智慧物流系統(tǒng)中的新技術(shù)應(yīng)用及案例分析

楊北　杜艷平　朱磊　劉冠　張媛

摘要：近幾年來(lái)，由于人們對(duì)于物質(zhì)的需求不斷上漲，物流業(yè)的發(fā)展也隨之呈指數(shù)級(jí)的趨勢(shì)增長(zhǎng)。從傳統(tǒng)的物流業(yè)到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)字化、信息化、智能化的發(fā)展階段，即將實(shí)現(xiàn)智慧化物流。智慧物流自從提出到現(xiàn)在，引發(fā)了社會(huì)各界專業(yè)人士的廣泛關(guān)注，特別是在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等高新技術(shù)的支撐下，讓物流業(yè)有了更大的發(fā)展前景。本文主要介紹了智慧物流的概念及相關(guān)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上討論了智慧物流的體系框架及發(fā)展模式，并給出幾個(gè)典型應(yīng)用案例進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：智慧物流;物聯(lián)網(wǎng);大數(shù)據(jù);云計(jì)算;人工智能

中圖分類號(hào)：F252，TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1400 （2019） 06-0035-10

引言

由于傳統(tǒng)的物流在各個(gè)環(huán)節(jié)都是彼此孤立存在的，從而引發(fā)一系列的弊端和問(wèn)題，其中最大的弊端就是信息化程度不高，信息不暢通。大多數(shù)傳統(tǒng)的物流企業(yè)并沒(méi)有建立完整的信息系統(tǒng)，很多環(huán)節(jié)仍舊采用人工的管理方式，這樣不僅會(huì)增加工作量還會(huì)造成管理困難。各個(gè)部門、企業(yè)之間無(wú)法及時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)信息共享，從而無(wú)法達(dá)成共識(shí)來(lái)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化帶來(lái)的問(wèn)題，導(dǎo)致成本增加，不利于企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)[1]。針對(duì)以上問(wèn)題，物流業(yè)需要進(jìn)行根本上的變革才能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)?，F(xiàn)在的一些高新技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等都開(kāi)始廣泛應(yīng)用于物流業(yè)中，智慧物流時(shí)代即將到來(lái)。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外許多相關(guān)企業(yè)和學(xué)者都開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的工作和研究。

美國(guó)物流模式強(qiáng)調(diào)的“整體化的物流管理系統(tǒng)”是一種打破以往的按部門分管體制，從整體上進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃管理的方式。美國(guó)注重物流企業(yè)在信息技術(shù)方面的研究，因此在物流信息發(fā)展領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)。歐洲國(guó)家的“第三方物流”市場(chǎng)的總體規(guī)模越來(lái)越大，很多企業(yè)認(rèn)為物流是影響其競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵因素，因此，他們將精力主要放在掌握關(guān)鍵技術(shù)、核心業(yè)務(wù)和市場(chǎng)控制能力等方面，而在物流管理等非核心業(yè)務(wù)和技術(shù)方面則采用外包的方式與第三方企業(yè)進(jìn)行合作，利用外部的專業(yè)化物流服務(wù)，使企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力[2]。

我國(guó)作為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，第一制造業(yè)大國(guó)，帶動(dòng)物流業(yè)飛速發(fā)展。截至2017年，我國(guó)物流業(yè)總金額到達(dá)252萬(wàn)億元，總費(fèi)用超過(guò)12.1萬(wàn)億元，成為全球最大的物流市場(chǎng)。越來(lái)越多的企業(yè)加大技術(shù)裝備改造升級(jí)力度，行業(yè)信息化、自動(dòng)化、機(jī)械化及智能化趨勢(shì)明顯。物流基礎(chǔ)設(shè)施也正在發(fā)生深刻變革，我國(guó)高速公路和高速鐵路里程分別達(dá)到13.4萬(wàn)公里和2.5萬(wàn)公里，雙雙位居世界首位，交通線路和園區(qū)節(jié)點(diǎn)等物流基礎(chǔ)設(shè)施編制形成互聯(lián)互通的物流網(wǎng)絡(luò)[3]。

