1.2 智慧物流
1.2.1 智慧物流的产生
物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次热潮。2005年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》一文,正式提出了物联网的概念。RFID、传感器技术是其中的关键技术。
2008年年底,IBM的CEO彭明盛在物联网概念的基础上,首次提出“智慧地球”这一概念。2009年2月24日,IBM中国公司在北京发布了“智慧地球”战略,通过将下一代IT技术应用在各行业中,应对经济危机、能源危机、环境恶化等问题,从而打造一个“智慧地球”。“智慧地球”战略的主要内容为:IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分应用到各行各业中,即把感应器植入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且将这些物体相互联结,形成所谓的“物联网”。同时,通过超级计算机和云计算将“物联网”整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产与生活,从而达到“智慧”状态。为了实施这一全新的战略,IBM已经推出了各种“智慧”的解决方案,如智慧的医疗、智慧的电网、智慧的油田、智慧的城市、智慧的企业等。美国政府将“智慧地球”作为经济振兴计划的一个核心环节。
2009年,物联网热潮席卷全球,在此背景下,许多学者探讨了物联网在物流领域的应用,再一次掀起了智能物流研究的热潮。在已发表的诸多学术论文中,有的学者沿用了“智能物流”这个术语,而有的学者则使用“智慧物流”这个新术语。
1.2.2 智能物流与智慧物流
1.2.2.1 智能物流系统
受智能运输系统(Intelligent Transportation System,ITS)的启发,针对物流实时追踪等实际需求,国内一些学者提出了智能物流系统的概念。申金升在2001年最早明确提出了智能物流系统的概念,认为“智能物流系统是一个在智能运输系统的基础上,电子商务化运作的物流服务体系。它通过ITS解决物流作业的实时信息采集问题,并对采集到的信息进行分析和处理,通过在各物流环节中的信息传输,为货主提供详细的信息和咨询服务;在电子商务的运营环境下,为客户提供增值性的物流服务”。笔者在汲取前人观点的基础上,对智能物流系统的概念、含义及特点进行了系统和深入的研究。
1.智能物流系统的概念
物流制品、物流资源、物流活动、物流信息和物流规范是物流系统的五大构成要素。笔者认为,智能物流系统(Intelligent Logistics System,ILS)是指以信息运动为主线,综合运用现代物流技术、信息技术、自动化技术、系统集成技术,特别是人工智能技术,通过信息集成、资源整合及物流全过程优化与控制,将物流信息、物流活动、物流制品、物流资源及物流规范有机集成并优化运行的实时、高效、合理的物流服务体系。它能够有效地提高企业的市场应变能力和竞争能力,为客户提供方便、快捷、及时、准确的服务。
2.智能物流系统的含义
智能物流系统主要包括以下4层含义。
1)以信息运动为主线
信息是智能物流系统的核心要素,智能物流系统的一个重要目标就是比以往在更广泛的形式和更深入的层次上将信息技术、智能技术等大范围、全方位地运用到物流系统中,以提高信息的获取、传递、处理及利用能力。智能物流系统不仅可以为供应商、客户及合作伙伴提供一般的物流服务,还可以提供一些增值性服务,如物流全过程追踪、物流规划、市场预测等,从而满足供应链、电子商务及经济全球化的要求。
2)以满足客户需求为中心
智能物流系统以满足客户需求为中心,而不是以获利为中心。同时,在满足客户需求的前提下,通过对物流运作和管理过程的优化,尽量降低物流系统的总成本。系统实施和运行的总体目标就是使物流各项资源(基础设施、物流设备、人力资源等)发挥出最大效能,提高企业的市场应变能力和竞争能力,为客户提供方便、快捷、及时、准确的服务。
3)以集成和优化为手段
