装卸搬运智能化 人工智能助力物流行业突破瓶颈
“今天，快递物流公司进入了一个全新的转型阶段，引领物流行业这场爆发式裂变的不仅仅是模式和资本，更是人工智能、云计算等新兴技术。”顺丰集团首席技术官兼顺丰科技首席执行官田民说。
在这个物流行业剧变的时代，京东启用无人分拣中心、菜鸟网络用无人机跨海送货、苏宁力推物流云仓……目前，人工智能对物流行业改造成果如何？记者对此进行了采访。
装卸搬运、分拣包装、加工配送实现自动化、智能化
走进京东昆山无人分拣中心，庞大的六轴搬运机器人负责用吸盘将货箱重新码放；AGV（自动导引运输车）小车利用地面贴着的二维码导航来搬运货架；小件分拣时，货架穿梭车从两排货架上将装有商品的货箱取下，放上传送带供分拣机器人分拣；拣选机器人利用3D视觉系统，从周转箱中识别出客户需要货物，并通过工作端的吸盘把货物转移到订单周转箱中，拣选完成后，通过输送线将订单周转箱传输至打包区。
整个分拣中心实现了真正的无人化，且效率大幅提升。据介绍，京东昆山无人分拣中心作业效率为9000件/小时，在同等场地规模和分拣货量的前提下，可以节省180人。
在分拣中心，人工智能游刃有余，走出仓库，人工智能借助无人机等设备参与最后一公里派送。相对于封闭的仓库环境，户外环境要复杂得多，应用人工智能技术的门槛更高。2017年10月，菜鸟网络公开进行无人机群组试验，满载6箱货品，耗时9分钟，飞越近5公里的海峡，为农村淘宝提供物流服务。这是国内首次完成无人机群组跨海快递飞行。
京东则在无人机飞控调度中心、飞服中心、研发中心、制造中心等一系列配套技术与设施落地后，于2017年6月28日宣布其无人机送货正式进入常态化运营。
顺丰对无人机寄予了更高的期望，其与合作伙伴研发出业载达到300―2000公斤、续航能力达到500―2000公里、巡航速度200―300公里/小时的大型物流无人机，以期未来能补充其支线物流运营能力。
2009年，物流业提出智慧物流概念，人工智能对物流业的改造逐步开启。物流公司方面，顺丰2016年研发投入达5.6亿元，到2017年5月顺丰在无人机领域专利数量达64项。通达系也开始注重物流科技和人才的投入，转运中心信息化、自动化程度逐步提高。
降低成本、提高效率，人工智能助力物流行业突破瓶颈
“传统物流有较保守的生产线，较正规的运输线，各个环节都需要人工值守的仓库，彼此之间相对独立而封闭，耗费大量不必要的人力、物力、财力、时间，成本巨大、效率低下。”硅谷人工智能专家王亚莉说，相比传统物流，人工智能将带来人力成本的节省、周转效率的提高。
装卸搬运是物流系统中最基本的功能要素之一，存在于货物运输、储存、包装、流通加工和配送等过程中，贯穿于物流作业的始末，物流机器人的应用直接提高了物流系统的效率和效益。
以苏宁南京云仓的AS/RS自动托盘堆垛设备为例，其效率是传统高位叉车的4―5倍，而且不需要人员操作，就能实现整托商品的自动上下架。“机械化设备的投入，大大地减少了人力需求，降低了人力成本和管理难度。”苏宁物流研究院副院长孟雷平说，未来10年内，机器人解决方案有望节约20%到40%的装卸、搬运成本。
再比如，顺丰与腾讯云合作，实现人工手写汉字的图像识别。而在这之前，顺丰雇用了8000名输单员来输入手写运单信息。
在效率方面，一方面，“通过大数据分析和机器学习，可实现依据历史数据对现有作业流程和库内规划的不断优化提升，”孟雷平说，另一方面，人工智能技术能带来运输路径的优化，提高配送效率。得益于人工智能的加持，2017年“双11”，菜鸟联盟仅用时2.8天就将第一亿个包裹送到消费者手中，相比2016年再减少0.7天；“双12”，仅用15小时就送完2016年全天的包裹量。
此外，“人工智能还将带来服务质量的提升。”孟雷平说，信息化手段的使用可做到作业全程可追踪、过程可控和结果可预测，将运作中许多不可控因素排除在外，确保物流运营的质量。
重组生产要素、重构运作流程、形成新物流生态，AI+物流未来可期
未来，人工智能与物流的结合将走到怎样的程度呢？
――智能设备重组物流生产要素。南京邮电大学现代邮政学院、现代邮政研究院院长孙知信表示，智能硬件设备研发将使物流行业从人工分拣向自动化、智能化方向快速发展，智能感知技术、信息传输技术，机械臂、机器人、自动化分拣带、无人机等智能硬件设备将在物流运作各个环节广泛应用。
