潤邊緣計算之羽 騰智慧物流之翼*——中外運智慧物流發(fā)展路徑設(shè)計

文/華成建 潘立群 王偉辰 王紫怡 鄭喆（上海對外經(jīng)貿(mào)大學）

一、邊緣計算產(chǎn)生的背景與簡介

（一）背景

隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的發(fā)展，信息和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)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(wù)質(zhì)量，已成為亟待解決的問題。云計算作為并行計算、網(wǎng)格計算延伸的計算模式，受到了學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。但是由于云服務(wù)器和終端設(shè)備物理位置之間的距離限制，集中處理和存儲數(shù)據(jù)的云計算模式自2007年被提出以來就面臨著網(wǎng)絡(luò)時延波動大、網(wǎng)絡(luò)帶寬有限、傳輸成本高、數(shù)據(jù)安全和隱私問題。邊緣計算應(yīng)時而生，以解決云計算中的問題。

（二）簡介

邊緣計算是在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計算的一種新型計算模型，是一種分散式運算的技術(shù)架構(gòu)，將應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)資料與服務(wù)的運算，由網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點移往網(wǎng)絡(luò)邏輯上的邊緣節(jié)點來處理。邊緣計算將原本完全由中心節(jié)點處理的大型服務(wù)加以分解，切割成更小與更容易管理的部分，分散到邊緣節(jié)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(shù)據(jù)安全問題

當前智慧物流云計算環(huán)境下存在安全問題。首先，參與計算的節(jié)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(wù)供應(yīng)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(zhì)上是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上建立的，所以已有技術(shù)的安全漏洞會直接轉(zhuǎn)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(huán)境中，用戶將基本喪失對私有信息和數(shù)據(jù)的控制能力，從而觸發(fā)一系列的安全挑戰(zhàn)。

而邊緣計算針對敏感數(shù)據(jù)就提供了較好的隱私保護機制，一方面，用戶的源數(shù)據(jù)在上傳云數(shù)據(jù)中心之前，首先利用近數(shù)據(jù)端的邊緣結(jié)點直接對數(shù)據(jù)源進行處理，來實現(xiàn)對一些敏感數(shù)據(jù)的保護與隔離；另一方面，邊緣節(jié)點與云數(shù)據(jù)之間建立功能接口，即邊緣節(jié)點僅接收來自云計算中心的請求，并將處理結(jié)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(shù)模式

（一）技術(shù)模式

邊緣計算的技術(shù)模式包括嵌入式計算、網(wǎng)關(guān)和微數(shù)據(jù)中心（也稱邊緣服務(wù)器集群）。

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

（2）網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)管在數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)聚合、過濾、傳輸和協(xié)議轉(zhuǎn)換等方面比嵌入式計算的表現(xiàn)更優(yōu)異。工業(yè)網(wǎng)關(guān)往往增加了設(shè)備監(jiān)控、風險預(yù)警等功能。未來，在網(wǎng)關(guān)中引入機器學習算法能使網(wǎng)關(guān)擁有處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力。

（3）微數(shù)據(jù)中心。服務(wù)器是微數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)備，應(yīng)用了虛擬化、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，可以在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣端提供高密度計算支持，對網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)進行聚合，執(zhí)行復(fù)雜事件實時處理、流式數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。

（二）邊緣計算的應(yīng)用場景

（1）專網(wǎng)類業(yè)務(wù)場景。為了保障數(shù)據(jù)安全，某些行業(yè)與企業(yè)會使用專網(wǎng)處理核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，避免因使用公共網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致數(shù)據(jù)被泄露、被篡改等問題。

（2）營銷類業(yè)務(wù)場景。邊緣智能可以對終端相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時處理與分析，描繪立體化的用戶畫像，促進營銷轉(zhuǎn)化和口碑傳播。目前，部分電信營業(yè)廳、科技企業(yè)體驗中心等已經(jīng)應(yīng)用邊緣智能實現(xiàn)了精準營銷。

