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人工智能在物流行業(yè)的應(yīng)用綜述與發(fā)展趨勢

人工智能
本文將聚焦人工智能技術(shù)應(yīng)用成熟的領(lǐng)域,同時結(jié)合典型的物流行業(yè)場景,結(jié)合頭部企業(yè)的實踐,對人工智能技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用進行分析和總結(jié),最后將結(jié)合對人工智能技術(shù)未來的發(fā)展方向,對智慧物流的發(fā)展趨勢進行展望。

北京科技大學(xué)機械工程學(xué)院物流工程系

羅磊、趙寧

人工智能(artificial intelligence, AI),是一種研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué),簡言之,人工智能是指通過普通計算機程序來呈現(xiàn)人類智能的技術(shù)。人工智能技術(shù)的發(fā)展,將徹底改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活,對于重復(fù)性的工作、簡單的腦力工作(如:數(shù)據(jù)整理、校對、錄入、車輛自動駕駛、設(shè)備無人控制等),將會很快被人工智能技術(shù)完全替代,這將對各個行業(yè)帶來巨大的變革。物流行業(yè)作為工業(yè)生產(chǎn)的支柱服務(wù)業(yè)和社會生活的新興服務(wù)業(yè),將會成為人工智能最早和最大的受益者。物流裝備、設(shè)備的智能化、無人化,物流信息的智慧化,物流行業(yè)的高效率、降成本,都將隨著人工智能技術(shù)的大量應(yīng)用而迅速得以實現(xiàn)。

本文將聚焦人工智能技術(shù)應(yīng)用成熟的領(lǐng)域,同時結(jié)合典型的物流行業(yè)場景,結(jié)合頭部企業(yè)的實踐,對人工智能技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用進行分析和總結(jié),最后將結(jié)合對人工智能技術(shù)未來的發(fā)展方向,對智慧物流的發(fā)展趨勢進行展望。

一、人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1. 感知能力

人類通過感官(皮膚、眼、耳等)收到來自環(huán)境的刺激,并產(chǎn)生觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、味覺等,然后通過說話或動作來與環(huán)境進行互動。人工智能技術(shù)幫助智能體學(xué)習(xí)獲得與人類相似的感知能力,并最終完成相關(guān)的工作。感知能力可以歸納為看、聽、說、讀、寫、感覺六種能力。

“讀”:自然語言處理,語音轉(zhuǎn)換文本等。

“寫”:機器翻譯,自然語言生成等。

“說”:語音生成,文本轉(zhuǎn)換語音等。

2.認知能力

認知能力指的是人類通過學(xué)習(xí)、判斷、分析等心理活動來了解消息、獲取知識的過程與能力,對人類認知的模仿與學(xué)習(xí)也是目前人工智能研究的焦點領(lǐng)域,主要包括:  

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預(yù)測能力:例如基于人工智能的設(shè)備壽命預(yù)測、智能天然災(zāi)害預(yù)測與防治。

判斷能力:例如AI下圍棋、自動駕駛車、智能搜索、智能控制、博弈等。

學(xué)習(xí)能力:例如機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、強化學(xué)習(xí)等各種學(xué)習(xí)方法。

在認知能力方面,人工智能在很多領(lǐng)域與人類還存在差距,但在部分細分領(lǐng)域內(nèi),已經(jīng)可以達到人類的智能,例如下圍棋、自動駕駛等領(lǐng)域。

3.創(chuàng)造力

創(chuàng)造力指的是人類產(chǎn)生新思想、新發(fā)現(xiàn)、新方法、新理論、新設(shè)計,創(chuàng)造新事物的能力,它是結(jié)合知識、智力、能力、個性及潛意識等各種因素優(yōu)化而成,這個領(lǐng)域目前人類仍遙遙領(lǐng)先人工智能,但人工智能也在不斷發(fā)展,例如人工智能作曲、作詩、小說創(chuàng)作、繪畫、設(shè)計等技術(shù),均有大量的團隊在不斷探索。

