基于互聯網平臺的協同物流系統研究

尹小勇

（東莞理工學院工商管理學院，廣東 東莞 523808）

0 引言

加入WTO后，我國對外資進入物流產業的限制逐步去除，國際物流巨頭紛紛搶灘中國市場，而這些巨頭在我國物流市場搶占份額的主要方式一是并購我國的一些優質物流企業；另一種主要方式是追隨其原先的跨國公司伙伴而來到中國物流市場。另外經濟的快速發展給中國的消費市場帶來了重大變化，包括市場需求的多樣性和多變性。在市場需求導向下，整個供應鏈也發生了重大的改變：生產企業從傳統的事先規模生產轉為JIT方式的敏捷制造，分銷渠道模式更多的是直銷、郵購等直供模式，作為生產和分銷的重要支持環節-物流也要隨之發生改變，更多的是小批量、多批次的物流服務；而對我國物流企業來說更要命的是一邊是油價的不斷攀升，一邊卻是由于供需信息的不對稱帶來的高企不下的空載率。面對著產業內外的種種壓力，我國物流產業必須通過運作模式的創新來應對挑戰。在我國，數量占大多數的中小物流企業可以在現代信息技術的幫助下，嘗試走一條合作發展之路。

1 基于互聯網的協同物流信息平臺模型及其網格化管理

按照中國工商局的最新統計，目前我國注冊的物流企業中，80%為中小物流企業[1]。對于這些資金實力和規模有限、管理能力低下的中小企業而言，采用非股權安排的聯盟作為其合作方式相較股權式的重組更具有現實性[2]。

1.1 基于互聯網的協同物流管理信息平臺

信息的不對稱性是物流企業的資源得不到充分利用的重要原因，而且即使在發達國家的市場經濟氛圍中，也始終會存在“信息不對稱”問題，所以物流信息平臺的構建是整個物流聯盟運行環境的核心，一方面通過平臺實現了聯盟企業物流資源的共享，另一方面由于服務產品的生產和消費是在供需雙方的互動過程中完成的，所以物流服務需求方也會使用信息平臺，包括基于平臺的服務需求提交和對服務產品的監控等。由于互聯網的普及，基于互聯網的物流聯盟信息平臺是一個理想的選擇。根據平臺主導方的不同，目前有兩種基于互聯網的物流聯盟信息平臺組織形式：

（1）由政府或行業協會組織的非盈利公用信息平臺

物流業是我國十大產業振興規劃中唯一的服務產業，很多城市和地區都已進行或正在進行公用物流信息平臺的規劃和建設，此類型的信息平臺結構如圖1：

就像網絡購物的C2C平臺一樣，眾多物流企業都可以在這個共同的信息平臺上發布自己的資源信息（包括資源的狀況和使用的價格），這里面就有可能出現一些物流企業為了招攬到業務，而提供一些虛假信息；對于服務需求方而言，客戶可以自己在這個信息平臺上進行資源的搜索并和資源擁有者分別進行談判，這樣顯然增大了客戶獲得物流服務的成本，另外這種平臺模式最大的問題是沒有對平臺上的物流資源進行有效整合，來統一的面對客戶提供服務，這樣就根本談不上資源的協同使用，最多只是一個網上的集散市場而已。

（2）由企業主導的物流協同信息平臺

這種平臺模式是一種方案集成商模式[3]，由一個領頭的企業（盟主）進行信息平臺建設，并對納入平臺體系的物流資源統一進行協調配置。此種類型的平臺結構如圖2：

圖1 非盈利公用信息平臺

圖2 企業主導的商業化物流協同信息平臺

此種模式類似于網絡購物的B2C平臺，客戶確定好自己的需求后，直接向B2C平臺的“B”下單就可以了，由于只和“盟主”接觸，客戶的“一站式”服務體驗更好，而且最關鍵的是盟主對物流資源和所獲得的任務需求進行了統籌匹配，使得每個物流需求在該系統范圍內得到了最優的服務。此種平臺模式是本文要詳細討論的。