――智能计算重构物流运作流程。尤其是智能物流云平台的建设，孙知信分析，其将实现对供应链、实体物流的数字化、智能化、标准化和一体化综合管理。以综合物流为出发点，应用现代人工智能技术及物流技术，使得供应链整体各环节的信息流与实体物流同步，产生优化的流程及协同作业，实现货物就近入仓、就近配送，提升产业链效能。
――形成全新的物流生态系统。在人工智能的协助下，多式联运高效运输将得到实现。通过人工智能、云计算、大数据、物联网等技术，可实现集铁路、公路、航空“三位一体”的智慧多式联运。依托铁路网络、公路网络、航空网络、水运网络及实体物流园区，充分利用云计算、大数据、物联网、人工智能等技术，为线上线下物流运输、仓储配送、商品交易、金融服务、物流诚信等业务提供一站式、全方位服务，形成覆盖线上线下的物流生态系统，积极服务经济社会发展。
然而，对传统物流企业而言，人工智能的改造是机遇，更是挑战。
“数据、场景、技术是人工智能的核心要素，三者缺一不可。”田民说。
然而，目前物流行业“与智能物流相关的物流大数据、物流云等智能基础数据收集和感知设施与实际需要还有较大差距，物流互联网的覆盖度和精确度尚显不足。”孟雷平说。
技术来源于人才，“顺丰具备海量的数据，丰富的业务场景，一大堆实实在在的问题，最需要的是技术和人才。”田民说。孙知信对此持相同观点，“物流企业专业人才和综合型人才匮乏，极大影响了物流行业发展。”
此外，物流标准化和诚信体系的缺失也成为制约因素。孟雷平分析，人工智能与物流结合的有效运转建立在共同的标准和协议基础上，然而目前数据编码、传输单据、承载单元等都存在着巨大的差异。同时，人工智能的运用打破了物流传统熟关系模式，维系众多陌生关系，形成常态市场交易，亟待建立社会化诚信体系。
铁路商品汽车智能物流基地管理平台设计 ！
图1铁路商品汽车智能物流基地主要业务架构
三、智能管理平台物理架构
针对智能物流基地平台设计目标，结合“基地即平台”的理念，建设感知网络，搭建高效安全的专用传输体系，统一对铁路内部和外部的数据与系统格式进行标准化，同时打通系统间信息壁垒，保证系统间的数据共享，解决系统信息孤岛，构建一个智能运维的管理平台，实现各个业务模块的统一协同操控。铁路商品汽车智能物流基地管理平台物理架构如图2所示，其物理架构可以分为4层：设备感知层、网络传输层、数据服务层、应用层。
图2铁路商品汽车智能物流基地管理平台物理架构
3.1设备感知层
设备感知层是物联网内终端形态的体现，指用手持终端装备、智能监控、射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)以及其他信息感知技术与物联网融合，实现物流基地人员、车辆以及其他设备等多类信息的密集采集，构成智能物流基地系统的泛在感知与装备、环境的互联交互，实现感知信息的数据表达。
3.2数据传输层
数据传输层是信息传递的桥梁，在保证网络安全的前提下，通过多种制式网路传输，以工作站、服务器为载体，经技术处理实现物联网、互联网以及铁路内网数据的逻辑耦合。在保证带宽与冗余的条件下，采用主干分支的网络结构，实现三网数据统一传输与管理，满足不同子系统灵活组合的柔性化网络设计要求。
3.3数据服务层
数据服务层是智能物流基地各项数据的汇聚存储与处理部分，也是应用层的数据支撑部分，包含5个方面功能。一是通过大数据、人工智能算法对收到的多源异构数据进行处理，包括车辆、人员、安全以及业务数据，构建完整的数据库，对数据资源进行统一存储、调配和维护；二是对基地智能装备、系统软件以及其他功能服务提供数据信息交互接口，并建立系统、智能设备组成的物理空间与逻辑信息实体组成的信息空间的统一映射关系，能够支持不同子系统之间以及主系统与子系统逻辑关系的数据表达，实现装备、系统的作业联动性，从而实现各项功能与应用服务的即时响应；三是将基地实体通过数字孪生表达出来，按照1:1等比例进行三维建模仿真3D图形界面设计，实时直观显示商品汽车作业流程及设备运行状态、设备技术参数等，用户可以在系统中进行场景漫游、视角切换、镜头追踪等服务，实现对基地作业全方位监测；四是提供先进的人机交互界面，可以根据用户需求，支持自定义操作终端界面与自定义的统计看板，为用户提供全局数据观察视角和便捷的巡检通道；五是利用大数据、人工智能等技术对基础数据进行挖掘、高级分析、智能决策、辅助业务管理。
