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王继祥:智慧物流概念、技术架构与发展演进方向

2018/5/31 15:46:30来源:作者:

  一、智慧物流概念

 

  自2003年开始,物联网技术首先开始在物流追踪追溯领域获得应用,2005年前后物联网技术取得了巨大发展,感知层、网络层和应用层的物联网三层架构技术体系正式提出,世界物联网发展进入快车道。物联网技术发展推动了物流实体网络通过感知技术与虚拟网络世界融合,让物流借助信息技术有了生命力,产生智慧的物流系统。在2009年,在国家大力倡导下,中国物联网技术呈现发展热潮,在物流领域,物联网技术逐步得到普及应用。

  基于物联网技术在物流业应用,我在2009年首次提出了“智慧物流”概念,开始大力倡导“智慧物流”。

  关于智慧物流概念,我认为:智慧物流,指的是基于物联网技术应用,实现互联网向物理世界延伸,互联网与物流实体网络融合创新,实现物流系统的状态感知、实时分析、精准执行,进一步达到自主决策和学习提升,拥有一定智慧能力的现代物流体系。

  智慧物流具有如下三大特点:

  互联互通,数据驱动:所有物流要素实现互联互通,一切业务数字化,实现物流系统全过程透明可追溯;一切数据业务化,以“数据”驱动决策与执行,为物流生态系统赋能;

  深度协同,高效执行:跨集团、跨企业、跨组织之间深度协同,基于物流系统全局优化的智能算法,调度整个物流系统中各参与方高效分工协作。

  自主决策,学习提升:软件定义物流实现自主决策,推动物流系统程控化和自动化发展;通过大数据、云计算与人工智能构建物流大脑,在感知中决策,在执行中学习,在学习中优化,在物流实际运作中不断升级,学习提升。

  二、智慧物流技术架构

 

  智慧物流基于物联网技术在物流业应用而提出,根据物联网技术架构,智慧物流也有三层技术架构。

  感知层:感知层是智慧物流系统实现对货物感知的基础,是智慧物流的起点。物流系统的感知层通过多种感知技术实现对物品的感知,常用的感知技术有:条码自动识别技术、RFID感知技术、GPS移动感知技术、传感器感知技术、红外感知技术、语音感知技术、机器视觉感知技术、无线传感网技术等等。所有能够用于物品感知的各类技术都可以在物流系统中得到应用,具体应用中需要平衡系统需求与技术成本等因素。

  网络层:网络层是智慧物流的神经网络与虚拟空间。物流系统借助感知技术获得的数据进入网络层,利用大数据、云计算、人工智能等技术分析处理,产生决策指令,再通过感知通信技术向执行系统下达指令。

  应用层:应用层是智慧物流的应用系统,借助物联网感知技术,感知到网络层的决策指令,在应用层实时执行操作。

 

  根据智慧物流的技术架构,智慧物流主要感知技术、数据处理技术、数据计算技术、网络通讯技术、自动化技术等技术体系。

  感知技术:感知技术是物联网核心技术,实现物品自动感知与联网的基础,主要技术有:1、编码技术,根据国家商贸物流标准化试点示范要求,推荐采用GS1编码体系作为智慧物流编码体系,实现全球自动识别、状态感知、透明管理和追踪追溯。2、自动识别技术:包括条码识别技术、无线射频识别(RFID)等等;3、传感技术:包括位置、距离、温度、湿度等各类传感设备与技术;4、追踪定位技术:包括GPS/北斗导航/室内导航与定位技术等;此外,红外、激光、NFC、M2M、机器视觉等各类感知技术也在智慧物流领域有一定的应用等。

  数据处理技术:数据处理技术主要有:1、大数据存储技术,包括数据记录、数据存储、数据验证、数据共享等;2、大数据处理技术,包括数据统计(SPSS)、数据可视化、数据挖掘等;3、机器学习技术,包括经验归纳、分析学习、类比学习、遗传算法、增强学习等。区块链技术目前发展很快,也将被纳入智慧物流数据链技术。

  数据计算技术:数据计算技术主要以云计算为核心,结合实际的应用场景,在智慧物流系统的层级,常常应用雾计算技术,在智慧物流独立硬件应用场景,常采用边缘计算技术。之所以出现新的云计算创新模式,主要是为了更适应实际的智慧物流不同的场景,实现更快速的反应和智能物联实时的操作,达到统筹资源,快速响应的目的。