1.2 協同物流網格化管理

協同系統一方面要面對隨機的、可能是零散的物流需求，另一方面要能管理動態、實時的物流服務商的物流資源，而且這些物流需求方和服務方的信息系統很可能結構異同，這就需要一個解決異構系統間信息共享與資源協作的機制，網格技術的出現可以較好地解決這些問題。根據網格計算之父—美國Ian Foster教授的定義，網格就是在動態的、多機構的虛擬組織中協調資源共享和問題求解。而物流網格是通過網絡將地理上分散的物流硬件設施、軟件以及物流信息等資源進行封裝和集成，將資源的異構性和地理分布性屏蔽掉，以透明的方式為客戶提供各類物流服務(網格服務)，最終實現各種物流資源的集成和優化分配。本文提出了一個三層結構的協同物流網格化管理平臺框架，見圖3。

（1）應 用層：是物流業務中各用戶使用管理平臺的入口，用戶根據自身的權限登錄到平臺并進行相關的使用。該層主要提供用戶登錄、資源發布、資源協同請求以及協同優化信息的結果呈遞等功能。

（2）業務層：是管理平臺的業務邏輯實現層，對上接受用戶的信息輸入并進行相關處理，對下進行數據的查詢、注冊、更新等操作。

（3）數據層：為平臺提供必要的數據支持。該層的資源注冊庫保存了物流資源的網格服務形式的關鍵信息，以便提供查詢的相關信息，幫助用戶找到資源并實現資源綁定與調用；資源QoS庫是資源注冊庫中資源對應的QoS信息，便于實現資源的動態信息的更新以及實現資源的QoS擇優。

圖3 物流網格化管理平臺框架

該協同物流網格體系把各種物流企業及資源設計成基于互聯網絡相連的一個一個的節點，每個節點通過網格系統的資源管理機制有機結合起來，彼此協同，由網格計算出最優的系統資源配置方案后，部分網格節點在一定的時間內為完成一定的物流任務達成彼此共識，臨時組建成虛擬的物流企業小聯盟。最終的結果可能是一段時間內，一個物流服務商同時為多個客戶提供服務，而同一客戶也可能有多個物流服務商。當任務完成后，小聯盟自動解體，釋放資源，為以后的物流任務提供資源潛力。所以只要客戶通過互聯網向物流網格提交服務請求后，就會由網格系統自動生成物流解決方案，并且多個物流企業的協同作業將成為后臺作業，從而真正實現“一站式”上網，而不用客戶自己訪問和比較各個物流企業的網站。

2 協同物流系統要回答的幾個關鍵問題

2.1 誰是“盟主”

在圖2的方案集成商模式中，物流整合商主要包括2類企業，一類是物流信息服務商，這些企業不直接參與物流的實操運作，而是通過互聯網絡、通信、無線射頻等現代技術對聯盟成員的物流資源統籌管理，以實現與客戶的需求達到系統最優匹配，這些企業往往具有物流規劃咨詢和供應鏈系統集成的功能，也就是所謂的第四方物流；第二類物流系統整合商是具有某些物流實操功能（比如運輸、倉儲等）的規模較大的第三方物流企業，比如云南的浩宏物流和脫胎于TCL物流部門的速必達，考慮到對自身物流資源的利益追逐，這些“盟主”企業在進行協同系統的資源配置時有可能會有失公允，所以這些物流整合企業有時被稱之為“準第四方物流”。目前來看,真正能夠將物流協同推向社會化、集約化方向發展的更有可能是充當著純粹“裁判員”角色的第一類物流整合商，即第四方物流。

聯盟的建立有賴于盟主的號召力，而最好的號召力就是盟主自身的影響能夠帶來穩定的服務需求。比如我國最大的網購平臺淘寶基于物流資源整合的初衷推出了“物流寶”系統，而淘寶的強大客戶流量吸引了包括星晨急便、五洲在線、深圳華強等快遞公司進駐“物流寶”集成平臺。目前“物流寶”只是建立了一個物流配送環節的協同系統，離全面的社會物流資源系統化整合還有相當距離，這也是其他第四方物流企業還有機會的原因。