本文主要是在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)智慧物流系統(tǒng)的內(nèi)涵、特征和體系框架做了簡(jiǎn)單的介紹，然后對(duì)物流行業(yè)中正逐步開(kāi)始應(yīng)用的各種技術(shù)做了詳細(xì)的探討，并分別列舉了典型案例進(jìn)行說(shuō)明，最后從技術(shù)角度對(duì)智慧物流的發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)前景進(jìn)行了分析和展望。

1智慧物流的概述

這一章主要從智慧物流的概念、主要特征、所包含的五個(gè)維度以及體系框架四個(gè)方面對(duì)智慧物流進(jìn)行了詳細(xì)探討。

1.1智慧物流的概念

我國(guó)物流業(yè)經(jīng)歷了粗放型物流、系統(tǒng)化物流、電子化物流和智能物流后，現(xiàn)在正步入新的發(fā)展階段——智慧物流[4]。目前，各界人士對(duì)智慧物流的定義還存在一定的分歧。在大多數(shù)研究者看來(lái)，智慧物流是指將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如RFID、GPS、傳感器網(wǎng)絡(luò)等廣泛應(yīng)用于整個(gè)物流系統(tǒng)的運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送等基本環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)物流業(yè)的智能化模式與自動(dòng)化管理。

IBM公司對(duì)智慧物流的理解，智慧物流是在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的現(xiàn)代化信息處理和分析技術(shù)，智慧化地完成物流的多項(xiàng)環(huán)節(jié)，并能及時(shí)反饋整個(gè)物流系統(tǒng)的信息狀態(tài)，對(duì)貨物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣不僅能為消費(fèi)者提供更高效快捷的服務(wù)，還能降低成本，為供應(yīng)方獲得更多經(jīng)濟(jì)效益，從而大大提高了對(duì)自然資源和社會(huì)資源的合理分配，最大限度地節(jié)省資源和保護(hù)好自然生態(tài)環(huán)境，引導(dǎo)智慧物流朝綠色方向發(fā)展[5]。

基于對(duì)智慧物流的不同理解，作者認(rèn)為：智慧物流就是在傳統(tǒng)物流的基礎(chǔ)上，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等高新技術(shù)廣泛應(yīng)用于物流的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)移動(dòng)通信技術(shù)將整個(gè)系統(tǒng)的信息實(shí)現(xiàn)共享，能夠自我感知、自我學(xué)習(xí)、自我決策，在很大程度上代替人工操作，從而使整個(gè)物流系統(tǒng)更加智慧化。

為了更好地闡明上述智慧物流的概念，本文對(duì)傳統(tǒng)物流和智慧物流進(jìn)行了對(duì)比，以更透徹地說(shuō)明作者所提出的智慧物流。相較于傳統(tǒng)物流，智慧物流所具有的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)也正是其內(nèi)涵所在，二者的比較見(jiàn)表1。

因此，與傳統(tǒng)的物流相比較，智慧物流在管理模式、技術(shù)應(yīng)用、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等方面確實(shí)有了很大的改進(jìn)。

1.2智慧物流的特征

智慧物流在物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的基礎(chǔ)上，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)物流系統(tǒng)的信息實(shí)現(xiàn)暢通，共享，對(duì)整個(gè)物流環(huán)節(jié)進(jìn)行全程追蹤和管理。與傳統(tǒng)的物流相比，智慧物流給人們帶來(lái)了更多便利，它主要有以下幾個(gè)特征：

1.2.1互聯(lián)互通

整個(gè)物流系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)彼此連接成為一個(gè)整體，不再是孤立的狀態(tài)。信息納入的范圍廣，各個(gè)環(huán)節(jié)彼此互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)信息通暢，信息共享[6]。

