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智慧物流運輸發展的新理念

來源:物流指聞時間:2022-03-03

智慧物流運輸發展的新理念

隨著中國智能制造2025全面推進,隨著中國電子商務物流運輸的高速發展,隨著大數據、云計算、物聯網、區塊鏈、柔性自動化、超級自動化、人工智能等新技術的發展與集成應用,推動了智慧物流運輸的誕生和高速發展。 

智慧物流運輸指的是基于物聯網技術等現代智能技術應用,讓互聯網向物理世界延伸,互聯網與物流運輸實體網絡融合創新,實現物流運輸系統的狀態感知、實時分析、精準執行,進一步達到自主決策和學習提升,擁有一定智慧能力的現代物流運輸體系。智慧物流運輸有三大系統,即物流運輸大腦的智慧思維系統,物流運輸網絡的信息傳輸系統,和物流運輸自動化的作業執行系統。 

自從2009年我正式提出智慧物流運輸概念以來,智慧物流運輸已經過了十多年的發展,按照權威研究機構統計分析,預計2021年我國智慧物流運輸市場規模將超過5000億元,并預測2025年我國智慧物流運輸市場規模將突破萬億元。 

今天,結合我多年對智慧物流運輸發展的觀察與前瞻,想談一談目前智慧物流運輸發展的新理念。 

這些智慧物流運輸發展的新理念是我基于對現代人工智能技術、自動化技術、機器人技術、物聯網技術、數字孿生技術、智能計算技術的在物流運輸業集成應用與創新的考察產生的,也是我對近期智慧物流運輸發展新趨勢的前瞻總結。我之所以把這些思考稱之為智慧物流運輸新理念,是因為這些理念目前雖然還不是智慧物流運輸發展的主流趨勢,但我認為它必將成為智慧物流運輸未來發展的方向。 

01

開放智能化 

智慧物流運輸是在萬物互聯的時代誕生的,智慧物流運輸體系應該是互聯互通和無縫連接的智能網絡。但現實情況卻恰恰相反,正是因為萬物互聯,而每一個物品實體,不管是商品還是機器設備,都有專屬產權,分屬不同企業或個人,都有自己的私密性,都有自己的標準,也因此必然帶來信息孤島、自動化孤島和智能化孤島。 

例如:當一個物品在智慧物流運輸全鏈路中流動、交易和交接時,會需要連入電子商務網絡、產品追蹤追溯網絡、網絡貨運平臺、快遞配送網絡等;這些網絡分屬不同平臺,各自有各自核心利益,是并行的物流運輸網絡群,各網絡平臺之間不可能信息融合、完全共享。這必然成為實現智慧物流運輸流程數字化、數字流程化、運籌智能化、鏈路數智化的主要痛點。

例如:在大型的智能物流運輸配送中心,各類紛繁復雜的智能硬件,來自不同廠家,各廠家具有各自的獨特技術特點,硬件接口標準難以規范統一,必然無法實現硬件組合集成時的即插即用和系統柔性擴展。 

例如:當一個群體機器人物流運輸系統需要增加新的智能設備時,如果是不同廠家機器人,自然也難以實現即加即用,新增加的機器人往往無法即時融入智能網絡,實現統一調度管理與互操作;機器人更不能自主搜尋智能網絡,自主進入智能系統,即時實現群網智能,即時融入智能網絡群進行調度管理與互操作了。 

智慧物流運輸網絡孤島化現象和智能硬件集成系統難柔性擴展現象,已經引起了行業專家和領先企業的普遍關注,智慧物流運輸系統的封閉也成為了影響智慧物流運輸發展的痛點,近幾年我一直在呼吁這一問題。 

我認為,封閉的智能化孤島與智慧物流運輸要求的萬物互聯大趨勢完全背道而馳,智慧物流運輸應該是全網互聯互通、群體智能、柔性擴展、虛實一體、全面共享的智慧系統,因此智慧物流運輸發展必然呼喚開放智能化,新時代物流運輸發展必須解決智能化孤島痛點,開放智能化新理念必將是大勢所趨! 