4.智能

智能指的是人類深刻了解人、事、物的真相,能探求真實真理、明辨是非,指導(dǎo)人類可以過著有意義生活的一種能力,這個領(lǐng)域牽涉人類自我意識、自我認知與價值觀,是目前人工智能尚未觸及的一部分,也是人類最難以被模仿的一個領(lǐng)域。

二、人工智能在物流領(lǐng)域的應(yīng)用

不同的典型物流行業(yè)場景有不同的特點,所需要的技術(shù)也不盡相同,應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際的需求確定技術(shù)的應(yīng)用。下面針對一些典型的物流場景,闡述可能應(yīng)用的相關(guān)人工智能技術(shù)(參見圖2)。

圖2 典型物流場景下的人工智能技術(shù)的應(yīng)用

1.供應(yīng)商管理

供應(yīng)商是生產(chǎn)加工型企業(yè)或電商企業(yè)的供貨者,科學(xué)采購、高效收貨與質(zhì)檢、智慧財務(wù)管理系統(tǒng)等,都能夠提高供應(yīng)環(huán)節(jié)的效率,降低運行成本。

2.倉儲管理

倉儲管理包括入庫、存儲和出庫(揀貨)等重要環(huán)節(jié),涉及到數(shù)量龐大的物流機器人、自動倉儲設(shè)備、運輸設(shè)備和人員,占用了企業(yè)的大量資金。將倉儲管理智能化,將為物流行業(yè)帶來顛覆性的改變。

(1)智慧存儲設(shè)備:目前,在倉儲環(huán)節(jié)應(yīng)用的物流設(shè)備種類豐富,功能各異。歷史發(fā)展悠久的堆垛機貨架,更加高效的多層穿梭車系統(tǒng),針對小料箱的高效存儲設(shè)備MiniLoad等。針對倉儲設(shè)備的智能化運行,計算機視覺、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)、自動控制等技術(shù)的應(yīng)用,將極大的提升存儲設(shè)備的周轉(zhuǎn)效率,盡可能的提高設(shè)備的利用率;針對倉儲設(shè)備的科學(xué)規(guī)劃和實施,大數(shù)據(jù)分析和專家系統(tǒng)等技術(shù),能夠提升系統(tǒng)規(guī)劃的效果;針對倉儲設(shè)備的維護和保養(yǎng),采用基于設(shè)備數(shù)據(jù)的壽命預(yù)測技術(shù),能夠準(zhǔn)確、預(yù)先的對設(shè)備的狀態(tài)進行掌握,便于提前采取措施。冷庫存儲是存儲行業(yè)的一個特殊領(lǐng)域,生鮮、藥品等特殊商品需求較大。人工智能技術(shù)打造的新型自動化冷庫,利用大數(shù)據(jù)分析可將采購預(yù)測與倉儲現(xiàn)狀結(jié)合,自動控制技術(shù)可以針對冷庫低溫的特點,更好地控制倉儲貨架所用的穿梭車和堆垛機、搬運使用的叉車、碼垛使用的碼垛機器人等設(shè)備。

(2)智能分揀系統(tǒng):智能分揀系統(tǒng)包括分揀過程中使用的運輸設(shè)備如AGV、智能分揀車、傳送帶等,以及分揀過程中的信息流。路徑規(guī)劃、機器視覺等技術(shù),將賦予運輸設(shè)備更多的智能,使得無人運輸更加安全、高效。數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù),能夠?qū)x訂單進行更合理的拆分與合并,并與倉儲設(shè)備、運輸設(shè)備和人員形成聯(lián)動,實現(xiàn)更高效的訂單揀選。

