北京科技大學機械工程學院物流工程系

羅磊、趙寧

人工智能(artificial intelligence， AI)，是一種研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，簡言之，人工智能是指通過普通計算機程序來呈現人類智能的技術。人工智能技術的發展，將徹底改變人類的生產和生活，對于重復性的工作、簡單的腦力工作(如：數據整理、校對、錄入、車輛自動駕駛、設備無人控制等)，將會很快被人工智能技術完全替代，這將對各個行業帶來巨大的變革。物流行業作為工業生產的支柱服務業和社會生活的新興服務業，將會成為人工智能最早和最大的受益者。物流裝備、設備的智能化、無人化，物流信息的智慧化，物流行業的高效率、降成本，都將隨著人工智能技術的大量應用而迅速得以實現。

本文將聚焦人工智能技術應用成熟的領域，同時結合典型的物流行業場景，結合頭部企業的實踐，對人工智能技術在物流領域的應用進行分析和總結，最后將結合對人工智能技術未來的發展方向，對智慧物流的發展趨勢進行展望。

一、人工智能技術的發展與應用

1. 感知能力

人類通過感官(皮膚、眼、耳等)收到來自環境的刺激，并產生觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、味覺等，然后通過說話或動作來與環境進行互動。人工智能技術幫助智能體學習獲得與人類相似的感知能力，并最終完成相關的工作。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，語音轉換文本等。

“寫”：機器翻譯，自然語言生成等。

“說”：語音生成，文本轉換語音等。

2.認知能力

認知能力指的是人類通過學習、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習也是目前人工智能研究的焦點領域，主要包括：  

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預測能力：例如基于人工智能的設備壽命預測、智能天然災害預測與防治。

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。

學習能力：例如機器學習、深度學習、強化學習等各種學習方法。

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

3.創造力

創造力指的是人類產生新思想、新發現、新方法、新理論、新設計，創造新事物的能力，它是結合知識、智力、能力、個性及潛意識等各種因素優化而成，這個領域目前人類仍遙遙領先人工智能，但人工智能也在不斷發展，例如人工智能作曲、作詩、小說創作、繪畫、設計等技術，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，指導人類可以過著有意義生活的一種能力，這個領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域。

二、人工智能在物流領域的應用

不同的典型物流行業場景有不同的特點，所需要的技術也不盡相同，應當根據實際的需求確定技術的應用。下面針對一些典型的物流場景，闡述可能應用的相關人工智能技術(參見圖2)。

圖2 典型物流場景下的人工智能技術的應用

1.供應商管理

供應商是生產加工型企業或電商企業的供貨者，科學采購、高效收貨與質檢、智慧財務管理系統等，都能夠提高供應環節的效率，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)等重要環節，涉及到數量龐大的物流機器人、自動倉儲設備、運輸設備和人員，占用了企業的大量資金。將倉儲管理智能化，將為物流行業帶來顛覆性的改變。

(1)智慧存儲設備：目前，在倉儲環節應用的物流設備種類豐富，功能各異。歷史發展悠久的堆垛機貨架，更加高效的多層穿梭車系統，針對小料箱的高效存儲設備MiniLoad等。針對倉儲設備的智能化運行，計算機視覺、深度神經網絡、機器學習、自動控制等技術的應用，將極大的提升存儲設備的周轉效率，盡可能的提高設備的利用率;針對倉儲設備的科學規劃和實施，大數據分析和專家系統等技術，能夠提升系統規劃的效果;針對倉儲設備的維護和保養，采用基于設備數據的壽命預測技術，能夠準確、預先的對設備的狀態進行掌握，便于提前采取措施。冷庫存儲是存儲行業的一個特殊領域，生鮮、藥品等特殊商品需求較大。人工智能技術打造的新型自動化冷庫，利用大數據分析可將采購預測與倉儲現狀結合，自動控制技術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備。

(2)智能分揀系統：智能分揀系統包括分揀過程中使用的運輸設備如AGV、智能分揀車、傳送帶等，以及分揀過程中的信息流。路徑規劃、機器視覺等技術，將賦予運輸設備更多的智能，使得無人運輸更加安全、高效。數據挖掘、大數據分析等技術，能夠將揀選訂單進行更合理的拆分與合并，并與倉儲設備、運輸設備和人員形成聯動，實現更高效的訂單揀選。

