現代物流時空已經出現巨大變革，在空間上已經出現了上天、入地、下水的物流系統，在時間上現代智慧物流也已經實現了時空的穿梭。

  一、智慧物流推動城市配送進入新時代

  城市是現代物流活動最集中的地域，也是先進倉儲物流設備與技術廣泛應用的前沿領域。城市物流配送是推動城市的經濟活動良性運行的核心支撐，是社會生產、流通、消費的蓄水池與主動脈。城市物流配送體系建設對于促進城市經濟發展、滿足人民生活需要，對于引導與推動全國物流行業的全面發展具有十分重要的意義。

  隨著互聯網、物聯網、大數據、云計算、人工智能等新技術的普及應用，推動了電子商務與新零售的變革，帶動了商貿流通全渠道的發展，推動了城市智慧配送體系建設與發展，讓城市配送進入了一個新的時代。

  智慧物流是基于物聯網技術在物流業應用，在2009年由我代表《物流技術與應用》、中國物流技術協會信息中心、華夏物聯網聯合提出的概念【1】。我給出的智慧物流定義是：智慧物流指的是基于物聯網技術應用，實現互聯網向物理世界延伸，互聯網與物流實體網絡融合創新，實現物流系統的狀態感知、實時分析、精準執行，進一步達到自主決策和學習提升，擁有一定智慧能力的現代物流體系。

  智慧物流通過大數據和云計算等技術手段預測、運籌、優化物流的流量與流向，最佳匹配倉儲資源和配送資源；通過自動化和無人化技術，實現物流作業智能化和自動化；通過物聯網、互聯網技術實現物流資源的全面鏈接，建設城市物流智慧配送骨干網絡。智慧物流體現的是物聯網、大數據、云計算、區塊鏈、人工智能的集成應用，智慧物流體系是信息世界與物理世界無縫融合的信息物理系統（CPS），智慧物流的運作是通過機器智能（MI）來展現的。信息物理系統和機器智能是智慧物流的基礎設施。

圖1：智慧物流基礎設施，作者繪圖

  智慧物流技術架構包括三層，分別是感知層、網絡層、應用層。感知層是智慧物流系統的基礎，借助于條碼掃描、RFID、傳感器、紅外、激光、GPS、機器視覺等各類感知技術，實時獲取物流運作中各類信息；網絡層是智慧物流系統核心，其中物流數據處理也在網絡體系內實時完成，借助于大數據、云計算、人工智能等數據處理技術，在網絡層實時計算、實時分析、產生科學決策，決策指令通過借助于物聯網、移動互聯網、現場總線、局域網等網絡系統實時傳輸到應用層；應用層借助于感知技術的萬物互聯能力調度管理物流系統，實現物流運作的機器化、自動化、柔性自動化、智能化，實現物流系統的智慧運作。

  智慧物流體系包括物流大腦思維系統、信息傳導系統和硬件執行系統。物流大腦是智慧中樞，是物流智慧之源；信息傳導系統是智慧物流的“神經網絡”；執行系統是智慧物流運作的“手和腳”；三個系統無縫融合，構成了智慧物流體系的基礎內容。

  根據以上論述，構建智慧物流體系首先要實現物流數字化，即：一切物流流程數字化，再通過數字反饋到物理實體，實現一切數據流程化；其次要在數字化基礎上大力推進網絡化，推進物聯網、物流互聯網、物流信息物理系統的發展；最后實現智能化運作，借助人工智能原理，推動機器智能發展，執行智慧物流大腦指令，實現全鏈路物流智慧化發展。

  在城市體系中，目前很多大中型城市地面交通體系嚴重擁堵是常態，也是制約城市物流配送發展主要瓶頸。隨著經濟發展，人們消費水平的提高，城市物流配送需求近年來又呈現了爆發式增長。有限的資源和嚴重擁堵的城市交通體系與高速增長的城市配送需求矛盾越來越大，構建空中與地下三維立體物流配送網絡勢在必行。

  智慧物流是構建立體的城市智慧配送骨干網的重要技術支撐。通過構建城市地上與地下空間的智慧物流配送系統，可以為未來新型城市物流系統規劃提供解決方案；通過構建空中無人機智能配送網絡，可以完善城市物流的智慧配送體系。

  二、智慧物流推動物流系統時空變革

   1、前置倉：實現了物流系統的“時空穿梭”

