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

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，不僅民營企業(yè)，甚至越來越多的國企和央企也開始關(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年我國社會物流總費(fèi)用約占GDP的16%，比歐美發(fā)達(dá)國家高出近1倍。

所謂的“物流成本”是指，產(chǎn)品在實(shí)物運(yùn)動過程中，如包裝、搬運(yùn)裝卸、運(yùn)輸、儲存、流通加工等各個(gè)活動中所支出的人力、物力和財(cái)力的總和。楊朋主要從智能倉儲物流系統(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)的國家、省、市級等課題20余項(xiàng)，發(fā)表各類學(xué)術(shù)論文20余篇，獲得“中國物流與采購聯(lián)合會科技進(jìn)步獎二等獎”（省部級）、“第十屆中國物流學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文三等獎”等多項(xiàng)獎勵，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)國際期刊的同行評審專家。

規(guī)劃、優(yōu)化倉儲物流系統(tǒng)

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，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)倉儲物流設(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。

圍繞智能倉儲物流系統(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，他需要對設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。倉儲物流設(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)于宏觀倉儲物流設(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“中國物流與采購聯(lián)合會科技進(jìn)步獎二等獎”。

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儲物流設(shè)施的運(yùn)作問題。于是他將研究的觸角延伸至“多載具自動化存取系統(tǒng)（以下簡稱多載具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庫運(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。“在數(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“第十屆中國物流學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文三等獎”。

提升多載具AS/RS作業(yè)效率

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，楊朋申請并主持了國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“多載具自動化存取系統(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庫的作業(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)），基于多載具立體倉庫場景抽象建立的作業(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。

有了這種倉儲形態(tài)后，隨之而來的是“倉庫的作業(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，還需要一個(gè)配對組合的工作?！?/p>

針對這些多載具面臨的獨(dú)有問題，楊朋對不同場景下的多載具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，楊朋順利申請到國家自然科學(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)和物流的場景下，會面臨很多不確定性因素”，由此他提煉出兩個(gè)場景：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)鍵是如何把語言表達(dá)的這些場景用數(shù)學(xué)語言建模出來。”

打造智能化與綠色生態(tài)倉庫

在電商蓬勃興起的驅(qū)動下，大城市對物流倉儲設(shè)施的需求日益強(qiáng)烈，但大城市的土地資源十分稀缺，致使倉庫建設(shè)面積極為有限，所以這對楊朋提出了更高的要求——既滿足土地資源不足的現(xiàn)狀，又要解決倉庫存儲量的需求問題。在此背景下，楊朋將目光關(guān)注于“緊致型倉庫”的研究，這種新型倉儲形態(tài)可以用較少的平面土地來達(dá)到高存儲量的需求。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，“原有倉庫的通道占用比較多，導(dǎo)致有效的倉儲面積下降，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，提高倉儲密度”，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“低碳緊致型立體倉儲系統(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儲領(lǐng)域，致力打造智能化倉庫?！按蠹視雎砸稽c(diǎn)，其實(shí)自動化作業(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)劃從降低倉儲物流設(shè)施碳排放強(qiáng)度和提高倉儲物流設(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。