3.運輸管理

運輸環(huán)節(jié)實現(xiàn)貨物的運輸,主要包括運輸設(shè)備和運輸過程的信息管理。國內(nèi)的運輸方式有航空運輸、鐵路運輸、公路運輸和海路運輸。公路運輸靈活性高,貨運量大,人工智能能夠發(fā)揮更大的作用。日趨成熟的自動駕駛技術(shù)將徹底顛覆現(xiàn)有公路運輸體系,更加高效、安全的行駛,更少的人力依賴,將極大地提升公路運輸?shù)男?。運輸信息的管理內(nèi)容繁雜,包括發(fā)車前的任務(wù)下達和路線規(guī)劃,行駛中的信息跟蹤和應(yīng)急調(diào)度,以及到達目的地后的盤點、卸貨和車輛狀況檢查等。人工智能技術(shù)對于信息的處理比人類更加高效,通過大數(shù)據(jù)分析能夠為車輛的調(diào)度機制提供更加實時、可靠的方案,設(shè)備壽命管理能夠系統(tǒng)性的監(jiān)測車輛的狀態(tài),及時警報提醒,降低車輛故障發(fā)生率。大數(shù)據(jù)分析能夠更好地監(jiān)測冷鏈運輸過程中的貨物狀態(tài)和司機行為,為保質(zhì)保量的冷鏈運輸提供更智能的監(jiān)管。

4.配送管理

5.客戶管理

三、人工智能賦能物流行業(yè)的實際案例

人工智能在物流行業(yè)已經(jīng)有了豐富的應(yīng)用,人工智能賦能物流行業(yè)帶來了更多的效率提升和更好的經(jīng)濟性,物流行業(yè)也為人工智能提供了真實的應(yīng)用場景,可以促進人工智能技術(shù)更好的發(fā)展。亞馬遜作為一個覆蓋全球的電商行業(yè),人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到其業(yè)務(wù)的方方面面,從采購到存儲,從運輸?shù)脚渌停瑥男畔⑹澜绲浆F(xiàn)實設(shè)備,同時也反向促進人工智能在機器人領(lǐng)域、信息處理領(lǐng)域、智能控制領(lǐng)域的飛速發(fā)展。國內(nèi)的眾多電商相關(guān)企業(yè),如京東、淘寶、四通一達、順豐等,都在不斷探索人工智能技術(shù)的落地應(yīng)用,大量設(shè)備制造廠商如極智嘉、曠視、快倉等企業(yè),更是將人工智能與物流設(shè)備包括機器人、貨架、搬運車輛等結(jié)合,從智能設(shè)備入手,為整個行業(yè)帶來改變。

1.人工智能在倉儲領(lǐng)域的應(yīng)用

智能機器人在倉儲作業(yè)中目前已經(jīng)應(yīng)用非常普遍,自動化立體倉庫、無人叉車、AMR(Automatic Mobile Robot)即自主移動機器人等設(shè)備的應(yīng)用,顯著提高了倉庫分揀、搬運的效率。亞馬遜在2012年耗資7.75億美元收購Kiva systems公司(專注于如何利用機器人在倉庫里完成網(wǎng)上大量的訂單派發(fā)工作)后[8],在其倉庫中大規(guī)模應(yīng)用Kiva機器人(如圖3所示),將貨架從倉庫搬運至員工處理區(qū),實現(xiàn)貨到人的揀選,Kiva機器人的應(yīng)用使得揀選效率增加了三倍,準(zhǔn)確率更是達到了99.99%[9]。

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圖3 亞馬遜Kiva機器人

極智嘉(Geek+)作為新興智能物流裝備企業(yè),研制開發(fā)的智能揀選機器人(如圖4所示)也得到廣泛應(yīng)用,其成功為某醫(yī)藥企業(yè)物流中心搭建了使用AMR的月臺集貨場景,實現(xiàn)了出庫集貨和裝車搬運的無人化;使用上百臺智能揀選機器人(貨架到人機器人)搭建貨到人揀選平臺,打造出跨樓層、跨區(qū)域的綜合性解決方案[10]。京東擁有極其龐大的智能倉群,“智能大腦”作為京東亞洲一號的“司令官”,精細控制使得倉庫中自動化立體貨架、無人叉車、無人分揀機、打包機等智能單元能夠協(xié)調(diào)作業(yè),“智能大腦”通過每分鐘上億次的計算,對比傳統(tǒng)倉庫,能夠?qū)⒅悄軅}庫效率提高至少3倍以上[11]。

