基于物联网技术的智能物流实训教学平台设计与应用研究
1、问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值 1.1问题的提出与课题界定
1)现代物流人才培养对物流实验教学提出了很高要求
物流业是融合信息业、运输业、仓储业和货代业的复合型服务产业，是国民经济的重要组成部分。当前物流的发展成为衡量一个国家经济发达水平高低的一个重要指标，物流发展是否合理直接关系到一个国家的经济发展前景。现代物流的根本宗旨是提高物流效率、降低物流成本、满足客户需求, 并越来越呈现出信息化、网络化、自动化、标准化、智能化等发展趋势, 其中在信息化基础上实现智能化是现代物流的核心之一。智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能够模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。
2010年，中国提出加快培育和发展战略性新兴产业。在新一代信息技术的推动下，物流产业在物联网智能化方面将迎来更大的发展空间。与此同时，随着经济的不断发展和生活水平的不断提升，人们对物流服务的需求也在不断增加，基于物联网的智能物流作为新一代信息技术服务于生产生活的重要载体，是促进技术发展、提高社会效率的重要产业之一。
智能物流教学具有专业环节多、系统性强、科技含量高、理论与实践联系紧密等特点，虽然是实践性很强的专业，但智能物流的教学处于整个物流专业教学领域中最薄弱的环节，尤其是实训教学体系。物流管理人才培养既要注重传授系统宽广的专业理论知识，更要培养学生分析和解决问题的能力(特别是创新能力)的培养，要注重学生实际业务操作能力的培养。因此，科学合理的规划并构建综合性智能物流实训教学平台，对培养出能够将理论与实践相结合的高素质复合型物流管理人才至关重要。
2) 物联网技术对智能物流运作产生深远的影响
基于物联网的智能物流作业过程中需要应用大量的自动化设备，包括自动化立体仓库、自动导向叉车、搬运机器人、数据采集设备等；与之相对应的是具有数据处理与运筹决策功能的信息化系统，如库存管理、运输路径优化、车辆调配、配货方案等等;而实现自动化与信息化的高度融合与动态交互的智能化，必不可少的是物联网技术，包括无线通信，射频识别(RFID)、无线传感网技术、全球定位 (GPS)、嵌入式智能技术、数据转换技术。智能物流是先进技术与实体经济的结合体，把前沿技术转化为先进生产力，必将产生巨大的经济价值和广阔的发展空间。
物联网必将带来物流配送网络的智能化，带来敏捷智能的供应链变革，带来物流系统中物品的透明化与实时化管理，从而实现重要物品的物流可追踪管理。物联网在物流业的应用体现在很多方面，包括以下四大领域：一是基于RFID等技术建立的产品的智能可追溯网络系统，如食品/药品的可追溯系统等。二是智能配送的可视化管理网络，这是基于GPS卫星导航定位，对物流车辆配送进行实时的、可视化的在线调度与管理的系统。三是基于声、光、机、电、移动计算等各项先进技术，建立全自动化的物流配送中心，实现局域内的物流作业的智能控制、自动化操作的网络。四是基于智能配货的物流网络化公共信息平台。此外，企业的智慧供应链等也都属于物联网的应用。
3)课题界定
本课题拟研究基于物联网技术的智能物流实训教学平台设计与应用，旨在搭建理论与实践的桥梁。通过学生在模拟环境中（实训教学平台）的角色扮演，使学生了解物流各个基本环节的操作与管理，掌握物流信息的基本流程，了解各物流管理岗位上需要的技能，掌握物流设备的原理与基本操作，培养对于物流系统的设计能力和整体认知管理能力。其意义在于：提
高教学科研水平，提高学生创新和应用能力，促进学生就业，提升学校竞争力。
1.2国内外研究现状述评
智能物流是实践性很强的专业，它的理论来源于实践，但由于办学时间较短和起步较晚，实践教学处于整个物流专业教学体系中最薄弱的环节。近些年来，国内各高校在智能物流实践课程体系建设方面进行了有效的改革尝试，但是，智能物流实践教学仍未能改变依附于理论教学的从属地位，未能形成培养人才工程能力和创新能力为主线的优化实践教学体系。目前未见基于物联网技术的智能物流实训教学平台的报告。但是，国内高校构建的物流管理实验教学平台涉及到智能物流实践教学部分。主要包括实训平台和仿真平台，代表性的如清华大学、北京物资学院、山东大学、上海理工大学等大学的物流实验室。仿真平台主要由各类计算机软件系统组成，来模拟物流运作与决策过程。实训平台主要包括小型自动化立体仓库系统、自动分拣系统、电子标签辅助分拣系统、产品装配系统、条码和RFID识别系统以及其它辅助设备,如湖南省物流信息与仿真技术重点实验室的综合物流信息平台包括了仓储、分拣、配送、零售等整个商业物流过程必需的系统和设备。