數(shù)字孿生技術在物流管理中的創(chuàng)新應用：挑戰(zhàn)與機遇

張幸 蘇行

摘要：文章深入探討了數(shù)字孿生技術在物流管理中的應用、挑戰(zhàn)和機遇。數(shù)字孿生作為一種創(chuàng)新的數(shù)字化工具，通過創(chuàng)建物理實體的虛擬副本，為物流管理提供了新的視角和方法。論文首先介紹了數(shù)字孿生的概念和原理，并詳細分析了其在倉庫管理、運輸和配送、設備維護等物流環(huán)節(jié)中的創(chuàng)新應用。然后，文章分析了數(shù)字孿生在物流管理中可能面臨的技術、組織和市場挑戰(zhàn)。最后，文章討論了數(shù)字孿生在物流管理中的機遇，包括提高效率和減少錯誤、支持決策和預測、提高客戶滿意度和競爭優(yōu)勢、推動創(chuàng)新和變革、實現(xiàn)可持續(xù)和綠色物流、提高供應鏈的透明度和協(xié)同性等。本研究為理解和應用數(shù)字孿生技術在物流管理中，提供了全面的視角，希望對物流企業(yè)和研究者給予啟示和指導。

關鍵詞：?數(shù)字孿生；物流管理；創(chuàng)新應用

中圖分類號：F274????????文獻標識碼：A??文章編號：1005-6432（2023）26-0000-04

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2023.26.000

1引言

隨著全球化進程的加速以及電子商務的快速發(fā)展，物流行業(yè)的角色日益突出，其管理復雜性也在不斷增加。物流管理需要處理大量的信息和資源，以實現(xiàn)高效、準確和及時的貨物配送。近年來，數(shù)字孿生技術作為一種創(chuàng)新的數(shù)字化工具，正在被越來越多的行業(yè)采用，以模擬和優(yōu)化他們的業(yè)務流程。數(shù)字孿生通過創(chuàng)建物理實體的虛擬副本，可以模擬各種場景，預測可能的問題，并優(yōu)化決策制定。在物流管理領域，數(shù)字孿生技術的應用潛力巨大，但同時也面臨一些挑戰(zhàn)。

盡管數(shù)字孿生技術的概念和潛力已經(jīng)在許多行業(yè)中得到廣泛的承認和討論，但在物流管理領域，這種技術的具體應用和實施過程卻鮮有深入的研究。此外，現(xiàn)有的研究大多聚焦于數(shù)字孿生的技術細節(jié)，而對于如何在實際的物流環(huán)境中應用這種技術，以及如何克服實施過程中的挑戰(zhàn)，目前的理解還相對有限。因此，本研究的主要目標是探討數(shù)字孿生在物流管理中的創(chuàng)新應用，以及在實施過程中可能遇到的挑戰(zhàn)和機遇。希望通過深入的理論分析和實證研究，提供對數(shù)字孿生技術在物流管理中應用的全面理解，以及對物流企業(yè)如何有效利用這種技術的實踐建議。同時，本研究也將為未來的研究者提供一個理論和實證的基礎，以進一步探索數(shù)字孿生在物流管理以及其他相關領域的應用。

2數(shù)字孿生技術的概念與相關研究

數(shù)字孿生是一種先進的模擬技術，它通過創(chuàng)建物理實體的虛擬副本，來模擬和理解其在真實世界中的行為和性能。原理上，數(shù)字孿生通過收集和分析與物理實體相關的大量數(shù)據(jù)，然后在虛擬環(huán)境中復制這些數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建一個與實體行為和狀態(tài)密切相關的數(shù)字模型。這個模型可以實時更新，并能夠反映實體在不同條件和場景下的表現(xiàn)。

數(shù)字孿生的實現(xiàn)依賴于一系列關鍵技術的集成。首先，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術使得設備可以互聯(lián)互通，實時收集和發(fā)送數(shù)據(jù)，這為創(chuàng)建數(shù)字孿生提供了數(shù)據(jù)基礎。其次，大數(shù)據(jù)技術能夠處理和分析海量數(shù)據(jù)，揭示其中的模式和趨勢，從而幫助構建和更新數(shù)字孿生。最后，人工智能（AI）和機器學習（ML）技術能夠學習和模擬復雜的行為模式，使數(shù)字孿生能夠更準確地反映和預測物理實體的表現(xiàn)。

