颠覆性创新技术在物流领域的发展与应用-中国科协

颠覆性创新技术在物流领域的发展与应用中国科协创新战略研究院编译2016年12月29日美国电商市场的规模预计在2018年将达到5000亿美元，该市场的快速发展为技术创新创造了巨大机遇。2016年6月，斯坦福大学价值链创新倡议研究中心与美国邮政服务局督察长办公室联合发布了《“最后一英里快递”技术颠覆与创新白皮书》。报告预测了未来5～7年内，将在物流领域带来颠覆性变革的四项关键技术：高级算法与分析、无人机、机器人和无人驾驶汽车，并探讨了这些新技术各自的优势、局限性及未来的应用前景，本文将对此做简要介绍。一、颠覆性创新技术1.高级算法与分析过去几年中，针对“最后一英里快递”开发的各种软件为传统及新兴快递企业改进或创新服务提供了很多机会，特别是为快递企业向顾客提供定制服务创造了可能。图1显示了目前“最后一英里快递”的主要流程。图1“最后一英里快递”流程图“最后一英里快递”关键流程的算法和优化分析在传统邮政企业和新兴快递企业均得到了广泛应用。其中，新兴快递企业尤其受益于此，相关的软件开发不仅降低了行业准入门槛，而且减少了先期投资及运营成本。产品搜索与匹配算法提高了商家的效率，而快递单与快递员的匹配及线路优化，使快递的定制化或当日达成为可能。先进算法还为新兴快递企业创造不同于传统邮政企业的商业模式，例如买家自提货物、快递外包、卖家快递内包等。与此同时，优化算法也有助于传统邮政企业提高服务质量。例如，优化的线路规划算法能够更好地满足消费者对送货时间的要求，提供物流状态查询服务，预计快递抵达时间以及充分利用快递运输能力等。需求预测模型则帮助快递企业更好地预测快递需求，特别是在快递需求的高峰期，提早做好计划与准备。与新兴快递企业较为依赖快递外包，缺乏稳定的承运方相比，传统企业具有明显的竞争优势。通过应用先进算法不断提高快递时效性，降低成本，增加灵活性，传统快递企业有望收回部分被新兴企业分走的市场份额。2.无人机商用无人机的主要优势在于其能够免受路况及交通拥堵的制约，快速抵达送货地点，特别是在需要飞越地面屏障、前往地形复杂的边远地区时，无人机的优越性非常明显。2016年，中国电商企业京东开始尝试利用无人机向内陆农村地区的消费者提供快递服务。此外，亚马逊计划在未来PrimeAir服务中使用无人机技术，以满足消费者希望礼物、电子产品及食物等在30分钟内送达的需求。虽然无人机优越性能显著，但如果想在快递领域大规模使用还有很多局限性。首先，目前无人机的载货能力较小，全球定位系统的精度误差也可能会影响包裹的投放。其次，无人机快递飞越私人领地上空还有可能被视为非法入侵。第三，无人机投递包裹不排除有可能对下方的人员造成伤害，由此类风险带来的无人机投保成本进一步增加了其运营成本。出于安全考虑，美国联邦航空局规定禁止无人机从人群上空飞过，并要求配备一名地面观察员全程监控无人机的飞行状况。2016年Temando的一项调查显示，51%的受访者表示愿意在未来接受无人机快递商品。预计随着无人机技术的进一步发展，无人机的安全性将得到更高的保证，相关的政府管制将更加宽松。如果无人机技术能够较好地解决公众对安全性及个人隐私的担忧，无人机在“最后一英里快递”领域将大有作为。新老快递企业、电商企业都可以使用无人机提供商品当日达服务，中间企业也能够进一步降低运营成本，将人力资源集中在消费者购物环节，商品运输则由无人机来完成。如果无人机的购置及操作成本均能降至消费者可接受的范围，未来甚至可以实现私人无人机到店铺自行取回购买的商品。因此，无人机市场发展潜力巨大。3.机器人与无人机一样，快递机器人也属于远程控制的无人装置；而与无人机不同的是，机器人只能在路面行走，时速较低（约6.4千米/时）。目前，已在探索开发的机器人包括SideWalk（与敦豪速递合作）、Starship（由Skype创立工程师设计）和Dispatch（由麻省理工学院和宾夕法尼亚大学专家设计）。其中Starship能够负重9～11.4千克的货物，而Dispatch的“搬运”机器人能携带重达45.4千克的货物。从快递地区枢纽或零售点出发，机器人能够在5～30分钟内将商品送达，特别适合快递小包裹、日常杂货、衣物、外卖等。