1.2.2高效節(jié)約

利用GPS、傳感器、RFID和移動(dòng)通信等高新技術(shù)可以對(duì)整個(gè)物流的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控，這樣可以大大地提高物流效率，節(jié)省成本，將經(jīng)濟(jì)效益最大化，從而提高物流的服務(wù)質(zhì)量[7]。

1.2.3智能可控

整個(gè)物流系統(tǒng)形成了一整套以信息技術(shù)為載體的完備體系，充分體現(xiàn)了物流系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化、可視化、可控化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化[8]。

1.3智慧物流的五個(gè)維度

1.3.1對(duì)象

人、貨、車、場(chǎng)。人包括供需雙方、貨車司機(jī)等一切與整個(gè)物流過(guò)程相關(guān)的技術(shù)人員、管理人員、配送人員等。貨也分好多種，如食品、化妝品、服裝、電子設(shè)備等。這里的“車”不只是貨車，它指的是整個(gè)物流過(guò)程中所用到的各種運(yùn)輸、搬運(yùn)等操作工具。場(chǎng)就是為貨物提供生產(chǎn)、包裝加工、儲(chǔ)存、裝卸搬運(yùn)等環(huán)節(jié)的場(chǎng)地。

1.3.2流程

運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裝卸、搬運(yùn)、包裝、流通加工、配送和信息處理等。運(yùn)輸和儲(chǔ)存分別解決了供需雙方之間在場(chǎng)所和時(shí)間上的分離，創(chuàng)造了物流的“時(shí)間價(jià)值”和“場(chǎng)所價(jià)值”。包裝、裝卸搬運(yùn)對(duì)于完善物流系統(tǒng)、完善物流活動(dòng)必不可少，它是影響物流成本的功能要素。流通加工是物流過(guò)程中形成物流增值效應(yīng)的功能要素。配送最能體現(xiàn)物流系統(tǒng)的最終的總體服務(wù)功能。信息處理功能起到支持物流運(yùn)作的支撐平臺(tái)作用，是促使物流合理化的功能要素。

1.3.3技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（RFID、GPS、傳感器、移動(dòng)通信），大數(shù)據(jù)，云計(jì)算，人工智能等，關(guān)于各個(gè)技術(shù)的具體介紹及應(yīng)用將在下一章做詳細(xì)探討。

1.3.4組織管理模式

新技術(shù)的誕生必定引發(fā)物流企業(yè)組織管理模式的變化。傳統(tǒng)的組織管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在飛速發(fā)展的智慧物流，需要尋求新的管理模式，智慧物流最大的優(yōu)勢(shì)在于信息的流通與共享[9]。智慧物流不是單個(gè)生產(chǎn)、銷售部門或企業(yè)的事，而是包括供應(yīng)商、批發(fā)商、零售商等有關(guān)企業(yè)在內(nèi)的整個(gè)統(tǒng)一體的共同活動(dòng)，通過(guò)物流帶動(dòng)信息流、資金流，實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理模式。

1.3.5發(fā)展階段

傳統(tǒng)階段，數(shù)字化、信息化階段，智能化階段，智慧化階段。下面是物流的發(fā)展階段圖，橫坐標(biāo)是時(shí)間點(diǎn)，縱坐標(biāo)是物流業(yè)隨時(shí)間變化而所處的不同的階段。傳統(tǒng)階段的物流發(fā)展較為落后，主要體現(xiàn)在信息不暢通，技術(shù)落后，服務(wù)范圍小等;進(jìn)入數(shù)字化、信息化階段后，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的介入，信息變得更加暢通;智能物流和智慧物流在概念上容易混淆，但又存在本質(zhì)的區(qū)別，智能物流強(qiáng)調(diào)的是部分環(huán)節(jié)或設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，而智慧物流是全流程全系統(tǒng)的整體智能化。

