“物流是實體經濟的支撐,是數字經濟的主體,具有跨企業、跨行業、跨區域、跨國境的屬性。而在進入數字化和工業4.0時代后,物流開始發揮更大的作用。”
在由《物流技術與應用》雜志主辦的“2022第十屆全球智能物流產業發展大會”上,同濟大學教授,中德智能技術研究院中方院長,德國弗勞恩霍夫物流研究院中國首席科學家、中國首席代表房殿軍先生表示。他在圍繞全球智能物流技術發展趨勢的演講中,從物理維度、信息維度二維視角對物流技術的發展做了深入分析。
物流的二維視角:物理維度-實體經濟的支撐,信息維度-數字經濟的主體
從物理緯度上來看,物流支撐了整個經濟的發展,企業離不開物流,商業離不開物流,社會更離不開物流。從信息緯度來看,隨著人類進入信息化時代,物流就會成為數字經濟的主體。物流具有多個發展基因,它跨企業、跨行業、跨產業,跨區域甚至跨國界,因此全流程和系統性是物流的重要發展基因,此外還包括客戶導向、流動原則、效率最大化、成本最優化。因為物流是服務功能,所以客戶導向是必然的,并且物流必然是需要商品流動起來,而不是停滯在某個地方,此外,效率最大化、成本最優化是物流一定要去解決的問題,所以它是物流的一個重要的發展基因。
進入數字化和工業4.0時代,物流會發揮更大的作用。從工業4.0的發展路徑來看,是從可視化走向透明化,再走向可預測以及最后走向自主化。我們可以看到,數字經濟在物流數字化的基礎上不斷地發展著。在數字經濟的緯度里,首先需要解決數據的主權問題,因為主權不確定,數據未來的經濟就沒辦法推動。為了解決數據的安全問題,最后才能讓數據真正流通起來。
從物理維度看:物流技術的七大發展趨勢
物流技術基本上是沿著機械化走向自動化,再向智能化方向發展。最后,基于現在德國弗勞恩霍夫物流研究院最新的研究方向和研究領域,我們認為仿生擬人化是現在物流技術發展的一個非常重要的趨勢。這些技術它是在兩個緯度上受影響的,從物理上,無論機械化、自動化還是智能化,肯定是推動了物流技術的發展;但是從信息緯度上,在機械化階段,信息化程度比較低,所以信息緯度是比較低的。現在到仿生擬人化階段時,信息緯度,也就是數字化的程度非常高。
(1)物流硬件的標準化與模塊化
上圖是德國典型的物流硬件標準化、模塊化案例。這個輸送技術是采用了六邊型的標準模塊,上面有三個轉輪,通過轉輪和轉向可以精準地將貨物定位。這種標準化的模塊為低成本制造提供了方便,可以用非常低的價格來實現硬件的標準化生產。同時在運行過程當中,任何一個件的破壞都可以很容易替換,因為在硬件上它們都是標準模塊。所以物流的大趨勢首先應該是硬件的標準化和模塊化。
(2)物流技術的輕量化與低碳化
我們研究院從2002年研發出全球首臺穿梭車,到今天穿梭車技術已經普遍應用,中國很多企業已經掌握了該技術,而且應用場景更加龐大。德國反而規模上沒有這么大,也可以看到中國的工業本身就是大規模的。
(3)物流系統的高柔性自動化
從2002年我們研究首臺穿梭車開始,到后面逐步的研究多功能搬運機器人(也就是能在地上跑,能攀爬,自主上貨架的機器人),物流技術越來越柔性,自動化剛性的時代已經過去,物流系統的高柔性自動化是一個非常重要的發展趨勢。
(4)緊致與高彈性倉儲系統