3.運輸管理

運輸環節實現貨物的運輸，主要包括運輸設備和運輸過程的信息管理。國內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，人工智能能夠發揮更大的作用。日趨成熟的自動駕駛技術將徹底顛覆現有公路運輸體系，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的效率。運輸信息的管理內容繁雜，包括發車前的任務下達和路線規劃，行駛中的信息跟蹤和應急調度，以及到達目的地后的盤點、卸貨和車輛狀況檢查等。人工智能技術對于信息的處理比人類更加高效，通過大數據分析能夠為車輛的調度機制提供更加實時、可靠的方案，設備壽命管理能夠系統性的監測車輛的狀態，及時警報提醒，降低車輛故障發生率。大數據分析能夠更好地監測冷鏈運輸過程中的貨物狀態和司機行為，為保質保量的冷鏈運輸提供更智能的監管。

4.配送管理

5.客戶管理

三、人工智能賦能物流行業的實際案例

人工智能在物流行業已經有了豐富的應用，人工智能賦能物流行業帶來了更多的效率提升和更好的經濟性，物流行業也為人工智能提供了真實的應用場景，可以促進人工智能技術更好的發展。亞馬遜作為一個覆蓋全球的電商行業，人工智能技術已經滲透到其業務的方方面面，從采購到存儲，從運輸到配送，從信息世界到現實設備，同時也反向促進人工智能在機器人領域、信息處理領域、智能控制領域的飛速發展。國內的眾多電商相關企業，如京東、淘寶、四通一達、順豐等，都在不斷探索人工智能技術的落地應用，大量設備制造廠商如極智嘉、曠視、快倉等企業，更是將人工智能與物流設備包括機器人、貨架、搬運車輛等結合，從智能設備入手，為整個行業帶來改變。

1.人工智能在倉儲領域的應用

智能機器人在倉儲作業中目前已經應用非常普遍，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備的應用，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上大量的訂單派發工作)后[8]，在其倉庫中大規模應用Kiva機器人(如圖3所示)，將貨架從倉庫搬運至員工處理區，實現貨到人的揀選，Kiva機器人的應用使得揀選效率增加了三倍，準確率更是達到了99.99%[9]。

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，研制開發的智能揀選機器人(如圖4所示)也得到廣泛應用，其成功為某醫藥企業物流中心搭建了使用AMR的月臺集貨場景，實現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調作業，“智能大腦”通過每分鐘上億次的計算，對比傳統倉庫，能夠將智能倉庫效率提高至少3倍以上[11]。

2.人工智能在配送領域的應用

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，亞馬遜就發布Prime Air無人快遞，顧客在網上下單，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邦航空管理局(FAA)的批準，可以在美國地區運營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.人工智能在數據分析領域的應用

四、智慧物流發展趨勢

科學技術的進步和人類社會的發展，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“復制并超越人類智能”的技術，將徹底改變人類世界。物流行業將會更早受到人工智能等新技術的淬煉，將這個涉及到人類生產生活方方面面的“大服務業”推向新的層面，在人工智能技術不斷發展和物流行業不斷前進的進程中，以下幾個方面的內容都值得大家關注：

1.無人機倉儲系統

無人機倉儲系統示意圖

2.“陸空一體”的無人配送體系

自動駕駛技術將促成徹底的物流配送無人化。設置在城市社區中的無人快遞站，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域提供配送服務，靈活性強、無視地形影響的無人機將會為人員分散、地形條件差的區域提供配送服務，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

“數據驅動物流”的理念將被更廣泛的實踐，物流企業所涉及的所有信息都將由“智能信息系統”進行智慧管理。相較于傳統的信息管理系統，大量依賴人的記錄、整理、上傳、分析、決策，智能信息系統將從數據的采集、分析、利用和存儲等多反面，替代人力，實現信息管理的無人化，信息利用的高效化。以電商為例，客戶的訂單將成為驅動整個網購流程的信息原動力，智能信息系統會將其轉化為采購的依據、倉儲的作業準則、運輸的調度前提、配送的指導方針，讓電商企業以最小的代價提供最高質量的服務。

4.物流行業將變為知識密集型產業

隨著人工智能等新技術的不斷成熟和大規模的工業應用，物流行業將從一個勞動力密集型的產業轉變為一個知識型密集的產業，企業將更加注重專業人才、技術、專利等的積累。研發人員將為企業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、配送等環節的保障力量，大量工人忙碌的場景將不復存在，少量專業人員就可以維護龐大的物流鏈條。