本文主要從技術(shù)的角度來(lái)分析和討論智慧物流，下面是智慧物流發(fā)展模式圖：

1.4智慧物流體系框架

智慧物流在物理體系框架上分為三層，如下圖所不：

1.4.1感知層

這一層是物流系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸中的貨物進(jìn)行感知的基礎(chǔ)，是智慧物流的起點(diǎn)。常用到的感知技術(shù)有很多，如條形碼技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS技術(shù)、紅外感知技術(shù)、語(yǔ)言能感知技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)感知技術(shù)等。

1.4.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于物流系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它將感知層所收集到信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等高新技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，產(chǎn)生決策指令，再通過(guò)通信技術(shù)將指令下達(dá)給執(zhí)行系統(tǒng)llol。

1.4.3應(yīng)用層

應(yīng)用層是智慧物流中的應(yīng)用系統(tǒng)，它主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)層生成的指令進(jìn)行具體執(zhí)行。

2智慧物流關(guān)鍵技術(shù)及典型應(yīng)用

2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及典型應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)詞是凱文·阿什頓在1999年的一次演講中率先提出的，他是美國(guó)麻省理工學(xué)院最初的自動(dòng)識(shí)別中心的創(chuàng)始人之一。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是萬(wàn)物相連，具體來(lái)說(shuō)，就是一種將互聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線射頻識(shí)別（ RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、移動(dòng)通信技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)等多種技術(shù)結(jié)合起來(lái)的新范式，將物理世界與數(shù)字世界聯(lián)系在一起，從而成為物理世界和數(shù)字世界之間的一座橋梁[11]。物聯(lián)網(wǎng)的主要思想就是將所有的對(duì)象都都通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，形成一個(gè)由許多設(shè)備組成的龐大網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以對(duì)任何一個(gè)物體進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和控制，甚至可以通過(guò)接收和發(fā)送信息以及感知周圍環(huán)境來(lái)相互交流，并通過(guò)智能技術(shù)進(jìn)行一定的反應(yīng)[12]。

物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是一個(gè)技術(shù)體系，并非一個(gè)具體的技術(shù)。下面具體介紹一下物聯(lián)網(wǎng)中所涵蓋的具體的技術(shù)。

2.1.1RFID技術(shù)

RFID是目前物流行業(yè)中應(yīng)用最廣泛也是最有前途的信息采集技術(shù)，由三部分組成：標(biāo)簽、閱讀器和天線[13]，RFID作為一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，有一個(gè)存儲(chǔ)大量信息的芯片，并提供對(duì)物理對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)物品上信息與信息之間的交互與處理，從根本上建立起了物理世界與數(shù)字世界之間的橋梁。在物流行業(yè)中，每個(gè)物體都會(huì)被附上一個(gè)電子標(biāo)簽，它就像人一樣有了身份，通過(guò)閱讀器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，我們就可以知道這個(gè)物體的相關(guān)信息，然后通過(guò)天線傳輸?shù)脚c其連接的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理。此外，它的讀取階段速度非常快和完全自動(dòng)化[14]。RFID技術(shù)已經(jīng)適應(yīng)了智慧物流的方方面面。它可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行獨(dú)特的識(shí)別，控制整個(gè)物流系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，有效地保護(hù)合法利益。

2.1.2無(wú)線傳感網(wǎng)

到目前為止，傳感器的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很多階段，我們通常按照功能可以將傳感器分為溫度傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、光線傳感器、液位傳感器等。傳感器就像是人身體各個(gè)部位的感覺(jué)器官，可以用來(lái)感知我們所生活的這個(gè)物理世界。為了保證收集到的信息的準(zhǔn)確性，通常需要數(shù)以千計(jì)甚至更多這樣的傳感器節(jié)點(diǎn)以分布的方式構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[15]。傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包含了傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他外部網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換。管理節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源的訪問(wèn)[16]