（3）體驗類業(yè)務(wù)場景。在體驗經(jīng)濟時代，提升用戶體驗已經(jīng)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(fā)揮著非常積極的作用。例如，在智能家居，智慧交通等IOT應(yīng)用場景中，在網(wǎng)絡(luò)邊緣端部署邊緣智能服務(wù)器可以有效提高本地數(shù)據(jù)處理能力，及時響應(yīng)用戶需求，提供良好的用戶體驗。【案例】邊緣設(shè)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(cè)，并與省、部聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心無縫對接，支持海量 ETC 門架收費系統(tǒng)的遠程統(tǒng)一管理，這可以幫助有關(guān)部門高效開展現(xiàn)金和非現(xiàn)金拆分結(jié)算業(yè)務(wù)。

更加關(guān)鍵的是，華為FusionCube智能邊緣一體機還能對車輛行駛數(shù)據(jù)及路況數(shù)據(jù)進行實時收集，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)車流量監(jiān)測、路況分析和預(yù)測，解決交通擁堵，實現(xiàn)車路協(xié)同，對違法行為進行抓拍并預(yù)警等。毋庸置疑，這將為智慧交通建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

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(shè)備，具備強大的 AI計算能力，可以滿足車輛特征統(tǒng)計、圖像分析識別、車牌識別對比等多種 AI計算需求。

◆ 云協(xié)同能力

Atlas 500 智能小站可以與私有云、公有云高效協(xié)同，由云推送應(yīng)用、更新算法，并對設(shè)備進行統(tǒng)一管理和軟件升級，是一種面向端、邊、云的全場景AI基礎(chǔ)設(shè)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(wǎng)絡(luò)接入及數(shù)據(jù)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(nèi)外貿(mào)運輸和物流行業(yè)的開拓者和領(lǐng)先者，至今已經(jīng)發(fā)展了70年。中外運業(yè)務(wù)主要有專業(yè)物流、代理及相關(guān)業(yè)務(wù)、電商業(yè)務(wù)三大業(yè)務(wù)板塊，是國內(nèi)領(lǐng)先的物流服務(wù)供應(yīng)商、整合商。借助完善的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、豐富的物流資源、專業(yè)的物流能力和先進的供應(yīng)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(wù)。

（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(xiàn)

當前，運易通與其海運訂艙網(wǎng)聚焦中外運集裝箱物流服務(wù)領(lǐng)域，采用線上線下相結(jié)合的O2O服務(wù)模式，將線下物流服務(wù)網(wǎng)絡(luò)與線上平臺融合。該平臺研發(fā)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(nèi)貿(mào)訂艙、外貿(mào)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(tǒng)數(shù)據(jù)整合，APP數(shù)據(jù)端對接，使客戶可通過消息服務(wù)定制，實現(xiàn)全程可視化跟蹤，足不出戶即可實現(xiàn)信息盡在掌握。

可以說，利用高科技手段，中外運現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)實時跟蹤和監(jiān)控貨物的位置和狀態(tài)，在國內(nèi)首家實現(xiàn)了集裝箱貨物的全鏈條跟蹤和軌跡溯源的全程動態(tài)可視化模式。

2.構(gòu)建并升級智慧物流3.0平臺，擁抱大數(shù)據(jù)，AI賦能時代

隨著各種運輸管理APP的涌現(xiàn)，電商巨頭加速物流領(lǐng)域的滲透，在這樣的行業(yè)變革下，過去靠差價生存的時代宣告結(jié)束。同時“新基建”等國家戰(zhàn)略的提出也為物流行業(yè)的轉(zhuǎn)變帶來機遇。這都顯示了大數(shù)據(jù)、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(shù)力量，協(xié)助擴充私有云平臺，共同構(gòu)建安全混合云平臺。

