本刊記者 孫欣欣
關(guān)注物流成本 助力效率提升
——記清華大學(xué)深圳研究生院物流與交通學(xué)部碩士生導(dǎo)師楊朋
本刊記者孫欣欣
楊朋
物流業(yè)是支撐實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),但我國(guó)物流業(yè)整體發(fā)展水平不高,發(fā)展方式也比較粗放。隨著電商的快速崛起,不僅民營(yíng)企業(yè),甚至越來越多的國(guó)企和央企也開始關(guān)注并重視物流成本,實(shí)際上,企業(yè)很大一部分資金都被用來支付高昂的物流費(fèi)用。有數(shù)據(jù)顯示,2015年我國(guó)社會(huì)物流總費(fèi)用約占GDP的16%,比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家高出近1倍。
所謂的“物流成本”是指,產(chǎn)品在實(shí)物運(yùn)動(dòng)過程中,如包裝、搬運(yùn)裝卸、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、流通加工等各個(gè)活動(dòng)中所支出的人力、物力和財(cái)力的總和。楊朋主要從智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)作、物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、城市物流等方面展開深入研究,以滿足“降低物流成本、提高物流效率”的社會(huì)頂層需求。
踏足物流領(lǐng)域近10年來,楊朋先后主持并參與包括國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目青年基金和面上基金項(xiàng)目在內(nèi)的國(guó)家、省、市級(jí)等課題20余項(xiàng),發(fā)表各類學(xué)術(shù)論文20余篇,獲得“中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”(省部級(jí))、“第十屆中國(guó)物流學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文三等獎(jiǎng)”等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì),并擔(dān)任International Journal of Production Research、International Journal of Production Economics、Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review等多個(gè)國(guó)際期刊的同行評(píng)審專家。
說起楊朋與物流領(lǐng)域結(jié)緣,可以算是一種機(jī)緣巧合。楊朋的本科和碩士學(xué)的都是純工科領(lǐng)域的機(jī)械工程專業(yè),但在讀研期間,他從事了一個(gè)有關(guān)工程和管理相結(jié)合的課題,正是從那時(shí)起,他對(duì)工業(yè)工程、物流領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚興趣。2007年,碩士畢業(yè)后的楊朋以優(yōu)異的成績(jī)考取清華大學(xué)工業(yè)工程系管理科學(xué)與工程專業(yè)攻讀博士,研究方向完全轉(zhuǎn)向了物流領(lǐng)域,“這是一個(gè)工科和管理科學(xué)交叉的學(xué)科,可以接觸更多領(lǐng)域的知識(shí),解決現(xiàn)實(shí)的物流工程和管理問題”,楊朋很喜歡自己的專業(yè)。
就這樣,楊朋一直遨游在物流領(lǐng)域,以優(yōu)化的思想審視現(xiàn)實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)施面臨的各種問題。2011年,他進(jìn)入清華大學(xué)深圳研究生院物流與交通學(xué)部從事博士后工作,2013年出站后便留院成為一名講師。
圍繞智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)作,楊朋的研究可分為兩個(gè)角度。一是規(guī)劃,在設(shè)施沒有建成之前,他主要從優(yōu)化角度對(duì)物流設(shè)施做規(guī)劃和設(shè)計(jì);二是運(yùn)作,在設(shè)施建成并投入使用后,他需要對(duì)設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)施既包括較綜合的宏觀設(shè)施,如物流園區(qū),也包括較專業(yè)的微觀設(shè)施,如配送中心等。