智能物流系统的实现离不开各种先进信息技术、智能技术的支持,但仅将这些技术在物流系统中进行简单应用是远远不够的,还应该将这些技术与管理技术、物流技术有机结合起来,在系统工程的原理和方法的指导下综合应用于物流的各环节,通过信息集成、资源整合、物流全过程优化与控制,实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行,达到物流信息、物流活动、物流制品、物流资源及物流规范等要素的集成,从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。
4)实质是一个复杂的人机大系统
智能物流系统在不同的领域,不同的应用背景,甚至与不同的现代物流技术,如快速反应(QR)、JIT等的结合下,表现形式均会有所不同,但其实质是现代物流在信息化的基础上发展到的一个更高的阶段,即智能化阶段,是现代物流沿着智能与互联方向不断发展而最终形成的一个复杂的人机大系统。对于这种复杂的人机大系统的研究和实践应以系统工程思想为指导,充分考虑系统中物、事、人三者之间的关系,遵循“以人为主,人机结合”的原则,重视与专家群体的合作,发挥专家群体综合研究的优势,尽可能将定性与定量相结合,采用实用可行的方法与模型,以实现系统的综合集成。
1.2.2.2 智能物流系统的特点
智能物流系统具有一般物流系统所共有的特点,即整体性、相关性、目的性、环境适应性,同时还具有以下特点。
1.时空跨度大
在现代经济社会中,企业间物流经常会跨越不同地域,国际间物流的地域跨度更大。智能物流系统通常采用储存的方式解决产需之间的时间矛盾,其时间跨度往往也很大。智能物流系统的跨度越大,其管理难度越大,对信息的依赖程度也越高。
2.层次性
智能物流系统的层次性体现在系统层次性和智能层次性两个方面。就系统层次性而言,无论智能物流系统的规模大小,都可以分解成若干个相互联系的子系统,并且同时又是上一层更高级系统(社会经济系统)的子系统。这些子系统的多少和层次的阶数,是随着人们对智能物流系统的认识和研究的深入而不断深入、不断扩充的。系统与子系统之间、子系统与子系统之间,在时间和空间上及资源利用方面存在联系,也在总目标、总费用及总运行结果等方面存在相互联系。一般地,可以将智能物流系统分解成智能运输子系统、智能储存子系统、智能装卸搬运子系统、智能包装子系统、智能配送子系统、智能流通加工子系统及智能物流信息子系统七大子系统。这些子系统又可以进一步细分成二级子系统,如智能物流信息子系统可以进一步分解为智能物流订单信息子系统、智能运输信息子系统等。智能物流系统的系统层次如图1-3所示。
图1-3 智能物流系统的系统层次
不同的物流领域及不同问题的复杂程度均会使智能物流系统表现出不同的复杂性,这就需要采用不同的信息技术和智能技术进行处理,从而使系统的信息获取、传递、处理及利用能力有所不同,并且能使智能物流系统的智能化水平表现出一定的层次性。智能物流系统分为初级、中级及高级三个层次,层次越高,系统的智能化水平越高,问题处理的能力也越强。智能化水平的提升主要表现在计算方式由数值计算转向符号计算,处理的内容由数值和数据转向知识,处理的问题由良性结构转向非良性结构。智能物流系统的智能层次如图1-4所示。
图1-4 智能物流系统的智能层次
ES—专家系统;IDSS—智能决策支持系统;EDI—电子数据交换。
一般地,生产物流、销售物流、供应物流、回收物流及废弃物流等各类物流领域中的智能物流系统均具有上述系统层次和智能层次。
3.动态性
智能物流系统一般会与多个生产企业和用户发生联系,需求、供应、渠道、价格的不断变化使智能物流系统受社会生产和社会需求的广泛制约,所以智能物流系统必须是具有环境适应能力的动态系统。为适应经常变化的社会环境,智能物流系统必须是灵活的、可变的。当社会环境发生较大的变化时,智能物流系统甚至需要进行重新设计。
4.复杂性
智能物流系统的运行对象——“物”,可以是能够移动的全部社会物资资料,物资资料的多样性使智能物流系统具有复杂性。物资资料有成千上万种,从事物流活动的人员数量庞大,智能物流系统内的物资占用大量的流动资金,物流网点遍布各地。这些人力、物力、财力资源的组织和合理利用,是一个非常复杂的问题。此外,物流活动的全过程伴随着大量的物流信息,智能物流系统需要利用这些信息把各子系统有机地联系起来,而收集、处理物流信息,并指导物流活动,也是一项复杂的工作。