3.4应用层
应用层是围绕智能物流基地的功能目标以及业务开发的各种应用系统，操作人员通过这些智能应用系统平台与硬件设备的协同控制，实现各项商品汽车物流业务与增值服务的智能化运营管理。
四、智能物流基地管理平台系统框架
铁路商品汽车智能物流基地管理平台系统框架包括智能管理系统、智能调度系统、智能仓储系统、汽车后市场服务系统以及金融服务平台。铁路商品汽车智能物流基地管理平台系统框架如图3所示。
图3铁路商品汽车智能物流基地管理平台系统框架
4.1智能管理系统
智能管理系统是集车辆、人员、安全管理于一体的集成管理系统，通过此系统对基地内的人、车进行有效的追踪与管理，从而做到提前预知与防范人、车行为的安全隐患，同时此系统利用三维实景地图可视化在线综合管理，对整个基地的安全进行全面的管控。
4.1.1车辆管理
车辆管理包括铁路运输汽车专用车、公路车辆运输车和短驳司机摆渡车。铁路运输汽车专用车管理，是通过与中铁特货物流管理信息平台深度融合，实现铁路运输汽车专用车信息、商品汽车信息实时数据共享，通过智能调度技术、数控技术、识别技术等对专用车重空状态、装卸线路、取送时间以及商品汽车信息等实时把控与在线管理。公路车辆运输车和短驳司机摆渡车管理，是通过智能集成RFID、照牌识别、图像比对、路障拦截等，对车型、车辆信息、车辆违规行驶等进行智能识别，并智能引导不同作业车辆驶入对应指定区域。平台对所有车辆数据资源进行统一管理，可以通过平台系统查询车辆信息。车辆管理信息数据表如表1所示。
表1车辆管理信息数据表
4.1.2人员管理
人员包括管理人员、作业人员、保安以及外来人员。人员行为管理，是通过融合多模态数据，提供人脸通行、门禁联动、访客线上自助预约、职工考勤等服务，实现基地内部人员与外部到访人员的无感知便捷通行，同时基于智能监控对人员异常行为进行智能识别。人员数据管理，是对不同角色人员的分类管理，建立多角色人员可视化管理平台，对管理人员、作业人员、保安、外来人员按照管理信息需求建立人员档案，在线查询人员信息，实时掌握基地内部人员动态。人员管理数据表如表2所示。
表2人员管理数据表
4.1.3安全管理
铁路商品汽车智能物流基地平台充分实现铁路商品汽车智能物流基地的安全管理由被动向主动转型，安全防护应由传统的视频监控向智能化升级。安全管理主要系统模块包括基地智能门禁系统、智能监控预警和消防应急管理系统。（1）智能门禁系统。智能门禁系统可实现与基地智能监控系统、业务系统的联动，外来人员、车辆可通过提前预约或授权出入基地，作业人员、车辆通过业务系统的作业需求匹配、智能监控的识别等完成出入基地的智能管控。（2）智能监控预警系统。智能监控预警系统是实现基地场景化安全运营管理的主要平台，完整呈现基地、周边环境以及各个作业区、行车通道、人行通道的分布情况。对基地内车辆出入停放、人员出入、设备运行安全进行全方面监控，搭建运营状态智能监管、异常事件动态感知、突发事件联动应急处置一体化安全管理系统，并通过建设多级、动态的智能物流基地安全风险和隐患数据库，实现安全风险管理和重大隐患排查治理双重预防，形成人防、物防、技防于一体的智能安全管理体系，提升基地安防协同控制能力。（3）消防管理系统。消防管理系统以“预防为主，防消结合”为指导思想，以“广泛的透彻感知、全面的物联共享、可视的报警服务”为建设理念，利用物联网、大数据、移动互联网等新一代数字技术，构建消防云平台体系，全面实现对基地消防指挥“一张图”、火灾防控“一张网”的防控体系。同时对基地进行模块化消防管理，构建消控中心主系统与消防子系统。利用智慧消防大数据管理平台，对基地零散分布、独立运行的消防设备进行可视化、数据化监控管理。配置温感、烟感、智能消防设备，建立动态感知、智能研判、精准防控的消防应急防控体系，加以对温度、烟雾、火焰等识别算法的支持，发现异常时系统自动触发报警。
4.2智能调度系统