在物流行業(yè)中，對(duì)于一些易腐蝕、易變質(zhì)的食品，在運(yùn)輸過(guò)程中環(huán)境溫度的變化會(huì)在很大程度上影響到食品的質(zhì)量，因此，我們可以利用溫度傳感器來(lái)實(shí)時(shí)感知食品所處環(huán)境的溫度，從而采取相應(yīng)的措施來(lái)進(jìn)行控制，保證食品到達(dá)消費(fèi)者手中不會(huì)變質(zhì)，保證經(jīng)濟(jì)效益。 2.1.3GPS技術(shù) GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)），是指通過(guò)衛(wèi)星使用戶能夠確定其位置的無(wú)線系統(tǒng)。它最早于20世紀(jì)70年代服務(wù)于美國(guó)軍方，后來(lái)經(jīng)相關(guān)部門共同協(xié)商才開(kāi)始慢慢進(jìn)入民用化階段。GPS由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)三大子系統(tǒng)構(gòu)成，具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，為用戶提供全球范圍、準(zhǔn)確性高、實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)[17]。GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于物流運(yùn)輸領(lǐng)域，已成為物流管理中進(jìn)行調(diào)度貨物、定位監(jiān)控、跟蹤防盜、行車安全等管理的一種有效的技術(shù)手段。它可以實(shí)時(shí)指揮和引導(dǎo)車輛前進(jìn)，有效控制車輛運(yùn)行，提高車輛效率，降低車輛管理成本，防范風(fēng)險(xiǎn)。此外，使用定位系統(tǒng)還可以使客戶提前知道車輛什么時(shí)候到達(dá)，以便有足夠的時(shí)間做好相關(guān)準(zhǔn)備工作。

2.1.4移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用也是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向，需要促使其成為物聯(lián)網(wǎng)中較為核心的重要目標(biāo)，避免成為限制物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用效益的因素。隨著當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊笠苍絹?lái)越高[18]。通信技術(shù)屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的網(wǎng)絡(luò)層，它的主要作用就是將感知層所采集到的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，保證信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

在我國(guó)，物流業(yè)發(fā)展迅速，特別是在中小型第三方物流企業(yè)中，出現(xiàn)了物流信息不對(duì)稱、信息傳播效率低、成本高，用戶很難實(shí)現(xiàn)高效的信息交互等問(wèn)題。一個(gè)高效的物流信息平臺(tái)可以保證大量業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)信息交換，并同步信息流和物流[19]。從而幫助中小第三方物流企業(yè)改進(jìn)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高效信息，提高物流效率。案例——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在美國(guó)達(dá)美航空公司中的應(yīng)用

美國(guó)達(dá)美航空公司對(duì)行李的追蹤和定位成功率可以達(dá)到99.9%，它是美國(guó)第一家使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行行李跟蹤的航空公司，他們通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)讓旅客能夠隨時(shí)知道他們的行李在什么地方[20]。對(duì)于貨運(yùn)處理中的物流，通過(guò)使用RFID電子標(biāo)簽、RFID閱讀器、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPS基站系統(tǒng)，機(jī)場(chǎng)能夠建立起一個(gè)新的流程，以自動(dòng)跟蹤所有航空貨物的流向，保證數(shù)百萬(wàn)貨物的安全運(yùn)輸及流動(dòng)。（圖4）

貨物出港時(shí)，機(jī)場(chǎng)會(huì)在接到航空公司的貨運(yùn)信息后，提前安排好貨物卸貨車位，這是根據(jù)貨物的名稱、類別、航班、航線以及卡車號(hào)碼等信息來(lái)安排的，貨車到達(dá)機(jī)場(chǎng)后進(jìn)入停車場(chǎng)，等待卸貨車位。機(jī)場(chǎng)控制中心依據(jù)貨物相關(guān)信息、航班及卸貨車位排隊(duì)情況來(lái)合理的調(diào)度卸貨車位，保證貨物能被及時(shí)裝卸。這個(gè)過(guò)程都通過(guò)RFID技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)讀取的貨物電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)工作的安排與調(diào)度。另外，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，以保證某些特殊貨物能完好的到達(dá)目的地。GPS基站系統(tǒng)還可以為現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)提供支持，可大幅度提高原有設(shè)備的定位精度，使得管理系統(tǒng)對(duì)管理目標(biāo)的監(jiān)控和調(diào)度更為有效，并保證運(yùn)行中目標(biāo)位置的準(zhǔn)確定位，為機(jī)場(chǎng)的安全和后勤保障車輛及物流系統(tǒng)高效率運(yùn)作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[21]。

