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新一代物流技术的现状与发展趋势
字号:T|T 2019年05月31日10:16     圆通研究院
  • 随着计算机与通信技术的迅猛发展,现代物流也逐步完善和进步,无论是仓储、运输还是配送各环节都融入了前沿的技术,极大提高了物流的效率和服务质量。

摘要

随着计算机与通信技术的迅猛发展,现代物流也逐步完善和进步,无论是仓储、运输还是配送各环节都融入了前沿的技术,极大提高了物流的效率和服务质量。近年来,零售业的突变和技术的升级一直是物流行业跨越的两大核心动力,因此随着新零售概念被广泛推出,还有一些核心技术的商用,新一代物流行业呼之欲出。这些核心技术包括人工智能、大数据云计算、物联网以及区块链,这些都离不开高质量通信技术支撑,随着 5G 移动通信技术的全面商用,基于上述核心的产品将逐步落地,因此新一代物流行业的实现关键契机在于5G 通信技术的推动。

物流服务即是企业生产和销售的重要保障,更是国民生产生活的关键支撑。所以,物流就像一个国家的经脉血络,紧密地联系着生产者与消费者。尤其 21 世纪来,随着计算机与通信技术的蓬勃发展,物流这种重要性更加突显出来。

物流行业的发展进程

自从党的十八大召开以来,国家领导人曾经多次对各地物流企业进行参观调研,对物流业的发展提出了重要指导。《物流业发展中长期规划(2014-2020)》中认为物流行业是基础性和战略性产业,能够提升国民经济的发展。

物流行业的发展与零售业的变化息息相关。纵观零售业的发展历史,从传统的线下模式发展到电商模式,再到如今出现新的零售业革命。无论是京东的无界零售理论,还是苏宁提出智慧零售产业,还是阿里畅想的新零售规划,都是认为资金和商品是新零售系统的关键因素因素,而新时代的智能技术却是这关键因素的前提。最终的目的是使得供应端能够在降低成本需求的同时还能实现高效率的运营,在客户端更能实现自由自在、任意形式的消费体验。

物流演变历史

上图说明了物流行业的发展与零售业的发展休戚相关,物流从简单线下的产品仓储和运输发展到电商时代下的现代物流体系,再到今天各种前沿技术的融合,形成经济全球化条件下的新一代物流体系,为新零售行业提供了服务保障。

传统物流更多是物理意义上的物品流动,目的是给企业带来运营效益。刚开始各家制造商企业开始建立自己的物流线用于自家商品的仓储、调度和运输,逐渐演变出生产供应商和经销商的关系,接着有一些私立的物流团队承担运输任务,至此生产和物流开始逐步分离。紧接着,很多第三方物流公司如雨后春笋般出现,运输渠道也变得多样性,物流线分布于海陆空。

与这一时期的物流行业对应的是线下零售时代,物流技术更注重于产品运输的效益,既能够提高生产供应商的上产效率,也能够加快产品运输的效率。直到线下零售时代的后期,计算机热潮开始席卷全球,很多物流公司也具有了自主开发的相关物流软件,很快零售业迎来了电商时代,物流行业也迎来了一个全向繁荣的阶段,这一阶段经常被称为现代物流。

现代物流业开始迅猛发展应该得益于电商事业的发展,随着很多电子商务公司的出现,物品的运输不再局限于生产商和经销商之间,更是发展到每一个国民的身边,每个人都成为了物流网络中的一个节点,网民在电子商务网站上下单一件商品,都会需要物流团队来提供物流运输服务。物流从可以应对B2C零售模式到B2C一体化零售模式,再到最终可以应对2B2C融合零售模式。这一阶段中,计算机技术推动了物流行业的进步,物流行业带动了电商的发展,两者相互支撑才形成现代物流体系。