開放智能化指的是體系開放的智能化網絡,即包括內部開放,也包括外部開放。 

內部開放指的一個物流運輸系統內部硬件系統間的標準開放。如非移動智能硬件(模塊)可以實現即插即用,實現分布式的即時組合與搭建;移動型智能硬件(如物流運輸機器人),即使是不同的品牌與廠家,也可以實現自主接入、自動入網、實現即時的柔性擴展、管理調度與互操作; 

外部開放指的是智能網絡體系對外開放,根據實際需求和經過授權,不同的智能化網絡系統間可實現即時性的數據連通、軟件共享和硬件互操作等功能,并能夠確保每個獨立智能網絡平臺的安全性和商業利益等等。 

實現內部開放,需要統一物流運輸智能硬件接口標準和智能硬件數據通訊標準,規范智能硬件操作系統,實現開放自動化。這一點歐美已經走在前列。如:機器人互操作是實現開放智能化的重要路徑之一,針對機器人互操作問題,2021年美國MassRobotics機構聯合美國物流運輸機器人大牌企業與機構,發布了機器人互操作性標準MassRobotics  InteroperabilityStandard。這一標準使來自多個供應商的自主移動機器人(AMR)能夠無縫地集成和協同工作,以支持全球工廠、倉庫、配送和配送中心的安全高效運營。德國也在這一年推出了自動導引車(AGV)和主控器之間的通信接口標準VDA5050,并于2021年上半年組織了6家企業的AGV在一個公用的操作平臺上進行了測試。中國是移動機器人制造大國與需求大國,在這方面已經落后,應該具有緊迫感。

實現外部開放,連接外部不同的物流運輸網絡,我給出的方案是:統一物流運輸中貨物的電子貨單標準編碼,作為實現物流運輸全鏈路的數字通行證。各個不同的物流運輸網絡獨立的平臺,可根據對電子貨單編碼的授權提取自身貨單的物流運輸信息。這樣即實現了:按數字通行證提取自身全物流運輸鏈路的信息,又不需要各個信息網絡平臺全面相連與信息交融,在保證各自網絡信息安全訴求基礎上,可以物流運輸實現全鏈路數字化,數字全鏈路流程化,實現智慧物流運輸全鏈路數智化。 

眾所周知,在中國電子商務領域智慧物流運輸獲得了快速發展,其核心就是得益于電子商務領域制定了產品電子面單國家標準。這個電子面單就相當于物品的數字通行證,實現了從商家到消費者一單到底的數字化,推動了電子商務智慧物流運輸的高速發展,這個經驗可以推廣到物流運輸其他行業與領域,在智慧物流運輸體系之間實現開放智能化。 

02

綠色智慧化 

綠色智慧化指的是物流運輸系統既具備智慧化功能,又滿足綠色低碳化的要求。 

世界上并不是智慧化的物流運輸系統就一定綠色化。有的智慧物流運輸系統可能電機不節能、存儲與計算不節能、自動化系統沒有能源管理、物流運輸運籌調度只考慮成本效率不考慮節能降耗等等;這樣的智慧物流運輸系統就不是綠色智慧化的物流運輸系統。 

綠色智慧化是在智慧化基礎上又增加了綠色化要求,在國家把綠色化發展作為國家戰略的大背景下,在我國向全世界莊嚴承諾2030年實現碳達峰和2060年實現碳中和的大背景下,我相信綠色智慧化必將成為中國智慧物流運輸的發展方向,是未來智慧物流運輸系統的必然要求。因此,我把綠色智慧化作為中國智慧物流運輸新發展理念大力倡導! 

要實現綠色智慧化,需要大力推進智能物流運輸設備綠色化、物流運輸自動化系統綠色化、物流運輸大腦綠色化、物流運輸信息網絡綠色化等等;將涉及電機節能驅動系統技術、自動化系統能量回收與利用技術、物流運輸全鏈路能源管理技術、無人倉節能降耗技術等等。 

1、智能裝備綠色化 

物流運輸自動化系統是智慧物流運輸的執行系統,也是實現綠色智慧化最重要的系統。物流運輸自動化系統主要有自動化立體庫、自動化智能分揀、穿梭車與密集貨架、自動搬運與裝卸等各類型智慧物流運輸機器系統,在這些系統中需要大力推動節能電機應用,推廣智能化的電機驅動節能技術和系統集成的綜合節能技術應用。此外,倉儲本身大力推進綠色倉庫建設與改造,也是自動化系統重要節能路徑。 