2.2 哪些企業可以成為聯盟成員

既然是社會物流系統的全面整合，參與協同系統的物流企業既應該包括業務功能互為補充的企業也應該包括相同、相似業務功能的企業。根據哈佛商學院教授邁克爾·波特的新“價值鏈”觀點，在分析合作成員對“價值鏈”的貢獻時，合作策略可以分為基于互補性合作和基于相似性合作[4]?；パa性合作指合作的伙伴具有不同核心能力，通過優勢互補來完成合作項目的價值鏈活動，實現價值鏈的優化；而相似性合作指合作伙伴具有相似的核心能力或資源，完成相同的價值鏈活動，這樣在短時間內可以形成規模經濟，從而達到分擔風險，降低成本的目的。所以各種類型的物流企業、甚至包括非物流企業比如一個車隊都可以以自身擁有的物流資源加入聯盟系統，當然協同系統的組織者即“盟主”必須對加盟企業進行可信性認證，具體可通過資源可信性認證和企業可信性認證相結合的方法來進行[5]。

2.3 如何對加盟的物流資源進行監管

在圖3的三層結構物流網格管理體系中，各種類型的物流資源信息通過“注冊錄入中心”抽象為統一的語義實體。這里物流資源需要注冊的信息包括服務資源的各種能力信息，比如倉儲服務商所能提供的倉儲服務種類、倉庫位置、最大存儲能力、有效時間等信息，而運輸服務商需要提供有效運輸資源的種類、型號、最大運輸能力、服務距離與時間、有效運輸工具當前的地理位置等信息。很明顯各種物流資源的有效注冊是實現物流資源監管的關鍵。而所謂的資源“注冊”決不能采用效率低下且通常非理性的人工方式，必須通過自動化、智能化的方式實現。比如在車輛和貨物上貼上RFID（射頻識別）電子標簽，并在貨車上配備GPS接收機和GSM信息終端。發貨時，將車輛和貨物的基本信息通過RFID讀寫器存入運輸調度中心的信息數據庫中，在運輸途中，RFID標簽閱讀器每隔一段固定時間就以一定的頻率自動無線掃描車輛和貨物的RFID電子標簽，并將掃描的信息存入車載GSM信息終端，同時，將通過GPS技術獲得的車輛位置信息也存入車載GSM信息終端[6]，由GSM信息終端將車、貨的實時狀態信息無線發送給企業的信息數據庫，而物流企業的信息數據庫（包括運輸調度中心的信息數據庫）接入到了協同物流網格體系中，從而實現了協同系統對加盟物流資源的有效監管，當然這些物流服務的狀態信息同樣可以被客戶通過互聯網自主獲取。

3 一個簡化的協同系統運輸優化決策模型

考慮到物流服務的主要內容是“運輸”和“倉儲”兩個部分，倉儲決策相對靜態、確定，而運輸決策則具有動態和復雜性，所以這里討論一個“運輸”的優化決策問題，該決策模型構造成一個網絡圖，用G=[V,A，C]表示，其中V={v1,v2,v3,…vi}為點集，表示經過聚類整合的物流任務[7]的起始地、目的地、和中轉地；A={a12(1),a12(2),…aij(k)—i≠j}為弧集，表示協同模式下運輸車輛可能通過的線路段集合，aij(k)表示第i、j城市間的第k個物流供應商承擔的運輸線路（兩個城市間往往有多個物流供應商），C={cij—(i,j)∈A}為費用矩陣，cij表示協同運輸車輛在對應運輸線路（弧段）(i,j)上的費用，該費用定義為多維權(C，T，P)，其中C為運費價格信息；T為運輸的時間信息，包括始發時間、在途時間和裝卸時間；P為物流能力信息，包括運輸載體的載重及尺寸。優化目標函數為Min Z費用=F(V,A)，約束條件為∑＞0，這里的約束條件既包括客戶對物流服務的費用、時間和完成方式的要求也可以包括物流服務商對承接的服務任務提出要求。