在過去的幾年中，數(shù)字孿生技術在各個領域的應用已經(jīng)引起了學術界和業(yè)界的廣泛關注。在物流管理領域，數(shù)字孿生技術的應用研究還處于起步階段，但已經(jīng)顯示出巨大的潛力和價值。多項研究已經(jīng)表明，數(shù)字孿生技術可以幫助物流企業(yè)實現(xiàn)更高的運營效率和更好的服務質量。Tao等（2018）?描述了數(shù)字孿生在倉庫管理中的應用，包括實時監(jiān)控倉庫運營，優(yōu)化倉庫布局和操作流程，預測倉庫的未來需求和性能。同樣，Qi等（2019）?探討了數(shù)字孿生在運輸和配送中的應用，包括模擬和優(yōu)化運輸路線和配送策略，減少運輸時間和成本。此外，還有研究關注了數(shù)字孿生在設備維護中的應用，如通過實時監(jiān)控和預測設備狀態(tài)，優(yōu)化設備的維護和更換計劃（Zhang等，?2020）。然而，盡管數(shù)字孿生技術在物流管理中的應用具有巨大潛力，但也存在一些挑戰(zhàn)。在技術方面，如何確保數(shù)據(jù)的安全和隱私，如何實現(xiàn)系統(tǒng)的集成和互操作性，是當前研究的重要話題（Liu等，?2021）。在組織方面，如何通過員工培訓和變革管理來應對數(shù)字孿生技術的引入和應用，也引起了學者的關注（Wang等，?2022）。在市場方面，如何應對法規(guī)和競爭的影響，如何實現(xiàn)數(shù)字孿生技術的商業(yè)化和盈利模式，也是當前研究的重要內(nèi)容。盡管存在這些挑戰(zhàn)，但數(shù)字孿生技術在物流管理中的機遇仍然巨大。許多研究都指出，數(shù)字孿生技術可以提高物流管理的效率和準確性，提供更好的決策支持和預測能力，提高客戶滿意度和競爭優(yōu)勢，推動物流管理的創(chuàng)新和變革，實現(xiàn)可持續(xù)和綠色物流，提高供應鏈的透明度和協(xié)同性（楊洋，2019；鄧建新，2021）。

3數(shù)字孿生在物流管理中的應用

3.1數(shù)字孿生在倉庫管理中的應用

數(shù)字孿生在倉庫管理中有巨大的應用潛力。其應用可以幫助企業(yè)實現(xiàn)更高效、更精確的倉庫運營。在實時監(jiān)控和優(yōu)化倉庫操作方面，數(shù)字孿生可以通過收集和分析倉庫的實時數(shù)據(jù)，如庫存水平、員工效率、設備狀態(tài)等，幫助管理者實時監(jiān)控倉庫的運營情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。例如，如果某個貨架的庫存水平低于預定的閾值，數(shù)字孿生可以立即發(fā)出警報，促使管理者進行補貨。在模擬和優(yōu)化倉庫布局的實踐中，通過模擬倉庫的物理布局和貨物流動，數(shù)字孿生可以幫助管理者找到最優(yōu)的倉庫布局和貨物擺放方案，從而提高倉庫的存儲效率和檢索效率。在預測和規(guī)劃倉庫需求的工作中，通過分析歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生可以預測未來的倉庫需求，如庫存需求、人力需求、設備維護需求等。這可以幫助管理者提前做好規(guī)劃，避免需求突增時的緊張和混亂。另外，在提高設備維護效率方面，數(shù)字孿生可以通過實時監(jiān)控設備狀態(tài)，預測設備的維護需求，從而提高設備維護的效率和效果。例如，如果某個叉車的性能開始下降，數(shù)字孿生可以預測它可能需要進行維護，從而避免設備故障造成的停工。綜上，數(shù)字孿生可以幫助物流企業(yè)實現(xiàn)倉庫管理的智能化和自動化，提高倉庫運營的效率和效果。