倉儲系統在往緊致化和高彈性方向走。無論穿梭車還是AutoStore,還有魔方式的密集存儲,這都是一種趨勢,空間越來越緊張,所以一定要用緊致型的倉儲技術來節省空間,同時需求波動性非常強,尤其是進入了現在的個性化需求時代之后,個性的需求對物流的要求非常高,這些個性化的需求,它的波動性非常強,所以要求物流系統具有高彈性。
(5)協作機器人與人機協同系統
過去我們到工廠參觀,看到的機器人也包括物流機器人都是被鐵籠子困在里面的,因為它沒有感知系統,它可能會傷到你。現在我們研究的是協同機器人,它有很強的感知能力,而且它能感知和它與人之間的配合,能夠達到人機協同,到未來我們一定會發現人和機器、人和機器人協同作業,甚至人形機器人的應用會越來越普遍。
(6)自主揀選與分揀技術
物流的痛點就是揀選和分揀,因為這占用了大量的人力,咱們進入任何一個電商物流中心就會發現里面有大量的揀選人員在作業,揀選人員要完成的是客戶的定單揀選工作,尤其是在勞動力越來越昂貴的情況下,怎么能夠更好地去解決揀選問題?這種自主揀選機器人就是一個很重要的發展趨勢,上圖是德國弗勞恩霍夫研發的能夠自主識別貨物、自主取貨物的機器人。中國企業也有很好的創新能力,小黃人分揀系統就能夠很好地解決快遞行業包裹的分揀問題,所以在這個領域我們認為這種趨勢還會持續下去。
(7)生物群智能與擬人物流技術
上面是德國弗勞恩霍夫研究院現在正在研究的技術,右上圖是一個擬人化的搬運機器人,它雖然不是人形,但是它的動作像人一樣靈活,是用兩個輪子旋轉,而且有很好的自平衡能力,能夠取貨,能夠把貨物自主地送到所需要的地方去。
左下圖是我們研究的基于生物全智能的分揀技術,這樣的智能搬運機器人的運動非常靈活,而且它是不走直線而是走最短路徑的,它用生物群的方式溝通,可以相互配合。可以自動識別在路線當中有哪些障礙,并自動規避,它們相互之間是互聯的,這個技術對我們未來實現高柔性的物流服務,對物流技術的社會化會起到很大的推動作用,將來這種小型的、擬人的智能物流搬運機器人,可以使每個家庭出行更加方便,它能夠幫忙攜帶貨物。
從信息維度看:物流技術的七大發展趨勢
在信息緯度上,它的技術發展路線也有很明確的軌跡,從上世紀八十年代到現在,四十年來每十年就有一次技術的飛躍,八十年代的PC,九十年代的Windows操作系統到2000年的電商和互聯網技術,2010年的移動互聯網技術,再到2020年德國弗勞恩霍夫物流研究院在全球首先提出了硅經濟,是未來物流在扮演數字經濟主體時它要發揮的作用,因為弗勞恩霍夫就是要打造開源的軟件平臺,為未來的數字經濟提供支持。
(1)智慧供應鏈云平臺
尤其是通過這次新冠疫情,我們體會到了供應鏈的重要性,體會到智慧供應鏈對解決供應鏈當中的瓶頸和短板會發揮重要的作用。所以我們現在突出研究的是供應鏈的透明化問題,因為很多企業的供應鏈上游信息是不透明的,信息沒有打通,通過智慧供應鏈平臺我們打通它。智慧供應鏈云平臺是在供應鏈領域,在物流領域,能夠對實體經濟提供支持的一個很重要的技術手段。
(2)5G與物聯網技術的應用
進入硅經濟時代,一切都是在毫秒級上,毫秒級不僅要實現高效的算法,用超強的算力來實現,還要有5G技術去快速、無延時地傳遞數據。
(3)數字孿生與元宇宙技術的應用
數字孿生與元宇宙技術的應用,已經成為一個很重要的應用領域。
上圖是我們研究院研究的Bin:Go技術,是一種無人機,也是一種低碳技術,正常情況下它在倉庫里是滾動的,因為滾動效率是最高的,我們應用這樣的數字孿生技術來推動物流技術的進步和發展。
