潤邊緣計算之羽 騰智慧物流之翼*——中外運智慧物流發展路徑設計

文/華成建 潘立群 王偉辰 王紫怡 鄭喆（上海對外經貿大學）

一、邊緣計算產生的背景與簡介

（一）背景

隨著互聯網和計算機技術的發展，信息和數據呈現爆炸式增長的趨勢，如何有效地處理和利用海量的信息并提高服務質量，已成為亟待解決的問題。云計算作為并行計算、網格計算延伸的計算模式，受到了學術界和工業界的廣泛關注。但是由于云服務器和終端設備物理位置之間的距離限制，集中處理和存儲數據的云計算模式自2007年被提出以來就面臨著網絡時延波動大、網絡帶寬有限、傳輸成本高、數據安全和隱私問題。邊緣計算應時而生，以解決云計算中的問題。

（二）簡介

邊緣計算是在網絡邊緣執行計算的一種新型計算模型，是一種分散式運算的技術架構，將應用程序、數據資料與服務的運算，由網絡中心節點移往網絡邏輯上的邊緣節點來處理。邊緣計算將原本完全由中心節點處理的大型服務加以分解，切割成更小與更容易管理的部分，分散到邊緣節點去處理，從而更接近于用戶終端裝置，可以加快資料的處理與傳輸速度，減少延遲。

（三）解決智慧物流數據安全問題

當前智慧物流云計算環境下存在安全問題。首先，參與計算的節點種類多樣、位置分布稀疏而且通常無法有效控制。其次，云服務供應商在傳輸、處理和存儲的過程中均存在泄露隱私的風險。此外，由于云計算本質上是在現有技術基礎上建立的，所以已有技術的安全漏洞會直接轉移到云計算平臺上，甚至存在更大的安全威脅。在云計算的環境中，用戶將基本喪失對私有信息和數據的控制能力，從而觸發一系列的安全挑戰。

而邊緣計算針對敏感數據就提供了較好的隱私保護機制，一方面，用戶的源數據在上傳云數據中心之前，首先利用近數據端的邊緣結點直接對數據源進行處理，來實現對一些敏感數據的保護與隔離；另一方面，邊緣節點與云數據之間建立功能接口，即邊緣節點僅接收來自云計算中心的請求，并將處理結果反饋給云計算中心，通過這種方法來顯著降低隱私泄露的風險。

二、邊緣計算的技術模式

（一）技術模式

邊緣計算的技術模式包括嵌入式計算、網關和微數據中心（也稱邊緣服務器集群）。

（1）嵌入式計算。監控攝像頭和智能手環等邊緣設備可以嵌入計算能力，從而具備數據采集和簡單的數據處理能力，這些設備還可以嵌入在云端完成訓練的AI模型。由于這些設備本身的局限性，嵌入式計算的計算能力相對較弱。

（2）網關。網管在數據分析、數據聚合、過濾、傳輸和協議轉換等方面比嵌入式計算的表現更優異。工業網關往往增加了設備監控、風險預警等功能。未來，在網關中引入機器學習算法能使網關擁有處理復雜數據的能力。

（3）微數據中心。服務器是微數據中心的基礎設備，應用了虛擬化、大數據等技術，可以在靠近數據源的邊緣端提供高密度計算支持，對網關中的數據進行聚合，執行復雜事件實時處理、流式數據處理等任務。

（二）邊緣計算的應用場景

（1）專網類業務場景。為了保障數據安全，某些行業與企業會使用專網處理核心業務數據，避免因使用公共網絡導致數據被泄露、被篡改等問題。

（2）營銷類業務場景。邊緣智能可以對終端相關數據進行實時處理與分析，描繪立體化的用戶畫像，促進營銷轉化和口碑傳播。目前，部分電信營業廳、科技企業體驗中心等已經應用邊緣智能實現了精準營銷。