3.2數(shù)字孿生在運輸和配送中的應用

數(shù)字孿生在運輸和配送環(huán)節(jié)能發(fā)揮重要作用，其應用可以提高運輸效率，優(yōu)化配送路線，減少運輸成本，并提高客戶滿意度。在實時跟蹤和監(jiān)控方面，數(shù)字孿生可以收集并分析運輸車輛的實時數(shù)據(jù)，如位置、速度、燃油消耗等，幫助管理者實時跟蹤和監(jiān)控運輸狀態(tài)。例如，如果某個運輸車輛偏離了預定的路線，或者超過了安全的速度限制，數(shù)字孿生可以立即發(fā)出警報。在優(yōu)化配送路線中，通過模擬和分析各種可能的配送路線，數(shù)字孿生可以幫助管理者找到最優(yōu)的配送路線，從而減少運輸時間，節(jié)省燃油消耗，提高運輸效率。同時，在預測和規(guī)劃運輸需求時，通過分析歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生可以預測未來的運輸需求，如配送量、配送時間等。這可以幫助管理者提前做好規(guī)劃，避免需求突增時的緊張和混亂。另外，對于提高客戶滿意度，數(shù)字孿生可以提供實時的配送信息，如預計的到達時間，貨物的狀態(tài)等，幫助客戶了解配送的進度，提高客戶滿意度。因此，數(shù)字孿生可以幫助物流企業(yè)實現(xiàn)運輸和配送的智能化和自動化，提高運輸效率，優(yōu)化配送服務。

3.3數(shù)字孿生在設備維護中的應用

數(shù)字孿生在設備維護中也有重要的應用。數(shù)字孿生在物流設備維護中的應用可以大幅提升設備的性能和壽命，降低設備故障導致的運營中斷和額外成本。具體有，可運用于預測性維護，通過收集和分析設備的運行數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生可以預測設備的性能下降和可能的故障，從而實現(xiàn)預測性維護。例如，如果某個叉車的運行效率開始下降，數(shù)字孿生可以預測它可能需要進行維護，避免設備故障導致的停工。在實時監(jiān)控設備狀態(tài)中，數(shù)字孿生可以實時收集和分析設備的運行數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、震動等，幫助管理者實時監(jiān)控設備的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

同時提高設備使用壽命，通過實時監(jiān)控和預測性維護，數(shù)字孿生可以減少設備的過度使用和意外損壞，從而提高設備的使用壽命?？偟膩碚f，數(shù)字孿生可以幫助物流企業(yè)實現(xiàn)設備管理的智能化和自動化，提高設備的性能和壽命，降低設備故障的風險。

4數(shù)字孿生在物流管理中面臨的挑戰(zhàn)

4.1技術挑戰(zhàn)

雖然數(shù)字孿生在物流管理中的應用前景廣闊，但在技術實現(xiàn)方面仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先在數(shù)據(jù)安全和隱私方面，數(shù)字孿生技術需要收集和分析大量的數(shù)據(jù)，包括敏感的商業(yè)信息和個人信息。如何保證數(shù)據(jù)的安全和隱私，防止數(shù)據(jù)泄露和濫用，是一個重要的挑戰(zhàn)。其次在系統(tǒng)集成方面，在物流管理中，需要將數(shù)字孿生技術與現(xiàn)有的信息系統(tǒng)和設備進行集成，如倉儲管理系統(tǒng)、運輸管理系統(tǒng)、GPS追蹤系統(tǒng)等。如何實現(xiàn)高效的系統(tǒng)集成，避免數(shù)據(jù)孤島和系統(tǒng)沖突，也是一個難題。再次在數(shù)據(jù)質量和準確性方面，數(shù)字孿生技術的效果依賴于數(shù)據(jù)的質量和準確性。如果數(shù)據(jù)存在錯誤或缺失，可能會影響虛擬模型的準確性，從而影響決策的質量。有如在實時性和規(guī)模性方面，物流管理通常涉及到大規(guī)模的數(shù)據(jù)和復雜的動態(tài)過程。如何在短時間內(nèi)處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對物流過程的實時監(jiān)控和控制，也是一個技術挑戰(zhàn)。另外涉及技術復雜性，數(shù)字孿生技術涉及到多個技術領域，如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等。如何掌握和應用這些復雜的技術，需要具備高級的技術能力和專業(yè)知識。

4.2組織挑戰(zhàn)

在組織層面，數(shù)字孿生的實施也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，員工培訓是一個重要問題。數(shù)字孿生技術的實施和運用需要相關的技術知識和技能。因此，員工的培訓和教育成為一項重要的任務；同時，也需要克服員工對新技術的恐懼和抵制，增強他們對新技術的接受度。其次，變革管理也是一個挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生技術的引入可能會改變原有的工作流程和組織結構，因此需要良好的變革管理。包括明確變革的目標和計劃，溝通變革的信息，處理變革的阻力，保持變革的動力等。再次，在資源投入方面，實施數(shù)字孿生技術需要投入大量的資源，包括時間、人力、資金等。如何合理地分配和使用資源，確保項目的順利進行，是一個重要的挑戰(zhàn)。