比如中國外運應(yīng)用騰訊優(yōu)圖實驗室的人工智能OCR技術(shù)，從航運單證等主營業(yè)務(wù)單證開始，把大量需人工的單據(jù)錄入和業(yè)務(wù)操作過程變?yōu)槿詣踊^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(guān)業(yè)務(wù)為例。因為零部件的單據(jù)非常復(fù)雜，一個零部件涉及的單據(jù)可能達到100多頁，以往一頁一頁的錄入數(shù)據(jù)，四個人需要花一周時間，如今應(yīng)用了騰訊的OCR人工智能技術(shù)，一個人40分鐘即可解決，且準確率極高。構(gòu)建進一步升級的智慧物流便成了大勢所趨。

（二）分析總結(jié)：完成技術(shù)整合，切實構(gòu)建安全混合云平臺是關(guān)鍵

中外運公司致力于打造世界一流智慧物流平臺企業(yè)，并已經(jīng)在全鏈路智慧物流上取得一定成就，建立了海運訂艙網(wǎng)，而在最終的智慧物流平臺的建設(shè)上也已經(jīng)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(lián)網(wǎng)等多項綜合技術(shù)能力的整合，解決運作優(yōu)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(yè)務(wù)決策支持系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)簡介

中外運業(yè)務(wù)支持決策系統(tǒng)是集航空智能報價、倉庫員工排班、車輛配載調(diào)度三個業(yè)務(wù)功能為一體的操作平臺，操作者可以通過直接輸入或者導(dǎo)入相關(guān)文件的方式表達需求，系統(tǒng)會自動根據(jù)后臺設(shè)定好的程序和算法在較短時間內(nèi)得到相關(guān)問題的算法內(nèi)最優(yōu)解，并以程序或者圖表的形式呈現(xiàn)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(shù)原理與三個板塊的運行模式。圖1為中外運業(yè)務(wù)決策支持系統(tǒng)的首頁操作界面。

圖1 中外運業(yè)務(wù)決策支持系統(tǒng)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(shè)計了航空智能報價功能模塊來對傳統(tǒng)的報價方式進行優(yōu)化。該功能主要用于輔助業(yè)務(wù)員的報價工作。在顧客提供相關(guān)信息后，比如目的地、出發(fā)地、運送貨物重量體積、運輸時間等，該功能系統(tǒng)就可以在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過規(guī)則庫高效、準確地定位使用的運價。同時，我們的功能系統(tǒng)基于收益管理的思想，系統(tǒng)地考慮了預(yù)訂時間、資源供求、競爭者水平的因素，實現(xiàn)了價格的動態(tài)調(diào)整來保證企業(yè)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(tǒng)已經(jīng)設(shè)定好了員工的詳細信息和排班的規(guī)則，操作者需要做的是在本頁面以csv文件格式導(dǎo)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(tǒng)會根據(jù)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(shù)，導(dǎo)入成功后，﹣系統(tǒng)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(diào)度

在車輛配載調(diào)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(jīng)度’,‘起點緯度’,‘終點經(jīng)度’,‘終點緯度’,‘重量’,‘體積’,‘到貨區(qū)間’]的標題格式導(dǎo)入一日的總需求，導(dǎo)入成功后，系統(tǒng)會自動得出算法內(nèi)的最優(yōu)解并以圖表+文字的形式展現(xiàn)每一條計劃路線的詳細信息。點擊運行按鈕后，平臺會根據(jù)系統(tǒng)后的算法自動計算出算法條件下的最優(yōu)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(xiàn)每一條計劃路線的詳細信息。

五、結(jié)論

在當前的云計算環(huán)境下，信息安全、數(shù)據(jù)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(shù)架構(gòu)與其獨立、數(shù)據(jù)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(gòu)建的中外運業(yè)務(wù)決策支持系統(tǒng)，并為之設(shè)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(huán)配送模式，設(shè)計人性化的倉庫排班優(yōu)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(guī)則庫與報價庫，系統(tǒng)還考慮了預(yù)訂時間、資源供求、競爭者水平等因素以實現(xiàn)利潤最大化。在車輛調(diào)載配送功能上，運用改良后的C﹣K節(jié)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(yōu)解，實現(xiàn)了實時自動選擇車輛類型和路線規(guī)劃，提供簡約智能算法，將運力資源利用率最大化。