（3）體驗類業務場景。在體驗經濟時代，提升用戶體驗已經成為商家獲得用戶支持與認可的重要舉措。邊緣智能在提升用戶體驗方面發揮著非常積極的作用。例如，在智能家居，智慧交通等IOT應用場景中，在網絡邊緣端部署邊緣智能服務器可以有效提高本地數據處理能力，及時響應用戶需求，提供良好的用戶體驗。【案例】邊緣設備——華為 Atlas 500 智能小站

華為FusionCube 智能邊緣一體機部署在ETC門架或者路側，并與省、部聯網數據中心無縫對接，支持海量 ETC 門架收費系統的遠程統一管理，這可以幫助有關部門高效開展現金和非現金拆分結算業務。

更加關鍵的是，華為FusionCube智能邊緣一體機還能對車輛行駛數據及路況數據進行實時收集，并在此基礎上實現車流量監測、路況分析和預測，解決交通擁堵，實現車路協同，對違法行為進行抓拍并預警等。毋庸置疑，這將為智慧交通建設奠定堅實的基礎。

Atlas 500智能小站就是華為FusionCube智能邊緣一體機的核心模塊，并有如下能力：

◆ AI 計算能力

Atlas 500智能小站屬于邊緣設備，具備強大的 AI計算能力，可以滿足車輛特征統計、圖像分析識別、車牌識別對比等多種 AI計算需求。

◆ 云協同能力

Atlas 500 智能小站可以與私有云、公有云高效協同，由云推送應用、更新算法，并對設備進行統一管理和軟件升級，是一種面向端、邊、云的全場景AI基礎設施解決方案。同時，Atlas 500智能小站支持Wi﹣Fi和LTE兩種無線通信方式，能夠滿足多元化的網絡接入及數據傳輸需求。

三、中外運公司

中國外運股份有限公司成立于1950年，是國內外貿運輸和物流行業的開拓者和領先者，至今已經發展了70年。中外運業務主要有專業物流、代理及相關業務、電商業務三大業務板塊，是國內領先的物流服務供應商、整合商。借助完善的服務網絡、豐富的物流資源、專業的物流能力和先進的供應鏈物流模式，中外運為客戶提供了個性化、一體化的物流解決方案和服務。

（一）中外運公司的信息化進程分析

1.全鏈路智慧物流的實現

當前，運易通與其海運訂艙網聚焦中外運集裝箱物流服務領域，采用線上線下相結合的O2O服務模式，將線下物流服務網絡與線上平臺融合。該平臺研發出了集海運、陸運、艙位交換站三大模塊于一體的物流商城，包括海運(內貿訂艙、外貿訂艙)、陸運(干線、零擔)、艙位交換(駁船艙位互換、大船艙位互換)幾大部分，并通過系統數據整合，APP數據端對接，使客戶可通過消息服務定制，實現全程可視化跟蹤，足不出戶即可實現信息盡在掌握。

可以說，利用高科技手段，中外運現在已經實現實時跟蹤和監控貨物的位置和狀態，在國內首家實現了集裝箱貨物的全鏈條跟蹤和軌跡溯源的全程動態可視化模式。

2.構建并升級智慧物流3.0平臺，擁抱大數據，AI賦能時代

隨著各種運輸管理APP的涌現，電商巨頭加速物流領域的滲透，在這樣的行業變革下，過去靠差價生存的時代宣告結束。同時“新基建”等國家戰略的提出也為物流行業的轉變帶來機遇。這都顯示了大數據、AI賦能、智慧化物流時代的來臨。中外運公司也決定利用騰訊的云管理平臺和技術力量，協助擴充私有云平臺，共同構建安全混合云平臺。

比如中國外運應用騰訊優圖實驗室的人工智能OCR技術，從航運單證等主營業務單證開始，把大量需人工的單據錄入和業務操作過程變為全自動化過程。大幅減少了人工成本，提升了運營效率。以中外運的北京奔馳進口報關業務為例。因為零部件的單據非常復雜，一個零部件涉及的單據可能達到100多頁，以往一頁一頁的錄入數據，四個人需要花一周時間，如今應用了騰訊的OCR人工智能技術，一個人40分鐘即可解決，且準確率極高。構建進一步升級的智慧物流便成了大勢所趨。