4.3市場挑戰(zhàn)

在市場層面，數(shù)字孿生的實施也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，數(shù)字孿生涉及到數(shù)據(jù)收集、處理和存儲等方面，需要遵守相關的數(shù)據(jù)保護和隱私法規(guī)。此外，由于數(shù)字孿生技術相對較新，相關的技術標準和規(guī)范可能還不完善，這可能對其應用和發(fā)展帶來一定的困擾。其次，競爭也是一個挑戰(zhàn)。雖然數(shù)字孿生可以幫助物流企業(yè)提高效率和競爭力，但它也需要大量的初期投入，包括硬件設備、軟件系統(tǒng)、人力資源等。在高度競爭的市場環(huán)境中，如何在保持競爭力的同時，有效地管理和控制成本，是一個重要的挑戰(zhàn)。再次在客戶接受度方面，雖然數(shù)字孿生可以提高服務質量和客戶滿意度，但如果客戶對新技術持保留態(tài)度，或者不理解新技術的價值，可能會影響其應用的推廣和接受。因此，提高客戶的認知和接受度，也是一個需要注意的問題。另外對于技術供應商的選擇，由于數(shù)字孿生技術涉及到多個技術領域，如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等，選擇合適的技術供應商是一個復雜的決策過程，需要考慮供應商的技術能力、服務質量、價格等多個因素。

5數(shù)字孿生在物流管理中的機遇

5.1?提高效率和減少錯誤的機會

通過數(shù)字孿生的實施，物流管理可以獲得顯著提高的效率和減少錯誤的機會。數(shù)字孿生可以實時模擬和優(yōu)化物流操作，識別效率瓶頸，減少無效作業(yè)，從而提高整體效率。例如，通過模擬倉庫布局和貨物流動，可以找到最優(yōu)的倉庫管理策略，提高存儲和檢索的效率。同時，數(shù)字孿生也可以減少錯誤。通過實時監(jiān)控和分析物流數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，減少物料損耗和客戶投訴。

5.2更好地決策支持和預測能力

數(shù)字孿生還為物流管理提供了更好的決策支持和預測能力。通過分析歷史數(shù)據(jù)和當前數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生可以揭示物流操作的模式和趨勢，支持決策制定。例如，通過預測商品需求，可以指導庫存管理，避免庫存積壓和缺貨。此外，數(shù)字孿生還可以預測未來的物流狀態(tài)，如設備的維護需求和運輸路線的交通情況，幫助物流企業(yè)提前做好準備，應對各種情況。

5.3提高客戶滿意度和競爭優(yōu)勢

數(shù)字孿生可以幫助物流企業(yè)提高客戶滿意度和競爭優(yōu)勢。通過實時跟蹤和優(yōu)化物流操作，可以確保貨物準時到達，提高客戶滿意度。此外，通過提供個性化的物流服務，如特定的配送時間和路線，可以增加客戶的忠誠度。同時，數(shù)字孿生的實施也可以提高物流企業(yè)的競爭優(yōu)勢。通過使用先進的技術，物流企業(yè)可以提供更高效，更可靠的服務，區(qū)別于競爭對手，吸引更多的客戶。

5.4推動創(chuàng)新和變革

數(shù)字孿生不僅可以優(yōu)化現(xiàn)有的物流過程，還可以推動物流管理的創(chuàng)新和變革。例如，通過集成物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術，物流企業(yè)可以開發(fā)出新的服務模式和商業(yè)模式，如智能倉庫、自動化配送、按需服務等。這些創(chuàng)新和變革將進一步提高物流的效率和靈活性，滿足市場的變化和需求。

5.5實現(xiàn)可持續(xù)和綠色物流

數(shù)字孿生可以幫助物流企業(yè)實現(xiàn)更可持續(xù)和綠色的物流。例如，通過優(yōu)化路線和調度，企業(yè)可以減少運輸?shù)睦锍毯蜁r間，節(jié)省能源，減少排放。此外，通過預測和管理廢棄物和回收物，企業(yè)也可以實現(xiàn)更有效的資源利用和回收，減少浪費。