因此，基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID和GPS的監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)物流中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)貨物相關(guān)信息的采集以及實(shí)時(shí)跟蹤定位，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制，從而使得貨物的流向可以得到有效監(jiān)管，很大程度上提高了機(jī)場(chǎng)物流的管理水平[22]。

2.2大數(shù)據(jù)和云計(jì)算及典型應(yīng)用

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的出現(xiàn)受到了廣泛的關(guān)注，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。在這個(gè)時(shí)代，人們幾乎能夠從任何數(shù)據(jù)中獲得可以推動(dòng)和改變?nèi)藗兩罘绞降挠袃r(jià)值的信息。因此，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為大數(shù)據(jù)集可以提供更高形式的智慧和知識(shí)，能夠產(chǎn)生以前不可能的洞察力，具有真實(shí)感、客觀性和準(zhǔn)確性。

Demchenko等人認(rèn)為，大數(shù)據(jù)具有如圖6所示的五個(gè)特征：

今天已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多工具和技術(shù)，以“理解”這些數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。過(guò)去兩年所收集到的數(shù)據(jù)比以往人類歷史上所有的數(shù)據(jù)都要多，對(duì)于這些大量的數(shù)據(jù)如果不能很好地存儲(chǔ)和管理，數(shù)據(jù)就會(huì)顯得很松散，也就不能發(fā)揮其自身價(jià)值，因此大數(shù)據(jù)技術(shù)就顯得尤為重要[23]。

大數(shù)據(jù)和云計(jì)算就像是一個(gè)硬幣的兩面，兩者相輔相成。大數(shù)據(jù)分析能夠提供有價(jià)值的信息，從而激發(fā)新的創(chuàng)新，推動(dòng)收入增長(zhǎng)。云計(jì)算可以提高業(yè)務(wù)靈活性，同時(shí)提高效率和降低成本。云計(jì)算作為一種計(jì)算范式和分布體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，其主要目標(biāo)是提供安全、快捷、方便的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)，所有計(jì)算資源都可視化為服務(wù)并通過(guò)Internet交付[24]，如圖7所示，云計(jì)算具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

隨著互補(bǔ)技術(shù)云計(jì)算的出現(xiàn)，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)分析變得更加普遍。為了確保實(shí)時(shí)供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)的虛擬和現(xiàn)實(shí)世界，Yan提出了基于云的集成框架，以實(shí)時(shí)分享信息，已建立信息共享、靈活協(xié)作和敏捷性的智慧物流體系[25]。

許多物流界的專業(yè)人士在云計(jì)算中看到了一種新的工具來(lái)優(yōu)化他們的流程，這是一個(gè)資源被虛擬化和動(dòng)態(tài)彈性的概念。基于云計(jì)算的物流系統(tǒng)能夠更好的協(xié)作，更好的監(jiān)控供應(yīng)鏈，為客戶提供更好的服務(wù)[26]。

在我國(guó)，大多數(shù)企業(yè)的物流業(yè)務(wù)都是企業(yè)承擔(dān)的，以往的物流信息過(guò)于松散，資源無(wú)法整合，導(dǎo)致了資源的巨大浪費(fèi)。許多物流企業(yè)的信息化程度較低，信息技術(shù)落后，許多功能并沒(méi)有發(fā)揮其作用[27]。因此，有必要整合企業(yè)和社會(huì)現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)資源共享。案例——大數(shù)據(jù)在印度蘇拉特牛奶公司中的應(yīng)用