其中包括物流配送设备、自动化仓库模拟小型系统、连锁超市POS系统、电子商务集成开发平台、小型自动化仓库分拣模型、物流多点配送系统、车辆监控调度导航系统，实验室将基本具备模拟研究商业物流过程的能力。 目前，资料鲜见关于国外智能物流实训教学平台研究的报道。国内外高校在物流管理实验教学平台建设方面存在的一些突出的问题：（1）实训平台整体规划欠佳，集成性较差/技术过于复杂，开放性较差；（2）各门课程实验设备及内容相互独立，交叉联系少，信息技术融合不足，（3）课程开设难度大，实验内容还是以验证理论为主，没有给学有余力的学生提供可自由发挥、提高和创新的环境；（4）未全面应用最新的物联网技术，而以物联网最新技术为代表的智能化是现代物流的核心；（5）实训能力的培养缺乏规范和系统管理。
1.3 选题意义与研究价值
（1）为物流管理专业创新的实验教学体系相适应的实验环境建设提供方案与蓝图。
（2）为教师对物联网环境下智能物流应用研究提供流程、设备、技术途径和应用等多角度的新思路和研究环境。
（3）全面支撑复合型物流管理人才必须的信息技术素养、创新素质和动手能力的培养 I.帮助学生掌握关键的智能物流技术：采用先进、实用的物流技术及设备，锻炼学员的物流技术及设备的操作水平，如电子标签辅助系统、GPS/北斗导航技术及设备、条码技术、自动拣货系统、立体仓库的自动化控制系统等；
II.增加学生的实际操作能力：让学员理解物流过程及物流概念，通过物流作业模拟，提高学员掌握物流基本流程、环节与操作的能力，直观了解物流企业的实际流程和单据流转； III.帮助学生大力提升物流综合应用能力：通过对系统流程的分析和运用，加强学生对物流内在信息、职能和流程的掌握，逐步提高学生的物流分析和综合应用能力；
IV.培养学生企业入职的良好能力：通过智能物流系统模拟和研究，确保学生深刻体会智能物流在企业管理中的重要性，通过角色的互换和交流，掌握企业对物流各个岗位的入职技能需求。
2、课题理论依据、研究目标、研究内容、研究假设、创新之处 2.1 理论依据与研究目标
课题研究依据的主要理论是物联网理论、人工智能、现代物流、实验室规划等理论。 研究目标是设计出具有国内先进水平，集教学、科研为一体的智能物流管理人才培养实践教
学平台建设的指导方案。此设计方案要适应物联网发展的最新趋势，符合开放性、集成化的指导思想和原则。具体包括以下目标：（1）构建科学合理的智能物流实训教学体系，以培养学生对复杂的物流系统进行规划设计、过程优化、物流管理智能化的实际能力；（2）提出具有开放性、集成性、先进性、经济性的智能物流实训实验教学平台设计方案；（3）将研究成果应用到实验室教学中，根据应用情况进行针对性调整和完善。
2.2研究内容
1）智能物流实训实验教学平台功能需求分析 智能物流实训系统基于物联网技术，实现商品全生命周期的追溯与可视化管理。整个系统以商品的销售为驱动，以数据共享为前提，以物联网技术为支撑，对包括生产企业、配送中心、运输企业与超市的闭环供应链系统进行全程运作模拟，系统应包括以下功能：
（1）帮助学员理解和学习现代智能物流系统：实训平台应可以帮助学生直观地理解智能物流的概念及物流过程，提高学生掌握物流基本流程、环节与操作的能力，并能让他们练习掌握具体的物流信息系统的操作，培养他们的实践技能，增强他们的就业竞争力。
（2）帮助学员建立物联网概念：学生只有掌握各项物联网技术的特点，才能有扎实的基础去学习复杂综合物联网知识，并对物联网技术的发展及其在物流领域的应用情况进行分析。 （3）帮助学员更为深刻地理解物联网技术在物流管理全流程中应用：通过使用物联网技术能够解决物流作业的实时信息采集，并对采集的信息进行分析和处理，通过各个物流环节中的信息传输和实时跟踪，能够有效控制物流全过程，做到物流的信息化和可视化。
（4）帮助学员进一步学习如何将物联网技术结合管理理论与方法来解决物流过程及商务过程中各类要素的联网功能、数据的全自动化采集和传递。
（5）帮助学员提高其自主创新性：通过对运用物联网技术模拟智能物流实训系统各个不同环节的学习，学生可以自行设计、设定物流管理及商务系统的各类参数，研究物流管理及商务过程中典型环节的管理，基于现有系统开发各类物流管理及商务应用管理模块。 2）智能物流实训平台设计 （1）智能生产物流实训子系统
目的是让学生在模拟操作企业生产物流的全过程中了解生产物流整个流程，并让学生掌握基于RFID 及电子产品编码（EPC）技术的数据采集、数据管理、数据可视化与应用系统集成。例如在生产加工环节，获取生产的环境信息与加工信息，包括温度、湿度、光照度等。其关键点是通过与模拟货物EPC 的绑定，让学生能够理解智能生产管理中多项技术集成的理念，具体包括生产线运作智能管理、电子标签拣货系统管理、电子看板系统管理。 （2）智能仓储/配送管理实训子系统