5.多目标性
智能物流系统的最终目标是实现经济效益,但智能物流系统各要素间存在非常强烈的“效益悖反”现象,要同时实现物流时间最短、服务质量最佳、物流成本最低这几个目标几乎是不可能的。但是智能物流系统恰恰又要在这些矛盾中运行,并尽可能满足人们的要求。
1.2.2.3 智能物流系统的现代特征
智能物流系统除具备物流系统的一般特征外,还具备以下现代特征。
1.智能化
智能化是智能物流系统的核心特征,也是区别智能物流系统与其他物流系统的主要标志,它实质上是物流信息化和自动化的高级形态。具体地,智能物流系统的智能化主要体现在物流作业智能化和物流管理智能化上。物流作业智能化主要体现为采用智能化技术(如智能控制技术、计算机视觉等),使机器(如自动分拣设备、自动引导车、智能机器人等)能够部分或全部代替人的工作和决策,从而有效提高物流作业的效率和安全性,减少物流作业的差错。物流管理智能化主要体现为智能化地获取、传递、处理与利用信息和知识,从而为物流决策服务。由于物流系统的复杂性,现代物流中存在越来越多的运筹与决策,如市场预测、库存决策、运输调度、仓库选址等,需要运用智能技术解决这些问题。涉及这方面的技术主要有智能感测技术(获取)、智能通信技术(传递)、智能计算机技术(处理)、智能计算技术(计算)、智能决策支持系统、专家系统、数据挖掘、数据仓库等。与物流作业智能化相比,物流管理智能化是智能物流系统的主要内容,占据更加重要的地位。
2.集成化
智能物流系统具有明显的集成化特征。例如,先进的信息技术、智能技术等技术与物流管理技术的集成;各物流业务系统如运输管理系统、仓储管理系统等的集成;供应链环境下各企业信息系统的集成,等等。应用集成技术可以将物流系统各种功能及不同的信息系统有机地集成在一起,解决企业内部及企业之间各信息孤岛的软件和硬件的异地与异构问题,实现企业内部乃至整个供应链的信息共享,从而使企业或供应链能够在较短的时间内做出高质量的经营决策,有效地缩短交货期、降低成本,提高企业乃至整个供应链的竞争能力。具体地,智能物流系统的集成可以分为以下3个层次。
1)技术工具层次
在技术工具层次上,重点进行物流自动化装备、数据采集、转换系统与智能终端系统的集成。这可以使物流的基本作业进程一步到位,实现最优处理、自动化运行与数据采集传输等功能,能够减少工作量并提高工作效率,为更高层次的集成应用提供基础支持。
2)实体与业务层次
在实体与业务层次上,集成运输管理系统、仓储管理系统、配送分销管理系统与物流跟踪系统,使它们统一运行,全部归属到供应链管理的公共信息平台上进行优化处理。
3)供应链管理层次
在供应链管理层次上,集成信息平台、可视化处理、决策制定与计划优化、实时监控与快速反应及协同管理与虚拟等功能,提高物流服务的整体效率。
在以上层次中,集成的层次越高,其系统复杂程度越高,带来的效益往往也越大。
3.网络化
物流的目的是实现物质资料的物理性移动。随着信息时代的到来,人们对商品的需求越来越个性化,配送的地域越来越分散,这就要求建立网络化的物流与配送网点。企业根据自身的营销范围和目标,以地区性或区域性物流集散及配送网络为基础,通过业务拓展和企业间的联合,逐渐建立全国范围内的物流和配送网络,提高智能物流系统的服务质量和配送速度。此外,智能物流系统的网络化还包括计算机通信网络,其是连接企业与供应商、客户、合作伙伴,以及企业内部各部门的信息通道。
4.柔性化
智能物流系统不仅能够对市场做出快速反应,还能够根据客户“多品种、小批量、多批次、短周期”的需求特点,灵活组织和实施物流作业,是适应生产、流通与消费的需求而发展起来的一种新型物流模式。
1.2.2.4 智慧物流的定义
