許仲生 羅娟娟

(1.集美大學(xué)誠毅學(xué)院，福建 廈門 361012；2.廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 廈門 361006)

2019年我國社會物流總費用14.6萬億元，占GDP的比率為14.7%，比上年下降0.1個百分點[1]。盡管這一比率從2012年開始逐年降低，但相對發(fā)達國家如美國(2018年美國企業(yè)物流成本占GDP的比率為8%[2])而言，我國持續(xù)推進物流降本增效仍大有可為之處。近年的學(xué)術(shù)研究中，提升物流信息化和智能化水平已成為降低物流成本、提升物流運作效率的共識之一。本文擬通過對CDN(Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))技術(shù)的分析，探索其運行機理在提升物流智能化運作的可行性及實現(xiàn)。

1 理論概述

1.1 CDN技術(shù)簡介

CDN技術(shù)起源于1998年，是隨著緩存技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的，是為滿足文件(特別是視頻等大文件)的網(wǎng)絡(luò)傳輸時效性要求和用戶的訪問響應(yīng)時間要求而逐漸被廣泛采用的一項新技術(shù)。CDN技術(shù)通過承擔數(shù)據(jù)的全網(wǎng)分發(fā)工作，實現(xiàn)信息內(nèi)容由信息源向地理位置分散的邊緣節(jié)點進行跨運營商、跨地域推送，并將信息存儲于邊緣節(jié)點，從而更好地為終端用戶提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。基于CDN技術(shù)構(gòu)建起一張由眾多節(jié)點組成的連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可實現(xiàn)將用戶訪問請求的信息內(nèi)容存儲在離用戶較近的節(jié)點，使得原來遠程的、主從式的信息訪問模式變成本地的、分布式的信息訪問模式。CDN系統(tǒng)的出現(xiàn)和使用，一方面有效減輕網(wǎng)站的系統(tǒng)維護和信息發(fā)布的工作量，另一方面也避免傳統(tǒng)可能出現(xiàn)的網(wǎng)站服務(wù)器和傳輸通道的擠占問題。

CDN系統(tǒng)通常由分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)、負載均衡系統(tǒng)和運營管理系統(tǒng)等三部分構(gòu)成[3]，不同組成部分的功能見表1。

表1 CDN系統(tǒng)的組成及功能

1.2 智能物流概述

智能物流是利用數(shù)字化、信息化集成技術(shù)，改變原有的物流運作模式，實現(xiàn)貨物運輸過程的自動化運作和高效率管理，讓整個物流系統(tǒng)具有智慧思維并能自行解決物流中的某些問題[4]。智能物流既包括物流管理、物流規(guī)劃等技術(shù)的“軟智能”，也包括物流設(shè)備的“硬智能”。智能物流通過對需求、倉儲、運輸?shù)任锪鬟\作信息的收集、分析和處理，實現(xiàn)全程化的信息跟蹤和優(yōu)化，使得企業(yè)的物流決策更加科學(xué)，從而實現(xiàn)了面向用戶的主動化物流管理。

基于功能視角，智能物流體系可分為信息層、決策層和應(yīng)用層等三個層次[5]。其中信息層包括信息感知、信息傳輸、信息存儲和信息處理等功能模塊；決策層包括網(wǎng)點優(yōu)化、路線優(yōu)化、倉儲優(yōu)化、配載優(yōu)化、庫存優(yōu)化等功能模塊；應(yīng)用層則體現(xiàn)為智能倉儲、智能運輸、智能配送、智能裝卸、智能揀選、智能包裝等具體智能物流子功能應(yīng)用模塊。