由于牛奶的保質(zhì)期很短，而且在運(yùn)輸途中可能被偷竊，所以必須要按時(shí)操縱車輛，監(jiān)控車輛和員工也是成功運(yùn)作的關(guān)鍵。此外，如果司機(jī)偏離指定的路線，牛奶廠的生產(chǎn)周期就會(huì)嚴(yán)重受到影響，從而影響到牛奶的供應(yīng)。員工的不道德行為反過(guò)來(lái)會(huì)導(dǎo)致執(zhí)法部門扣押車輛，比如燃料參假、影響環(huán)境和效率、公共沖突等，從而造成整個(gè)物流系統(tǒng)操作延誤。在對(duì)外物流中，由于產(chǎn)品保質(zhì)期短，公司周期短，所以及時(shí)發(fā)貨是很重要的。由于車輛要穿過(guò)很多地方，路途遙遠(yuǎn)，因此員工的安全非常重要。路線上的任何偏差都可能預(yù)示著風(fēng)險(xiǎn)和破壞[28]。

對(duì)此，我們可以利用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來(lái)識(shí)別和緩解中斷的問(wèn)題。我們可以將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝在所有的運(yùn)輸車輛上，使系統(tǒng)能夠跟蹤車輛數(shù)據(jù)，文中采用Fleeton車輛跟蹤軟件系統(tǒng)，它不僅能預(yù)測(cè)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)和中斷問(wèn)題，而且還能在經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人士的引導(dǎo)下，通過(guò)大量數(shù)據(jù)來(lái)幫助緩解這種情況。

Fleeton系統(tǒng)預(yù)置了所有冷卻單元的位置（圖8）、地理圍欄（圖9）和所有車輛分配的路線（圖10）的Fleeton屏幕快照所能看到的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄了參與物流的車輛和人員的行為。Fleeton系統(tǒng)還與供應(yīng)鏈管理人員的手機(jī)相連接，從而使管理人員能夠獲得關(guān)于供應(yīng)鏈活動(dòng)的實(shí)時(shí)信息。當(dāng)決策者更新了這些信息后，通過(guò)在物流和供應(yīng)鏈管理中采用大數(shù)據(jù)分析，他們就可以預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)并減輕這些風(fēng)險(xiǎn)。

2.3人工智能及典型應(yīng)用

人工智能（ AI，Artificial Intelligence）于1956年在達(dá)特茅斯會(huì)議上提出，它是一項(xiàng)使用機(jī)器代替人類實(shí)現(xiàn)認(rèn)知、識(shí)別和決策等功能的技術(shù)，其本質(zhì)就是模擬人的思維，即未來(lái)能像人類一樣思考[29]，其主要技術(shù)體系見(jiàn)表2。Deep Blue系統(tǒng)擊敗國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫、阿爾法、Siri和Google汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)等都從不同的角度證實(shí)了人工智能的強(qiáng)大[30]。

人工智能技術(shù)在智慧物流中也得到了廣泛的應(yīng)用，如未來(lái)人工智能可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的種種約束條件，進(jìn)行充分的優(yōu)化與學(xué)習(xí)，從而給出最優(yōu)解決方案。利用機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)來(lái)識(shí)別人、物、設(shè)備、車的狀態(tài)和學(xué)習(xí)優(yōu)秀管理人員的指揮經(jīng)驗(yàn)和決策等，逐步實(shí)現(xiàn)輔助決策和自主決策。利用計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提高訂單識(shí)別率和準(zhǔn)確率，大幅度減少人工干預(yù)和出錯(cuò)可能。人工智能等諸多技術(shù)的應(yīng)用使物流業(yè)真正實(shí)現(xiàn)智慧化。