物流運輸機器人等單體智能物流運輸裝備,包括分揀機器人、搬運機器人、料箱機器人等等,實現綠色智慧化的關鍵是機器人本身節能和機器人系統調度管理節能。機器人本身節能體現在機器人首先采用節能電機,其次借助電機智能驅動系統具備節能降耗功能;第三就是通過管理調度,減少機器人移動路徑,根據任務流量柔性調度機器人參與作業等方式實現節能降耗; 

無人駕駛卡車也即將推廣應用,其綜合節能降耗的技術潛力也不容忽視。具體包括通過汽車輕量化技術、降低空氣阻力技術、低阻力節能輪胎技術、電動機或發動機驅動系統的節能技術等等。 

2、物流運輸大腦系統綠色化 

物流運輸大腦包括智能計算系統、數據存儲系統、調度管理系統的綠色節能。智能計算涉及到計算機系統綠色化技術;數據存儲涉及到存儲機房節能降耗,調度管理系統節能方式就太多了,比如:最短路徑、訂單合成(減少訂單配送次數)、共同配送等。

3、智能物流運輸能源管理 

智慧物流運輸系統能源主要是電力,對整個智慧物流運輸系統加強能源管理,推進綠色辦公、綠色倉儲、綠色設備采購、綠色電池管理等技術,非常重要。 

智慧物流運輸節能降耗技術方法千千萬萬,如:以智能算法為核心的新技術,已經成為物流運輸業綠色發展的重要推動力。機器人電池及管理系統直接影響到設備系統節能降耗,廣泛涉及充電站(或充電樁)、電池等硬件組合,涉及充電管理、電池管理、充電站(或充電樁)管理等軟件應用,節能潛力巨大。 

03

全面無人化 

全面無人化指的是物流運輸系統的方方面面均可以實現機器代人,推進無人化物流運輸的發展。當然,全面無人化并不說今后所有物流運輸系統全部都無人,指的是智慧物流運輸系統不論是倉儲作業、搬運作業、分揀作業、物流運輸運輸、上門配送等方面,都可以根據實際情況和現實需求,推進機器人代人,軟件代人;尤其在物流運輸客服服務、流程管理、作業調度、管理規劃等方面,也可以發展軟件機器人技術,聘用數字員工取代管理人員。 

過去的無人化理念重點集中在物流運輸作業領域,近幾年無人化技術與應用發展很快,如阿里、京東無人倉,各大物流運輸公司推出的無人配送,卡車企業推出的無人卡車,以及部分快遞公司推出的無人機配送等等。 

目前,在物流運輸行業,另一種無人化發展趨勢也初露端倪,就是在超級自動化技術加持下,推動大量數字員工上崗取代物流運輸管理人員,實現部分物流運輸管理崗位無人化發展。 

在物流運輸作業和物流運輸管理方方面面,全面都可以借助無人化技術,提升物流運輸效率,降低物流運輸成本,這必將推動智慧物流運輸發展躍上一個新臺階,所以我將全面無人化作為智慧物流運輸發展一個新理念。 

超自動化是數字員工的技術底盤,是物流運輸管理業務無人化的技術支撐。超級自動化是指使用先進技術,如人工智能(AI)、機器學習(ML)和機器人過程自動化(RPA)等技術,實現一種管理類業務驅動的技術組合,讓曾經由人類完成的識別、審查、督促、規劃等業務流程自動化。超自動化通常被稱為數字轉型的下一個主要階段,經常被認為是超越傳統自動化的下一步。 

就像物流運輸作業自動化中硬件機器人取代人工一樣,在物流運輸管理流程中是軟件機器人的數字員工取代客服與管理人員。 

最早軟件機器人主要指RPA,即機器人流程自動化,這類軟件機器人具有很大局限,隨著RPA廣泛使用,RPA與人工智能和機器學習充分集成,實現超自動化,產生具有比較高智能的數字員工,將帶來的物流運輸管理類無人化的革命。RPA主要模擬重復的人類任務,這些流程基于規則,并利用結構化數據完成操作。超級自動化的數字員工,是模擬人類智力,與人類并肩工作,提供無與倫比的效率。 

機器人過程自動化(RPA)、業務流程管理(BPM)、人工智能(AI)、機器學習(ML)和高級分析等技術集成應用孕育了數字員工,數字員工目前已經開始在眾多大型企業和部分物流運輸企業開始應用,雖然還處于初級發展階段,但數字員工表現出的效率與發展前景是極其恐怖的。 

據報道,2021年萬科總部最佳新人獎就頒發給了萬科數字員工崔筱盼,其工作效率高于人類千百倍!              

