智慧物流推動城市配送進入新時代
城市是現(xiàn)代物流活動最集中的地域，也是先進倉儲物流設(shè)備與技術(shù)廣泛應(yīng)用的前沿領(lǐng)域。城市物流配送是推動城市的經(jīng)濟活動良性運行的核心支撐，是社會生產(chǎn)、流通、消費的蓄水池與主動脈。城市物流配送體系建設(shè)對于促進城市經(jīng)濟發(fā)展、滿足人民生活需要，對于引導(dǎo)與推動全國物流行業(yè)的全面發(fā)展具有十分重要的意義。
隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)的普及應(yīng)用，推動了電子商務(wù)與新零售的變革，帶動了商貿(mào)流通全渠道的發(fā)展，推動了城市智慧配送體系建設(shè)與發(fā)展，讓城市配送進入了一個新的時代。
智慧物流是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流業(yè)應(yīng)用，在2009年由我代表《物流技術(shù)與應(yīng)用》、中國物流技術(shù)協(xié)會信息中心、華夏物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合提出的概念【1】。我給出的智慧物流定義是：智慧物流指的是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)向物理世界延伸，互聯(lián)網(wǎng)與物流實體網(wǎng)絡(luò)融合創(chuàng)新，實現(xiàn)物流系統(tǒng)的狀態(tài)感知、實時分析、精準(zhǔn)執(zhí)行，進一步達到自主決策和學(xué)習(xí)提升，擁有一定智慧能力的現(xiàn)代物流體系。
智慧物流通過大數(shù)據(jù)和云計算等技術(shù)手段預(yù)測、運籌、優(yōu)化物流的流量與流向，最佳匹配倉儲資源和配送資源；通過自動化和無人化技術(shù)，實現(xiàn)物流作業(yè)智能化和自動化；通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物流資源的全面鏈接，建設(shè)城市物流智慧配送骨干網(wǎng)絡(luò)。智慧物流體現(xiàn)的是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能的集成應(yīng)用，智慧物流體系是信息世界與物理世界無縫融合的信息物理系統(tǒng)（CPS），智慧物流的運作是通過機器智能（MI）來展現(xiàn)的。信息物理系統(tǒng)和機器智能是智慧物流的基礎(chǔ)設(shè)施。
智慧物流技術(shù)架構(gòu)包括三層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層是智慧物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)，借助于條碼掃描、RFID、傳感器、紅外、激光、GPS、機器視覺等各類感知技術(shù)，實時獲取物流運作中各類信息；網(wǎng)絡(luò)層是智慧物流系統(tǒng)核心，其中物流數(shù)據(jù)處理也在網(wǎng)絡(luò)體系內(nèi)實時完成，借助于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)層實時計算、實時分析、產(chǎn)生科學(xué)決策，決策指令通過借助于物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實時傳輸?shù)綉?yīng)用層；應(yīng)用層借助于感知技術(shù)的萬物互聯(lián)能力調(diào)度管理物流系統(tǒng)，實現(xiàn)物流運作的機器化、自動化、柔性自動化、智能化，實現(xiàn)物流系統(tǒng)的智慧運作。
智慧物流體系包括物流大腦思維系統(tǒng)、信息傳導(dǎo)系統(tǒng)和硬件執(zhí)行系統(tǒng)。物流大腦是智慧中樞，是物流智慧之源；信息傳導(dǎo)系統(tǒng)是智慧物流的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”；執(zhí)行系統(tǒng)是智慧物流運作的“手和腳”；三個系統(tǒng)無縫融合，構(gòu)成了智慧物流體系的基礎(chǔ)內(nèi)容。