圖1 智能物流的功能

2 CDN系統(tǒng)與智能物流倉配體系類比分析

2.1 結(jié)構(gòu)類比

CDN系統(tǒng)通常由中心節(jié)點、區(qū)域節(jié)點和邊緣節(jié)點三個層級構(gòu)成。中心節(jié)點和區(qū)域節(jié)點主要起到將熱點內(nèi)容推送到邊緣節(jié)點的作用，另外還作為邊緣節(jié)點內(nèi)容的補充。而邊緣節(jié)點則是直接面向用戶提供內(nèi)容服務(wù)。而常見的智能物流倉配系統(tǒng)同樣呈現(xiàn)物流中心-配送中心-配送站點三層體系結(jié)構(gòu)，其中物流中心作為商品的儲存基地，配送中心則起到商品快速集散的功能，配送站點則肩負著商品最后一公里分撥派送的任務(wù)(如圖2)。盡管兩者的體系結(jié)構(gòu)類似，但是在具體運作過程中，CDN系統(tǒng)中的信息內(nèi)容是向下級分散儲存的。而在物流倉配系統(tǒng)中，為實現(xiàn)庫存的集約化管理，商品往往是集中于上級的物流中心。

①CDN體系結(jié)構(gòu) ②智能物流倉配體系結(jié)構(gòu)

2.2 技術(shù)類比

CDN系統(tǒng)的核心運作技術(shù)包括內(nèi)容統(tǒng)一編碼和編址技術(shù)、內(nèi)容分發(fā)技術(shù)、用戶請求重定向調(diào)度技術(shù)、負載均衡技術(shù)和緩存替換技術(shù)等[6]。內(nèi)容統(tǒng)一編碼和編址技術(shù)可以實現(xiàn)對信息內(nèi)容的編碼和定位，這是后期的內(nèi)容管理和分發(fā)順利進行的前提條件；內(nèi)容分發(fā)技術(shù)則起到將信息內(nèi)容從源復(fù)制到邊緣節(jié)點的作用；用戶請求重定向度技術(shù)可把用戶的信息訪問請求分配到最優(yōu)的節(jié)點；負載均衡技術(shù)可實現(xiàn)訪問任務(wù)在節(jié)點內(nèi)服務(wù)器的合理分配，保持服務(wù)器性能的充分發(fā)揮及訪問需求的時效性；緩存替換技術(shù)則是根據(jù)信息內(nèi)容的熱度及服務(wù)器的存儲情況有策略地進行內(nèi)容更新。

而在智能物流倉配運行過程中，同樣存在商品編碼、商品定位、商品分揀、物流運輸、訂單處理、配送路線優(yōu)化、配送任務(wù)優(yōu)化、需求預(yù)測、庫存管理和庫存更新等技術(shù)，這些技術(shù)與上述的CDN運作技術(shù)存在一定程度的相通(見表2)。

表2 CDN運作技術(shù)與智能物流倉配運行技術(shù)的類比

2.3 運作方式類比

CDN系統(tǒng)的運行方式分為推式和拉式兩種。在推式運行方式中，用戶的信息內(nèi)容請求被CDN系統(tǒng)定向到距離該用戶最近且儲存有該信息內(nèi)容的邊緣站點，并由該站點提供面向用戶的訪問服務(wù)。而拉式運行方式中，用戶的信息內(nèi)容請求被定向到距離該用戶最近的邊緣站點，如果該站點儲存有該信息內(nèi)容，則由該邊緣站點提供訪問服務(wù)；如果該邊緣站點沒有儲存該信息內(nèi)容，則由該邊緣站點向上級請求、遞歸查找并最終獲取該信息內(nèi)容后返回給用戶。

而目前智能物流倉配體系的運作過程，往往是用戶提交訂單，物流中心接受該訂單后進行揀貨、包裝、運輸?shù)脚渌椭行倪M行集配貨后分送到距離用戶最近的配送站點，再由配送站點安排人員派送訂單商品。智能物流倉配體系運行的主要目標是訂單商品的快速揀選、運輸和配送，盡可能減少物流成本和用戶的等待時間。智能物流倉配體系現(xiàn)有的運作方式類似于CDN系統(tǒng)的拉式運行方式。但是兩者之間還是有明顯區(qū)別，智能物流倉配體系更多是訂單商品的事后分發(fā)。而CDN系統(tǒng)的拉式運行方式由于引入了內(nèi)容分發(fā)技術(shù)和緩存替換技術(shù)，使得邊緣站點對用戶信息內(nèi)容的滿足率大為提升，減少了遞歸查找等相對耗時的發(fā)生概率，在運行過程中變成信息內(nèi)容的事先預(yù)測與分發(fā)。

