<<<<菜鳥小G現(xiàn)狀與物流無人技術(shù)展望

　　自動化方面包括結(jié)構(gòu)化環(huán)境和非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，菜鳥小G處理非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，對每一個單個機器人來說，它比結(jié)構(gòu)化環(huán)境要難，因為相比結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，其碰到的技術(shù)挑戰(zhàn)是不同的。

　　關(guān)于菜鳥小G跑在街上被人抱走的疑問。首先，機器人后臺有非常完備的監(jiān)控措施，其所有傳感器都有完備的監(jiān)控;其次，機器人在地圖上有實時跟蹤的定位。最后，視頻監(jiān)控。而關(guān)于機器人或者無人駕駛有三個要素：一是Scalability，這取決于規(guī)模大小，不同的規(guī)模有不一樣的概念;二是Robustness;三是Adaptive，自適應(yīng)性。在中小規(guī)模、靜態(tài)化的、相對單一的環(huán)境里，問題已經(jīng)解決得相對比較好;但超大規(guī)模、動態(tài)的、異構(gòu)化的環(huán)境里面問題的解決，其挑戰(zhàn)非常巨大。

　　機器人的技術(shù)比無人駕駛更難。無人駕駛在結(jié)構(gòu)化環(huán)境跑，其要解決的問題僅僅是相對決策和選擇有限，此外，很少會面臨人為阻攔的問題，但末端機器人卻不一定。相對于街道的配送服務(wù)，學(xué)校的配送更加困難。首先，復(fù)雜在于人車不分流，沒有機動車道和非機動車道的概念;第二，十字路口沒有紅綠燈，沒有紅燈停、綠燈行的概念;第三，不需要考慮逆行的事情。而在街道中，會自行檢測紅綠燈信號燈情況，進(jìn)行選擇是否穿過馬路，進(jìn)行提供最基礎(chǔ)的配送服務(wù)。

　　未來除了對末端機器人做商業(yè)化的探索和末端場景之外，菜鳥還會對卡車高速公路配送技術(shù)進(jìn)行拓展性研究。而對終局的判斷，菜鳥ET實驗室預(yù)測，未來10億級包裹的配送中可能有超過50%以上的包裹將由智能配送機器人完成。

物流自動化創(chuàng)新應(yīng)用和技術(shù)實踐

　　接下來的演講中，菜鳥網(wǎng)絡(luò)資深專家元享就為大家分享了菜鳥在物流自動化方面的創(chuàng)新研究和應(yīng)用，以及實現(xiàn)物流自動化的技術(shù)體系、技術(shù)難點和相對應(yīng)的解決方案。

　　人工智能技術(shù)給物流帶來了新的自動化機會，同時，物流的快速發(fā)展也反過來給人工智能技術(shù)帶來了新的藍(lán)海。在新的物流、電商時代，也出現(xiàn)了該行業(yè)尚未出現(xiàn)過的特點，一是促銷多、訂單量起伏大;二是發(fā)展迅速，擴展性要求高;三是定制化需求多;四是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化快。所以新的物流智能時代，柔性自動化是關(guān)鍵。

　　柔性自動化特點有：一是拓展性強，魯棒性強;二是模塊化設(shè)計，易部署和搬遷;三是便于根據(jù)業(yè)務(wù)的變化迭代作業(yè)流程;四，最重要的技術(shù)是多智能體之間的感知和協(xié)同，因為時效性;五是在全鏈路大部分自動化的情況下，作業(yè)的可預(yù)測性加強。

　　柔性自動化的存在多項關(guān)鍵技術(shù)：首先它屬于軟硬結(jié)合的技術(shù)，需要端到端的設(shè)計和優(yōu)化;其次，涉及IoT和邊緣計算技術(shù)，因為每個機器人有自己的傳感器，便于對數(shù)據(jù)做收集、分析及預(yù)測;然后，機器人技術(shù)有三個重要的方面，感知、計劃、實施;最后，還會涉及大規(guī)模多智能體規(guī)劃和調(diào)度技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

　　全鏈路柔性自動化中從上游到下游的總體流程自動化，上下游的數(shù)據(jù)打通和協(xié)同是關(guān)鍵。自動化系統(tǒng)架構(gòu)分成X層，底層是倉庫里的各種設(shè)備，包括立體庫、輸送線、AGV、分揀機等等;再上層是統(tǒng)一的設(shè)備管理系統(tǒng)，管理整個設(shè)備要做的任務(wù)和要做好的調(diào)度;更上層是自動化的WAS系統(tǒng)，管理指令、組裝成支持業(yè)務(wù)。菜鳥網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

<<<<菜鳥自動化創(chuàng)新技術(shù)實踐

　　首先是機械臂。機械臂的主要作用是運用于抓取包裹，包括碼垛、拆垛和揀選。它最核心內(nèi)容是感知、規(guī)劃和執(zhí)行。感知主要是3D視覺，基于3D視覺，利用魯棒算法將包裹分開，對包裹進(jìn)行圖象分割，找到最佳抓取點。