根據(jù)以上論述，構(gòu)建智慧物流體系首先要實現(xiàn)物流數(shù)字化，即：一切物流流程數(shù)字化，再通過數(shù)字反饋到物理實體，實現(xiàn)一切數(shù)據(jù)流程化；其次要在數(shù)字化基礎(chǔ)上大力推進網(wǎng)絡(luò)化，推進物聯(lián)網(wǎng)、物流互聯(lián)網(wǎng)、物流信息物理系統(tǒng)的發(fā)展；最后實現(xiàn)智能化運作，借助人工智能原理，推動機器智能發(fā)展，執(zhí)行智慧物流大腦指令，實現(xiàn)全鏈路物流智慧化發(fā)展。
在城市體系中，目前很多大中型城市地面交通體系嚴(yán)重擁堵是常態(tài)，也是制約城市物流配送發(fā)展主要瓶頸。隨著經(jīng)濟發(fā)展，人們消費水平的提高，城市物流配送需求近年來又呈現(xiàn)了爆發(fā)式增長。有限的資源和嚴(yán)重擁堵的城市交通體系與高速增長的城市配送需求矛盾越來越大，構(gòu)建空中與地下三維立體物流配送網(wǎng)絡(luò)勢在必行。
智慧物流是構(gòu)建立體的城市智慧配送骨干網(wǎng)的重要技術(shù)支撐。通過構(gòu)建城市地上與地下空間的智慧物流配送系統(tǒng)，可以為未來新型城市物流系統(tǒng)規(guī)劃提供解決方案；通過構(gòu)建空中無人機智能配送網(wǎng)絡(luò)，可以完善城市物流的智慧配送體系。
智慧物流推動物流系統(tǒng)時空變革
1、前置倉：實現(xiàn)了物流系統(tǒng)的“時空穿梭”
智慧物流時代，物流大腦利用大數(shù)據(jù)、云計算、優(yōu)化運籌等技術(shù)，對未來物流需求進行精準(zhǔn)預(yù)測和智慧分倉，讓物流先行，實現(xiàn)了“時空穿梭”，把未來的物流運作需求前置，把貨物配送至離客戶最近的“前置倉”中。一旦配送需求指令發(fā)出，即時從前置倉配送至客戶家中。這種“單未下，貨先行”的前置倉配送模式，改變了城市物流配送的時空。
目前，前置倉在中國電子商務(wù)物流中已經(jīng)成為常態(tài)，在每年的“雙十一”網(wǎng)絡(luò)購物節(jié)大促銷中，菜鳥、京東等公司都利用了這一技術(shù)，把未來前置，把貨物提前布局到離客戶最近的倉庫、門店、貨站，大幅度縮短人與貨距離，實現(xiàn)了物流配送的快速響應(yīng)，提高了物流配送效率，滿足了物流配送高峰期的市場需求。據(jù)分析，原來中國電商包裹平均運距1200公里，大力發(fā)展前置倉后平均包裹運距可以降低到500公里左右。【2】
借助于智慧物流的技術(shù)，地上與地下的任何空間均可以成為前置倉，并且實現(xiàn)前置倉的云倉互聯(lián)，信息互通，設(shè)施設(shè)備的共享、物流運作的互操作。通過前置倉技術(shù)，可以將未來零散的物流配送需求進行集約化配送，從而大幅度提升物流配送效率，降低車輛進城次數(shù)，實現(xiàn)綠色化配送。
前置倉與傳統(tǒng)配送的前置備貨儲存有本質(zhì)區(qū)別。傳統(tǒng)的備貨只是把貨物分散各地前置儲存，由于倉儲分散，網(wǎng)點眾多，為保證配送需求必將帶來大量的無效存貨，帶來庫存成本急劇上升，同時預(yù)測失誤更會帶來大量的庫存沉余和退貨。
現(xiàn)代“前置倉”配送技術(shù)，是架構(gòu)在智慧物流體系之上的智慧配送，前置倉的存貨是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算做出的科學(xué)預(yù)測，大部分貨物甚至已經(jīng)通過電商預(yù)售系統(tǒng)進行了鎖定，從而會大大減少沉余的無效庫存；
其次，現(xiàn)代前置倉是互聯(lián)互通的云倉系統(tǒng)，前置倉之間可以根據(jù)實際的配送需求進行智慧調(diào)撥，可以與配送系統(tǒng)實時對接進行及時補貨，可以與門店銷售互通進行貨物調(diào)劑，從而杜絕了傳統(tǒng)前置備貨的各類弊端。