国内最早关于智慧物流的定义,是由中国物流技术协会信息中心联合几家单位于2009年12月提出的,它们指出智慧物流是利用集成智能化技术,使物流系统能模仿人类,具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中的某些问题的能力,包含智能运输、智能仓储、智能配送、智能包装、智能装卸及智能信息的获取、加工和处理等多项基本活动。王阳则从资源和成本的角度出发,认为智慧物流是把所有物流企业的物流信息汇总到一个平台上,进行集中分析,对运输车辆进行科学安排、合理调度使用,从而减少空载率,降低物流成本,提高物流效益的管理活动。胡安安认为智慧物流是以先进信息技术促进整个物流产业的基础设施、业务运营、管理决策和配套资源的发展,通过物流各环节、各企业的无缝集成实现物流全过程可自动感知识别、可跟踪溯源、可实时应对、可智能优化决策,通过技术、应用和管理方法的高度融合,实现低成本、高效率、优质服务、节能环保等多元化发展目标的现代物流管理模式。
在物联网背景下,戴定一发表了一系列文章探讨物联网与智慧物流。他认为“智能=信息化+自动化”,还认为物联网在物流中的应用驱动可以概括为“物联网促进物流智能化”,其中包含三个基本要点:一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术,如RFID、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;二是如何实现这些信息的互联互通,使它们既满足专业的要求,也能实现便捷的开放和共享;三是信息如何管理、加工、应用,以解决各种现实问题,把虚拟世界的信息转化到实体世界的应用中来,也就是进入“智慧地球”的时代。他认为,智慧物流是物流信息化的高级阶段,物联网时代的智慧物流就是通过新技术实现更多信息的采集、更多资源的管控、更优化的流程,就是更加依赖信息资源来创造更多的价值,从而实现发展方式的转变。
笔者认为,智慧物流是物联网、云计算、大数据技术环境下的智能物流,是智能物流系统发展的一个更高级的阶段。
1.2.2.5 智慧物流产生的必然性
智慧物流是社会经济发展的必然要求,同时科学技术的进步也为其实现提供了现实基础。
1.供应链发展的要求
随着全球经济一体化进程的加快和市场竞争激烈程度的加剧,现代企业面临的形势已经发生巨大变化。在激烈的市场竞争中,企业更直接地感受到来自多方面的压力,如全球市场的激烈竞争、品种的多样化、产品周期的缩短及顾客要求的提高,企业深知单纯依靠自身力量与对手竞争已经不能满足顾客需求。随着企业与企业之间依赖性的不断加强,企业必须与其所在供应链上的其他企业进行合作,通过信息共享实现优势互补、降低总成本等增强供应链的竞争力。市场竞争的实质已经发生了巨大变化,正如英国著名经济学家克里斯多夫所说,“真正的竞争不是企业与企业之间的竞争,而是供应链与供应链之间的竞争”。
供应链是由许多具有不同功能的节点企业构成的网链,每个节点企业都要实现特定的功能,这些业务实体负责完成从原材料的订购到产品生产,再将产品运送到最终用户手中的过程。这个过程包含了物流、资金流和信息流的流动,跨越不同的企业和区域。在供应链竞争环境下,供应链各参与方之间由过去单纯的竞争关系转变为既竞争又合作的联盟伙伴关系。因此,建立成员企业之间的紧密合作关系对于提升供应链整体竞争力尤为重要。物流是连接供应链内各主体的最重要的桥梁,是供应链活动的主要内容,因此供应链成员企业之间的紧密合作离不开物流信息的共享与可视化。以JIT为例,为实现“零库存”,需要供应商及时准确交货,并且要求供应商能够对订货的变化做出快速反应,实现与生产商的信息共享;要求高效率、低成本的物流运输和装卸方式;要求生产商能够与零售商进行信息共享,提高市场预测的准确程度。JIT不但要求整条供应链的物流系统的信息获取和传递具有较高的实时性,而且要求对信息进行快速处理,以便及时为供应链管理者提供辅助决策支持功能,如市场预测、运输优化、库存控制等,而这些功能依靠传统物流系统是无法实现的。通过引入智慧物流,应用信息技术、智能技术及系统集成技术,一方面可以大大提高供应链各成员企业之间信息的共享性、可视性,另一方面也为信息处理提供了新的解决方案,提高了供应链决策的科学性和效率。
2.电子商务发展的要求
21世纪以来,我国电子商务发展迅猛,以“双11”购物节为例,2021年,天猫的“双11”销售额高达5403亿元,比2015年增加了4491亿元。销售额逐年增加,说明淘宝网资金流、信息流效率惊人,然而需与之相匹配的物流的情况目前却不太理想。在节假日促销期间,由于第三方物流公司规模小、管理体制不规范、设施设备投入数量不足,很多物流公司出现爆仓、系统瘫痪等状况,物流已经成为电子商务飞速发展的障碍。