电商时代下的现代物流体系依赖于计算机和现代通信技术,首先电商是计算机技术与零售业的成功结合体,从阿里巴巴到后来的京东,再到后来数以千计的电商平台慢慢茁壮起来, 物流在此承担着不可忽视的作用。其中,物流的调度计算依赖于具有高速计算性能的设备终端与最优的智能算法,物流的信息分享依赖于成熟的智能可视化技术与高质量的通信技术, 物流的平台一体化更依赖于各种高性能的分布式计算机系统,物流产品的跟踪和追溯依赖于日新月异的物联网技术和嵌入式通信技术等等,现代化物流体系也因此变成计算机技术和通信技术驱动的大平台化架构。

现如今,物流行业急需一场革命,才能紧跟零售行业发展的脚步,一起创造无界零售业的新时代,新一代物流技术因此呼之欲出。

物流行业每一次变革都是由两股力量共同推动的结果即消费和产业的升级和技术的突破。这两股驱动力量相辅相成,共同牵引供应链的“权力中心”持续进行转移,同时物流在整个商业系统中也所担任的角色同样也在不断升级。

新一代物流的热点技术

新一代物流拥有短链、智慧以及共生的特征,具有快捷、方便、智能化的优势,这些都离不开计算机、通信技术的推动。

1.物联网技术

物联网作为新一代信息技术,成为网络通信领域的重要分支。首先,物联网的基础是互联网,互联网是物联网的基石,更简单地描述就是物联网以互联网为主要核心。其次,物联网通信方式不仅仅局限于人与人之间的通信,更是将通信形式转移到实际场景中任何两个物品之间。因此,物联网技术通过射频识别、全球定位系统、激光扫描器、红外感应器信息传感设备,按指定的协议标准进行信息交换,从而可以智能地对物品进行跟踪识别以及监控维护等操作。物联网可以单独进行局域网通信,也可以接入互联网,甚至可以和移动通信网络等融合,直接实现人类社会与物理世界的信息整合。

物联网领域中有很多热门技术,如RFID、WSN、GPS、车载系统、PDA以及NB- IOT等等。正是这些物联网技术,使得物流中每一个节点能够融入物联网大框架中,使得每一个独立的物流模块能够相互通讯,提升了物流运输的效率并构建了一体化的物流信息平台。

(1)射频识别RFID是新一代物流中使用最广泛的物联网技术。目前,各大物流企业利用RFID技术完成了物流环节中标签信息的流转。

(2)车载 GPS 也是物联网技术应用在物流中的成功典范,GPS 系统可以对珍贵物品进行实时追踪,能够为新一代物流行业提供物流配送和动态调度功能,此外还能够帮助物流企业在运输过程中优化车辆行驶路线和调度车辆进行装卸货物等工作,使得企业在低成本下创造出较高利润。

(3)无线传感器网络是物联网一种工业应用,对于新一代物流行业也具有非凡的意义。例如在运输途中将传感器的数据及时上传远程数据库,物流企业通过无线传感器网络,能够实现人、物之间相互通信,各项物流数据可以及时被更新上传,保证物流数据的完整性。

(4)使用NB-IOT类似的物联网信息一体化平台,建立智能物流网关,监控物品流向的信息,保密客户产生的消费数据,实现权限性的数据查询,建立大数据分析体系等等,能够形成集中控制的物流型物联网架构。

(5)M2M技术也是物联网和物流紧密相连的完美体现,新一代物流行业中,该项技术能够通过在机器内部有效嵌入无线通信设备,实现物流节点与物品之间智能化、交互式的通信。

因此,现代物流体系中物联网技术无处不在,以后新一代的物流也离不开物联网技术的推动。2018年,IDC和SAP的一份报告中预测物联网将使物流的交付和供应链效率提高15%,许多行业内的专家正在利用这些新技术来改善物流系统和供应链的质量,期望创造更多收入。

2.人工智能技术

人工智能也是一种前沿的交叉技术,主要目的是模拟人类思维生产出一些智能化的系统,他们像人类一样在社会中发挥着相应的职能作用。近年来,人工智能能够迅猛发展,主要动力来源于信息技术和智能设备,信息技术主要是计算机技术和通信技术,智能设备即指嵌入式设备以及其他芯片和边缘计算机节点等。随着平台、算法、交互方式领域的不断更新和突破,新时代的人工智能技术将主要以 AI+某一具体产业或行业的形态呈现出来,物流就是其一,AI+物流将会是下一代物流体系的一个主要特性。