需要說明的是，沒有智慧物流支撐和云倉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的庫存控制優(yōu)化，按傳統(tǒng)的前置備貨理念設(shè)置前置倉必然帶來很多問題，出現(xiàn)許多所謂的前置倉的“坑”。但這不是智慧前置倉。
2、智慧物流推動物流配送的“空間”變革
（1） 地下物流系統(tǒng)
高速增長的配送需求面臨著城市有限的資源和嚴(yán)重擁堵的交通體系制約，推動著城市物流配送的空間變革，帶動了世界著名的電子商務(wù)物流企業(yè)的多角度和多方向的探索。
首先，利用地下空間資源，建立城市地下物流配送中心就是現(xiàn)代城市物流發(fā)展的新探索。目前在很多大中型城市，很多地下的商場、配送場站、地下倉庫也都得到了應(yīng)用，地下貨物運輸系統(tǒng)在很多城市也得到了應(yīng)用，地上與地下的配送體系互相結(jié)合，也在一定程度上推動了城市物流配送的發(fā)展。但是，目前很多地下空間的應(yīng)用還都處于零散和隨機狀態(tài)，國內(nèi)外各城市還沒有建立起來一個體系完善的地下的物流智慧配送體系。
完善的現(xiàn)代城市地下物流系統(tǒng)主要是指運用自動導(dǎo)向車(AGV)、無人卡車等承載工具，通過大直徑地下管道、隧道等運輸通路，對固體貨物實行智慧配送的一種全新概念的物流系統(tǒng)。
先進的地下物流配送體系甚至可以與城市住宅建設(shè)相結(jié)合，借助于地下物流中心的分揀系統(tǒng)，通過與住宅互聯(lián)互通的包裹自動輸送系統(tǒng)，可以直接把包裹配送到住宅客戶。
20世紀(jì)90年代以來，地下物流配送系統(tǒng)研究受到了國內(nèi)外的高度重視，并作為未來可持續(xù)發(fā)展重要技術(shù)體系。據(jù)悉，目前中國、美國、德國、荷蘭、日本等國家都針對地下物流系統(tǒng)進行了可行性、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、工程技術(shù)等方面大量的研究。
隨著城市化的發(fā)展和物流技術(shù)的進步，2000年前后，中國工程院錢七虎院士就在我國大力倡導(dǎo)地下物流的研究，2004年我國廣州從瑞典引進技術(shù)，規(guī)劃建設(shè)了地下垃圾管道輸送系統(tǒng)；2014年我國自主研發(fā)了“LuGuo種子輸送分類貯藏智慧系統(tǒng)”；2015年上海市科委啟動《城市地下物流系統(tǒng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究》；2016年國家自然科學(xué)基金啟動《新型城鎮(zhèn)化導(dǎo)向下的城市地下物流系統(tǒng)集成與管理研究》。2017年中國成立第一個地下物流專業(yè)委員會，中國工程院院士錢七虎任地下物流專業(yè)委員會名譽主任，上海市政總院資深總師俞明健任常務(wù)副主任委員，上海市政總院城交地下院總師范益群任秘書長。2018年以來，菜鳥物流、京東物流等都啟動了地下智慧物流配送系統(tǒng)的研究，并致力于推進雄安新區(qū)地下物流智慧配送體系的建設(shè)。
地下物流系統(tǒng)具有速度快、準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢，是解決城市交通擁堵、減少環(huán)境污染、提高城市貨物運輸?shù)耐ㄟ_性和質(zhì)量的重要有效途徑。尤其是在人口密度大、可用地面積小的城市，發(fā)展地下物流系統(tǒng)有非常重要的現(xiàn)實意義。城市地下物流配送系統(tǒng)可以電子商務(wù)平臺對接，借助于大型的地下物流配送中心與智能分揀系統(tǒng)，借助于地下管道智能運輸系統(tǒng)，實現(xiàn)客戶在網(wǎng)上下訂單以后，物流中心接到訂單后，迅速在地下物流中心進行高速分揀，通過地下管道輸送系統(tǒng)和分揀與配送系統(tǒng)直接配送到家，這是比較先進的地下物流智慧配送模式。
當(dāng)然，中國目前的地下物流系統(tǒng)不可能一步到位，也不可能各城市都建立完善的智慧物流地下配送體系。各地可以因地制宜，利用地下物流智慧配送理念和現(xiàn)有的地下空間與運輸體系，把地下空間、地下運輸體系與地上資源相互結(jié)合，發(fā)展適合本地城市的地下物流系統(tǒng)。