电子商务的发展带来了巨大的物流需求,同时也给物流企业提出了新的要求,如能够及时、准确获取和传递物流信息,为客户提供实时的货物和订单状态信息,对订单进行及时准确的处理,对运输车辆进行实时优化调度,准确预测货物的销售情况,优化库存,对供应商进行优化选择,等等。随着电子商务的不断发展,其对物流的要求将会越来越高。要满足这些要求,实现电子商务的高效运转,一个高效、畅通、智能化的物流系统是必不可少的。
3.我国现实国情的要求
由于物流产业在国民经济中的基础作用,物流信息化已成为我国信息化战略的重要组成内容。然而,物流信息化在国外已发展了半个多世纪,信息化水平目前已经比较高,如果我们按照国外的轨迹去发展我国的物流产业,我国与发达国家之间在物流领域的“数字鸿沟”不仅不会缩小,反而会日益加大,我国物流企业在与国外企业的竞争中将毫无任何优势可言。因此,我们可以充分利用后发优势,从更高的层次着手发展现代物流,利用信息化技术和智能化技术改造传统物流产业,以实现我国传统物流产业的跨越式发展,在未来的国际竞争中立于不败之地。另外,我国传统物流产业走的是一条物质和能量高投入、高消耗的道路。显然,在秉承可持续发展理论的今天,这条发展道路越来越不能适应社会对物流产业的要求。因此,寻求避免物质和能量的高投入、高消耗,充分利用和挖掘现有基础设施的能力和潜力,满足社会日益复杂的物流要求,寻找物流产业可持续发展的有效途径是我国物流领域目前所面临的重要问题。智慧物流无疑是解决这一问题的有效途径,它通过提高物流经营管理的决策水平和物流作业的自动化水平,能够在很大程度上合理配置资源,提高物流效率和服务水平,节约大量物流成本,产生巨大的社会效益和经济效益。
4.物流自身发展的内在要求
任何事物发展都有其内在的规律,都要经历从简单到复杂、从低级到高级的螺旋上升的过程。物流的发展也不例外,经历了由简单的静态储存物流、储运物流向复杂的一体化物流、供应链物流、电子物流的发展过程,物流信息化则经历了由简单粗放型、计算机简单应用型向信息管理系统化、整体化的发展过程。物流智能化是物流的信息化和自动化的高级形态。随着全球经济一体化和知识经济时代的来临,现代物流所面临的问题日趋复杂,外界环境的不确定性程度越来越高,简单的信息化和自动化将逐渐不能满足这些要求,因此需要发展具有解决复杂问题能力的智慧物流,以有效地解决这些问题,可以说智慧物流是物流发展的必然产物。
5.智慧物流是“智慧地球”的重要组成部分
随着“智慧地球”概念的提出,物联网也深入各行各业,形成了垂直产业链,包括智能电网、智能交通、智慧物流、智能工业、智能农业、智能安防、智能医疗、智能环保、智能家居等。其中,物流业是最早接触物联网的行业之一,也是最早应用物联网技术,实现物流作业智能化、网络化、自动化的行业之一。智慧物流供应链标志着信息化在整合网络和管控流程中进入了动态、实时进行选择与控制的管理新阶段。
6.智慧物流是物联网等技术在物流行业应用的产物
近年来,物联网、移动通信、云计算、大数据等先进信息技术及人工智能技术得到了迅猛发展,人们不断将这些技术应用于物流领域,开发了许多智慧物流应用产品。智慧物流是物联网等先进技术在物流领域应用所带来的必然产物。
1.2.2.6 智慧物流的高级特征
与一般的智能物流相比,智慧物流具有以下高级特征。
1.全面感知
依靠RFID、条形码、传感器、卫星定位、视频等技术,人们可以自动获取物流中的数据标识与信息,实现对物流的全面感知,为物流的智慧管理提供数据基础。传统物流中涉及的物流单元、物流工具、物流环境多种多样,对“物”的识别与控制往往受制于工具和流程,人工读取一个条形码需要花费10秒,机器读取条形码需要花费2秒;在智慧物流条件下,依靠电子标签和射频技术,对“物”的信息读取只需要0.1秒就可以自动完成,物流将因此变得更加快速。
2.全过程可视化
在全面感知的基础上,通过智慧物流信息网络实现不同物流信息系统之间的互联互通,确定物流全过程中所有发生的事件,包括目标的身份(Who/Which)、位置(Where)、时间(When)、状态(What)和行为(How)等,从而实现供应链全过程的可视化,解决物流的跟踪、追溯、防伪等难题,让物流更安全、更快捷。以农产品为例,从播种、施肥到采摘、检验、包装、运输、入库、出库,直到摆到居民的餐桌上,依靠先进的信息技术,每个过程的细节都被记录在案。智慧物流不仅关注“结果”,也同样关注“过程”,实现了物流过程的全面跟踪与追溯,让物流变得更安全。