快递机器人主要适用于居住密度较低的城市中高档小区、门禁管理社区、养老中心社区和校园（适用于无自驾车的学生采购日用品）等。消费者可以通过专门的手机APP预约快递，跟踪机器人位置，待其到达后解锁商品。机器人通过全球定位系统、传感器和摄像头实现导航，如果在行进中遇到障碍物或行人能够自动停下。与无人机相似，快递机器人也较好地满足了消费者对商品投递效率和灵活选择快递时间的需求；同时机器人的碳排放量为零，也大大减少了对环境的影响。此外，机器人还有一些无人机不具备的优势。例如，机器人的载货量更大，能够同时为沿路多名顾客递送商品；机器人设有安全的货物存放格，只有商品的主人才能在输入密码后取走货物；机器人体积小，步速低，且在路面行走，因此对环境产生破坏的可能性更低；机器人快递无需飞越私人领地上空，不存在侵犯个人隐私的问题，在政府管控方面的很多障碍也已在自动驾驶汽车的推广过程中先行解决。机器人与无人机的成本构成相似，主要包括基础设施建设成本（快递枢纽）、机器人成本、运营成本（操作员人力成本、数据流与存储成本、维护成本、充电成本及保险成本）。由于只需地面工作，快递机器人的运行及监控技术难度、运营成本相对无人机均较低。但是，由于机器人快递半径较小，预计在直接快递方面比无人机的局限性更大。4.无人驾驶/自动驾驶汽车很多汽车厂商和高科技公司，包括谷歌、苹果和优步，都在致力于自动驾驶技术的开发。自动驾驶汽车通过激光探测与测量设备、摄像头、雷达、传感器等为汽车提供360度全景信息，帮助车辆“看”到周围路况。借助精确的地理信息和深度标注地图，自动驾驶汽车能够准确判断自己的当前位置、目的地并选择合适的行驶路线。目前，尽管某些技术及软件已经实现了商业化，但由于关键的汽车硬件设备，例如激光探测与测量设备的价格还较高，自动驾驶汽车实现整车商业化还需要进一步降低成本。此外，车对车通信系统（Vehicle-to-Vehicle,V2V）的开发有望帮助车辆与附近其他车辆实现位置、速度、行驶方向等信息的实时共享，以进一步提高电子安全系统的可靠性。美国国家公路交通安全管理局（NationalHighwayTrafficSafetyAdministration，NHTSA）在此领域的研究已持续十多年之久。无人驾驶汽车能够提供更为快捷的递送服务，工作时间更长，安排也更加灵活；不仅适用于交通密度大的城市货物快递，也同样适用于偏远地区，在长途取货或送货中更具优势。英国政府正在资助科研部门测试采用无人驾驶汽车运送包裹；美国谷歌于2016年2月获得一项自动驾驶卡车的专利，能够用于快递各种网购商品。但是，无人驾驶汽车也面临着各种挑战。如果想大范围的使用无人驾驶汽车，必须开发并维护高质量的深度标注国家交通地图，以及支持各种天气状况的行车算法。其次，目前政府对无人驾驶汽车的使用有十分严格的监管条例。此外，高昂的制造成本也给无人驾驶汽车的推广造成一定阻碍。二、四大创新技术的比较分析在技术分项解析的基础上，研究人员将各项创新技术的优势、局限性及目前开发进程的关键要点进行总结，形成了如表1所示的简明技术对比。表1“最后一英里快递”创新技术对比分析优势局限性开发阶段高级算法与分析快捷/低廉/灵活低投资成本/低创业门槛激励新的商业模型某些盈利模式存在不确定性快递众包中的消费者信任度问题大规模应用快递无人机快捷/灵活环境友好更低成本抵达偏远地区免受不良路况影响严格管控规定限制安全及隐私问题载货量有限递送距离有限技术挑战试点快递机器人快捷/低廉/灵活环境友好与无人机相比安全性及隐私问题较少与无人机相比载货量较大递送距离及时速有限无法在拥挤区域使用偷盗问题克服道路障碍物能力有限试点无人驾驶/自动驾驶汽车快捷/灵活运营成本低环境友好偏远地区成本效益高严格管控规定限制无人驾驶汽车高成本存在大量技术挑战试验三、创新技术在物流领域的应用展望如前所述，颠覆性技术创新正在不断推动着“最后一英里快递”技术向前发展，并不断创造新的商业模式。电商与传统零售商也不断介入快递行业的发展，例如亚马逊和沃尔玛等大型零售商正酝酿推出无人机快递服务。未来五年内，无人机技术在新兴快递企业和传统物流企业都将得到应用。无人机目前的应用瓶颈主要来自于噪音、事故危险及政府管制等方面。与之相比，虽然机器人风险较低，但受限于使用地理条件的制约，未