如何縮短新策略的設計和驗證周期?如何實現高效優化?如何靈活調配資源......面對變化的市場,物流行業正面臨著比以往更加迫切的創新和降本提效需求。
在發展變革過程中,從畫圖到模型,到3D仿真,企業一直試圖通過模擬的手段來突破現實業務的瓶頸。直到數字孿生技術的出現,作為新一代數智技術的集大成者,能夠對復雜的物理狀態做到1:1完美鏡像復刻,具備高效的驗證能力、持續的分析能力和智慧的決策能力,成為企業數字化轉型中的一支重要支撐力量。相比模擬仿真,數字孿生不是通過人工構想出來相應的虛擬世界來進行離線模擬,而是使用現實世界數據進行99%以上高逼真度的數字孿生體構建,在建立與真實世界一樣的虛擬世界的同時,更有意義和價值的是,利用數字孿生引擎進行現實世界與虛擬世界的實時或分時同步,并實現虛擬世界與真實世界的交互,進而以現實世界映像開展逼真測試、算法驗證、現實控制和用戶服務等,以虛擬世界“升維方式”去解決現實問題。
在物流與供應鏈領域的預測、規劃、決策等方面,數字孿生技術能帶來顯著的改善和提升。數字孿生可以模擬完整的物流履約鏈路,以及模擬物資在各物流節點和各物流通道的運營結果,尤其在以中轉為核心的相對標準化的物流履約體系中,由于具備更高確定性的場景,數字孿生能提供更具價值的解決方案。應用物流數字孿生,識別潛在的干擾,有助于發展更強大、更有彈性和更高效的物流網絡。
順豐科技在其與羅戈研究聯合發布的《物流數字孿生白皮書2024》中創新性提出了物流數字孿生的概念:物流數字孿生(LDT)是對應物流實體和流程的虛擬數字表示/模型。它是數據對象之間各種關聯的動態、實時和分時的表示,這些關聯最終構成了物流實體的運營方式。物流數字孿生來源于整個對應物流實體及其運營環境的所有相關數據??紤]到物流行業作業場景與業務需求特點,定義強調物流實體和數字表示在整個生命周期中以指定的頻率和保真度同步,而并不強調實時交互和雙方數據的自動交換。
圖:物流數字孿生概念架構
隨著技術的持續發展與推廣,我們已經看到物流數字孿生越來越多的應用于廠內物流、智慧倉儲、智慧運輸、港口航運等場景,物流數字孿生解決方案玩家也持續涌現。
圖:物流領域數字孿生圖譜(來源:羅戈研究)
作為物流科技的探索者,順豐科技以前瞻性的戰略思維,專業專注的務實精神,在提出先進研究成果的同時,率先將數字孿生技術研發應用于物流核心場景中,打造了不僅可以可視可交互,而且算法驗證效率能提升600倍、逼真度高達99%的數字孿生仿真系統,同時突破了數字孿生復制難、落地難的問題,成為第一個在物流行業規?;邪l應用數字孿生技術的企業。
順豐的三個核心物流場景的數字孿生落地實踐包括數字孿生中轉場、數字孿生物流網絡以及數字孿生貨運機場:
· 從點開始:數字孿生中轉場
對于物流行業來說,中轉分撥是其普遍面臨的復雜的場景之一,尤其是小件包裹波動性強,分揀計劃需高頻調整,是影響分揀效率的關鍵因素。行業傳統做法是,依賴經驗豐富的資深管理人員人工制定分揀計劃,但受限于驗證環境的缺乏、驗證周期較長等,效率低下。
順豐科技給在這一重要課題中,率先給出了答案:建立高度真實的中轉場數字孿生體,為物流中轉場提供了端到端的高度逼真的孿生驗證環境,在高度真實的虛擬環境中評價、驗證真實環境中難以評價的策略、算法、方案,基于數字孿生中的評價、驗證結果,優化對應的策略、算法、方案,提升對應指標、性能,解決了業務中的諸多實際問題。
圖:順豐物流數字孿生應用-小件分揀計劃優化