3.更有效的物流管控
传统物流面对的是复杂多变的环境,天气情况、交通状态、特殊运输要求、各类突发事件无一不在考验着物流产业的智慧。通过实时的信息采集与分析技术,复杂环境的处理过程将变得简单、高效,智慧物流可以主动发现异常情况,甚至可以提前制定应急预案,实现实时的应对与处理,从而实现物流过程的有效管控。
4.大数据及基于大数据的优化管理与决策支持
对于企业来说,大数据应用将成为未来竞争和发展的基础,数据将成为决定一个行业胜负的根本因素,最终将成为人类至关重要的资源。智慧物流系统的一个典型特征是大数据及基于大数据进行管理与决策。通过感知层的数据采集,智慧物流系统每天产生海量数据,如车辆/人员的定位数据、车辆的OBD数据、基于RFID的货物状态数据、订单数据等。面对竞争激烈的市场,如何适应快速变化的市场环境,挖掘隐藏在海量数据中的价值,成为物流行业转型升级的关键。以数据分析为支撑,物流企业可以对各区域的需求进行精准预测,优化各区域的库存控制水平,为客户提供更快捷的物流服务;可以进一步巩固与客户之间的关系,增强客户黏性,避免客户流失;可以做出正确决策,降低成本,提高效率;可以看到具体的业务运行情况,能够清楚地判断哪些业务利润率高、增长较快等,把主要精力放在真正能够给企业带来高回报的业务上,避免无端浪费,从而实现高效的运营。
5.更广泛的资源整合与协同运作
通过智慧物流信息网络,能够更加广泛地整合社会物流资源,实现物流虚拟化运作。通过智慧物流信息网络,物流联盟成员之间、供应链成员之间进行单证传递和信息服务共享,实现协同运作与管理。
6.更可持续的绿色低碳
依靠智能化集成技术应用平台,通过合理配置与调度,智慧物流可以优化运输方式,提高车辆满载率,减少车辆行驶里程,提高车辆行驶速度,改变传统物流存在的浪费资源、污染环境、不节能环保等问题,使物流过程面貌一新,更加绿色低碳、节能环保。
7.多目标协同
在现代物流的发展过程中,在每一阶段关注的重点和驱动力都不相同,比如关注物流成本还是关注物流服务质量,关注运输成本还是关注库存成本,这给物流的决策与优化工作造成了极大的困难。智慧物流作为现代物流发展的高级层次,通过集成先进的信息技术,运用科学的管理决策理论和方法,可以做到“鱼与熊掌兼得”,在降低物流成本的同时提高物流的服务质量,实现精准决策与优化,同时实现低成本、高效率、优质服务、绿色环保等多元化发展目标。
1.2.2.7 智慧物流的结构
智慧物流是智能物流系统的一种高级形态,其结构与智能物流系统的结构基本类似。物联网、云计算、大数据等先进信息技术的发展带来了智慧物流,因此,站在信息采集、信息传递、信息处理、信息利用的角度,参考物联网的结构,智慧物流的结构如图1-5所示。
图1-5 智慧物流的结构
智能的网络也称为“神经网”,可分为功能简单的“神经末梢”、功能复杂的“神经中枢”和连接二者的网络三部分。“神经末梢”相当于传感器、RFID等采集信息的网络,“神经中枢”相当于集中式数据处理和服务的中心,把采集得到的信息经过复杂的深加工,再反馈到系统的各部分,做出协调、优化的应对措施,这是基于网络的智能发展趋势。这样的智能不同于“傻瓜相机”式的独立智能解决方案,而一定要基于网络及集中的数据处理和服务中心(以下简称数据中心),这是物联网时代的智能化最重要的特征。
1.感知层
感知层是智慧物流的“神经末梢”。通过RFID、条形码识别货物、托盘、集装箱及运输车辆的身份,通过传感器采集温度、湿度等环境信息,通过车载终端及车辆OBD采集车辆的位置、车况信息,通过视频采集仓库、道路、闸口、车辆的动态图像信息。这些数据通过信息网络传递给信息处理与应用系统。
2.网络层
网络层用于连接智慧物流的“神经末梢”与“神经中枢”,并实现多个“神经中枢”之间的交互。智慧物流离不开通信基础网络的支撑,通信基础网络由互联网、电信网、广播电视网(3G)组成,它主要解决文字、语音、图像、视频等信息传递的问题。以互联网为例,它解决的是基本的通信通道问题,只要符合其通信标准,就可以传递文字、语音、图像、视频,但其对所传递的信息内容没有要求和标准。可以使用通信基础网络实现感知层数据向应用层的信息处理应用系统传递。