人工智能将会是新一代物流行业的一项重要支撑技术:

(1)使用人工智能完成运输管理系统中的车货匹配。物流企业可以利用人工智能技术结合自身资源打造全新的货运匹配平台。基于自身货源建立数字化货运平台,低价获取社会运力。

(2)使用机器学习和深度学习完成无人物流驾驶和配送体系,无人驾驶技术可以解决长途运输的困难性,提高物流运输的效率。无人配送既可以缩短配送的时间,同样也可以避免用户与配送员之间的冲突,解决最后一公里的物流配送难题。

(3)使用图像识别技术实现物流信息自动化录入,提高了物流员工的工作效率。计算机视觉识别、深度学习等技术可以提升手写运单机器的有效识别率,大幅度地避免人工输单,同时降低这一阶段产生的误差。

(4)使用语音识别技术和视频识别技术优化智能客服系统,这些人工智能领域的计算机技术可以用来自动识别物流企业场院内外的人、物、设备、车的状态,并且学习优秀的管理经验和指挥调度方案等,进而逐步实现对物流工作人员的辅助决策,甚至可以实现自动决策。

(5)仓储的智能分拣依赖于人工智能,目前已经有很多物流企业开始使用自动分拣系统, 通过人工智能算法完成物流产品的分拣,完全不需要人为参与,这样可以解放劳动生产力, 为企业节省成本。

(6)人工智能还能为新一代物流行业提供更加智慧的运营管理模式,设置出可以自学习和自适应的运营规则引擎,系统能够通过历史业务数据和目前业务条件制定运营决策,同时可以能自主识别当前时期是否是高峰期还是常规期。

(7)人工智能还能够实现物流的内部智能调度系统,通过对商品数量、体积等基础数据分析,对各环节如包装、运输车辆等进行智能调度,如通过测算百万SKU商品的体积数据和包装箱尺寸,利用深度学习算法技术,由系统智能地计算并推荐耗材和打包排序,从而合理安排箱型和商品摆放方案。

这些人工智能技术应用于物流中的运输、仓储、配送以及管理等整个供应链各个环节中, 形成高效的物流体系。新一代物流的发展离不开AI技术,因为全智能的物流行业相比现在的物流更高效,可以更精准、高速地为客户服务。在AI促进下,物流产业开始出现智慧供应链。

智慧供应链可以自上而下分为三个部分:智慧化平台、数字化运营以及智能化作业等。智慧化平台相当于物流的决策调度部分,数字化运营就是物流的神经中枢,智能化作业就是物流的实际操作部分。智慧供应链依赖智慧化平台的计算、思考和决策,仰仗数字化运营平台物流参数等进行有效建模,然后通过模型可以精准分析和估计,最后形成企业经营、自动化运输和仓储调度作业的最优方案。

3.大数据与云计算技术

在大数据环境下,传统的数据库软件不能有效地对相关内容进行存储、管理和抓取的数据集合,因为大数据具有体量大、类别多、价值密度低和处理速度快等特征。从传统数据库到大数据平台的发展不仅仅是技术需求上的蜕变,更是数据管理模式的颠覆。大数据与云计算一般都会在一起被提及,相互促进、相互发展。云计算作为一种远程计算工具,可以提供强大的计算能力,高效地支撑着大数据存储、管理和分析,已经成为大数据时代不可或缺的工具。

物流中使用的云计算框架由云请求端、应用服务平台以及云提供端三个重要部分组成。应用服务平台以大数据和云计算为支撑下的操作平台,可以提供核心服务,也可以向云提供端提供管理和维护等相关功能。

新一代物流中离不开大数据和云计算的服务支撑:

(1)例如物流配送中心的选址问题,近几年前沿的研究报告中,大数据和云计算技术为配送选址提供了很多参考方案,并且已经通过很多实践取得丰厚的成果。

(2)云计算与大数据还可以实现路径监控、物流资源的合理分配等功能,有利于实现车辆调度、优化路线、信息查询等相关计算;物流资源指运输资源和存储资源,只需要从海量的数据中提取当前的需求信息,同时对已配置和将要配置的资源进行优化,从而实现对物流资源的合理利用。