  智慧物流時代，物流大腦利用大數據、云計算、優化運籌等技術，對未來物流需求進行精準預測和智慧分倉，讓物流先行，實現了“時空穿梭”，把未來的物流運作需求前置，把貨物配送至離客戶最近的“前置倉”中。一旦配送需求指令發出，即時從前置倉配送至客戶家中。這種“單未下，貨先行”的前置倉配送模式，改變了城市物流配送的時空。

  目前，前置倉在中國電子商務物流中已經成為常態，在每年的“雙十一”網絡購物節大促銷中，菜鳥、京東等公司都利用了這一技術，把未來前置，把貨物提前布局到離客戶最近的倉庫、門店、貨站，大幅度縮短人與貨距離，實現了物流配送的快速響應，提高了物流配送效率，滿足了物流配送高峰期的市場需求。據分析，原來中國電商包裹平均運距1200公里，大力發展前置倉后平均包裹運距可以降低到500公里左右。【2】

  借助于智慧物流的技術，地上與地下的任何空間均可以成為前置倉，并且實現前置倉的云倉互聯，信息互通，設施設備的共享、物流運作的互操作。通過前置倉技術，可以將未來零散的物流配送需求進行集約化配送，從而大幅度提升物流配送效率，降低車輛進城次數，實現綠色化配送。

  前置倉與傳統配送的前置備貨儲存有本質區別。傳統的備貨只是把貨物分散各地前置儲存，由于倉儲分散，網點眾多，為保證配送需求必將帶來大量的無效存貨，帶來庫存成本急劇上升，同時預測失誤更會帶來大量的庫存沉余和退貨。

  現代“前置倉”配送技術，是架構在智慧物流體系之上的智慧配送，前置倉的存貨是基于物聯網、大數據、云計算做出的科學預測，大部分貨物甚至已經通過電商預售系統進行了鎖定，從而會大大減少沉余的無效庫存；

  其次，現代前置倉是互聯互通的云倉系統，前置倉之間可以根據實際的配送需求進行智慧調撥，可以與配送系統實時對接進行及時補貨，可以與門店銷售互通進行貨物調劑，從而杜絕了傳統前置備貨的各類弊端。

  需要說明的是，沒有智慧物流支撐和云倉網絡系統的庫存控制優化，按傳統的前置備貨理念設置前置倉必然帶來很多問題，出現許多所謂的前置倉的“坑”。但這不是智慧前置倉。

  2、智慧物流推動物流配送的“空間”變革

  （1）   地下物流系統

  高速增長的配送需求面臨著城市有限的資源和嚴重擁堵的交通體系制約，推動著城市物流配送的空間變革，帶動了世界著名的電子商務物流企業的多角度和多方向的探索。

  首先，利用地下空間資源，建立城市地下物流配送中心就是現代城市物流發展的新探索。目前在很多大中型城市，很多地下的商場、配送場站、地下倉庫也都得到了應用，地下貨物運輸系統在很多城市也得到了應用，地上與地下的配送體系互相結合，也在一定程度上推動了城市物流配送的發展。但是，目前很多地下空間的應用還都處于零散和隨機狀態，國內外各城市還沒有建立起來一個體系完善的地下的物流智慧配送體系。

  完善的現代城市地下物流系統主要是指運用自動導向車(AGV)、無人卡車等承載工具，通過大直徑地下管道、隧道等運輸通路，對固體貨物實行智慧配送的一種全新概念的物流系統。

圖2：地下物流AGV，來源于鐵道論壇

圖3：地上地下結合的物流配送中心，來源于鐵道論壇

  先進的地下物流配送體系甚至可以與城市住宅建設相結合，借助于地下物流中心的分揀系統，通過與住宅互聯互通的包裹自動輸送系統，可以直接把包裹配送到住宅客戶。

      參見如下地下物流概念的視頻演示：

說明：以上視頻來源于網絡，轉發只為分享

  20世紀90年代以來，地下物流配送系統研究受到了國內外的高度重視，并作為未來可持續發展重要技術體系。據悉，目前中國、美國、德國、荷蘭、日本等國家都針對地下物流系統進行了可行性、網絡規劃、工程技術等方面大量的研究。