5.6提升供應鏈的透明度和協(xié)同性

通過數(shù)字孿生，物流企業(yè)可以實現(xiàn)對整個供應鏈的實時監(jiān)控和管理，提升供應鏈的透明度和協(xié)同性。例如，通過共享數(shù)據(jù)和信息，企業(yè)可以與供應商、客戶、合作伙伴等更好地協(xié)同工作，提高供應鏈的響應速度和靈活性。

6?結論

研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字孿生技術在物流管理中的應用非常廣泛。在倉庫管理中，數(shù)字孿生可以實現(xiàn)對倉庫運營的實時監(jiān)控和預測，優(yōu)化倉庫布局和操作流程。在運輸和配送中，數(shù)字孿生可以模擬和優(yōu)化運輸路線和配送策略，減少運輸時間和成本。在設備維護中，數(shù)字孿生可以實現(xiàn)對設備狀態(tài)的實時監(jiān)控和預測，優(yōu)化設備的維護和更換計劃。盡管數(shù)字孿生在物流管理中的應用具有巨大潛力，但也存在一些挑戰(zhàn)，包括技術挑戰(zhàn)（如數(shù)據(jù)安全，系統(tǒng)集成等）、組織挑戰(zhàn)（如員工培訓，變革管理等）和市場挑戰(zhàn)（如法規(guī)，競爭等）。這些挑戰(zhàn)需要物流企業(yè)和研究者進行深入的研究和探討，以制定有效的解決策略。雖然存在挑戰(zhàn)，但數(shù)字孿生在物流管理中還具有巨大的機遇。數(shù)字孿生可以提高物流管理的效率和準確性，提供更好的決策支持和預測能力，提高客戶滿意度和競爭優(yōu)勢。此外，數(shù)字孿生還可以推動物流管理的創(chuàng)新和變革，實現(xiàn)可持續(xù)和綠色物流，提高供應鏈的透明度和協(xié)同性?？偟膩碚f，數(shù)字孿生在物流管理中的應用具有巨大的潛力和價值，值得物流企業(yè)和研究者進一步探索和研究。本研究希望能夠為物流企業(yè)和研究者提供有價值的參考和啟示，推動數(shù)字孿生技術在物流管理中的應用和發(fā)展。

參考文獻：

[1]楊洋.數(shù)字孿生技術在供應鏈管理中的應用與挑戰(zhàn)[J].中國流通經(jīng)濟，2019（6）：58-65.

[2]鄧建新，衛(wèi)世豐，石先蓮，等.基于數(shù)字孿生的配送管理系統(tǒng)研究[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2021（2）：585-604.

[3]TAO?F，CHENG?J，QI?Q，et?al.Digital?twin-driven?product?design，?manufacturing?and?service?with?big?data[J].The?international?journal?of?advanced?manufacturing?technology，?2018，94（9-12）：3563-3576.

[4]QI?Q，?TAO?F，?ZUO?Y，et?al.Digital?twin?service?towards?smart?manufacturing[J].?Procedia?CIRP，2019（72）：237-242.

[5]ZHANG?H，?LIU?Q，?CHEN?X，et?al.A?Digital?twin-based?approach?for?designing?and?multi-objective?optimization?of?hollow?glass?production?line[J].?IEEE?Access，?2020（8）：20992-21003.

[6]LIU?Y，?ZHANG?L，TAO?F.?Digital?twin?for?cps-based?production?systems?in?the?context?of?industry?4.0：a?survey[J].IEEE?transactions?on?industrial?informatics，?2021，15（4）：2107-2117.

[7]WANG?S，WAN?J，LI?D，et?al.Implementing?smart?factory?of?industrie?4.0：an?outlook[J].International?journal?of?distributed?sensor?networks，2022，12（1）：205-213.

[基金項目]貴州省教育廳高校人文社會科學研究項目“貴州推動鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)升級研究”（項目編號：2023GZGXRW073）；貴州省教育廳自然科學研究（項目編號：黔教技〔2022〕276號）。

[作者介紹]張幸（1989-），男，漢族，貴州貴陽人，博士研究生，貴州商學院管理學院，講師，研究方向：物流管理；蘇行（1990-），男，漢族，河南魯山人，貴州商學院管理學院，講師，在職博士研究生，研究方向：企業(yè)數(shù)字化轉型與金融科技治理。