  网络通信技术:网络通信是智慧物流的神经网络,是智慧物流信息传输的关键,网络通讯技术在局部应用的场景,如智慧物流仓,常采用现场总线、无线局域网等技术;在实现状态感知,物物联网,实现物与物通信时,常采用物联网技术,在全国或全球智慧物流网络大系统的链接中,主要采用物联网技术。目前,集网络、信息、计算、控制功能为一体的虚实融合网络系统,信息物理系统(CPS)技术架构正在发展之中,2017年中国正式发布国家的“信息物理系统白皮书”,随着信息物理系统技术发展,这一技术体系有望成为智慧物流底层的基础技术体系。

  自动化技术:自动化技术是智慧物流系统的应用层的执行操作的技术,主要有:1、自动分拣技术,包括各类机器人拣选、自动输送分拣、语音拣选、货到人拣选等各类自动的分拣技术;2、智能搬运技术,主要指通过自主控制技术,进行智能搬运及自主导航,使整个物流作业系统具有高度的柔性和扩展性,例如搬运机器人、AGV、无人叉车、无人牵引车等物料搬运技术;3、自动立体库技术,指的是通过货架系统、控制系统、自动分拣系统、自动传输系统等技术装备集成的自动存储系统,实现货物自动存取、拣选、搬运、分拣等环节的机械化与自动化;4、智能货运与配送技术,包括货运车联网、智能卡车、无人机系统、配送机器人系统等。

  三、智慧物流的三大核心系统

  根据智慧物流定义与技术架构,结合人类智慧的特点,我们认为智慧物流主要由智慧思维系统、信息传输系统和智慧执行系统组成。

  智慧思维系统是物流大脑,是智慧物流最核心的系统。大数据是智慧思考的资源,云计算是智慧思考的引擎,人工智能是智慧思考与自主决策的能力。

  信息传输系统是物流神经网络,智慧物流最重要的系统。物联网是信息感知的起点,也是信息从物理世界向信息世界传输的末端神经网络;互联网+是信息传输基础网络,是物流信息传输与处理的虚拟网络空间;CPS(信息物理系统)技术反应的是虚实一体的智慧物流信息传输、计算与控制的综合网络系统,是互联网+物联网的技术集成与融合发展。

  智慧执行系统是物理世界智慧物流具体运作的体现,呈现的是自动化、无人化的自主作业,核心是智能操作执行中智能硬件设备的使用,体现的是智慧物流在仓储与配送领域的全面应用。

  四、智慧物流的发展现状与演进方向

 

  2017年以来,智慧物流已经成为业界关注的焦点话题,无论是以阿里、京东等为代表的电商企业,还是以顺丰、圆通、韵达等为代表的快递企业,以及各种车货匹配企业、第三方物流企业、城市物流配送企业、物流信息化平台企业,都开始大力发展智慧物流。

  中国经济进入了高质量发展的新时代,一方面劳动力成本上升让物流业机器取代人工成为趋势,另一方面人们对美好生活的向往,带来了对物流的柔性化与个性化需求,推动物流系统向资源整合、全面优化、协同共享、敏捷响应方向发展,也对智慧物流提出了更高要求。随着物联网、云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展,为智慧物流创新发展创造了条件。

  在智慧物流思维系统方面,目前已经全面进入数字化阶段,物流企业都开始重视物流数据收集、分析与应用,基于大数据预测的前置布仓技术让物流实现了先行,缓解了双十一等物流高峰阶段的物流配送压力。基于数据分析的物流全程优化运筹为企业物流发展插上了翅膀。但考察各个公司物流系统,包括先进的智慧物流系统,目前智慧物流思维系统能够做到“自主决策”,实现软件定义物流的系统还很少见。目前中国智慧物流思维系统正在从数字化向程控化演进,未来演进方向是智能化。

  在智慧物流信息传输系统方面,随着物联网技术应用,以条码为基础的自动识别技术、卫星导航追踪定位技术、RFID识别技术、部分传感技术的到了普遍应用,互联网开始延伸到实体网络阶段,推动了物流业务流程透明化发展。我们经过调查判断目前物流信息传输正处于物联网技术逐步普及,物流末端神经网络初步形成的阶段,需要进一步向全面深化链接与信息融合的CPS(信息物理系统)方向演进,实现信息联网、物品联网、设备联网、计算联网、控制联网,全面进入互联互通与虚实一体的智慧世界。

  在智慧物流执行系统方面,目前物流自动化技术获得了快速发展,配送终端的智能货柜、无人机、机器人技术开始进入应用阶段,自动驾驶卡车、地下智能物流配送系统等技术成为关注热点。我们认为目前智能执行系统正在从机械化、自动化向智能硬件全面发展演进,未来演进方向是系统级和平台级的智能硬件组网应用,实现执行系统全面无人化与智能化。

 

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