智能调度系统是实现铁路商品汽车到、发业务和公路商品汽车短驳、配送业务以及基地内智能转运业务的智能化运作平台，通过智能装卸设备和智能控制系统，对商品汽车的调度作业实施在线化操控，实现作业过程的少人化或无人化运作。
4.2.1铁路到达与发运
中铁特货物流管理信息平台将铁路到、发的商品汽车信息、铁路运输汽车专用车信息传至智能调度系统。管理人员依据数据信息可远程在线下达装卸指令，通过AGV机器人、智能装卸技术完成商品汽车的装卸、到发作业，作业数据实时反馈至平台系统，对作业全流程做到“线上化、实时化、协同化”管理。
智能装卸技术是完成铁路商品汽车智能装卸的关键技术，主要包括智能装卸控制系统、双层AGV汽车集装架、无人驾驶智能牵引车、纵向二层轿车装车机、AGV机器人、自动扎带机、远程控制式门式起重机等。通过自动扎带机实现商品汽车加固于汽车集装架，经调度系统控制转运到指定位置，利用远程控制系统实现起重机对汽车集装架的智能装卸作业。双层AGV汽车集装架如图4所示，智能牵引车如图5所示，纵向二层轿车装车机如图6所示。
图4双层AGV汽车集装架
图5智能牵引车
图6纵向二层轿车装车机
4.2.2公路短驳与配送
铁路商品汽车智能物流基地平台通过与上下游客户数据共享，提前得到基地公路发运与到达的商品汽车信息、司机、公路车辆运输车信息。公路车辆运输车司机可在线查询基地位置并线上预约，基地利用卫星导航系统(BDS)、地理信息系统(GIS)等空间定位导航系统，配合智能监控技术，实时显示已预约车辆的在途情况，并引导司机避开施工、拥堵区域，通过事件提醒功能，及时收集、反馈和处理在途过程异常事件。司机到达时可在线签到排队，进入基地后，通过磁力车辆电子标签与数据交互终端，可自动判别公路车辆运输车装卸作业类型，智能引导司机到达指定作业区域。其中超时停留、异常偏线、装卸地异常等情况，系统会主动发出预警信息。在通过交验，双方完成线下交接、线上确认后，司机允许开出基地，完成公路短驳与配送的智能化服务。
4.2.3智能转运
铁路商品汽车智能物流基地平台中的智能转运是采用AGV机器人，通过视觉感知系统、激光雷达系统以及导航组合系统，为AGV机器人配置多维度、多方位360度的感知能力，可以对周边区域的环境进行分析，结合锁定位置，确定行驶轨迹，同时避让人员、车辆以及障碍物，将商品汽车转移至目标处，实现仓储区与交验区、交验区与暂存区以及其他锁定两点目标位置的智能转移。系统可对多个AGV机器人转运作业协同处理，实现最优任务分配，多个AGV机器人多任务并行，自动充电，7×24小时快速响应，高效运作、稳定运行，达到商品汽车周转效率最大化。
4.3智能仓储管理系统
智能仓储管理系统是将仓储管理系统(WMS)、仓储控制系统(WCS)、订单管理系统(OMS)深度融合，是仓储管理、仓储业务、商品汽车消防应急的集成系统。以RFID电子标签为数据载体，通过仓储管理系统、控制系统、互联网、人机协同、预警和应急处置系统等实现商品汽车车位推荐、出入库作业、智能调度、智能补货、库存盘点等商品汽车的智能仓储管理。
4.3.1仓储管理
一是丰富的开放接口(OpenAPI)，与中铁特货物流管理信息平台以及上下游客户信息数据对接；二是人工智能算法驱动，为订单管理、出入库作业提供便捷的最优处理方案，为仓储信息、商品汽车信息、业务数据提供多维度高级分析；三是优秀的扩展性框架，为商品汽车存储、客户等提供个性化服务，保障功能可持续扩展与提升；四是柔性布局，满足商品汽车多类存储条件及不同作业规则需求；五是仓储可视化，采用先进的智能监控与智能识别技术，对商品汽车仓储、作业等提供实时监控，全面掌握仓储信息。
4.3.2仓储作业
仓储包括仓储区和暂存区2个分区域，二者功能定位不同。仓储区定位是商品汽车需要长期停放的存车区，待入仓储区的商品汽车完成验收后通过智能物流通道进入仓储区，仓储区待发运或配送的商品汽车完成验收后通过智能物流通道集结在暂存区；暂存区定位是商品汽车仅需短时间停放的存车区，集结的商品汽车分为2类：一是通过铁路到卸后待公路直接配送的商品汽车或通过公路到卸后待铁路直接装车发运的商品汽车，在完成验收后通过智能物流通道在暂存区集结；二是仓储区待发运或配送的商品汽车。2类商品汽车在暂存区完成集结后，可直接通过铁路发运或公路配送。
