【趙立權(quán)】智能物流及其支撐技術(shù)

 

 

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本大幅度降低,流通環(huán)節(jié)占總成本的比重越來(lái)越大,一般物流費(fèi)用成本占到生產(chǎn)成本的40 %以上。普遍把物流稱為“降低成本的最后邊界”,稱為繼降低原材料消耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率之后的“第三利潤(rùn)源泉”。于是一些專家、學(xué)者、政府,特別是企業(yè)開始熱衷于物流的研究,其外延也越來(lái)越廣泛。

　　1 　智能物流概述

　　21世紀(jì)是智能化的世紀(jì),隨著智能技術(shù)的發(fā)展,物流也自然朝著智能化的方向發(fā)展。雖然智能物流一詞在物流業(yè)已被廣泛談?wù)?對(duì)它的闡述和解釋也是多種多樣,見仁見智,但是還都是停留在智能物流系統(tǒng)這一層次上。而實(shí)際上智能物流應(yīng)該是一個(gè)體系,它是智能型社會(huì)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。

　　智能物流是指貨物從供應(yīng)者向需求者的智能移動(dòng)過(guò)程,包括智能運(yùn)輸、智能倉(cāng)儲(chǔ)、智能配送、智能包裝、智能裝卸以及智能信息的獲取、加工和處理等多項(xiàng)基本活動(dòng),為供方提供最大化的利潤(rùn),為需方提供最佳的服務(wù),同時(shí)也應(yīng)消耗最少的自然資源和社會(huì)資源,最大限度地保護(hù)好生態(tài)環(huán)境,從而形成完備的智能社會(huì)物流管理體系。

　　智能社會(huì)物流管理分為社會(huì)層、戰(zhàn)略層、決策層和作業(yè)層四個(gè)層次。社會(huì)層主要研究確定智能社會(huì)物流的近、長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略,包括各類物流人才的培養(yǎng)、新技術(shù)的研究與開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展規(guī)劃、智能社會(huì)物流規(guī)章制度的制定與完善等,不斷完善各物流企業(yè)發(fā)展的外部環(huán)境;戰(zhàn)略層主要是研究確定物流的發(fā)展戰(zhàn)略;決策層是在現(xiàn)有的社會(huì)條件下,以成本- 效益-服務(wù)為準(zhǔn)則,把主要精力放在物流戰(zhàn)略和策略的可選方案的篩選上,鑒別或評(píng)估車輛調(diào)配計(jì)劃、存貨管理、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施配備與選址方案等;作業(yè)層是指日常物流管理與交易業(yè)務(wù)的活動(dòng)。

　　2 　智能物流的特點(diǎn)

　　2.1.1 　智能化　
　　這是物流發(fā)展的必然趨勢(shì),是智能物流的典型特征,它貫穿于物流活動(dòng)的全過(guò)程,隨著人工智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展其智能化的程度將不斷提高。它不僅僅限于庫(kù)存水平的確定、運(yùn)輸?shù)缆返倪x擇、自動(dòng)跟蹤的控制、自動(dòng)分揀的運(yùn)行、物流配送中心的管理等問(wèn)題,隨著時(shí)代的發(fā)展,也將不斷地被賦予新的內(nèi)容。

　　2.1.2 　柔性化　
　　本來(lái)是為實(shí)現(xiàn)“以顧客為中心”理念而在生產(chǎn)領(lǐng)域提出的,即真正地根據(jù)消費(fèi)者需求的變化來(lái)靈活調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝。物流的發(fā)展也是如此,必須按照客戶的需要提供高度可靠的、特殊的、額外的服務(wù)“, 以顧客為中心”服務(wù)的內(nèi)容將不斷增多,服務(wù)的重要性也將越來(lái)越大,如果沒有智能物流系統(tǒng)柔性化的目的是不可能達(dá)到的。

 