在智慧物流運輸領域,數字員工可以從事客戶服務、管理調度、業務提醒、協調貨運、售后支持、合同履行等很多工作??梢詷O大地減少人類易犯的錯誤,加強業務流程控制,提升服務水平,使服務流程透明化等。 

04

為物流運輸設計

智慧物流運輸是物流運輸互聯化,全程數智化,作業自動化,產業鏈一體化的智能系統,在智慧物流運輸時代,物流運輸與產業鏈和供應鏈深度融合,成為產業經濟的新基礎設施。 

智慧物流運輸深度融入產業鏈與供應鏈,必然帶來物流運輸變革,產生新的物流運輸理念。其中我認為智慧物流運輸從產品設計開始,貫穿原材料供應、生產制造、產品銷售、倉儲運輸、物流運輸配送、直至到消費者手中全部過程,對應著采購物流運輸、線邊物流運輸、銷售物流運輸、商貿物流運輸、電商物流運輸、快遞快運等流程,智慧物流運輸已經可以打通這樣的全鏈條,實現全鏈路互聯互通與智能化發展。 

智慧物流運輸從產品設計開始融入產業鏈與供應鏈,這個起點非常重要,他是物流運輸起點,決定著全鏈路物流運輸效率的提升,決定著全鏈路物流運輸的組織調度,決定著全鏈路物流運輸的作業操作,也決定著全鏈路物流運輸的成本。 

如果產品設計的奇形怪狀,產品包裝不標準規范,不僅物流運輸數字化不好實現,在物流運輸過程中物流運輸堆碼、裝卸、組合、搬運、配送都會帶來巨大困難,會帶來物流運輸效率低下和成本高企。 

為物流運輸而設計DFL就是為了解決這一痛點而提出的智慧物流運輸新理念。為物流運輸而設計DFL理念指的是讓物品的物流運輸起點前置,從產品設計開始,在進行產品設計時就考慮產品在制造、銷售、倉儲、配送等過程中對物流運輸友好,提前考慮到讓產品的規格尺寸與產品的包裝便于運輸、存儲、配送、裝卸、搬運、堆碼和信息感知或數據采集,從而推動物流運輸全鏈路成本降低,使產品更加有競爭力。 

為物流運輸設計的設計核心要素有:材料標準化、部件通用化、產品模塊化。體現在產品尺寸規格設計、組合安裝設計、單元化包裝設計等方面,其核心思想是標準化。即產品包裝的規格要盡量符合標準化的產品模數,產品尺寸規格要盡量要符合標準化的產品包裝,產品模數要與物流運輸集裝單元器具標準協同,實現產品堆碼存放與運輸包裝整齊劃一和標準規范,從而極大提升物流運輸作業效率與信息化水平。 

在現實中考察,我認為全世界為物流運輸而設計的理念貫徹較好的是世界著名的家具企業宜家家居。宜家的家居產品首先通過平板式模塊化組合包裝,極大壓縮了成品家具的外形尺寸,既可推動原材料標準化采購或生產中的標準化加工處理,成品包裝尺寸大幅壓縮,可以極大節省存儲空間與運輸裝載空間,更方便搬運與存儲,使得在家具物流運輸全鏈路提升效率降低成本。在家具賣場,宜家的商品銷售區域也同時是物流運輸倉儲區域,等量的平板包裝及立體倉儲的儲存容量,如果按傳統成品家具計算可能需要增加十幾倍面積,而且可以做到倉、店一體,還節省了物流運輸的中轉倉庫成本。 (物流招標網平臺

從宜家的例子可以看出,如果從源頭上的產品設計入手來管理物流運輸成本的節約問題,效果會完全不一樣,DFL的理念應該說是牽住了物流運輸成本降低的牛鼻子。下圖是宜家家居為物流運輸設計的流程圖。 

