物流自動化創(chuàng)新應(yīng)用和技術(shù)實(shí)踐
接下來的演講中，菜鳥網(wǎng)絡(luò)資深專家元享就為大家分享了菜鳥在物流自動化方面的創(chuàng)新研究和應(yīng)用，以及實(shí)現(xiàn)物流自動化的技術(shù)體系、技術(shù)難點(diǎn)和相對應(yīng)的解決方案。
人工智能技術(shù)給物流帶來了新的自動化機(jī)會，同時(shí)，物流的快速發(fā)展也反過來給人工智能技術(shù)帶來了新的藍(lán)海。在新的物流、電商時(shí)代，也出現(xiàn)了該行業(yè)尚未出現(xiàn)過的特點(diǎn)，一是促銷多、訂單量起伏大;二是發(fā)展迅速，擴(kuò)展性要求高;三是定制化需求多;四是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化快。所以新的物流智能時(shí)代，柔性自動化是關(guān)鍵。
柔性自動化特點(diǎn)有：一是拓展性強(qiáng)，魯棒性強(qiáng);二是模塊化設(shè)計(jì)，易部署和搬遷;三是便于根據(jù)業(yè)務(wù)的變化迭代作業(yè)流程;四，最重要的技術(shù)是多智能體之間的感知和協(xié)同，因?yàn)闀r(shí)效性;五是在全鏈路大部分自動化的情況下，作業(yè)的可預(yù)測性加強(qiáng)。
柔性自動化的存在多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：首先它屬于軟硬結(jié)合的技術(shù)，需要端到端的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；其次，涉及IoT和邊緣計(jì)算技術(shù)，因?yàn)槊總�(gè)機(jī)器人有自己的傳感器，便于對數(shù)據(jù)做收集、分析及預(yù)測;然后，機(jī)器人技術(shù)有三個(gè)重要的方面，感知、計(jì)劃、實(shí)施;最后，還會涉及大規(guī)模多智能體規(guī)劃和調(diào)度技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
全鏈路柔性自動化中從上游到下游的總體流程自動化，上下游的數(shù)據(jù)打通和協(xié)同是關(guān)鍵。自動化系統(tǒng)架構(gòu)分成X層，底層是倉庫里的各種設(shè)備，包括立體庫、輸送線、AGV、分揀機(jī)等等；再上層是統(tǒng)一的設(shè)備管理系統(tǒng)，管理整個(gè)設(shè)備要做的任務(wù)和要做好的調(diào)度；更上層是自動化的WAS系統(tǒng)，管理指令、組裝成支持業(yè)務(wù)。菜鳥網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。
菜鳥自動化創(chuàng)新技術(shù)實(shí)踐
首先是機(jī)械臂。機(jī)械臂的主要作用是運(yùn)用于抓取包裹，包括碼垛、拆垛和揀選。它最核心內(nèi)容是感知、規(guī)劃和執(zhí)行。感知主要是3D視覺，基于3D視覺，利用魯棒算法將包裹分開，對包裹進(jìn)行圖象分割，找到最佳抓取點(diǎn)。
二是揀選AGV。它主要運(yùn)用場景是拆領(lǐng)訂單的揀選，它有兩個(gè)模式，貨到人模式與車到人模式。貨到人揀選AGV主要進(jìn)行資源分配優(yōu)化問題，要最小化揀選站的等待時(shí)間。 資源分配問題的求解方法有兩種：中央規(guī)劃和分布式競價(jià)。中央規(guī)劃一般是用方程和模型來描述整個(gè)系統(tǒng)，找到最優(yōu)的資源分配的描述，即MIP。分布式競價(jià)是把整個(gè)分配資源過程中每個(gè)參與者當(dāng)成一個(gè)Agent，通過競價(jià)的方式去搶這個(gè)任務(wù)。對于非常復(fù)雜的環(huán)境且上下游非常緊密的情況下，分布式競價(jià)會更好。車到人揀選AGV適合銷量較高的商品，算法目標(biāo)一般是人效率的最大化，訂單完成時(shí)間的最短化以及AGV效率的最高化。