2.1.3 　一體化　
　　智能物流活動(dòng)既包括企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過(guò)程中的全部物流活動(dòng),也包括企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與個(gè)人之間的全部物流活動(dòng)等。智能物流的一體化是指智能物流活動(dòng)的整體化和系統(tǒng)化,它是以智能物流管理為核心,將物流過(guò)程中運(yùn)輸、存儲(chǔ)、包裝、裝卸等諸環(huán)節(jié)集合成一體化系統(tǒng),以最低的成本向客戶提供最滿意的物流服務(wù)。

　　2.1.4 　社會(huì)化　
　　隨著物流設(shè)施的國(guó)際化、物流技術(shù)的全球化和物流服務(wù)的全面化,物流活動(dòng)并不僅僅局限于一個(gè)企業(yè)、一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國(guó)家。為實(shí)現(xiàn)貨物在國(guó)際間的流動(dòng)和交換,以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和世界資源優(yōu)化配置,一個(gè)社會(huì)化的智能物流體系正在逐漸形成。構(gòu)建智能物流體系對(duì)于降低商品流通成本將起到?jīng)Q定性的作用,并成為智能型社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。

　　3 　智能物流的主要支撐技術(shù)

　　3. 1 　自動(dòng)識(shí)別技術(shù)　自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是以計(jì)算機(jī)、光、機(jī)、電、通信等技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的一種高度自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。它通過(guò)應(yīng)用一定的識(shí)別裝置,自動(dòng)地獲取被識(shí)別物體的相關(guān)信息,并提供給后臺(tái)的處理系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。它能夠幫助人們快速而又準(zhǔn)確地進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和輸入,目前在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送等方面已得到廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在20 世紀(jì)70 年代初步形成規(guī)模,經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為由條碼識(shí)別技術(shù)、智能卡識(shí)別技術(shù)、光字符識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)等組成的綜合技術(shù),并正在向集成應(yīng)用的方向發(fā)展。

　　條碼識(shí)別技術(shù)是目前使用最廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它是利用光電掃描設(shè)備識(shí)讀條碼符號(hào),從而實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)錄入。條碼是由一組按特定規(guī)則排列的條、空及對(duì)應(yīng)字符組成的表示一定信息的符號(hào)。不同的碼制,條碼符號(hào)的組成規(guī)則不同。目前,較常使用的碼制有: EAN/ UPC 條碼、128 條碼、ITF - 14 條碼、交插二五條碼、三九條碼、庫(kù)德巴條碼等。

　　射頻識(shí)別(RFID) 技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它是利用感應(yīng)、無(wú)線電波或微波技術(shù)的讀寫器設(shè)備對(duì)射頻標(biāo)簽進(jìn)行非接觸式識(shí)讀,達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的目的。它可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體,也可以同時(shí)識(shí)讀多個(gè)對(duì)象,具有抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　生物識(shí)別技術(shù)是利用人類自身生理或行為特征進(jìn)行身份認(rèn)定的一種技術(shù)。生物特征包括手形、指紋、臉形、虹膜、視網(wǎng)膜、脈搏、耳廓等,行為特征包括簽字、聲音等。由于人體特征具有不可復(fù)制的特性,這一技術(shù)的安全性較傳統(tǒng)意義上的身份驗(yàn)證機(jī)制有很大的提高。目前,人們已經(jīng)發(fā)展了虹膜識(shí)別技術(shù)、視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)、面部識(shí)別技術(shù)、簽名識(shí)別技術(shù)、聲音識(shí)別技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)等六種生物識(shí)別技術(shù)。

　　3. 2 　數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)　數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)出現(xiàn)在20 世紀(jì)80 年代中期,它是一個(gè)面向主題的、集成的、非易失的、時(shí)變的數(shù)據(jù)集合,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的目標(biāo)是把來(lái)源不同的、結(jié)構(gòu)相異的數(shù)據(jù)經(jīng)加工后在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中存儲(chǔ)、提取和維護(hù),它支持全面的、大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析處理和高層次的決策支持。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)使用戶擁有任意提取數(shù)據(jù)的自由,而不干擾業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)行。

