基于3D摆样法的空港物流布置教学设备设计

沈丹阳　李杨　张士伟

摘要：空港是航空物流网络中的枢纽节点，空港物流布置是影响网络效率的核心因素。对于不同运作模式下，空港物流布置设计理论和实操技能的掌握，影响着空港物流专业人才培养的效果。本文提出基于3D摆样法对空港物流布置设计教学设备进行开发，有助于让学生在学习时，动手、模拟、推演，促进教学直观化，增强学生的动手能力。

关键词：3D摆样法；空港物流；布置设计；教学设备设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）52-0167-02

一、问题的提出

空港物流属于港口物流范畴，指以空港作为整个物流过程中的一个重要节点，依托在这个节点上所形成的网络中进行的物流活动；以建立中性货运站、配送中心、物流信息中心和商品交易中心为目的；以全球性或区域型经济为中心，以技术、管理、信息生产为基础；以建设全程运输服务中心和商贸后勤基地为重点；将运输、仓储、装卸搬运、代理、包装加工、配送、信息处理等物流环节有机结合，形成完整的供应链，能为用户提供多功能、一体化的综合物流服务。

作为航空类物流管理人才培养的重要方向，空港物流培养方向下设的《设施规划与物流分析》、《业务流程重组》、《民航货物运输》、《空港物流规划与管理》等课程，都在教学过程中涉及到空港物流的流程、布置、设施、设计等内容。现阶段，该部分教学内容只能通过幻灯片展示和教师口头讲述来实现。随着航空物流实验室的建设，货物运输单证流的模拟已经通过采购系统来实现，但是实物的运作，尤其是空间布置仍然是教学中的重点和难点。市场上虽然有很多商家可以提供“空港”型沙盘，但是一方面由于对空港运作规律了解欠缺，这些沙盘反映现实空港可行性较低，且专业性越高价钱越昂贵。另一方面，在现有商业类型的沙盘模拟中，学生思考、设计拼装的功能实现存在缺失。因此，本文拟基于3D摆样法探讨空港物流布置设计教学设备的设计问题，从而为相关课程的教学设备的开发提供了思路。

二、教学的关键点

教学目标：了解空港物流布置设计的原则、思路、方法等，掌握空港物流空间组织规律。

教学内容：空港物流空间构成（如表1），空港物流布置设计基本理论、空港物流设施规模、规格与相关标准。

核心问题：让学生直观的看到空港物流的布置形式、推演典型机场物流设施布置演变等内容，做到从做中自我学习。

三、3D摆样法的内涵

摆样法是最早的布局方法，是二维平面内的比例模拟法，方法简单，但不够准确，且花费时间较多[1]。虽然随着设施规划理论的发展，出现了数学模型法、图解法、系统布置设计等方法（摆样法已经逐步被废弃）[2]，但其对于理解、分析和学习设施规划的作用仍然是非常明显的。

本文提出的3D摆样法是专门针对教学环节设计的，其中，3D包括两方面的内涵：一是指所摆之样品和摆样过程是在3D空间内完成的3D立体摆样；另一方面是指所摆之样品是通过3D微缩设计与3D打印控制实现的。该方法一改传统摆样法平面、二维的局限，还应用了最新的3D打印技术，降低了置购成本，且只要有3D设计图纸，即使出现缺样、丢样或损坏，都能在很短的时间内补充，更适合于规模不大的实验教学。

四、教学设备的设计方案

采用“概念设计—3D设计与验证—方案采购—应用”四步解决核心问题，具体过程如图1所示。

1.概念设计阶段。以货邮吞吐量100万吨规模的机场为例，总结空港物流布置的基本规律，整理空港物流布置设施，如跑道、空侧交接区、一级货站、二级货站、保税仓库、危险品仓库、办公楼、快件监管中心、检验检疫中心、熏蒸棚、维修中心、通道、绿地、食堂、停车场等。根据这些设施各自的特点，参照实物，按照一定的比例设计出3D模拟模型所需要的标准模块特征以及教学实验所需模块的数量。

2.3D设计与小规模采购验证阶段。以概念设计为指导，针对最小模块单元利用绘图软件，如AUTOCAD、pro/E等[3]进行3D制图，然后提供给生产厂家设计图纸，采用3D打印SLA激光快速成型技术，以光敏树脂为原料，在计算机控制紫外激光按模块各分层截面数据对液态光敏树脂表面逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化[4]。先让厂家生产出部分模拟模块，进行方案验证和实验检测，从而对概念设计进行反馈，并进行修正，及时改进。

3.整体方案与完成采购阶段。经过前面两个步骤，获得满意方案后，采购能模拟货邮吞吐量100万吨规模上下机场的通用的空港物流设施模块设备。

4.应用阶段。让学生选择目标机场，首先按照目标机场的现状将3D模型在面板上进行摆样模拟，随后分析空间布置现状的优缺点，其次通过摆样推演找到空间布置的最优方案，最后将摆样、分析过程形成布置设计报告。

五、预期效果

通过将3D摆样法引入空港物流布置设计教学内，预期可以达到以下效果。

1.完善教学效果，让学生“做中学”。让学生在模拟不同机场以及不同时期的空港物流布局过程，探索出空港物流发展的规律，并最终能根据空港物流发展的不同特点，设计出科学合理的布局图。

2.感受“乐高”积木的快乐，增强学习的趣味性。研发的教学设备简单易用，但趣味性强，有一种体验“乐高”积木的感觉，学生会对相关内容的学习更感兴趣。

3.提高教师的实验能力，促进产生创新。通过教辅设备的开发，可以将相关教师组成团队，提升实验能力，并通过设备的开发、使用，进一步促进相关创新的形成。

参考文献：

[1]薛顺，许志沛，洪浩，崔萍，刘晓卉.运用系统布置设计方法的生产设施布置设计[J].工业工程，2011，（04）：135-138，165.

[2]法玉琦.基于SLP理论的制造车间物流设施布置设计[J].物流技术，2014，（17）：371-373，376.

[3]罗楠，王泉，刘红霞.一种快速3D打印分层方向确定算法[J].西安交通大学学报，2015，（05）.

[4]刘欣灵.3D打印机及其工作原理[J].网络与信息，2012，（02）：30.