(3)云计算与大数据技术还可以实现多级配送,一级配送中心直接通过数据仓库和大数据挖掘技术等对订单需求量、装卸能力等进行有效分析,实现对物品品种和数量的可控预测,二级配送点辅助一级配送中心进行送货,可以达到避免货物长期囤积等状况,实现优质的服务水平。

(4)在物流决策中,竞争环境的分析与决策和物流供给与需求分析都需要庞大的物流数据分析和高性能物流计算等等。在竞争环境分析中,为了达到利益的最大化,需要与合适的物流或电商等企业合作,预测竞争对手的发展动向。物流的供给与需求匹配方面,如果分析特殊时期和相应区域的物流供需信息,可以进行合理的配送管理。

(5)物流业务易于多变同时随机不可预测,通过大数据分析与云计算,可以有效了解消费者偏好,预判消费者的消费可能,提前做好货品调配,合理规划物流路线方案等,从而在物流高峰时期,物流运输的效率仍就很高。

(6)最后管理层面上,新一代物流中离不开大数据和云计算实现智能决策,大数据技术可以对客户习惯与偏好进行归类,从而可以为用户提供专业并且个性的服务。

大数据技术与云计算技术将为未来的新一代物流行业提供强大的数据支撑和计算服务,新一代物流行业无论在资源调度、物流配送、决策管理还是数据分析上都将出现质量的飞跃。

4.区块链技术

区块链作为近两年最为热点的前沿技术,也将成为新一代物流行业中广泛运用的核心支撑技术。区块链技术利用块链式数据结构来验证数据后再进行存储,生成新数据节点算法主要依靠一种分布式节点共识算法,最后通过密码学来保证链上数据安全性,能够被安全读取,同时可以通过由脚本代码组成的智能合约来自动化编程和操作数据。

区块链具有共享账本、智能合约、隐私保护、共识机制几个关键特点,使得区块链技术能够被广泛应用在各行业中包含行业中的金融体系。新一代物流行业非常合适区块链技术,物流生态系统从外观可以看出由多个参与方组成的利益共同体,快递物流行业中的涉及的多流融合的业务场景非常适合区块链技术发挥它的价值和效果。

(1)区块链技术在新一代物流行业中应用中最为广泛的是快递保价场景,物流企业在物流商品运输过程中需要保险公司为其提供商品保价。

(2)区块链技术可以对物流中公益快递事业形成促进作用,公益活动中物流企业也需要承担公益物品的运输,在此场景中公益组织方需要维护公益活动的执行,扶贫商家提供公益商品的销售等。区块链技术使得公益快递事业更加透明化,增加物流企业的公信力。

(3)区块链技术还可以在新一代物流行业中形成黑名单共享平台,让每个公司都可以将具有不良记录的工作人员记录到区块链上,其他公司也可以共享,当其他公司登陆系统可以立即查询,而且这些黑名单数据不可以被修改,能够被永久追溯到。

(4)区块链技术能够协助国家对新一代物流行业的安全监管。区块链由于具有分布式账本的特性,每当物流公司出现了安全隐患事件的时候,就会将有效信息记录于区块链上,并且被监管机构实时监控且永久不可更改。

(5)除了上面四点关于物流安全的场景,区块链技术在新一代物流行业中还将有很多其他业务应用,如产品的防伪溯源、自主决定物品的运输路线和日程安排、物流实名制。

区块链技术因为具有透明性和去中心化的特点,使得其与物流特征非常相似,物流过程中产生的信息记录在区块链中就不可修改,而且每个物流节点都可以从中获取对自己有用的信息,使得新一代物流行业更加安全透明并且高效。