　　數(shù)據(jù)挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中, 挖掘出隱含的、未知的、對(duì)決策有潛在價(jià)值的知識(shí)和規(guī)則的過(guò)程。一般分為描述型數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測(cè)型數(shù)據(jù)挖掘兩種。描述型數(shù)據(jù)挖掘包括數(shù)據(jù)總結(jié)、聚類及關(guān)聯(lián)分析等,預(yù)測(cè)型數(shù)據(jù)挖掘包括分類、回歸及時(shí)間序列分析等。其目的是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析、綜合、歸納和推理, 揭示事件間的相互關(guān)系,預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),為企業(yè)的決策者提供決策依據(jù)。

　　3. 3 　人工智能技術(shù)　人工智能就是探索研究用各種機(jī)器模擬人類智能的途徑,使人類的智能得以物化與延伸的一門學(xué)科。它借鑒仿生學(xué)思想,用數(shù)學(xué)語(yǔ)言抽象描述知識(shí),用以模仿生物體系和人類的智能機(jī)制,目前主要的方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算和粒度計(jì)算三種。

　　3. 3. 1 　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上模擬人類的形象直覺思維,根據(jù)生物神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),通過(guò)簡(jiǎn)化、歸納,提煉總結(jié)出來(lái)的一類并行處理網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要功能主要有聯(lián)想記憶、分類聚類和優(yōu)化計(jì)算等。雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可解釋性差、訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn),但由于其對(duì)噪聲數(shù)據(jù)的高承受能力和低錯(cuò)誤率的優(yōu)點(diǎn),以及各種網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法如網(wǎng)絡(luò)剪枝算法和規(guī)則提取算法的不斷提出與完善,使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用越來(lái)越為廣大使用者所青睞。

 

3. 3. 2 　進(jìn)化計(jì)算。進(jìn)化計(jì)算是模擬生物進(jìn)化理論而發(fā)展起來(lái)的一種通用的問(wèn)題求解的方法。因?yàn)樗鼇?lái)源于自然界的生物進(jìn)化,所以它具有自然界生物所共有的極強(qiáng)的適應(yīng)性特點(diǎn),這使得它能夠解決那些難以用傳統(tǒng)方法來(lái)解決的復(fù)雜問(wèn)題。它采用了多點(diǎn)并行搜索的方式,通過(guò)選擇、交叉和變異等進(jìn)化操作,反復(fù)疊代,在個(gè)體的適應(yīng)度值的指導(dǎo)下,使得每代進(jìn)化的結(jié)果都優(yōu)于上一代,如此逐代進(jìn)化,直至產(chǎn)生全局最優(yōu)解或全局近優(yōu)解。其中最具代表性的就是遺傳算法,它是基于自然界的生物遺傳進(jìn)化機(jī)理而演化出來(lái)的一種自適應(yīng)優(yōu)化算法。

　　3. 3. 3 　粒度計(jì)算。早在1990 年,我國(guó)著名學(xué)者張鈸和張鈴在文獻(xiàn)[5 ]中就進(jìn)行了關(guān)于粒度問(wèn)題的討論,并指出“人類智能的一個(gè)公認(rèn)的特點(diǎn),就是人們能從極不相同的粒度(granulari2ty) 上觀察和分析同一問(wèn)題。人們不僅能在不同粒度的世界上進(jìn)行問(wèn)題的求解,而且能夠很快地從一個(gè)粒度世界跳到另一個(gè)粒度世界,往返自如,毫無(wú)困難。這種處理不同粒度世界的能力,正是人類問(wèn)題求解的強(qiáng)有力的表現(xiàn)”。隨后,Zadeh 在文獻(xiàn)[7 - 9 ]中討論模糊信息粒度理論時(shí),提出人類認(rèn)知的三個(gè)主要概念,即粒度(包括將全體分解為部分) 、組織(包括從部分集成全體) 和因果(包括因果的關(guān)聯(lián)) ,并進(jìn)一步提出了粒度計(jì)算。他認(rèn)為,粒度計(jì)算是一把大傘,它覆蓋了所有有關(guān)粒度的理論、方法論、技術(shù)和工具的研究。目前主要有模糊集理論、粗糙集理論和商空間理論三種。

