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智能物流及其支撐技術(shù)

作者:趙立權(quán)
來源:物聯(lián)網(wǎng)世界
日期:2011-11-28 12:50:37
摘要:本文提出了智能物流的概念,闡述了智能物流的特點(diǎn),介紹了智能物流的主要支撐技術(shù),包括自動識別技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及人工智能技術(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、提高勞動生產(chǎn)率之后的“第三利潤源泉”。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)該是一個體系,它是智能型社會的一個重要基礎(chǔ)。 

  智能物流是指貨物從供應(yīng)者向需求者的智能移動過程,包括智能運(yùn)輸、智能倉儲、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,為供方提供最大化的利潤,為需方提供最佳的服務(wù),同時也應(yīng)消耗最少的自然資源和社會資源,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物流管理體系。 

  智能社會物流管理分為社會層、戰(zhàn)略層、決策層和作業(yè)層四個層次。社會層主要研究確定智能社會物流的近、長期發(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,鑒別或評估車輛調(diào)配計(jì)劃、存貨管理、倉儲設(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。 

  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,是智能物流的典型特征,它貫穿于物流活動的全過程,隨著人工智能技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展其智能化的程度將不斷提高。它不僅僅限于庫存水平的確定、運(yùn)輸?shù)缆返倪x擇、自動跟蹤的控制、自動分揀的運(yùn)行、物流配送中心的管理等問題,隨著時代的發(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 
  智能物流活動既包括企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過程中的全部物流活動,也包括企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與個人之間的全部物流活動等。智能物流的一體化是指智能物流活動的整體化和系統(tǒng)化,它是以智能物流管理為核心,將物流過程中運(yùn)輸、存儲、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  社會化 
  隨著物流設(shè)施的國際化、物流技術(shù)的全球化和物流服務(wù)的全面化,物流活動并不僅僅局限于一個企業(yè)、一個地區(qū)或一個國家。為實(shí)現(xiàn)貨物在國際間的流動和交換,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,一個社會化的智能物流體系正在逐漸形成。構(gòu)建智能物流體系對于降低商品流通成本將起到?jīng)Q定性的作用,并成為智能型社會發(fā)展的基礎(chǔ)。 

  3  智能物流的主要支撐技術(shù) 

  3. 1  自動識別技術(shù) 自動識別技術(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)的一種高度自動化的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。它通過應(yīng)用一定的識別裝置,自動地獲取被識別物體的相關(guān)信息,并提供給后臺的處理系統(tǒng)來完成相關(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)的自動采集和輸入,目前在運(yùn)輸、倉儲、配送等方面已得到廣泛的應(yīng)用。自動識別技術(shù)在20 世紀(jì)70 年代初步形成規(guī)模,經(jīng)過近30年的發(fā)展,自動識別技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為由條碼識別技術(shù)、智能卡識別技術(shù)、光字符識別技術(shù)、射頻識別技術(shù)、生物識別技術(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。 


  條碼識別技術(shù)是目前使用最廣泛的自動識別技術(shù),它是利用光電掃描設(shè)備識讀條碼符號,從而實(shí)現(xiàn)信息自動錄入。條碼是由一組按特定規(guī)則排列的條、空及對應(yīng)字符組成的表示一定信息的符號。不同的碼制,條碼符號的組成規(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、庫德巴條碼等。 

  射頻識別(RFID) 技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的現(xiàn)代自動識別技術(shù),它是利用感應(yīng)、無線電波或微波技術(shù)的讀寫器設(shè)備對射頻標(biāo)簽進(jìn)行非接觸式識讀,達(dá)到對數(shù)據(jù)自動采集的目的。它可以識別高速運(yùn)動物體,也可以同時識讀多個對象,具有抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)。 

  生物識別技術(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)展了虹膜識別技術(shù)、視網(wǎng)膜識別技術(shù)、面部識別技術(shù)、簽名識別技術(shù)、聲音識別技術(shù)、指紋識別技術(shù)等六種生物識別技術(shù)。 

  3. 2  數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 數(shù)據(jù)倉庫出現(xiàn)在20 世紀(jì)80 年代中期,它是一個面向主題的、集成的、非易失的、時變的數(shù)據(jù)集合,數(shù)據(jù)倉庫的目標(biāo)是把來源不同的、結(jié)構(gòu)相異的數(shù)據(jù)經(jīng)加工后在數(shù)據(jù)倉庫中存儲、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)倉庫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、對決策有潛在價值的知識和規(guī)則的過程。一般分為描述型數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測型數(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)測型數(shù)據(jù)挖掘包括分類、回歸及時間序列分析等。其目的是通過對數(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)測未來的發(fā)展趨勢,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)語言抽象描述知識,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),通過簡化、歸納,提煉總結(jié)出來的一類并行處理網(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)練時間長等缺點(diǎn),但由于其對噪聲數(shù)據(jù)的高承受能力和低錯誤率的優(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)展起來的一種通用的問題求解的方法。因?yàn)樗鼇碓从谧匀唤绲纳镞M(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)方法來解決的復(fù)雜問題。它采用了多點(diǎn)并行搜索的方式,通過選擇、交叉和變異等進(jìn)化操作,反復(fù)疊代,在個體的適應(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)于粒度問題的討論,并指出“人類智能的一個公認(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題。人們不僅能在不同粒度的世界上進(jìn)行問題的求解,而且能夠很快地從一個粒度世界跳到另一個粒度世界,往返自如,毫無困難。這種處理不同粒度世界的能力,正是人類問題求解的強(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,提出人類認(rèn)知的三個主要概念,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。粗糙集理論是Pawlak 在文獻(xiàn)[11 ]中首先提出的,它是利用等價關(guān)系將集合中的元素進(jìn)行分類,生成集合的某種劃分,與等價關(guān)系相對應(yīng)。同一等價類的元素是不可分辨的,對信息的處理可以在等價類的粒度上進(jìn)行,這樣根據(jù)研究問題的需要,只保留某些關(guān)鍵信息,從而達(dá)到簡化問題的目的。模糊集理論和粗糙集理論都可以用來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精確集合(上、下近似集) 來界定的,通過建立新型的成員關(guān)系,計(jì)算成員歸屬程度的不確定性,它無需任何先驗(yàn)知識。 

  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,用一個三元組(X,f ,T) ,即論域、屬性、結(jié)構(gòu)來描述一個問題,在其論域上引入等價關(guān)系R ,對應(yīng)于R 的商集[ X] ,然后將[ X]當(dāng)作新的論域, 也必有一個對應(yīng)的三元組( [ X] , [ f ] ,[ T]) ,對它進(jìn)行分析、研究,從而將問題表述成不同的粒度世界,進(jìn)而達(dá)到簡化問題、解決問題的目的。和粗糙集方法一樣都是利用等價類來描述“粒度”,都是用“粒度”來描述概念。但是商空間理論討論的論域是一個拓?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 

  智能物流是物流發(fā)展的必然趨勢,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)、自動化技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展,同時還需要政府和社會的調(diào)控和推動,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。