5.智慧化物流架构

从物联网、人工智能、云计算、大数据到区块链,这些新一代物流中的核心技术说明了新一代物流架构将会以智慧为主要特征。

智慧物流架构是一个功能齐全的基础性服务平台,系统架构分为四层竖向结构:感知层、传输层、服务层和应用层。除此四层外还有数据层,由于物流数据属于大数据特征,数据层基本使用大数据分布式平台,竖向每一层都会产生和使用数据平台中存储的数据,因此数据层在左侧与每一层都有互动关系。核心技术层也是智慧物流架构的重要组成部分,人工智能技术主要在服务层推动物流架构智能化,大数据与云计算技术在上三层均会有所应用,最后区块链技术维护物流的安全体系。

从智慧的新一代物流架构中可以发现,传输层担当着主要数据通信的服务,任何物流节点包括物流车辆、运送人员、客户等之间的数据传输都得依靠高质量的通信技术。新一代物流架构的核心技术都需要一个高带宽、低时延的通信环境,因此通信技术的进步也将会加快智慧物流架构的发展。

通信技术对于物流的重要性
新一代物流的热门技术都围绕数据传输展开,数据传输需要强而有力的通信技术,因此物流能够进步迅猛离不开通信技术的突破性发展。

1.移动通信技术在物流中的应用

从通信网的角度观察,移动通信网应该可以看作有线通信网的延伸,它具有无线网络和有线网络两个部分,因此可以一个构成完整的公共陆地移动通信网。因为物流具有动态性,其中使用无线通信技术居多,因此移动通信技术对物流技术的发展十分重要。

移动通信技术作为物流的主流通信技术,是物流节点之间数据传输的主要工具。目前,移动通信技术大部分应用在如下几个方面:第一是物流运输过程中移动通信技术充当物品流动信息的传输工具;第二是作为仓储管理平台中进行数据通信的桥梁;第三是作为智慧物流供应链中重要的数据传输技术。

由于无线WIFI、高速以太网不能满足移动物体之间的高速通信,移动通信技术主要依靠基站来传输数据,是移动物体之间数据通信的支撑技术。移动通信技术不断突破自身的缺陷性,克服移动性、传播条件复杂、易受干扰等问题,因此在物流中使用地位越来越高,在智慧仓储平台的规划中,移动通信技术也成为主要通信工具。

物流由于很多应用都具有移动特性,因此和移动通信技术紧密联系,移动通信技术可以为物流传输过程中的节点传输物流数据,可以为仓储平台中移动硬件节点提供通信支撑,未来还可以在新一代物流系统中充当主要通信技术,完成物流移动通信平台的构建。

2.WIFI 无线通信技术在物流仓储中的普及

除了移动通信技术,以WIFI为主的无线通信技术也是物流行业中使用较多的通信技术。由于无线通信是通过路由器等工具而产生的,所以对环境的要求比较高,因此 WIFI 无线通信技术在物流中主要使用在物流仓储中,作为物流仓库中硬件通信的必要支撑。

无线WIFI技术能被广泛用在物流仓储中主要是因为WIFI无线网络技术具有覆盖范围广的特点,最优可以达到300m左右,因此相比蓝牙等技术更加受到欢迎。因此,仓储中可以使用 WIFI给一些终端设备提供通信保障。其次,WIFI无线网络技术不依赖于物理媒介,无需复杂的光纤和电缆设备,节约了成本,在物流仓库中只需要固定的路由节点,WIFI无线网络技术可以提供很好的通信保障,减少了物流成本。另外,WIFI 传输速度也很快,可以达到54Mbps,并且支持数据、语音、多媒体业务,物流仓储中产生的数据包括简单的文本数据,因此 WIFI 在物流仓储中使用已经相当普及。

3.物联网通信技术对物流的促进

物联网是计算机与通信的交叉技术,目的是为了构建万物互联的世界。物流行业中大部分应用环境下都是物体与物体进行数据传输,这些数据的传输都依赖于高质量的通信,这些都是物体之间在进行通信,就是采用物联网常用的通信技术,因此物流和物联网息息相关。物联网通信技术比较流行的有两类,物联网的无线通信技术很多,物理层主要分为两类:一类是短距离通信技术;另一类就是广域网通信技术。

