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数字物流系统的构建

2018/4/12 15:42:57来源:作者:吴清一、吴菁芃

  数字物流系统源于实体物流,物理世界的实体物流是构建数字物流系统的基础。数字物流系统应该是物理世界的实际物流系统和相应的虚拟物流系统两个层面血肉相连、相互作用、有机统一的整体。数字物流的研究内容包括数字产业化和物流数字化两大部分。信息产业化是进入物流领域的信息产业,而物流数字化是将物流系统各个要素以数据形式进行描述,形成相应的数字形式虚拟物流系统,这部分内容也称为数字物流融合部分。本文主要是从物流数字化的角度讨论数字物流系统的构建问题。

 

  构建数字物流系统有两种情况,一是从无到有,从建模开始,构建全新的系统;二是对原有系统进行数字化的提升,为此首先要对原有系统进行改造,贯彻标准化和单元化的原则,消除物流环节之间不协调、不匹配的缺陷。在此基础上再以被改进的物流系统为参照对象进行建模。

  建立数学模型实际上是仿真的第一步。仿真本质上是一种知识处理的过程,典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真试验和数据分析处理等,它涉及多学科多领域的知识与经验。

  仿真技术是模型(物理的、数学的或非数学的)的建立、验证和试验运行技术。仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础,利用模型对系统(已有的或设想的)进行研究的一门多学科的综合性的技术。计算机仿真技术,就是把现代仿真技术与计算机发展结合起来,将仿真模型的各个元素进行数字化处理,应用包括网络技术在内的计算机技术的最新成果,对数字仿真模型进行验证和试验运行,使其逐步优化达到理想状态。

  构建数字物流系统主要是应用计算机仿真技术,通过建立物流系统(存在的或设想中的)数学模型,这个数学模型也可以称之为虚拟物流系统。再以计算机为工具,以数值计算为手段,对这个虚拟物流系统进行分析研究提供最佳的优化策略。

  与传统的经验方法相比,计算机仿真的优点是:

  1)能提供整个计算机域内所有有关变量完整详尽的数据,并且能够应用大数据技术,从海量的数据中提炼出有价值的部分;

  2)可及时掌控物流系统运行状况和系统环境的变化,以至于预测变化发展过程和最终结果,能够给出问题的解决方案;

  初步建立物流系统数学模型仅仅是对物流系统进行了数字化的描述,对于数字物流系统的构建还有很重要的一步,就是要建立数学模型即虚拟物流系统和实体物流之间的双向信息交流渠道,使两个部分相互融合,成为一个有机统一的整体。首先要以实体物流为对象进行数据采集,并且实时地传递给虚拟系统。比如目的物体的位置信息,在运输过程中的到达地点或者存储货架的货位等和状态信息,温度、湿度、是否破损等。

  数据采集与传输,要依赖于传感技术和多种传感器。传感技术和传感器的合理应用,是构建数字物流系统必须重视的技术内容。传感技术是关于从自然信源获取信息,并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。它涉及传感器(又称换能器)、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在研究自然现象和规律以及生产活动中从外界获取信息,单靠人们自身的感觉器官是远远不够的,必须借助传感器来完成。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。可以说传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。常见的传感器有,测定温度、湿度、压力等参数的传感器。条码、二维码和相应的扫码器以及射频技术(RFID)与相应装置,都是已经普遍使用的数据采集技术。

  数据传输技术也就是通讯技术,在网络时代,无论是有线或者是无线的信息传输技术,包括卫星定位技术(GPS)都已经普遍应用。目前也有一种具有通讯功能的传感器,称为智能传感器。智能传感器是模拟人的感官和大脑的协调动作的一个相对独立的智能单元,它依靠软件帮助可以使传感器的性能大幅度提高。对智能单元要求具备通信功能,用通信网络以数字形式进行双向通信,这也是智能传感器关键标志之一。智能传感器通过测试数据传输或接收指令来实现各项功能。

  构建数字物流系统,需要在满足功能要求的基础上,考虑价格因素,合理的选择各种传感器和通讯设施,建立数据采集和双向通讯的系统。

 

 

  在数学模型基础之上建立的虚拟物流系统本质上是由数字元素所组成的实体物流的映象,是和计算机世界本质元素融为一体的。也就是说,计算机世界或者网络时代的所有新技术和新的发展成果都可以无障碍地在虚拟物流系统中应用并发挥作用。大数据、云计算、边缘计算、区块链、以太坊(Ethereum)、软件定义网络SDN等等令人目眩神迷的最新网络技术,实际上都是超高级的数字游戏,他们和虚拟物流系统都是数字世界的一个成员。

  上述新技术在虚拟物流系统中的应用,实际上是数字家族成员之间的交流与合作,全面有效地应用最新网络技术是构建数字物流系统的核心内容。在虚拟物流系统中进行预测、分析和决策所得到的结论,再通过双向通讯系统反馈给实体物流,从而使实体物流不断进化和改善,达到最优的运行状态。无论是管理层或者是作业层,在虚拟物流系统的作用下,实体物流都会发生显著的改变,即使是物流技术装备,为了适应数字物流的发展也将提高智能化水平。扁平化的物流管理系统、智能化物流技术装备将随着数字物流的发展得到普遍运用。

  数字物流系统的构建过程虽然具有同一性,但是由于物流系统的类型非常繁多,不同的对象仍然要区别对待。比如一个配送中心的物流系统,从订单开始,入库、存储、出库、分拣、配送,流程比较清晰,物流运作过程的干扰因素也比较少;又如一条供应链的物流系统,从开始的发货方到最终的受货方,可能经过许多环节,使用多种运输方式,运行中可能发生许多不可预见的干扰因素。这两种类型不同的物流系统,数字化的目标显然不尽相同,也将会选择不同的网络技术来完成数字物流系统的作用。所以,数字物流的亮点在于网络技术的应用,但是对于实体物流特性的把握仍然是构建数字物流体系的关键。

  最后,我们要引用上一篇文章《数字物流,开拓物流科学新时代》中的一段话,“数字物流是建立在信息通信技术的重大突破的基础上,以数字技术与实体物流融合驱动的物流系统梯次转型和创新发展为主引擎,在物流基础设施、物流系统要素、物流产业结构上表现出与现行物流显著不同的新特点”。

  其中,“梯次转型”指的是构建数字物流系统是一个逐步发展的过程。无论是双向通讯系统的建立或者大数据、区块链等技术的应用,都应该有一个从局部到全面、从低层次到高层次的过程;对于包含若干子系统的大型物流系统,也可以分步骤地改造子系统,直至达到全面完成。

  文中也强调了“创新发展”,表明了数字物流系统构成的的过程没有终点。社会经济永远处在发展的过程中,会对物流领域不断提出各种新的要求,作为服务行业的物流领域,必须对相关物流系统进行改造、加强和提高。此外,相关技术领域的发展,特别是网络技术的发展,也将促进数字物流系统不断强化和改进。所以社会需求的变化和相关领域的技术发展,是数字物流系统构成不断变化的动力。发展必须创新,创新引领发展,这就是数字物流开拓物流科学新时代必须具有的理念。

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