在圖4的有向網絡圖中，v1為起始地，v2，v3為中轉地，v4為目的地；城市 v1、v2間，v1、v3間，v2、v4間，v3、v4間分別有 1個、2個、3個和4個物流供應商。每一條通路對應著一個可選的運輸路徑方案，這時候該模型的求解就是在有向圖中找到總費用最小的漢密爾頓(Hamilton)回路，具體算法可以用基于非累計約束與累計約束剪枝的搜索方法（即分枝定界法）來求得最優解[8]。

模型中是簡化的單向圖，但我們知道實踐中，很有可能出現的是雙向的物流服務需求，比如除了模型中的單向運輸需求還有逆向的運輸需求，對于這種復雜的情況，我們可以在系統運輸能力和客戶要求間進行適當協調，即既非完全按照客戶要求，也非完全考慮服務提供方的利益來安排運輸任務，這時建立的模型可以在圖4模型的基礎上參照新的約束條件（主要是累計逆向運輸量要小于車輛載量）建立[9]。而且當模型涉及的中轉城市和第三方物流供應商很多時，類似的車輛路徑規劃問題（VRP）屬于典型的NP問題，諸如分枝定界法、動態規劃法的精確求解算法將不再勝任，而必須采用智能優化算法，如遺傳算法（GA）[10]、蟻群算法(Ant colony algorithm,ACA)[11]和遺傳神經網絡方法等[12]。本文中對這些算法技術細節暫不討論。

據研究，在一個涉及規模為7000條線路的物流任務中，一個設計良好的運輸優化決策方案大約能節約600萬美金。此外，在2006年的時候，美國已經有此類成熟的物流協同優化引擎，能夠解決的問題規模如下[13]：

（1）16萬物品（線路）

（2）30萬特殊條件（包括物流服務需求方和物流服務提供方的）

（3）260萬個報價（每個3PL都可以結合不同的物品或線路提出自己的物流服務價格）

可見此類的物流協同系統通過資源優化方案的實施可以節約巨大的成本，而這些節約的成本可以分配到物流服務需求方、物流服務提供方和協同平臺提供方（作為協同系統的“盟主”,雖然不直接參與物流的實操運作，但可以考慮在對物流協同信息平臺搭建和維護的成本收益分析的基礎上，對每筆物流任務的最終收益按一定比例提取“傭金”）。這是一個多贏的結局，協同系統的價值顯而易見。

圖4 物流協同系統中的運輸優化決策簡化模型示例

4 結語

目前我國協同物流管理更多的是停留在理論研究階段，一個切合實際的協同物流管理系統除了有賴于網絡技術、信息技術、通信技術等技術的發展外，更重要的是要解決我國物流產業條塊分割、地方保護主義等根本性的體制問題，這樣才能最終實現節約資源、保護環境、改善交通擁阻的整個社會最優的和諧局面。

[1]中國物流產業網.不得不說的秘密——中小物流企業潛規則亂象調查.[EB/OL].http://www.xd56b.com:8080/zgwlcyw/mainnews/szyw_zw.jsp?NewsID=115318&Classid=2302.

[2]戴勇.虛擬物流企業聯盟的構建與管理[D].上海海運學院博士學位論文，2002.

[3]孫永波，王道平.我國第四方物流運作模式及其發展趨勢研究[J].北京工商大學學報（社會科學版），2007，（6）.

[4]邁克爾·波特著.競爭優勢[M].陳小悅譯.華夏出版社，1997.

[5]孫海洋.制造網格中的服務質量保障機制及關鍵技術研究[D].上海大學博士學位論文，2008.

[6]本刊編輯.Q&A:RFID與3G技術在貨物運輸防盜中的應用[J].中國電子商情，2009,（3）.

[7]葉晶晶.第四方逆向物流服務及其關鍵技術研究[D].華中科技大學碩士學位論文，2007.

[8]陳建清，劉文煌，李秀.第四方物流中決策支持及物流方案的優化[J].計算機工程，2004，（5）.

[9]曲春梅.城市車輛共同配送與反向物流整合的運輸路徑研究[D].長沙理工大學碩士學位論文，2007.

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[13]張海龍.在美國學習電子商務[J].電子商務，2008，（7）.