這是一個應用案例,基于數字孿生與元宇宙技術的多域虛擬測試臺的研究,這種技術是利用數字孿生技術來實現物流系統的離線或者虛擬調測。我們知道很多技術,尤其是在實施階段,現場投入的人力非常大,時間非常長,而且很多工程師還要在現場作業,如果這些技術都能夠在虛擬層面完成,到現場只需要一些技術工人簡單地做一些安裝調試就可以了,可以大量節省高端人才的現場工作時間,同時能夠更快地實現系統的實施和落地。
(4)人工智能技術的應用
人工智能技術在物流領域的應用是非常普遍的,中國在人工智能領域有我們獨特的優勢,無論視覺檢測、人臉識別還有語言識別領域都做了很多的工作。德國在多智能體技術這方面做了很多的研究,所以他們的應用比我們更成熟。深度學習技術在物流預測與決策系統這方面的應用,也是未來我們要重點關注的技術方向。
這是我們基于多智能體技術和德國合作的一項技術,通過某煙草局的項目可以看到,本來這家煙草公司已經采用了相對來說非常優化的一套系統,是基于運籌學算法的優化。在它的基礎上再進行優化,基于這種多智能體技術對路徑的規劃,對車輛的調度,能夠達到更優的水平。從11月1~22日的數據分析可以發現,行程數和總里程數顯著降低,減少車輛的投入接近30%,總體減少接近20%,這對實現低碳、物流成本優化是一種很好的技術嘗試。
(5)區塊鏈技術的應用
這是在物流領域不可缺少的技術,尤其進入數字經濟時代,全球供應鏈各個參與者們之間自動的交易,或者交易的自主化都需要區塊鏈技術的支持。數據的安全、數據主權的保證,也是靠區塊鏈技術來實現。
(6)國際數據空間技術的應用
這是德國弗勞恩霍夫研究院提出來的。尤其我們做物流的同行們,大家認識到它的重要性,因為在信息緯度上它確確實實是對主體經濟、對未來的數字經濟是一個非常重要的組成部分,因為物流貫穿了整個產業鏈,里面有大量的數據,尤其是現在對智能傳感器的應用,在物聯網領域的一些應用。物流設備有大量的數據,這些數據需要安全的交易,產生的這些數據是有價值的,它是在數字經濟時代的“原油”,它的產權屬于誰?我們就靠國際數據空間技術來保證。
在這個領域我們正在和德國開展合作,因為這些是中德兩國政府間的科技創新合作,由兩國政府總理簽署的,我們現在正在承接和德國在IDS、國際數據空間以及歐盟的數字經濟框架的合作。
(7)硅經濟
硅經濟是基于物聯網,基于人工智能以及區塊鏈等技術建立的物流平臺經濟,在這里面我們要實現的是微秒級的操作,微秒級的調度、監控等等,進一步實時地完成各種操作。這對物流技術來講就是一個巨大的商機,也是一個巨大的挑戰。
硅經濟非常新,還在研發當中。德國聯邦政府投入幾千萬歐元來支持德國弗勞恩霍夫物流研究院做硅經濟的研究。在實體經濟時期,大家都知道德國99%的企業(從數量上來講)是中小企業;到了數字經濟時代,德國人仍然希望保持這樣的經濟模式,在經濟上是基于這種中小企業穩定的經濟圈。德國提出硅經濟希望打造的是平臺經濟圈,大家可以沒有門檻地進入,未來就可以在實體經濟里面打造很多的隱型冠軍,在數字經濟時代,德國人也想通過這種硅經濟技術來實現在他們在實體經濟時代一樣,以做專項為主的各種各樣的中小企業為主的經濟體系,這是值得我們去研究的,通過跟蹤了解他們的發展,來對國內的數字經濟做指導和參考。
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