然而,物流行业的许多应用信息系统需要进行业务信息的传递和交换,以开展业务。如果直接通过通信基础网络进行信息交换,其成本高、效率低,并且难以解决一些跨部门、跨行业的信息交换与整合问题。这时,就需要建立专门的智慧物流信息网络,以实现应用信息系统之间的业务信息传递和交换。该网络建立在互联网等通信网络的基础上,针对各种业务制定相应的业务信息交换标准,规范所交换的信息的内容,应用信息系统接入该信息网络后,可以实现与其他应用信息系统之间的信息传递与交换,即智慧物流信息网络主要用于实现“神经中枢”之间的信息交换。
3.应用层
应用层是智慧物流的“神经中枢”。物流信息处理与应用系统通过获取感知层的物流动态数据和通过智慧物流信息网络,同其他物流信息处理与应用系统之间实现互联互通,从而实现物流作业、物流管理与控制、物流决策支持三个功能。
物流作业。通过物流感知,实现物流自动化作业,如自动化立体仓库、货物自动分拣、仓库自动通风等。
物流管理与控制。通过物流感知,以及同其他信息处理与应用系统之间的互联,实现物流的可视化跟踪和预警,以及物流全过程的有效管控。
物流决策支持。通过数据的集聚,建立数据中心,运用大数据处理技术,对物流进行优化、预测、诊断、评价、分类、聚类、影响分析、关联规则分析、回归分析等,为物流运营提供决策支持。
1.2.2.8 智慧物流的智能机理
智慧物流的智能机理,可以通过信息的智能获取、智能传递、智能处理、智能利用来分析。
1.智能获取
智能获取技术主要包括条形码技术、传感器技术、射频技术、卫星定位技术(GPS、北斗卫星导航)、视频技术、图像识别技术、文字识别技术、语音识别技术、机器人视觉技术等,这些技术目前已在智慧物流中得到广泛应用。智能获取技术能够使物流从被动走向主动,在物流过程中实现主动获取信息、主动监控车辆与货物、主动分析信息,使商品从源头开始就可以被跟踪和管理,使信息流快于实物流。
2.智能传递
智能传递技术应用于企业内部、外部的数据传递。智慧物流的发展趋势是实现整个供应链管理的一体化、柔性化,这离不开数据的交换与传递。智慧物流的智能传递技术主要体现在通信基础网络和智慧物流信息网络上。通信基础网络的智能传递技术主要包括智能网技术、智能化网络管理与控制技术,以及智能网络信息搜索技术等智能通信技术,采用智能Agent技术和计算智能技术(如神经网络、遗传算法、蚁群算法等)进行网络的优化管理与实时控制,如QoS路由优化等。在SOA架构技术环境下,智慧物流信息网络的智能传递技术主要包括基于Web Service的物流信息服务搜索与发现技术、物流信息服务组合技术、消息中间件技术等。
3.智能处理
智慧物流的智能化水平在很大程度上取决于它代替或部分代替人进行决策的能力。智能处理技术是智慧物流系统进行“决策”的核心技术。通过对大数据进行分析与处理,建立优化、预测、评价、诊断、数据挖掘模型,为企业和政府的物流决策提供支持。智能处理技术主要包括系统优化、系统预测、系统诊断、大数据技术、专家系统、数据挖掘、智能决策支持系统、智能计算技术、智能体技术等。
4.智能利用
智能利用主要体现在两个方面。一方面是智慧物流系统,该系统是人机系统,人是智慧物流系统的重要组成部分,在智能处理的基础上,物流管理人员基于决策支持信息作用于物流系统,这体现的是人的智能。另一方面是物流自动控制,智能控制技术是将智能理论应用于控制技术而不断发展起来的一种新型控制技术,主要用来解决用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题,通常这些控制问题具有复杂性、随机性、模糊性等特点,利用数学方法难以精确描述。智能控制技术目前主要包括模糊控制技术、神经网络控制技术、学习控制技术、专家控制技术等。随着经济的发展,物流系统中的控制问题,如物流作业领域的物流设备的监控、移动机器人拣货系统(Robotic Mobile Fulfillment System)、自动分拣机器人、AS/RS仓库的计算机控制等将会变得越来越复杂,并且这些问题的解决效果将会极大地影响系统的效率和反应速度。