例如：探索在地下運輸+綜合管廊+配送塔發(fā)展模式：物品經(jīng)過地下運輸系統(tǒng)運輸分揀中心分揀，再經(jīng)過地下管廊自動配送到商業(yè)設(shè)施地下倉儲中心（toB）或地上與地下結(jié)合的社區(qū)智能配送塔(toC)，客戶憑密碼或手機在小區(qū)配送塔自提包裹；
例如：探索城鐵系統(tǒng)+地鐵站自提柜模式：這個模式比較現(xiàn)實，容易實現(xiàn)，通過智慧分揀將批量貨物配送到城市個地鐵站，再簡單分揀放入地鐵包裹自提貨柜，客戶下班坐地鐵到站后提貨回家。等等。
總之，利用智慧物流理論與技術(shù)，探索和整合地下空間資源與運輸資源，發(fā)展地下物流系統(tǒng)，是城市智慧配送的一個重要發(fā)展與創(chuàng)新模式。
（2）空中物流系統(tǒng)
在城市物流配送的空間創(chuàng)新與變革領(lǐng)域，除了地下空間的研究與探索之外，國內(nèi)外物流公司還進行了其他方面的探索與創(chuàng)新，呈現(xiàn)出了“上天、入地、下水”的新局面。
目前，全球先進的電商物流企業(yè)、快遞配送企業(yè)都在進行各種類型的無人機配送探索與實踐。國外如：亞馬遜、沃爾瑪?shù)裙?，國?nèi)如：菜鳥物流、京東物流、順豐速運等公司，都在探索和實踐無人機配送創(chuàng)新模式，有的公司也在與地方政府合作搭建無人機配送網(wǎng)絡(luò)。
例如：據(jù)報道，2018年7月北京多地突降暴雨，密云、懷柔、房山等多部分地區(qū)形成地質(zhì)、洪水災(zāi)害，京東物流響應(yīng)北京市政府防汛救災(zāi)部署，通過無人機對急救物資進行簡易包裝、快速運輸、多次投遞的方式，跨越被洪水沖垮的橋梁與道路，協(xié)助完成急救物資運輸配送，有效地輔助了消防官兵進行應(yīng)急救援。
除了無人機配送網(wǎng)絡(luò)完成空中配送業(yè)務(wù)之外，亞馬遜和沃爾瑪還探索借助于飛艇等飛行設(shè)備構(gòu)建空中漂浮倉，與小型無人機對接，實現(xiàn)空中倉儲、分揀與配送，并申請了相關(guān)專利。
例如：在沃爾瑪“漂浮倉庫”與配送系統(tǒng)中，漂浮倉（floating warehouse）像一個飛艇，在500-1000英尺（300米以上）的高空中漂浮，需要先在里面放進一定數(shù)量的存貨，再依照用戶需求選擇合適的空中位置安放。它既可自主運行，也可通過飛行員遙控操作停放在倉庫里的無人機送貨。
例如：在亞馬遜“空中物流中心”解決方案中：亞馬遜空中物流中心（airbone fulfillment centers），可搭載大量的貨品和帶有溫控系統(tǒng)的無人機，以期實現(xiàn)大規(guī)模、長距離運輸?shù)臒o人機發(fā)貨功能?？罩衅〉膫}庫可以移動，這樣就可以把倉庫隨機的布置在離用戶最近的區(qū)域，成為一種離用戶最近的前置倉。
（3）水下物流系統(tǒng)
許多大城市都靠近水，城市中也有湖泊等水力資源，如果把倉庫建在水下，讓倉庫距離自己的客戶更近，又能夠利用水下空間，還能夠節(jié)省能耗，豈不一舉多得。圍繞這一想法，亞馬遜獲最近獲得了一項名為“水下存儲設(shè)施”的專利，利用人造水池或自然水體存儲等待發(fā)貨的商品。該倉庫淹沒在水下，商品的包裝需要防水或需要放到不漏水的容器中，每個容器需要配有通信設(shè)備，與網(wǎng)絡(luò)通信，通過聲波振動將物品“召喚”出水面，實現(xiàn)商品的取回。專利中展示了利用湖泊、水庫和專門建造的游泳池作為訂單處理中心，處理水中貨物的多種方法。
（4）幾種城市物流配送空間資源的優(yōu)勢比較分析
根據(jù)上述城市物流系統(tǒng)空間資源創(chuàng)新模式與技術(shù)可行性分析，我認為，目前城市空中倉儲僅僅是一個設(shè)想，實施中會遇到政策與成本等很多難題；城市空中無人機配送在城市核心區(qū)和密集居住區(qū)也都難以落地；水下倉儲技術(shù)目前還僅僅處于專利技術(shù)探討階段，技術(shù)突破還需要未來的應(yīng)用與實踐，此外城市大多數(shù)地區(qū)也沒有可利用的合適水資源源。
