時對一個培訓項目進行協同作業。為了保證位於不同地域、履行不同職責的小組成員能高效、協調地工作，協作仿真培訓系統既需要實現小組成員間的交流、實驗環境的構造，還需要實時協調各成員實驗場景的信息、仿真培訓單元對象的行為和處理實驗的可視化操作等。相對於一般的仿真教學軟體而言，三維互動體驗式培訓平台的仿真實驗系統具有以下特點：
1）逼真的物流設施設備模型和運作環境；
2）逼真的物流設備操作體驗；
3）單人和多人協同的操作環境；
4）前台實驗場景中的數據與後台管理信息系統中的數據同步；
5）對實驗過程進行監控和統計；
6）提供科學的實驗績效評價與考核體系。
5. 優勢
1）3D 虛擬仿真技術為用戶真實再現一個現代化的大型物流企業
三維互動體驗式培訓平台來源於對現實生活，通過對實際物流企業設施設備進行藝術加工後，真實再現了現代物流企業的環境，這種真實性使得使用者對內容產生一種信任感，這種信任感保證了使用者在虛擬培訓環境中完成實現中的各種任務。同時，這種真實性也滿足了學習中所需要的直觀性。如在倉儲企業運營管理系統中模擬了1萬平方的大型現代配送中心，模擬的設備包括立庫、高速分揀線、電子標籤等50多種物流設備。
2）虛擬物流企業為每名培訓學生均設立了參與崗位，並支持崗位間的輪換
三維互動體驗式培訓平台採取角色扮演方式開展培訓，學生模擬企業員工，充分參與到物流企業的經營實踐之中。如倉儲企業運營管理系統中學生可擔任的角色既包括倉儲經理、配送經理、市場經理等管理人員，也包括理貨員、上架員、揀貨員等操作人員，總計18種角色，學生可根據不同的實驗任務，在各崗位間進行輪換。
3）真實背景的物流任務引導，通過信息互動實現崗位與崗位之間、虛擬與現實之間的互動
三維互動體驗式培訓平台設計採用任務引導的模式，設計的任務都是來源於真實企業的典型業務，學校在較低投入下可實現學生不出校門就進行企業實習的目的。同時本軟體還是一個網路互動的系統，學生以角色身份登入後變身為同事關係，每個人的作業數據可進行數據交換、相互之間有流程關係，並且可進行聊天工作交流。
4）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
實驗指導教師可對學生在虛擬現實場景中的所有培訓過程進行監控，系統也可對學生實驗參與情況進行記錄，任務完成時系統可對培訓過程中的關鍵環節數據進行統計與綜合分析，並提供參考評價標準，以幫助改進實驗質量。
5）引入小組競爭機制，寓教於樂，學生自主、快樂的學習
三維互動體驗式培訓平台借鑑網路遊戲等網路互動式產品成功的經驗，將培訓方式設計成以小組為單位多人配合共同完成。一個實驗班級可分為若干個小組，在同樣的培訓任務下，各小組同時獨立進行培訓，系統可對規定時間內的培訓完成情況進行比較，實現小組內合作，小組間競爭，充分激發學生實驗興趣。
6）培訓模式包括單人崗位、單人流程和網路多人互動三種，使學生由淺入深地學習
三維互動體驗式培訓平台根據學生掌握知識的一般規律把實驗分為三個層次，單人崗位模式主要針對崗位與操作環節進行訓練，學生實驗的主要內容是單個操作環節；單人流程模式重在單人完整流程的熟練掌握，系統自動下達訓練任務，學生按任務要求進行操作整體流程實訓；在學生熟練掌握前面兩階段的基礎上，多名學生相互配合進行多人互動體驗，開展物流企業綜合運營管理實驗實訓。
6. 教學的組織與實施
目前，三維互動體驗式培訓平台有三種實現方式，即三種教學方法：第一種是將情景教學法與單人崗位體驗相結合的方法；第二種方法是將案例導向法與單人任務驅動相結合的方法；第三種方法是將項目教學法與多人協同完成任務相結合的方法。
無論哪種實現方式都是在虛擬現實物流仿真系統中創建貼近實際的物流運營環境，學生作為主體在系統中展開培訓，以激發學生的求知慾望，培養學生的探索精神和解決問題的能力。培訓教學將依次從確定項目任務、制定項目計畫、組織實施計畫和實驗結果評價四個步驟進行組織與實施。
1）確定培訓任務
根據項目實施的內容，三維互動體驗式培訓平台系統將提供一定數量的標準任務，標準任務來自於企業實際業務的數據和單證，使培訓任務具有真實性和實用性。項目任務也可由老師根據教學計畫自行製作並導入系統中，實驗指導教師確定了實驗任務後，將任務發給學生，作為實施實驗教學的起點。
2）制定培訓計畫
接到培訓任務後，培訓小組首先必須進行培訓計畫工作，計畫的內容應包括：培訓項目的要求；項目所需用到的理論知識；項目作業所需設備；項目作業的流程；項目作業人員分工等。
3）組織實施計畫
培訓項目的實施就是整個教學任務的展開過程，是實驗實訓教學的關鍵。在進行多人協同任務前，通過單人崗位體驗模式和單人任務模式的訓練，學員對於設備的操作和業務流程已有非常深刻的理解，在多人模式下進行操作已成竹在胸。多人模式主要訓練學員之間的溝通協作的能力，設備、人員的組織和管理能力，處理突發事件的能力。
4）培訓結果評價
當前學生物流實驗結果考核的主要依據是實驗報告，實驗報告一般是實驗後提交的，在實時性、公平性等方面存在欠缺。針對實驗報告考核方式的不足，三維互動體驗式培訓平台採用全過程監控，關鍵數據實時記錄，培訓完成即給出統計評價結果的方式對學生培訓效果進行考核，在多人協同模式下重在考核小組的整體表現，這也非常符合現代協同模式實驗教學的要求。小組的考核主要是任務的完成度、項目執行效率和管理費用等指標，個人的考核主要是設備操作的熟練度、作業的規範化和任務執行的準確性等指標。例如在虛擬現實仿真系統中執行叉車工操作時，如果駕駛叉車發生惡性碰撞，系統會自動記錄該學生的違規操作的日誌，作為實驗實訓課程的考核評價依據。
實驗室界面