案例——基于帶視覺(jué)識(shí)別的機(jī)械臂的快遞企業(yè)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此案例是作者所在科研團(tuán)隊(duì)的初步研究成果，重點(diǎn)研究了基于雙目視覺(jué)識(shí)別的可移動(dòng)抓取搬運(yùn)平臺(tái)，用于快遞企業(yè)的分揀操作[31]。通過(guò)攝像機(jī)對(duì)傳送帶上進(jìn)入工作區(qū)的物品進(jìn)行圖像采集，然后對(duì)圖像預(yù)處理分析，隨即進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)、邊緣檢測(cè)，接著用不變矩對(duì)物品進(jìn)行快速識(shí)別，用Hough鏈碼識(shí)別算法對(duì)物品進(jìn)行輪廓提取，最后通過(guò)三維重建等算法計(jì)算出物品的空間位置，引導(dǎo)機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別、抓取和搬運(yùn)等分揀工作。

該研究以雜亂放置的長(zhǎng)方體紙箱為抓取對(duì)象，通過(guò)對(duì)平面圖像進(jìn)行預(yù)處理、角點(diǎn)檢測(cè)、邊緣檢測(cè)、輪廓提取等操作，識(shí)別出抓取目標(biāo)。通過(guò)高斯濾波對(duì)圖像的處理，有效地緩解了抑制噪聲和保留細(xì)節(jié)之間的矛盾，為下一步的角點(diǎn)檢測(cè)提供了處理較為容易的圖像。

選用FAST算子進(jìn)行圖像的處理，圖中分布著白色的點(diǎn)即為角點(diǎn)，通過(guò)角點(diǎn)可以對(duì)有具體定義的、或者是能夠具體檢測(cè)出來(lái)的特征點(diǎn)進(jìn)行處理。

采用Roberts邊緣檢測(cè)算子對(duì)其進(jìn)行處理，清晰的顯示出了所需要抓取物品的整個(gè)輪廓，根據(jù)物品的輪廓，對(duì)圖像進(jìn)一步的分析就可以得到目標(biāo)物品的最終輪廓。

以抓取紙箱為例，得到目標(biāo)物體的二維輪廓為矩形，通過(guò)輪廓識(shí)別、霍夫變換等方法，可以得到矩形輪廓的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，由此計(jì)算該矩形在空間中的位置描述，進(jìn)而確定目標(biāo)物體的抓取位置。圖中紅色的區(qū)域即為提取到的輪廓。得到目標(biāo)特征如圖12所示：

3結(jié)論

智慧物流是物流業(yè)發(fā)展的重要方向，文中詳細(xì)闡述了在智慧物流體系架構(gòu)以及所涉及到一些關(guān)鍵技術(shù)，并給出相應(yīng)的案例分析。雖然有些技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始被廣泛地應(yīng)用于該領(lǐng)域，但是仍然存在很多的問(wèn)題需要去解決，從廣義上說(shuō)：由于成本限制導(dǎo)致很多新技術(shù)的推廣不順利，應(yīng)用規(guī)模有限;有些技術(shù)只應(yīng)用在單個(gè)環(huán)節(jié)，受實(shí)際條件限制無(wú)法全流程推廣;有些是為了用而用，噱頭大于實(shí)際效用等等。從更細(xì)的技術(shù)層面上說(shuō)，GPS的普及率還有待進(jìn)一步提高;大數(shù)據(jù)方面的數(shù)據(jù)安全和信息安全保護(hù)需要提高，對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘深度不夠;人工智能的理論成果很多，但應(yīng)用效果不理想。此外，以物聯(lián)網(wǎng)等為代表的多種現(xiàn)代化高新技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用率較低。眾多學(xué)者和專業(yè)人士也在不斷地克服、突破各種技術(shù)瓶頸。

隨著全球一體化的深入發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)的深入應(yīng)用，人們的生活方式將發(fā)生翻天覆地的變化，物流業(yè)將迎來(lái)一個(gè)全新的歷史發(fā)展機(jī)遇。

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