3 CDN系統(tǒng)對智能物流倉配體系構(gòu)建的啟示

通過對CDN系統(tǒng)和運行技術(shù)的分析，智能物流倉配體系在構(gòu)建過程中可通過庫存下沉、訂單商品前移等手段，在降低物流成本的同時加快客戶反映速度。庫存下沉指的是改變原有庫存集中于物流中心的做法，將部分熱銷商品的庫存下沉到下級的配送中心甚至是配送站點。訂單商品前移指在訂單還沒發(fā)生前，基于需求預(yù)測，將可能發(fā)生銷售的商品分發(fā)到配送中心和配送站點。

在日常運行過程中，庫存下沉和訂單商品前移可利用現(xiàn)有物流配送中的剩余運力來進行，在不增加物流運輸成本的同時將商品轉(zhuǎn)移至距離消費者更近的地方。當然庫存下沉和訂單商品前移均可能導(dǎo)致庫存量上升、商品滯銷、調(diào)撥成本上升等風險。應(yīng)對上述風險，則需要借鑒CDN的相關(guān)運作技術(shù)，特別是用戶請求重定向調(diào)度技術(shù)、負載均衡技術(shù)和緩存替換技術(shù)。

4 基于CDN系統(tǒng)原理的智能物流倉配體系

4.1 CDN技術(shù)在智能物流倉配體系中的應(yīng)用前景分析

4.1.1 緩存替換技術(shù)

CDN技術(shù)中的常見緩存替換技術(shù)包括 LRU(Least Recently Used，最近最少使用)算法、LFU(Least Frequently Used，最少頻率使用)算法、基于分數(shù)因子的緩存(Scoring Based Caching)算法等。其中LRU算法和LFU算法主要基于訪問時間和訪問頻率淘汰未被經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，而基于分數(shù)因子的緩存算法則是根據(jù)一定的因子對數(shù)據(jù)進行排序，從而在儲存能力限定情況下決定數(shù)據(jù)的留存范圍。借鑒上述算法，特別是結(jié)合訂單數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和時間環(huán)境因素設(shè)置合理的分數(shù)因子，利用基于分數(shù)因子的緩存算法確定優(yōu)先級，可更好決定在智能物流倉配體系下哪些商品應(yīng)該在銷售未發(fā)生前適時前移。另外再根據(jù)LRU算法或LFU算法進行商品的動態(tài)調(diào)整。

4.1.2 負載均衡技術(shù)

常見的CDN均衡技術(shù)包括基于網(wǎng)絡(luò)拓撲策略、基于服務(wù)效用策略、基于分級均衡策略和基于P2P均衡策略等[7]。上述策略同樣對智能物流倉配體系的運作具有參考意義?，F(xiàn)有智能物流倉配體系運作過程中往往是根據(jù)地理位置和距離進行配送線路的規(guī)劃和配送任務(wù)的分配，類似于CDN中的基于網(wǎng)絡(luò)拓撲策略。這樣運作方式可能會存在配送站點和配送人員任務(wù)不均的問題?；诜?wù)效用的策略主要是根據(jù)配送站點和配送人員的工作能力進行任務(wù)分配，有助于避免可能存在的局部阻塞現(xiàn)象?；诜旨壘獠呗缘幕舅枷胧歉鶕?jù)不同級別的均衡采用不同的均衡策略，類似在智能物流倉配體系運作中，根據(jù)不同的產(chǎn)品、不同的用戶等待效用、不同的運輸成本采用不同的均衡策略。而隨著無人機送貨、共享配送等新型配送形式的發(fā)展，基于P2P均衡策略則可以提供充分利用閑置配送資源的運作策略。