冷链运输系统已经是物流中一块比较重要的环节,给用户提供了水果、海鲜等货物的物流渠道。之前的冷链系统大多数研究集中在采用温度记录仪与RFID射频技术,但是温湿度记录仪不能进行远程实时监控,因此监控中心数据采集具有滞后性。ZigBee无线传感网技术相比那些技术,其具有功耗低、体积小、智能化等优势,使得该技术被广泛用在冷链物流领域,有利于整个监控系统的变得更加便携和智能。

另一种广泛运用的物联网通信技术即为广域网通信技术,包括NB-IOT、LoRa、SigFox以及 WeightLess。

物流行业中,LoRa和NB-IOT应用十分广泛,但是其由于各有特点。另外一些室内物流应用中,例如仓储中、物流公司内部通信中高频的 NB-IoT 更为合适。

4.物流技术的进步依赖于高质量通信

物流完全离不开通信技术的支撑,同时由于物流很多应用场景的特殊性,各种通信技术需要交叉使用才能完成相应的工作。

其实,物流信息化肯定将会是现代物流乃至新一代物流体系发展的一个坚实基础。物流信息化需要借助比较先进的信息技术和通信手段来整合物流企业内外部的相关业务资源。比较成熟的物流信息化方案能够通过自动收集和处理物流过程中产生的信息,可以对物流信息进行数据挖掘,并以此做出决策指导物流活动,促使物流系统能够被扩展和开放,同时实现预估物流路径、输送监控信息、及时反馈风险预警的作用。

新一代物流热点技术中的物联网、人工智能和大数据云计算以及区块链都离不开通信技术的支撑,而且这些平台或者架构对通信质量的需求越来越大,现有的通信技术必须跟紧物流发展的脚本,为新一代物流事业的发展铺平道路。目前,最新移动通信技术例如 5G 已经在新一代物流行业中很多地方开始广泛应用,这一点更是说明了物流技术的进步依赖于高质量的通信。

新一代物流的发展趋势
中国智慧物流研究院曾经提出新一代物流体系应该具有“3S”的特征:短链、智慧、共生。

由于新零售环境下消费和产业迅速升级和技术飞猛发展,多环节长链条、自动化运作和局部优化发展为主的传统物流面临着巨大变革。传统物流的长链条、多环节特征导致调整难度较大不够灵活,因此容错性较差,并且一旦出错将导致物流效率降低和成本增加。原本依靠经验的决策体系也将因为人工智能技术的优化而彻底改变,系统设备也能够实现思考和决策。传统物流主要作为各行业的支持模块,因此需要实现部分物流节点上的体验、效率、成本的最佳,即局部最优模式,但是在智能商业时代,物流应该从供应链和价值网络等全局形式去重新规划行业间、物流企业间的分工和协同化发展。新一代物流完全可以解决这些问题。

新一代物流通过不断优化仓储布局网络,提高交付效率,能够将消费分析的结果反向输出给品牌商,促使上游精准,达到优化整个供应链性能的目的,同时新一代物流柔化整个供应链,不断适应需求变化带来的风险。新一代物流能够蜕变的最主要原因还是因为技术的突破,新一代物流将充分利用计算机技术和通信技术的创新,致力于打造一个全面化智慧型物流系统。人工智能技术将会实现从仓储、分拣、运输最后到配送的一条全供应链环节的无人化,形成高效智能的物流环境。大数据和云计算等先进技术将驱动全链路数据存储和性能计算,使得物流网络布局、物流仓储管理、物流运输规划、物流终端配送等都能够即时计算,实现精确的物流供应链。另外,物联网等通信技术将彻底改变现在物流协同的途径,实现整个社会资源的智慧协同化,使得物流系统可以和其他产业能够无缝整合等等。

那么,新一代物流想要实现以上的功能,需要强有力的通信技术,因为无论是业务的升级还是技术的突破,尤其是智慧化的新技术架构都需要通信技术的支撑,而且对通信技术的质量也有很高的要求。目前第五代通信技术5G的出现变成了新一代物流进步的催化剂,因为5G 通信无论是时速频率方面,还是稳定性方面都可以成为物流的最佳选择。

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