在出入库作业中，系统接收出入库(仓储区或暂存区)指令后，在精确定位管理的基础上结合RFID、条形码等信息，智能识别商品汽车所在位置，通过AGV机器人以及智能引导技术根据指令信息将商品汽车送至指定库位或目标位置。
4.3.3预警及应急处置
预警及应急处置是商品汽车仓储安全的重点，仓储区通过设置温感、烟感和监控等装置，对库区仓储的商品汽车进行智能监控，系统自动识别异常情况，将有异常的商品汽车在规定时间内运送至专门建设的封闭处置区域，以消除商品汽车安全隐患。
4.4汽车后市场服务系统
汽车后市场服务系统是一种一站式多功能服务系统，通过智能化、数字化技术规范汽车后市场功能模块以及服务流程，发展汽车养护、美容、维修、改装、保险、二手车交易、租赁、汽车文化与俱乐部等。该系统通过整合PC端、移动端，开展线上服务与线下服务相结合的管理模式，打通汽车全流程服务，一是为车主提供线上服务预约、线上下单、线上结算；二是为销售商提供除车主管家服务、订单管理、仓库管理和结算等基本功能外，还将提供营销服务、微商城、新零售等延伸服务，构建“流程标准、价格透明、服务有保障、体验智能舒适”的汽车生活广场，打造汽车“智慧服务生态”体系。
4.5金融服务平台
金融服务平台包括物流业务资金结算系统以及金融延伸服务系统，依据大数据平台、产业知识图谱工具、智能识别及精准协同等核心功能，以多核算体系、多账簿、多准则为基础，利用应用程序接口(API)与基地各项业务系统、汽车后市场功能服务系统、中铁特货物流管理信息平台融合对接，配置流程自动化机器人(RPA)，通过线上识别办理+线下综合服务的方式，成为业务结算、汽车后市场金融服务、金融物流的综合对接平台。
4.5.1物流业务结算
与基地业务系统对接，业务系统将合同信息、电子签章、客户信息等同步至金融智能服务平台，平台根据信息智能完成一站式资金结算服务，自动生成财务报表，快速管理物流、服务费用自动报账，同时与中铁特货物流管理信息平台对接，完成自动比对与结算，为基地提供包括总账、往来、资产、服务在内的精细化财务核算和管理核算。同时提供无纸化的电子会计档案和标准审计文件导出服务，建立“业务、财务、税务、资金、档案”一体化财务管理体系，实现智能物流基地客户流、信息流、资金流和物流的“四流合一”，满足基地业务的自动报账，实时结算，构建物流基地业务、财务核算的数智化体系。
4.5.2汽车后市场金融服务
汽车后市场金融服务是搭建汽车后市场与客户之间的金融平台，一是可以根据信用标准，向有需求的客户提供经营贷款；二是提供消费数据采集与分析，方便提供个性化的服务；三是为消费者提供购车贷款业务，以降低首付比例、延长还款期限、以旧换新金融服务等缩短汽车消费周期，放大金融支持空间。
4.5.3金融物流
通过构建以“金融+科技+物流”为核心的现代金融物流园，发展商品汽车金融物流，通过商品汽车市场积累的人、车、货产生的相关交易历史记录、合同执行力、贸易持续性等数据建成自己的信用系统，凭借数据和信用系统推出金融服务，与商品汽车物流市场业务对接，注入融资活力，为上下游物流企业提供“投资、信贷、债券、融资租赁、股票、保险”等全量金融服务，促进上下游企业与中铁特货建立长期的战略合作关系，进一步提升商品汽车“公-铁-水”协同联运的物流运输能力。
五、结语
铁路商品汽车智能物流基地管理平台的设计，充分考虑基地业务、延伸服务以及个性化的功能需求，实现管理、运营、仓储、汽车后市场服务以及金融物流的完全融合，并通过科技赋智、数据赋能、技术赋值的手段，实现管理平台应用集约化、功能服务智能化、运营管理协同化，打造可成长、可扩充、面向未来可持续发展的智能管理平台，助力构筑基地建设、运营，服务多层次的生态链，全面提升铁路商品汽车物流基地的现代化管理水平和服务质量，同时为今后智能物流基地的发展提供解决方案。
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作者：中铁特货物流股份有限公货运管理部付勤超/于健镕
/杨冬海/闫允超/郭永加
来源：《铁道货运》
物流文视界
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