關注物流成本 助力效率提升
——記清華大學深圳研究生院物流與交通學部碩士生導師楊朋

本刊記者　孫欣欣

關注物流成本 助力效率提升
——記清華大學深圳研究生院物流與交通學部碩士生導師楊朋

本刊記者孫欣欣

楊朋

物流業是支撐實體經濟發展的重要基礎，但我國物流業整體發展水平不高，發展方式也比較粗放。隨著電商的快速崛起，不僅民營企業，甚至越來越多的國企和央企也開始關注并重視物流成本，實際上，企業很大一部分資金都被用來支付高昂的物流費用。有數據顯示，2015年我國社會物流總費用約占GDP的16%，比歐美發達國家高出近1倍。

所謂的“物流成本”是指，產品在實物運動過程中，如包裝、搬運裝卸、運輸、儲存、流通加工等各個活動中所支出的人力、物力和財力的總和。楊朋主要從智能倉儲物流系統規劃運作、物流產業發展規劃、城市物流等方面展開深入研究，以滿足“降低物流成本、提高物流效率”的社會頂層需求。

踏足物流領域近10年來，楊朋先后主持并參與包括國家自然科學基金項目青年基金和面上基金項目在內的國家、省、市級等課題20余項，發表各類學術論文20余篇，獲得“中國物流與采購聯合會科技進步獎二等獎”（省部級）、“第十屆中國物流學術年會優秀論文三等獎”等多項獎勵，并擔任International Journal of Production Research、International Journal of Production Economics、Transportation Research Part E： Logistics and Transportation Review等多個國際期刊的同行評審專家。

規劃、優化倉儲物流系統

說起楊朋與物流領域結緣，可以算是一種機緣巧合。楊朋的本科和碩士學的都是純工科領域的機械工程專業，但在讀研期間，他從事了一個有關工程和管理相結合的課題，正是從那時起，他對工業工程、物流領域產生了濃厚興趣。2007年，碩士畢業后的楊朋以優異的成績考取清華大學工業工程系管理科學與工程專業攻讀博士，研究方向完全轉向了物流領域，“這是一個工科和管理科學交叉的學科，可以接觸更多領域的知識，解決現實的物流工程和管理問題”，楊朋很喜歡自己的專業。

就這樣，楊朋一直遨游在物流領域，以優化的思想審視現實倉儲物流設施面臨的各種問題。2011年，他進入清華大學深圳研究生院物流與交通學部從事博士后工作，2013年出站后便留院成為一名講師。

圍繞智能倉儲物流系統規劃運作，楊朋的研究可分為兩個角度。一是規劃，在設施沒有建成之前，他主要從優化角度對物流設施做規劃和設計；二是運作，在設施建成并投入使用后，他需要對設施進行改進和優化。倉儲物流設施既包括較綜合的宏觀設施，如物流園區，也包括較專業的微觀設施，如配送中心等。

“綜合型物流園規劃方法體系及工程示范項目”是楊朋參與的一個有關于宏觀倉儲物流設施的規劃項目。據他介紹，此項目的特點是系統型規劃，從前期的產業規劃到商貿規劃再到后期園區的總體規劃，都需要項目組統一完成。“其他項目是每部分由不同單位的人完成，中間涉及的協調性工作比較多，這個項目則全部打通”，這樣做相互銜接緊密，利于其最終實際落地。

在項目中，楊朋主要負責前期產業和商貿的規劃工作。他自主開發定量分析選擇的方法，在分析園區的定位和發展愿景后，從而選出適合園區發展的產業方向和商貿發展方向，后續再跟進其落實至具體地塊，進行安排布局。2011年，項目榮獲“中國物流與采購聯合會科技進步獎二等獎”。

有了宏觀層面的實驗和研究，楊朋希望能從微觀角度深入探索倉儲物流設施的運作問題。于是他將研究的觸角延伸至“多載具自動化存取系統（以下簡稱多載具AS/RS)”。如何提高已建成的多載具AS/RS的作業效率是楊朋迫切解決的問題，“我們關注兩個優化方面，一個是貨位分配，一個是AS/RS堆垛機路徑的規劃”，這兩問題也是影響倉庫運作效率的關鍵因素。

在此前的研究中，多是將兩個方面分開獨立研究，而楊朋卻獨辟蹊徑，創造性地把二者集成在一起，并體現在同一個數學模型中進行分析。“在數學建模和算法設計方面，我們都用到了集成的思想，這樣做的好處是可以大幅度提升存取貨的作業效率”。只有勇于突破常規才能有所創造，楊朋此次大膽嘗試無疑斬獲了成功，論文獲得“第十屆中國物流學術年會優秀論文三等獎”。