“綜合型物流園規(guī)劃方法體系及工程示范項(xiàng)目”是楊朋參與的一個(gè)有關(guān)于宏觀倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)施的規(guī)劃項(xiàng)目。據(jù)他介紹,此項(xiàng)目的特點(diǎn)是系統(tǒng)型規(guī)劃,從前期的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃到商貿(mào)規(guī)劃再到后期園區(qū)的總體規(guī)劃,都需要項(xiàng)目組統(tǒng)一完成?!捌渌?xiàng)目是每部分由不同單位的人完成,中間涉及的協(xié)調(diào)性工作比較多,這個(gè)項(xiàng)目則全部打通”,這樣做相互銜接緊密,利于其最終實(shí)際落地。
在項(xiàng)目中,楊朋主要負(fù)責(zé)前期產(chǎn)業(yè)和商貿(mào)的規(guī)劃工作。他自主開發(fā)定量分析選擇的方法,在分析園區(qū)的定位和發(fā)展愿景后,從而選出適合園區(qū)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)方向和商貿(mào)發(fā)展方向,后續(xù)再跟進(jìn)其落實(shí)至具體地塊,進(jìn)行安排布局。2011年,項(xiàng)目榮獲“中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”。
有了宏觀層面的實(shí)驗(yàn)和研究,楊朋希望能從微觀角度深入探索倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)施的運(yùn)作問題。于是他將研究的觸角延伸至“多載具自動(dòng)化存取系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱多載具AS/RS)”。如何提高已建成的多載具AS/RS的作業(yè)效率是楊朋迫切解決的問題,“我們關(guān)注兩個(gè)優(yōu)化方面,一個(gè)是貨位分配,一個(gè)是AS/RS堆垛機(jī)路徑的規(guī)劃”,這兩問題也是影響倉(cāng)庫(kù)運(yùn)作效率的關(guān)鍵因素。
在此前的研究中,多是將兩個(gè)方面分開獨(dú)立研究,而楊朋卻獨(dú)辟蹊徑,創(chuàng)造性地把二者集成在一起,并體現(xiàn)在同一個(gè)數(shù)學(xué)模型中進(jìn)行分析?!霸跀?shù)學(xué)建模和算法設(shè)計(jì)方面,我們都用到了集成的思想,這樣做的好處是可以大幅度提升存取貨的作業(yè)效率”。只有勇于突破常規(guī)才能有所創(chuàng)造,楊朋此次大膽嘗試無疑斬獲了成功,論文獲得“第十屆中國(guó)物流學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文三等獎(jiǎng)”。
縱觀楊朋的研究方向,不難發(fā)現(xiàn)其是一脈相承的,他常常在前期研究的基礎(chǔ)上,不斷地進(jìn)行擴(kuò)充。2012年,在提高多載具AS/RS作業(yè)效率的基礎(chǔ)上,楊朋申請(qǐng)并主持了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“多載具自動(dòng)化存取系統(tǒng)關(guān)鍵作業(yè)策略的優(yōu)化與仿真研究”。
楊朋首先做了一個(gè)通俗易懂的介紹,“比如一輛車有一個(gè)車廂,只能存取一個(gè)單位的貨物,而多載具就相當(dāng)于把車廂擴(kuò)容,一個(gè)車廂變成兩個(gè),這樣一個(gè)行程就可以完成多個(gè)存儲(chǔ)和取貨任務(wù)”,的確,相比單載具AS/RS,多載具能夠有效縮短無效空載時(shí)間,提高存取貨作業(yè)效率?,F(xiàn)實(shí)中一些領(lǐng)域的物流運(yùn)輸問題與多載具立體倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)優(yōu)化問題非常類似,例如集裝箱車輛甩掛運(yùn)輸作業(yè)優(yōu)化問題,集裝箱為貨物單元,集裝箱卡車相當(dāng)于堆垛機(jī)(目前國(guó)內(nèi)已有集卡雙拖的試點(diǎn),即一個(gè)車頭牽引兩個(gè)掛車,相當(dāng)于雙載具系統(tǒng)),基于多載具立體倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景抽象建立的作業(yè)優(yōu)化理論及方法體系,在優(yōu)化其他場(chǎng)景類似的物流運(yùn)輸作業(yè)問題也具有巨大的應(yīng)用潛力。
有了這種倉(cāng)儲(chǔ)形態(tài)后,隨之而來的是“倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)優(yōu)化問題變得更加復(fù)雜”。有別于單一的貨位分配和作業(yè)調(diào)度,變成多個(gè)載具后,會(huì)涉及更多的優(yōu)化問題,包括多載具AS/RS的貨位分配、存貨時(shí)空貨位的指派及取貨后的貨位指派?!氨热缬?個(gè)載具,理論上是可以進(jìn)行3個(gè)存貨和3個(gè)取貨作業(yè),那么這6個(gè)作業(yè)如何排序?另外,如何把存貨指令和取貨指令進(jìn)行配對(duì),還需要一個(gè)配對(duì)組合的工作。”