  隨著城市化的發展和物流技術的進步，2000年前后，中國工程院錢七虎院士就在我國大力倡導地下物流的研究，2004年我國廣州從瑞典引進技術，規劃建設了地下垃圾管道輸送系統；2014年我國自主研發了“LuGuo種子輸送分類貯藏智慧系統”；2015年上海市科委啟動《城市地下物流系統規劃關鍵技術研究》；2016年國家自然科學基金啟動《新型城鎮化導向下的城市地下物流系統集成與管理研究》。2017年中國成立第一個地下物流專業委員會，中國工程院院士錢七虎任地下物流專業委員會名譽主任，上海市政總院資深總師俞明健任常務副主任委員，上海市政總院城交地下院總師范益群任秘書長。2018年以來，菜鳥物流、京東物流等都啟動了地下智慧物流配送系統的研究，并致力于推進雄安新區地下物流智慧配送體系的建設。

  地下物流系統具有速度快、準確性高等優勢，是解決城市交通擁堵、減少環境污染、提高城市貨物運輸的通達性和質量的重要有效途徑。尤其是在人口密度大、可用地面積小的城市，發展地下物流系統有非常重要的現實意義。城市地下物流配送系統可以電子商務平臺對接，借助于大型的地下物流配送中心與智能分揀系統，借助于地下管道智能運輸系統，實現客戶在網上下訂單以后，物流中心接到訂單后，迅速在地下物流中心進行高速分揀，通過地下管道輸送系統和分揀與配送系統直接配送到家，這是比較先進的地下物流智慧配送模式。

  當然，中國目前的地下物流系統不可能一步到位，也不可能各城市都建立完善的智慧物流地下配送體系。各地可以因地制宜，利用地下物流智慧配送理念和現有的地下空間與運輸體系，把地下空間、地下運輸體系與地上資源相互結合，發展適合本地城市的地下物流系統。

  例如：探索在地下運輸+綜合管廊+配送塔發展模式：物品經過地下運輸系統運輸分揀中心分揀，再經過地下管廊自動配送到商業設施地下倉儲中心（toB）或地上與地下結合的社區智能配送塔(toC)，客戶憑密碼或手機在小區配送塔自提包裹；

  例如：探索城鐵系統+地鐵站自提柜模式：這個模式比較現實，容易實現，通過智慧分揀將批量貨物配送到城市個地鐵站，再簡單分揀放入地鐵包裹自提貨柜，客戶下班坐地鐵到站后提貨回家。等等。

  總之，利用智慧物流理論與技術，探索和整合地下空間資源與運輸資源，發展地下物流系統，是城市智慧配送的一個重要發展與創新模式。

   （2）空中物流系統 

  在城市物流配送的空間創新與變革領域，除了地下空間的研究與探索之外，國內外物流公司還進行了其他方面的探索與創新，呈現出了“上天、入地、下水”的新局面。

  目前，全球先進的電商物流企業、快遞配送企業都在進行各種類型的無人機配送探索與實踐。國外如：亞馬遜、沃爾瑪等公司，國內如：菜鳥物流、京東物流、順豐速運等公司，都在探索和實踐無人機配送創新模式，有的公司也在與地方政府合作搭建無人機配送網絡。

  例如：據報道，2018年7月北京多地突降暴雨，密云、懷柔、房山等多部分地區形成地質、洪水災害，京東物流響應北京市政府防汛救災部署，通過無人機對急救物資進行簡易包裝、快速運輸、多次投遞的方式，跨越被洪水沖垮的橋梁與道路，協助完成急救物資運輸配送，有效地輔助了消防官兵進行應急救援。

  除了無人機配送網絡完成空中配送業務之外，亞馬遜和沃爾瑪還探索借助于飛艇等飛行設備構建空中漂浮倉，與小型無人機對接，實現空中倉儲、分揀與配送，并申請了相關專利。

  例如：在沃爾瑪“漂浮倉庫”與配送系統中，漂浮倉（floating warehouse）像一個飛艇，在500-1000英尺（300米以上）的高空中漂浮，需要先在里面放進一定數量的存貨，再依照用戶需求選擇合適的空中位置安放。它既可自主運行，也可通過飛行員遙控操作停放在倉庫里的無人機送貨。

      專利示意圖如下：

 圖5：沃爾瑪空中無人倉專利示意圖

  例如：在亞馬遜“空中物流中心”解決方案中：亞馬遜空中物流中心（airbone fulfillment centers），可搭載大量的貨品和帶有溫控系統的無人機，以期實現大規模、長距離運輸的無人機發貨功能。空中漂浮的倉庫可以移動，這樣就可以把倉庫隨機的布置在離用戶最近的區域，成為一種離用戶最近的前置倉。