提升多載具AS/RS作業效率

縱觀楊朋的研究方向，不難發現其是一脈相承的，他常常在前期研究的基礎上，不斷地進行擴充。2012年，在提高多載具AS/RS作業效率的基礎上，楊朋申請并主持了國家自然科學基金青年科學基金項目“多載具自動化存取系統關鍵作業策略的優化與仿真研究”。

楊朋首先做了一個通俗易懂的介紹，“比如一輛車有一個車廂，只能存取一個單位的貨物，而多載具就相當于把車廂擴容，一個車廂變成兩個，這樣一個行程就可以完成多個存儲和取貨任務”，的確，相比單載具AS/RS，多載具能夠有效縮短無效空載時間，提高存取貨作業效率。現實中一些領域的物流運輸問題與多載具立體倉庫的作業優化問題非常類似，例如集裝箱車輛甩掛運輸作業優化問題，集裝箱為貨物單元，集裝箱卡車相當于堆垛機（目前國內已有集卡雙拖的試點，即一個車頭牽引兩個掛車，相當于雙載具系統），基于多載具立體倉庫場景抽象建立的作業優化理論及方法體系，在優化其他場景類似的物流運輸作業問題也具有巨大的應用潛力。

有了這種倉儲形態后，隨之而來的是“倉庫的作業優化問題變得更加復雜”。有別于單一的貨位分配和作業調度，變成多個載具后，會涉及更多的優化問題，包括多載具AS/RS的貨位分配、存貨時空貨位的指派及取貨后的貨位指派。“比如有3個載具，理論上是可以進行3個存貨和3個取貨作業，那么這6個作業如何排序？另外，如何把存貨指令和取貨指令進行配對，還需要一個配對組合的工作。”

針對這些多載具面臨的獨有問題，楊朋對不同場景下的多載具AS/RS貨位分配和作業調度問題進行建模分析，并設計了與其問題規模相適應的求解算法，為多載具AS/RS運作提供科學決策的工具和方法。先后發表了6篇論文，其中3篇被SCI二區以上雜志所收錄。

在青年科技基金項目的攻關過程中，楊朋得到了一些新的靈感，“在多載具AS/RS存取作業時，把某個貨物取出后，貨位就即刻變成空貨位，這時候我們應該立刻把等待存貨的貨物補上去”，這就是楊朋提出的“貨位共享”思想，即減少貨位的訪問量，從而減少行程時間，提高效率。

2015年，楊朋順利申請到國家自然科學基金面上項目“考慮貨位共享和不確定性的多載具自動化存取系統作業優化研究”。除了貨位共享，楊朋還擴展了一個研究點，即“不確定性”。“之前的研究都是一些確定的事情，比如指令、作業路徑都是給定的，但在現實生產和物流的場景下，會面臨很多不確定性因素”，由此他提煉出兩個場景：第一，載具突然失效；第二，緊急插單，在這兩種不確定情形下，如何對原先的作業計劃進行調整，重新安排作業指令是亟需解決的問題。目前，項目正在進行中，“問題的關鍵是如何把語言表達的這些場景用數學語言建模出來。”

打造智能化與綠色生態倉庫

在電商蓬勃興起的驅動下，大城市對物流倉儲設施的需求日益強烈，但大城市的土地資源十分稀缺，致使倉庫建設面積極為有限，所以這對楊朋提出了更高的要求——既滿足土地資源不足的現狀，又要解決倉庫存儲量的需求問題。在此背景下，楊朋將目光關注于“緊致型倉庫”的研究，這種新型倉儲形態可以用較少的平面土地來達到高存儲量的需求。他將采用概率論、數學規劃和系統仿真的方法，對低碳緊致型AS/RS優化設計和存取貨作業調度等應用技術進行研究，探索適合多深度AS/ RS特點的設計理論方法及作業調度優化策略。不僅在高度上進行擴展，楊朋還關注到了通道數量，“原有倉庫的通道占用比較多，導致有效的倉儲面積下降，所以我們提出在貨位深度上增加傳送帶裝置，從而降低通道占用，提高倉儲密度”，由他主持的深圳市戰略新興產業發展專項資金項目“低碳緊致型立體倉儲系統應用技術研究”旨亦于此。

未來，楊朋還將把智能化思想引入物流倉儲領域，致力打造智能化倉庫。“大家會忽略一點，其實自動化作業系統的電能耗是非常大的”，為響應生態文明建設，楊朋計劃從降低倉儲物流設施碳排放強度和提高倉儲物流設施能源利用效率兩個角度，開拓新的研究方向和內容，期待取得一些新的研究成果。