（二）分析總結：完成技術整合，切實構建安全混合云平臺是關鍵

中外運公司致力于打造世界一流智慧物流平臺企業，并已經在全鏈路智慧物流上取得一定成就，建立了海運訂艙網，而在最終的智慧物流平臺的建設上也已經邁出一大步，與騰訊合作。綜合來看，目前存在的問題正是該如何落實這一步，完成包括視覺識別、語音識別、人工智能算法以及物聯網等多項綜合技術能力的整合，解決運作優化問題，切實建成安全混合云平臺。

四、建立基于邊緣計算的智慧物流平臺——中外運業務決策支持系統

（一）系統簡介

中外運業務支持決策系統是集航空智能報價、倉庫員工排班、車輛配載調度三個業務功能為一體的操作平臺，操作者可以通過直接輸入或者導入相關文件的方式表達需求，系統會自動根據后臺設定好的程序和算法在較短時間內得到相關問題的算法內最優解，并以程序或者圖表的形式呈現給操作者，幫助操作者更快地作出決定。接下來將依次介紹邊緣計算技術原理與三個板塊的運行模式。圖1為中外運業務決策支持系統的首頁操作界面。

圖1 中外運業務決策支持系統界面圖

（二）操作模式介紹

圖2 航空智能報價功能模塊圖

1.航空智能報價

針對人工報價方式下大量知識和信息帶來的耗時、低效問題，我們設計了航空智能報價功能模塊來對傳統的報價方式進行優化。該功能主要用于輔助業務員的報價工作。在顧客提供相關信息后，比如目的地、出發地、運送貨物重量體積、運輸時間等，該功能系統就可以在數據庫的基礎上，通過規則庫高效、準確地定位使用的運價。同時，我們的功能系統基于收益管理的思想，系統地考慮了預訂時間、資源供求、競爭者水平的因素，實現了價格的動態調整來保證企業利潤的最大化。

2.倉庫員工排班

在倉庫員工排班程序下，系統已經設定好了員工的詳細信息和排班的規則，操作者需要做的是在本頁面以csv文件格式導入下一周幾個倉庫每一天的總需求[列標題為‘倉庫名’,行標題為‘周一’﹣‘周日’]，系統會根據每一天的總需求自動計算出每一天白/晚班所需要的員工數，導入成功后，﹣系統會自動彈出員工排班程序，管理員可以直接獲得或按實際需求修改下一周的員工排班。

3.車輛配載調度

在車輛配載調度程序下，操作者會在本頁面以xls文件格式嚴格按照[‘序號’,‘地址’,‘起點經度’,‘起點緯度’,‘終點經度’,‘終點緯度’,‘重量’,‘體積’,‘到貨區間’]的標題格式導入一日的總需求，導入成功后，系統會自動得出算法內的最優解并以圖表+文字的形式展現每一條計劃路線的詳細信息。點擊運行按鈕后，平臺會根據系統后的算法自動計算出算法條件下的最優解并以整貨運輸、散貨運輸兩種運輸方式以圖表+文字的形式展現每一條計劃路線的詳細信息。

五、結論

在當前的云計算環境下，信息安全、數據處理與傳輸已成為智慧物流的兩大問題。針對這些痛點，邊緣計算自身的技術架構與其獨立、數據傳輸加密的特點，在一眾解決方案中脫穎而出?；诖?，本文具體介紹了基于邊緣計算構建的中外運業務決策支持系統，并為之設計了三個實用功能模塊。在倉庫排班功能上，從宏觀和微觀兩個層面，運用時間窗管理，VNS算法，分批配送模式與循環配送模式，設計人性化的倉庫排班優化算法，并通過員工效率指標驗證可行性。在航空智能報價上，不止步于規則庫與報價庫，系統還考慮了預訂時間、資源供求、競爭者水平等因素以實現利潤最大化。在車輛調載配送功能上，運用改良后的C﹣K節約算法，在考慮了各種限制因素的情況下找出成本最小化的最優解，實現了實時自動選擇車輛類型和路線規劃，提供簡約智能算法，將運力資源利用率最大化。