设计自动化立体仓库管理实训系统，拟实现对集信息、存储、管理于一体的高技术密集的机电一体化系统(立体仓库)的有效管理。堆垛机根据控制计算机的指示，进行原料、半成品、成品的入库、存储、出库操作。在作业管理系统调度下，还可对非生产线需求快速进行快速响应(来自于采购部门的采购原料入库、销售出库、仓储部门内部盘点/移库/损溢处理等进出库作业)。
另外，基于RFID和移动商务协同等先进技术，设计面向移动商务信息的集成管理平台，让学生理解其目的是为企业提供基于RFID 技术及移动商务技术的产品入库、存储、盘点、库存管理与控制、出库、配送、移动采购，完成对移动商务数据采集、建模、存储、查询、交换、分析和使用的系统解决方案和工具。 （3）智能运输实训子系统
通过使用地理信息系统（GIS）和全球定位技术（GPS、北斗导航），用户可以进行地图浏览、监控车辆运行、实现路径回放功能。学员可以深入理解空间数据管理技术在运输管理中的运
用，理解车辆监控系统是如何运用GIS、GPS/北斗导航等技术实现全流程的透明化与可追踪，如何在恶劣的环境下很好地掌握车辆运行的动态变化，实现真正意义上的智能监控。 （4）智能超市综合管理实训子系统
包括智能超市后台管理系统和前台管理系统，后台管理系统是在后台综合管理与采购管理中需要使用的客户端软件，主要用于实现用户管理、商品管理、查询分析、销售管理、货架管理、订单管理与系统管理等功能；前台管理系统主要用于实现商品选择、商品折扣信息浏览、超市购物地图查看与购物车室内定位、商品信息查看等功能。 （5）智能购物车实训子系统 主要功能包括商品信息查看、商品位置导航、快速结算等。通过学习和模拟使用智能购物车，能够理解该子系统的关键是通过智能购物车集成的RFID模块读取带有RFID标签的商品信息，通过EPC 网络功能获得该商品信息，并同时通过智能购物车集成的智能触摸屏来查看商品的详细信息。
（6）智能教学管理实训
将物联网技术应用到实际教学管理中，提供一个智能教学管理环境。该子系统分为学生终端、智能考勤系统、智能教学资源管理系统、显示系统、云计算后台系统等。可将系统的功能显示在教师电脑中，结果利用图像形式表示，配合相关的数据分析，教师可根据选择情况判断教学情况。通过学习，学生可以掌握如何运用由输入、显示、RFID识别、无线传输组成的学生终端来实现学生考勤、课堂互动以及课堂测试等功能；学生还可以自主设计系统并通过实验系统得以验证和实现。
3) 智能物流实训实验教学平台的应用研究
将智能物流实训实验教学体系的研究成果应用到实验教学中，根据反馈意见进行修正；同时将平台设计思想循序并有步骤、有计划地用于学校的智能物流实验室建设中，对其进行跟踪研究，根据回馈信息评价所设计方案的可行性和应用效果，对出现的各种情况进行分析，根据实际情况对研究理论和方法做出调整，使研究成果更能适应学校实验室建设的需要。
2.3 创新之处
（1）剖析大数据时代基于物联网技术的智能物流发展对物流专业实训教学的影响机理。 （2）基于物联网技术，实现商品全生命周期的追溯与可视化管理，综合集成生产运作管理、物流管理和销售管理内容的实验教学体系创新。
（3）开放性、集成化的实训环境建设方案创新。本平台的设计与改革将显著提高实验教学效果，受益面广，成为学生自主学习、创新能力培养的有效平台。对于背景相似的院系，具有示范辐射效应，且辐射范围较广。
3、研究思路、研究方法、技术路线、实施步骤
（1）基于分层次、开放性思想，在智能物流实训教学平台研究中基于物联网技术给出综合性、设计型课程设计题目。 （2）利用典型物联网技术在生产、仓储、配送等现代物流过程管理中的应用进行全程模拟。 （3）将融合全自动立体库、自动识别、人工智能、数据挖掘等先进的物流技术，实现信息流与物流的统一、实现生产与存储、配送三位一体的全自动流程仿真与过程模拟。
（4）通过中央控制系统进行统一调度，通过共享数据构建完整的自动化集成系统，完全可满足各项综合实验与实训内容的二次开发。
（5）实施步骤如下：查阅文献资料，深入了解国内外物流管理的发展动态及其对物流人才的需求；广泛调研国内外有关院校物流管理专业的实验教学情况及实验室建设情况；选择典型企业，调研对物流人才实践能力培养的要求；详细分析实训教学平台的功能需求；构建科
学合理的实验教学体系，制定具有经济性、先进性、开放性、集成化的智能物流实训教学平台建设方案；研究成果在实验室中的应用研究。
课题申报模板：369-基于物联网技术的智能物流实训教学平台设计与应用研究