4.1.3 用戶請求重定向調(diào)度技術(shù)

傳統(tǒng)的用戶請求重定向調(diào)度技術(shù)包括基于DNS(Domain Name System，域名系統(tǒng))定向和基于網(wǎng)絡(luò)就近性原則兩種。現(xiàn)有智能物流倉配體系中的訂單分配主要是根據(jù)地理距離、即就近性原則，將訂單分配給相對固定的物流中心及下屬的配送體系來履行。但是如果存在缺貨情況，則需要對訂單進行重新分配到有貨的物流中心進行調(diào)貨后，再來進行訂單履行。在CDN系統(tǒng)中DNS起到重定向調(diào)度的作用，對于智能物流倉配體系中也需要有類似角色的系統(tǒng)，對局部缺貨的商品進行重新定向，在時間和成本限制條件下制定出最優(yōu)的商品調(diào)度方案。

4.1.4 內(nèi)容分發(fā)技術(shù)

CDN系統(tǒng)的內(nèi)容分發(fā)技術(shù)主要是在緩存替換技術(shù)的指導(dǎo)下實現(xiàn)信息內(nèi)容由源節(jié)點向邊緣節(jié)點的發(fā)送，具體發(fā)送的實現(xiàn)還需要考慮流行度、用戶興趣度及系統(tǒng)負載等限制因素。在智能物流倉配體系運行過程中，同樣需要考慮空閑運力、下級節(jié)點倉儲能力等限制因素，根據(jù)緩存替換技術(shù)確定的優(yōu)先級來進行商品的預(yù)先發(fā)送。

4.2 基于CDN系統(tǒng)原理的智能物流倉配運行體系

基于CDN系統(tǒng)原理的智能物流倉配體系可提供推式(push)和拉式(pull)的物流服務(wù)。在借鑒運用CDN相關(guān)技術(shù)后，該智能物流倉配體系一方面可在客戶訂單下達后提供高效、低成本的物流配送服務(wù)；另一方面可在客戶訂單尚未下達之前進行熱門商品的預(yù)先前移運輸，為客戶提供即時送達的物流配送服務(wù)，即刻滿足用戶需求。此外，該智能物流倉配體系還具備學(xué)習和完善的功能，可在具體的物流運作過程中不斷修正運作策略、適時調(diào)整和改進運作算法，從而實現(xiàn)面向不同商品、不同用戶提供個性化的物流服務(wù)。通過不斷發(fā)展和完善，最終實現(xiàn)面向頭部商品(用戶需求集中、銷售情況良好、銷售最大的商品)提供主動物流服務(wù)和面向尾部商品(需求個性化，銷售量較為離散的商品)提供被動物流服務(wù)的無縫銜接。

圖3 基于CDN系統(tǒng)構(gòu)建思想的智能物流倉配運行體系

5 結(jié)論

當前，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，智能物流倉配體系的建設(shè)不僅有助于推動我國物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更能夠促進我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，促進國民經(jīng)濟由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，推動我國經(jīng)濟由“大量生產(chǎn)-大量流通-大量消費”的時代向“多樣化消費-有限生產(chǎn)-高效率流通”時代轉(zhuǎn)變。智能物流倉配系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中除了包括條形碼技術(shù)、RFID技術(shù)、智能運輸技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一個科學(xué)、合理、智能的物流倉配運作體系也是十分關(guān)鍵。CDN解決快速將內(nèi)容分送至需求用戶手中的問題，其思想和運作機理在某種程度上十分契合智能物流倉配系統(tǒng)的運作要求，不論是CDN的結(jié)構(gòu)模型，還是其相關(guān)技術(shù)，對于智能物流倉配體系的構(gòu)建都具有良好的指導(dǎo)意義。