近年來,在商務部商貿物流運輸標準化行動計劃的推動下,以托盤標準為抓手,全面推動物流運輸車廂標準、物流運輸周轉箱標準、倉儲貨位標準、集裝箱標準、產品包裝模數標準全系列協同工作已經取得巨大成效,為物流運輸設計DFL理念已經有了堅實基礎,物流運輸標準化也推動了部分制造企業修改產品設計,規范產品包裝,調整產品生產線,以實現長久的降低物流運輸成本目標。 

老王認為,為物流運輸設計影響的不僅僅是物流運輸成本的問題,物流運輸作業效率提升問題,標準規范的產品包裝也更便于掃描識別產品信息,推動物流運輸數字化智慧化,更進一步降低成本,提升物流運輸服務質量,推動物流運輸與產業鏈與供應鏈一體化融合發展。所以我把為物流運輸設計理念也作為智慧物流運輸發展新理念之一。 

05

物流運輸元宇宙 

當今互聯網與人工智能領域,元宇宙是最火的理念了,已經迎來資本市場的一輪又一輪爆炒了。對于元宇宙,有人說它是炒作,甚至是騙局,但也有人說它是下一代互聯網和人工智能的未來。到底什么是元宇宙?元宇宙的底層邏輯是什么?我們應該如何正確認識、看待、擁抱已來的未來?

綜合各家關于元宇宙定義,雖然表述都不盡相同,但基本上都認為:元宇宙(Metaverse)是虛擬時空的集合,是利用科技手段進行鏈接與創造的,與現實世界映射交互的虛實融合世界,是具備新型社會體系的數字生活空間。 

元宇宙通過數字化形態承載的與人類社會并行的平行宇宙,為了發展創造元宇宙,需要發展增強現實(AR),虛擬現實(VR),互聯網技術(Internet)、物聯網技術、數字仿真技術、數字孿生技術、區塊鏈技術、人工智能技術、數字機器人技術、數字貨幣技術等技術,并推進這些技術的集成應用與迭代創新,可以提升各類數字技術成熟度,因此炒作元宇宙也有一定現實意義。 

回歸現實,我把物流運輸元宇宙作為最后一個智慧物流運輸發展新理念來介紹,一方面是因為目前智慧物流運輸距離物流運輸元宇宙還有點遠,另一方面,智慧物流運輸發展也為創造物流運輸元宇宙打下了堅實基礎,也就是說物流運輸元宇宙不是不靠譜的炒作,但也不是很快就實現的目標。

首先,智慧物流運輸數字仿真技術獲得了巨大發展,借助數字仿真技術,可以實時模擬智慧物流運輸體系中軟硬件運作流程,用戶通過點擊拖拽可以了解每個技術細節,可以按設計要求測試智慧物流運輸系統運作過程,做動畫模擬分析,觀察設備協同運作情況,提前發現系統存在問題。這一原理用于物流運輸教學模擬,也便于學生生動形象了解智慧物流運輸技術與知識。 

其次,近年來數字孿生技術已經在智慧物流運輸領域得到了很多應用,獲得了巨大發展,借助數字孿生技術,可以從一個智慧物流運輸硬件的誕生開始,即建立該硬件的數字孿生體,并貫穿該硬件全壽命周期全過程。借助數字孿生系統,可以實現異地實時觀察智慧物流運輸系統運作,檢測設備故障并遠程維修指導等等。 

第三智慧物流運輸大腦可視化平臺的技術近年來獲得了巨大發展,物流運輸大腦可視化借助物聯網技術、信息物理系統CPS技術,邊緣計算、霧計算、云計算技術,智能分析技術,5G通信技術,可以實時在線實體物流運輸智慧系統與虛擬智慧物流運輸系統的情景交融,做到實時數據分析、可視化智能調度、遠程現場監測、遠程實時人工介入等 。

第四隨著超級自動化技術發展,基于軟件機器人的數字員工已經開始在物流運輸業上崗。數字員工可以從事復制、粘貼、點擊、輸入、比較、校對、應答等規則固定、重復性高、附加值低的管理與服務工作,并在實際工作中不斷迭代進化,也將在元宇宙虛實沉浸式場景中大放異彩。 

隨著智慧物流運輸上述技術發展,我相信智慧物流運輸必將可以在未來創造出技術先進的物流運輸元宇宙,物流運輸元宇宙理念也應該是智慧物流運輸發展的新理念之一。


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