針對(duì)這些多載具面臨的獨(dú)有問題,楊朋對(duì)不同場(chǎng)景下的多載具AS/RS貨位分配和作業(yè)調(diào)度問題進(jìn)行建模分析,并設(shè)計(jì)了與其問題規(guī)模相適應(yīng)的求解算法,為多載具AS/RS運(yùn)作提供科學(xué)決策的工具和方法。先后發(fā)表了6篇論文,其中3篇被SCI二區(qū)以上雜志所收錄。
在青年科技基金項(xiàng)目的攻關(guān)過程中,楊朋得到了一些新的靈感,“在多載具AS/RS存取作業(yè)時(shí),把某個(gè)貨物取出后,貨位就即刻變成空貨位,這時(shí)候我們應(yīng)該立刻把等待存貨的貨物補(bǔ)上去”,這就是楊朋提出的“貨位共享”思想,即減少貨位的訪問量,從而減少行程時(shí)間,提高效率。
2015年,楊朋順利申請(qǐng)到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“考慮貨位共享和不確定性的多載具自動(dòng)化存取系統(tǒng)作業(yè)優(yōu)化研究”。除了貨位共享,楊朋還擴(kuò)展了一個(gè)研究點(diǎn),即“不確定性”?!爸暗难芯慷际且恍┐_定的事情,比如指令、作業(yè)路徑都是給定的,但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和物流的場(chǎng)景下,會(huì)面臨很多不確定性因素”,由此他提煉出兩個(gè)場(chǎng)景:第一,載具突然失效;第二,緊急插單,在這兩種不確定情形下,如何對(duì)原先的作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整,重新安排作業(yè)指令是亟需解決的問題。目前,項(xiàng)目正在進(jìn)行中,“問題的關(guān)鍵是如何把語(yǔ)言表達(dá)的這些場(chǎng)景用數(shù)學(xué)語(yǔ)言建模出來。”
在電商蓬勃興起的驅(qū)動(dòng)下,大城市對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施的需求日益強(qiáng)烈,但大城市的土地資源十分稀缺,致使倉(cāng)庫(kù)建設(shè)面積極為有限,所以這對(duì)楊朋提出了更高的要求——既滿足土地資源不足的現(xiàn)狀,又要解決倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)量的需求問題。在此背景下,楊朋將目光關(guān)注于“緊致型倉(cāng)庫(kù)”的研究,這種新型倉(cāng)儲(chǔ)形態(tài)可以用較少的平面土地來達(dá)到高存儲(chǔ)量的需求。他將采用概率論、數(shù)學(xué)規(guī)劃和系統(tǒng)仿真的方法,對(duì)低碳緊致型AS/RS優(yōu)化設(shè)計(jì)和存取貨作業(yè)調(diào)度等應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究,探索適合多深度AS/ RS特點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論方法及作業(yè)調(diào)度優(yōu)化策略。不僅在高度上進(jìn)行擴(kuò)展,楊朋還關(guān)注到了通道數(shù)量,“原有倉(cāng)庫(kù)的通道占用比較多,導(dǎo)致有效的倉(cāng)儲(chǔ)面積下降,所以我們提出在貨位深度上增加傳送帶裝置,從而降低通道占用,提高倉(cāng)儲(chǔ)密度”,由他主持的深圳市戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目“低碳緊致型立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究”旨亦于此。
未來,楊朋還將把智能化思想引入物流倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域,致力打造智能化倉(cāng)庫(kù)?!按蠹視?huì)忽略一點(diǎn),其實(shí)自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)的電能耗是非常大的”,為響應(yīng)生態(tài)文明建設(shè),楊朋計(jì)劃從降低倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)施碳排放強(qiáng)度和提高倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)施能源利用效率兩個(gè)角度,開拓新的研究方向和內(nèi)容,期待取得一些新的研究成果。