2.人工智能在配送領(lǐng)域的應(yīng)用

無人機配送作為一種不受地形、交通、人員限制的配送方式,成為未來快遞配送的主要趨勢。早在2013年12月,亞馬遜就發(fā)布Prime Air無人快遞,顧客在網(wǎng)上下單,如果重量在5磅以下,可以選擇無人機配送,在30分鐘內(nèi)把快遞送到家。整個過程無人化,無人機在物流中心流水線末端自動取件,直接飛向顧客[12]。2020年4月,亞馬遜獲得了美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)的批準(zhǔn),可以在美國地區(qū)運營Prime Air快遞無人機,亞馬遜的配送體系正式進入“海陸空”時代[13]。亞馬遜最新版本的Prime Air快遞無人機(如圖5所示),是一種混合動力飛機,能夠垂直起飛和著陸。

3.人工智能在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的應(yīng)用

四、智慧物流發(fā)展趨勢

科學(xué)技術(shù)的進步和人類社會的發(fā)展,讓身處時代洪流的每一個人,都對未來的變化充滿期待。“人工智能”作為“復(fù)制并超越人類智能”的技術(shù),將徹底改變?nèi)祟愂澜?。物流行業(yè)將會更早受到人工智能等新技術(shù)的淬煉,將這個涉及到人類生產(chǎn)生活方方面面的“大服務(wù)業(yè)”推向新的層面,在人工智能技術(shù)不斷發(fā)展和物流行業(yè)不斷前進的進程中,以下幾個方面的內(nèi)容都值得大家關(guān)注:

1.無人機倉儲系統(tǒng)

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無人機倉儲系統(tǒng)示意圖

2.“陸空一體”的無人配送體系

自動駕駛技術(shù)將促成徹底的物流配送無人化。設(shè)置在城市社區(qū)中的無人快遞站,將由智能機器人單獨運營,完成自動化收貨與暫存。收貨完成之后,運行速度快、搬運能力強的無人快遞車將會為人員稠密的區(qū)域提供配送服務(wù),靈活性強、無視地形影響的無人機將會為人員分散、地形條件差的區(qū)域提供配送服務(wù),打造出“陸空一體”的高效配送體系。無人快遞車與無人機同時具備收貨功能,能夠滿足客戶的寄件需求。

3.智能信息系統(tǒng)

“數(shù)據(jù)驅(qū)動物流”的理念將被更廣泛的實踐,物流企業(yè)所涉及的所有信息都將由“智能信息系統(tǒng)”進行智慧管理。相較于傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng),大量依賴人的記錄、整理、上傳、分析、決策,智能信息系統(tǒng)將從數(shù)據(jù)的采集、分析、利用和存儲等多反面,替代人力,實現(xiàn)信息管理的無人化,信息利用的高效化。以電商為例,客戶的訂單將成為驅(qū)動整個網(wǎng)購流程的信息原動力,智能信息系統(tǒng)會將其轉(zhuǎn)化為采購的依據(jù)、倉儲的作業(yè)準(zhǔn)則、運輸?shù)恼{(diào)度前提、配送的指導(dǎo)方針,讓電商企業(yè)以最小的代價提供最高質(zhì)量的服務(wù)。

4.物流行業(yè)將變?yōu)橹R密集型產(chǎn)業(yè)

隨著人工智能等新技術(shù)的不斷成熟和大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用,物流行業(yè)將從一個勞動力密集型的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€知識型密集的產(chǎn)業(yè),企業(yè)將更加注重專業(yè)人才、技術(shù)、專利等的積累。研發(fā)人員將為企業(yè)的智能化提供源源不斷的動力,高級工程師將成為倉儲、運輸、配送等環(huán)節(jié)的保障力量,大量工人忙碌的場景將不復(fù)存在,少量專業(yè)人員就可以維護龐大的物流鏈條。 

 

責(zé)任編輯:龐桂玉 來源: 搜狐
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