　　模糊集理論是Zadeh 在文獻(xiàn)[ 10 ]中首先提出,它研究的是一種不確定性現(xiàn)象,這種不確定性是由于事物之間差異的中間過(guò)渡性所引起的劃分上的不確定性,是事物本身固有的,它擺脫了經(jīng)典數(shù)學(xué)中的二元性(非此即彼) ,使得概念的外延具有一種模糊性(亦此亦彼) 。模糊現(xiàn)象在自然界是普遍存在的,由于模糊理論是一種智能信息處理的方法,非常適合于處理模糊的、不確定性的信息,能模擬人腦的不精確性,它與其它智能方法相結(jié)合,既能彌補(bǔ)彼此的缺點(diǎn),又能發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。粗糙集理論是Pawlak 在文獻(xiàn)[11 ]中首先提出的,它是利用等價(jià)關(guān)系將集合中的元素進(jìn)行分類,生成集合的某種劃分,與等價(jià)關(guān)系相對(duì)應(yīng)。同一等價(jià)類的元素是不可分辨的,對(duì)信息的處理可以在等價(jià)類的粒度上進(jìn)行,這樣根據(jù)研究問(wèn)題的需要,只保留某些關(guān)鍵信息,從而達(dá)到簡(jiǎn)化問(wèn)題的目的。模糊集理論和粗糙集理論都可以用來(lái)描述信息的不確定性,雖然它們之間有著很密切的聯(lián)系,有很強(qiáng)的互補(bǔ)性,但它們的出發(fā)點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不同。模糊集理論是基于元素對(duì)集合的隸屬程度不同,強(qiáng)調(diào)集合邊界的模糊性,而粗糙集理論是由一對(duì)精確集合(上、下近似集) 來(lái)界定的,通過(guò)建立新型的成員關(guān)系,計(jì)算成員歸屬程度的不確定性,它無(wú)需任何先驗(yàn)知識(shí)。

　　商空間理論是將不同的粒度世界與數(shù)學(xué)上的商集概念統(tǒng)一起來(lái),用一個(gè)三元組(X,f ,T) ,即論域、屬性、結(jié)構(gòu)來(lái)描述一個(gè)問(wèn)題,在其論域上引入等價(jià)關(guān)系R ,對(duì)應(yīng)于R 的商集[ X] ,然后將[ X]當(dāng)作新的論域, 也必有一個(gè)對(duì)應(yīng)的三元組( [ X] , [ f ] ,[ T]) ,對(duì)它進(jìn)行分析、研究,從而將問(wèn)題表述成不同的粒度世界,進(jìn)而達(dá)到簡(jiǎn)化問(wèn)題、解決問(wèn)題的目的。和粗糙集方法一樣都是利用等價(jià)類來(lái)描述“粒度”,都是用“粒度”來(lái)描述概念。但是商空間理論討論的論域是一個(gè)拓?fù)淇臻g,元素之間有拓?fù)潢P(guān)系,而粗糙集理論,其論域只是簡(jiǎn)單的點(diǎn)集,元素之間沒有拓?fù)潢P(guān)系,它們只是商空間所討論的情況的一個(gè)非常特殊的特例。而且討論的著重點(diǎn)有所不同,商空間理論討論的著重點(diǎn)是研究不同粒度世界之間的互相轉(zhuǎn)換、互相依存的關(guān)系,是描述空間關(guān)系學(xué)說(shuō)的理論;而粗糙集理論主要是研究粒度的表示、刻畫和粒度與概念之間的依存關(guān)系。

　　4 　結(jié)語(yǔ)

　　智能物流是物流發(fā)展的必然趨勢(shì),智能物流的發(fā)展得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)還需要政府和社會(huì)的調(diào)控和推動(dòng),為智能物流發(fā)展創(chuàng)造很好的外部環(huán)境,只有這樣,才能促進(jìn)智能物流健康、有序地向前發(fā)展。