在多智能體路徑規(guī)劃問題中，每個(gè)機(jī)器人規(guī)劃的路徑要互不沖突，進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。在傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法里，阿爾法狗的首席工程師發(fā)明的Cooperative A*是隨機(jī)的讓AGV有順序，互相之間可以躲避�；蛘呤荳HCA算法，讓每一個(gè)機(jī)器人規(guī)劃自己路徑的時(shí)候只看前W步。還包括全局搜索算法，比如A*算法是試圖讓每一個(gè)機(jī)器人的行動組合都做一個(gè)規(guī)劃。在非勻速網(wǎng)絡(luò)中，在真實(shí)物理環(huán)境下，機(jī)器人的移動無法用勻速運(yùn)動近似，它面臨著兩個(gè)挑戰(zhàn)，一是經(jīng)過同一個(gè)點(diǎn)的速度不相同，經(jīng)過同一條邊所需時(shí)間不相同；二是時(shí)間表達(dá)從離散時(shí)間片變?yōu)檫B續(xù)時(shí)間。
最后，元享還為大家總結(jié)了柔性自動化技術(shù)所面臨的多項(xiàng)挑戰(zhàn)：一是IoT的技術(shù)和端計(jì)算，需要高效的技術(shù)采集和處理的系統(tǒng);二是機(jī)器視覺，包裹識別和跟蹤、抓取點(diǎn)的識別、物體的分割;三是單個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)劃要可控;四是大規(guī)模的資源分配問題;五是多智能體調(diào)度、路徑規(guī)劃問題以及環(huán)境、流程設(shè)計(jì)、交通控制、避障相關(guān)的技術(shù);在新的物流時(shí)代，柔性自動化一定是未來重要的發(fā)展方向，新的人工智能技術(shù)肯定能讓物流行業(yè)產(chǎn)生一個(gè)新的變革。
全球物流一體化平臺下的技術(shù)架構(gòu)與實(shí)踐
菜鳥國際物流技術(shù)部高級技術(shù)專家虛懷分享的是菜鳥全球物流一體化平臺下的技術(shù)架構(gòu)與實(shí)踐。
在全球化、全球買、全球賣和新零售的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略下，各個(gè)階段的全球物流業(yè)務(wù)快速發(fā)展，菜鳥網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)正面臨著這四個(gè)挑戰(zhàn)與困難：一是系統(tǒng)架構(gòu)如何靈活的支持整個(gè)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展；二是如何組織全球服務(wù)商的物流能力打造可靈活復(fù)用物流網(wǎng)絡(luò)；三是國際化架構(gòu)和部署的方案;四是菜鳥各物流服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)如何更高效互聯(lián)互通。
因此，從2013年到現(xiàn)在，菜鳥技術(shù)架構(gòu)的經(jīng)歷了三個(gè)不同階段的演進(jìn)：1.0階段是煙囪式垂直簡單協(xié)同模式；2.0階段是平臺的多段精細(xì)化協(xié)同模式；3.0是未來國際化、全球化、區(qū)域化的協(xié)同模式。
1.0階段目標(biāo)或者業(yè)務(wù)需求很簡單，通過C1、C2兩個(gè)合作伙伴的運(yùn)輸方式將包裹從A點(diǎn)賣家送至B點(diǎn)買家。但這模式存在三個(gè)問題，重復(fù)建設(shè)、對外接口不統(tǒng)一、運(yùn)維成本高。
2.0階段即平臺化多段精細(xì)化協(xié)同模式。這個(gè)階段的技術(shù)的命題是，將不同業(yè)務(wù)包裹，選取C(x)、C(y)、C(z)，不同的路徑從A點(diǎn)送到B，并達(dá)到方案最優(yōu)，因此需要搭建整個(gè)平臺化的架構(gòu)方案來支持靈活的協(xié)同調(diào)度的引擎，并達(dá)到方案最優(yōu)。
各核心平臺需關(guān)注的重點(diǎn)包括：1.路由平臺。路由平臺的職責(zé)是通過智能算法優(yōu)選來識別網(wǎng)絡(luò)路徑的最優(yōu)解；2.履行平臺。在計(jì)劃計(jì)算出來之后，履行平臺進(jìn)行調(diào)度；3.可視化營運(yùn)管理平臺。通過核心領(lǐng)域模型的抽象，將它抽象到系統(tǒng)里，過可視化的營運(yùn)平臺連接(串聯(lián))，提供路由平臺和履行平臺使用。全球履約監(jiān)控系統(tǒng)的職責(zé)是讓整個(gè)包裹從端到端時(shí)效更高，更穩(wěn)定，成本更低，它必須細(xì)化到每筆訂單的狀態(tài)和履約的情況，并且做到實(shí)時(shí)報(bào)警，并進(jìn)行回饋機(jī)制。為進(jìn)行整體的平臺化，需考慮：一是按照問題域拆分整個(gè)應(yīng)用，不同的域使用不同的架構(gòu)和系統(tǒng)解決問題；二是對問題進(jìn)行建模；三是統(tǒng)一對外交互標(biāo)準(zhǔn);四是建設(shè)好周邊的配套體系。