順豐科技自研構建出高逼真度的數字孿生中轉場,不僅僅是看起來長得像,內里的數據核心、機理核心都達到了高度的逼真程度,整體逼真度達到了99%以上,足以反映現實世界真實的物理情況。只需要在虛擬世界進行參數調整,便能快速驗證新策略的可行性和有效性。順豐已經通過這個數字孿生中轉場,驗證了一系列的問題,例如:新做的分揀計劃好不好用;件多人少的情況下能否在規定時間內把快件分揀完;件量少時能否少開一臺分揀機等等。現在,利用該技術,可以1天在虛擬環境中迭代驗證并優化1,000次分揀計劃,實現了幾乎零成本、高質量的切換。快速的反饋、優化,讓數字孿生場地輸出的分揀計劃工序更流暢、布局更合理,中轉場的產能得到了迅速的提升,包裹在中轉場流轉的速度大幅提升。
截至2023年11月,順豐基于數字孿生技術的小件分揀計劃優化已實現廣泛落地:已完成上百個數字孿生分揀機模型搭建,小件分揀計劃優化數字孿生解決方案已在全國數十家中轉場部署應用。
· 由點及面:數字孿生物流網絡
在物流網絡優化這一場景中,順豐科技給出的解決方案是:將網點、站點、中轉場等現實中的物理實體,在虛擬世界抽象為一個個具備各自不同特征的節點,并將其按照現實中的樣子串聯,形成數字孿生的物流網絡。當一票票同樣具有重量、體積、時效等特征的虛擬快件流轉于這個數字孿生物流網絡時,就能模擬出這些快件的完整軌跡。通過這個孿生體反饋的數據,順豐就能夠讓智能算法計算推理出快件最佳的運輸路徑,合理的安排車輛、場地、人員等資源。
圖:順豐物流數字孿生應用-物流網絡優化數字孿生體仿真建模
順豐通過綜合應用基于數字孿生的運籌優化技術,平均一個城市一個月可以節省500條以上的線路,孿生推薦的網絡策略被采納率達到95%以上。
· 橫向拓展:數字孿生貨運機場
在智慧貨運機場這一場景中,順豐給出的解決方案是:融合應用大數據、仿真、AI、VA視覺分析等技術,自主研發構建智慧機場數字孿生系統——云鏡,通過對地理信息、建筑模型、作業實體、航班/物流、分揀設備及業務規則等物理機場運作數據的全流程數字化映射,使得物理機場與數字孿生機場數據同頻交互和同步迭代優化,實現機場空側機坪、快件分揀中心、機場陸側交通運輸三大業務板塊的打通與協同聯動,打造“事前規劃預演、事中動態調整、事后復盤優化”的完整閉環。
圖:順豐物流數字孿生應用-云鏡整體框架
云鏡數字孿生系統廣泛應用于花湖機場從規劃、建設到運營階段的多種場景,為機場設計選型方案評估驗證、資源優化配置、安全高效運行等重要決策提供有力支撐。
長遠來看,順豐數字孿生愿景為:用數據替代經驗,讓算法驗證未來。順豐團隊認為,隨著數字孿生技術在物流行業的應用越來越成熟,趨向規?;?,數字孿生的場景也將從單點場景逐步擴展至全流程,甚至將從物流場景,擴展至上下游更為復雜的供應鏈場景中,通過建立可以控制、診斷、優化物理世界的數字世界,實現供應鏈全流程可視、可控、高效協同和持續優化。
未來,物流與供應鏈數字孿生將連接更廣泛價值鏈、全域的物理世界,現實世界的每個企業和個人的行為,都將對虛擬世界造成影響。隨著兩個世界不斷地相互監測、相互學習、相互影響,并且做出適應性調整,物流與供應鏈數字孿生將創造無盡可能的價值,不僅為物流領域發展帶來全新的生產力驅動,更將為用戶、企業、價值鏈乃至整個世界帶來巨大影響。朝著可以預見的物流生產力快速變革的未來!
《物流數字孿生白皮書2024》:
順豐科技聯合羅戈研究,結合多年的數字孿生理論研究、技術追蹤與躬身實踐,發布了《物流數字孿生白皮書2024》。白皮書圍繞物流數字孿生的發展背景、概念特征、應用實踐、領先創新和發展空間展開,為物流業提供了物流數字孿生的全景呈現,期望以此推動行業生產力創新變革加速,實現數字孿生的共性價值。
注:點擊即可獲取《物流數字孿生白皮書(2024)》
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