因此，目前最現(xiàn)實的選擇還是地下物流空間的利用，地下物流配送目前世界上已經(jīng)有很多局部應(yīng)用案例，也已經(jīng)有完善的可行性設(shè)計，地下空間交通體系已經(jīng)成熟且發(fā)展很快，發(fā)展地下物流系統(tǒng)沒有技術(shù)障礙。
智慧物流實現(xiàn)軟件定義物流時空
我們已經(jīng)進入了新時代，在這個大變革時代具有如下基本特征：從基礎(chǔ)設(shè)施角度看，基本特征是互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、SDN、下一代互聯(lián)網(wǎng)……..；從信息資源角度看，基本特征是大數(shù)據(jù)…….；從數(shù)據(jù)計算角度看，基本特征是云計算、霧計算、邊緣計算………；從技術(shù)應(yīng)用角度看，基本特征是自動化、無人化、智能化、智慧化………；從大變革的角度看，基本特征就是新，是無邊界的創(chuàng)新時代。
我認為，當(dāng)這個世界具備了上述基本特征之后，其硬件的真正核心控制力是通過軟件系統(tǒng)操作的，就像我們?nèi)祟惖目刂屏εc本質(zhì)由大腦決定一樣，從這個核心控制的角度來看，我們即將進入的是軟件定義硬件的時代！是軟件定義物流時空的時代！
軟件定義的本質(zhì)是硬件資源虛擬化，管理過程可編程。物流的時空均可以借助智慧物流技術(shù)，把硬件的設(shè)施設(shè)備資源虛擬化，讓物流時空運行在物流大腦的智慧體系上，實現(xiàn)信息世界與物理世界融合，信息世界作為大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指揮和調(diào)度物理世界運行，其中信息世界的核心就是軟件系統(tǒng)。
根據(jù)軟件定義物流的本質(zhì)，所有靜止的空間均可借助軟件定義物流定義成存儲空間，所有移動的空間均可通過軟件定義物流定義成貨運空間，所有的存儲空間和貨運空間均可互聯(lián)互通，所有的存儲空間和貨運空間均需要按功能模塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，所有物流貨物需要按單元化物流進行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，所有的存儲空間與貨運空間均可實現(xiàn)軟件調(diào)度與管理，所有的存儲空間與貨運空間均可與原有的功能場景分離實現(xiàn)跨界共享。
通過軟件定義理念，可以把城市所有的地下、地上閑置空間定義成倉儲空間，通過云倉系統(tǒng)軟件與平系統(tǒng)臺實現(xiàn)倉庫設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，利用智慧物流大腦對這些倉儲空間進行軟件的管理與控制，形成城市物流立體化的云倉配送系統(tǒng)。主要案例有：把新零售門店定義成前置倉；把汽車后備箱定義成移動快件箱等等。
軟件定義物流讓硬件資源按功能進行模塊化、虛擬化、數(shù)字化，在控制層通過軟件計算分析產(chǎn)生智慧決策，決策指令傳輸?shù)接布到y(tǒng)，引導(dǎo)智能硬件作業(yè)。此外，物流裝備虛擬化后，實現(xiàn)物流裝備信息虛體互聯(lián)互通，借助控制層的軟件運行進行仿真模擬和決策分析，產(chǎn)生智慧決策后將再決策傳導(dǎo)到物流設(shè)備，激發(fā)硬件資源的智慧覺醒，指揮調(diào)度硬件體系的物流運作，從而經(jīng)過軟件的控制與賦能，對各類物流作業(yè)場景與應(yīng)用環(huán)境實現(xiàn)智慧化管控，并推動物流網(wǎng)絡(luò)的天網(wǎng)與地網(wǎng)融合，實現(xiàn)全網(wǎng)運作的智慧化調(diào)度與資源共享。
參考文獻：
【1】 百度百科，智慧物流詞條
【2】 《2017年中國智慧物流大數(shù)據(jù)發(fā)展報告》，交通部運輸科學(xué)研究院、菜鳥物流、阿里研究院聯(lián)合發(fā)布。
【3】 王繼祥：城市地下的智慧物流配送系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用，2017年8月21號
【4】 王繼祥：軟件定義物流”推動智慧物流全面發(fā)展，2017年12月4號
【5】 王繼祥：上天、入地、下水，新奇特的智慧倉庫，2018年8月1號