關(guān)于服務(wù)化和平臺化。服務(wù)化按域?qū)⒁粋�(gè)應(yīng)用拆成多個(gè)應(yīng)用，解決的是功能耦合的問題。例如，接單域，表達(dá)域，結(jié)算域等；平臺化按業(yè)務(wù)將一個(gè)應(yīng)用的代碼拆成多塊，解決的是業(yè)務(wù)耦合的問題。例如，速賣通業(yè)務(wù)，天貓國際業(yè)務(wù)，淘海外業(yè)務(wù)等；一般情況下，先實(shí)施服務(wù)化，再實(shí)施平臺化。
平臺與業(yè)務(wù)解耦的技術(shù)，其解耦目標(biāo)是平臺不依賴業(yè)務(wù)代碼，但要調(diào)用業(yè)務(wù)代碼;核心思想是穩(wěn)定的中介，平臺和業(yè)務(wù)通過第三方中介進(jìn)行交互。第三方中介在業(yè)務(wù)里只需要實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展點(diǎn)、功能點(diǎn)即可。
3.0全球區(qū)域化協(xié)同的模式，其架構(gòu)目標(biāo)是A和B兩種業(yè)務(wù)相互復(fù)用對方的物流網(wǎng)絡(luò)和能力。而采用技術(shù)開啟新市場之時(shí)需要考慮代碼的復(fù)用還是代碼的再次擴(kuò)展開發(fā)。市場國際化需從這幾方面考慮問題：1、區(qū)域化的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，因地制宜，注重解決物流的問題；2、應(yīng)用依賴的解耦，如何進(jìn)行部署；3、國際化基礎(chǔ)套件，不同的組件同時(shí)具備國際化的能力；4、海外部署架構(gòu)方案的升級，其包括應(yīng)用部署、中間件部署，以及基礎(chǔ)支撐。
虛懷在現(xiàn)場以Lazada的國際化部署為案例講解了以下方面的考慮：1、業(yè)務(wù)的拓展分布；2、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的考慮；3、應(yīng)用部署升級。為提升時(shí)延、保證吞吐量而構(gòu)建的全球數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)思路：1、要去中心化。2、就近接入。全球數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)解決方案有三層，第一層布站，搭建全球的網(wǎng)絡(luò)，第二層基于站點(diǎn)構(gòu)建數(shù)據(jù)集成云產(chǎn)品，第三層基于混合云架構(gòu)，搭建全球站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，接入對應(yīng)端。
菜鳥混合云架構(gòu)圖主要的思想就是通過多國化，打好基礎(chǔ)架構(gòu)，對應(yīng)用端和運(yùn)維體系，而數(shù)據(jù)能夠通過專線進(jìn)行跨機(jī)房同步使用。
菜鳥技術(shù)未來的挑戰(zhàn)
菜鳥技術(shù)未來要面臨復(fù)雜、多樣的場景，因此需要解決全球組網(wǎng)的協(xié)同，包括國際化本對本的業(yè)務(wù)，需要有效進(jìn)行組織，進(jìn)行抽象建模、設(shè)計(jì)；同時(shí)還要面臨全局的智慧大腦，以達(dá)到最優(yōu)；此外，菜鳥還計(jì)劃對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以挖掘和分析數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)賦能，以及在終端系統(tǒng)建設(shè)的深度上，結(jié)合海關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)調(diào)度和壓測。簡單來說，要有廣度，又有深度，才能同時(shí)把菜鳥的快遞、倉配、跨境、末端、農(nóng)村這復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景解決好，實(shí)現(xiàn)全球24小時(shí)、全球72小時(shí)必達(dá)的目標(biāo)。
來源: 電商報(bào) 作者: 億歐
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