      專利示意圖如下：

圖6：亞馬遜空中物流中心，圖片來源于：機器人庫（搜狐號）

  （3）水下物流系統

  許多大城市都靠近水，城市中也有湖泊等水力資源，如果把倉庫建在水下，讓倉庫距離自己的客戶更近，又能夠利用水下空間，還能夠節省能耗，豈不一舉多得。圍繞這一想法，亞馬遜獲最近獲得了一項名為“水下存儲設施”的專利，利用人造水池或自然水體存儲等待發貨的商品。該倉庫淹沒在水下，商品的包裝需要防水或需要放到不漏水的容器中，每個容器需要配有通信設備，與網絡通信，通過聲波振動將物品“召喚”出水面，實現商品的取回。專利中展示了利用湖泊、水庫和專門建造的游泳池作為訂單處理中心，處理水中貨物的多種方法。

      亞馬遜水下存儲設施專利示意圖如下：

圖7：水下存儲設施，圖片來源于網絡

   （4）幾種城市物流配送空間資源的優勢比較分析

  根據上述城市物流系統空間資源創新模式與技術可行性分析，我認為，目前城市空中倉儲僅僅是一個設想，實施中會遇到政策與成本等很多難題；城市空中無人機配送在城市核心區和密集居住區也都難以落地；水下倉儲技術目前還僅僅處于專利技術探討階段，技術突破還需要未來的應用與實踐，此外城市大多數地區也沒有可利用的合適水資源源。

  因此，目前最現實的選擇還是地下物流空間的利用，地下物流配送目前世界上已經有很多局部應用案例，也已經有完善的可行性設計，地下空間交通體系已經成熟且發展很快，發展地下物流系統沒有技術障礙。

  三、智慧物流實現軟件定義物流時空

  我們已經進入了新時代，在這個大變革時代具有如下基本特征：從基礎設施角度看，基本特征是互聯網+、物聯網、SDN、下一代互聯網……..；從信息資源角度看，基本特征是大數據…….；從數據計算角度看，基本特征是云計算、霧計算、邊緣計算………；從技術應用角度看，基本特征是自動化、無人化、智能化、智慧化………；從大變革的角度看，基本特征就是新，是無邊界的創新時代。

  我認為，當這個世界具備了上述基本特征之后，其硬件的真正核心控制力是通過軟件系統操作的，就像我們人類的控制力與本質由大腦決定一樣，從這個核心控制的角度來看，我們即將進入的是軟件定義硬件的時代！是軟件定義物流時空的時代！

  軟件定義的本質是硬件資源虛擬化，管理過程可編程。物流的時空均可以借助智慧物流技術，把硬件的設施設備資源虛擬化，讓物流時空運行在物流大腦的智慧體系上，實現信息世界與物理世界融合，信息世界作為大腦和神經網絡指揮和調度物理世界運行，其中信息世界的核心就是軟件系統。

  根據軟件定義物流的本質，所有靜止的空間均可借助軟件定義物流定義成存儲空間，所有移動的空間均可通過軟件定義物流定義成貨運空間，所有的存儲空間和貨運空間均可互聯互通，所有的存儲空間和貨運空間均需要按功能模塊標準規范，所有物流貨物需要按單元化物流進行標準化規范，所有的存儲空間與貨運空間均可實現軟件調度與管理，所有的存儲空間與貨運空間均可與原有的功能場景分離實現跨界共享。

  通過軟件定義理念，可以把城市所有的地下、地上閑置空間定義成倉儲空間，通過云倉系統軟件與平系統臺實現倉庫設施網絡的互聯互通，利用智慧物流大腦對這些倉儲空間進行軟件的管理與控制，形成城市物流立體化的云倉配送系統。主要案例有：把新零售門店定義成前置倉；把汽車后備箱定義成移動快件箱等等。

  軟件定義物流讓硬件資源按功能進行模塊化、虛擬化、數字化，在控制層通過軟件計算分析產生智慧決策，決策指令傳輸到硬件系統，引導智能硬件作業。此外，物流裝備虛擬化后，實現物流裝備信息虛體互聯互通，借助控制層的軟件運行進行仿真模擬和決策分析，產生智慧決策后將再決策傳導到物流設備，激發硬件資源的智慧覺醒，指揮調度硬件體系的物流運作，從而經過軟件的控制與賦能，對各類物流作業場景與應用環境實現智慧化管控，并推動物流網絡的天網與地網融合，實現全網運作的智慧化調度與資源共享。