　　二是揀選AGV。它主要運用場景是拆領(lǐng)訂單的揀選，它有兩個模式，貨到人模式與車到人模式。貨到人揀選AGV主要進(jìn)行資源分配優(yōu)化問題，要最小化揀選站的等待時間。 資源分配問題的求解方法有兩種：中央規(guī)劃和分布式競價。中央規(guī)劃一般是用方程和模型來描述整個系統(tǒng)，找到最優(yōu)的資源分配的描述，即MIP。分布式競價是把整個分配資源過程中每個參與者當(dāng)成一個Agent，通過競價的方式去搶這個任務(wù)。對于非常復(fù)雜的環(huán)境且上下游非常緊密的情況下，分布式競價會更好。車到人揀選AGV適合銷量較高的商品，算法目標(biāo)一般是人效率的最大化，訂單完成時間的最短化以及AGV效率的最高化。

　　如上圖所示，在多智能體路徑規(guī)劃問題中，每個機器人規(guī)劃的路徑要互不沖突，進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。在傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法里，阿爾法狗的首席工程師發(fā)明的Cooperative A*是隨機的讓AGV有順序，互相之間可以躲避?；蛘呤荳HCA算法，讓每一個機器人規(guī)劃自己路徑的時候只看前W步。還包括全局搜索算法，比如A*算法是試圖讓每一個機器人的行動組合都做一個規(guī)劃。在非勻速網(wǎng)絡(luò)中，在真實物理環(huán)境下，機器人的移動無法用勻速運動近似，它面臨著兩個挑戰(zhàn)，一是經(jīng)過同一個點的速度不相同，經(jīng)過同一條邊所需時間不相同;二是時間表達(dá)從離散時間片變?yōu)檫B續(xù)時間。

　　最后，元享還為大家總結(jié)了柔性自動化技術(shù)所面臨的多項挑戰(zhàn)：一是IoT的技術(shù)和端計算，需要高效的技術(shù)采集和處理的系統(tǒng);二是機器視覺，包裹識別和跟蹤、抓取點的識別、物體的分割;三是單個機器人的運動規(guī)劃要可控;四是大規(guī)模的資源分配問題;五是多智能體調(diào)度、路徑規(guī)劃問題以及環(huán)境、流程設(shè)計、交通控制、避障相關(guān)的技術(shù);在新的物流時代，柔性自動化一定是未來重要的發(fā)展方向，新的人工智能技術(shù)肯定能讓物流行業(yè)產(chǎn)生一個新的變革。

全球物流一體化平臺下的技術(shù)架構(gòu)與實踐

　　菜鳥國際物流技術(shù)部高級技術(shù)專家虛懷分享的是菜鳥全球物流一體化平臺下的技術(shù)架構(gòu)與實踐。

　　在全球化、全球買、全球賣和新零售的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略下，各個階段的全球物流業(yè)務(wù)快速發(fā)展，菜鳥網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)正面臨著這四個挑戰(zhàn)與困難：一是系統(tǒng)架構(gòu)如何靈活的支持整個業(yè)務(wù)的快速發(fā)展;二是如何組織全球服務(wù)商的物流能力打造可靈活復(fù)用物流網(wǎng)絡(luò);三是國際化架構(gòu)和部署的方案;四是菜鳥各物流服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)如何更高效互聯(lián)互通。

　　因此，從2013年到現(xiàn)在，菜鳥技術(shù)架構(gòu)的經(jīng)歷了三個不同階段的演進(jìn)：1.0階段是煙囪式垂直簡單協(xié)同模式;2.0階段是平臺的多段精細(xì)化協(xié)同模式;3.0是未來國際化、全球化、區(qū)域化的協(xié)同模式。

　　1.0階段目標(biāo)或者業(yè)務(wù)需求很簡單，通過C1、C2兩個合作伙伴的運輸方式將包裹從A點賣家送至B點買家。但這模式存在三個問題，重復(fù)建設(shè)、對外接口不統(tǒng)一、運維成本高。

　　2.0階段即平臺化多段精細(xì)化協(xié)同模式。這個階段的技術(shù)的命題是，將不同業(yè)務(wù)包裹，選取C(x)、C(y)、C(z)，不同的路徑從A點送到B，并達(dá)到方案最優(yōu)，因此需要搭建整個平臺化的架構(gòu)方案來支持靈活的協(xié)同調(diào)度的引擎，并達(dá)到方案最優(yōu)。

　　如上圖所示，各核心平臺需關(guān)注的重點包括：1.路由平臺。路由平臺的職責(zé)是通過智能算法優(yōu)選來識別網(wǎng)絡(luò)路徑的最優(yōu)解;2.履行平臺。在計劃計算出來之后，履行平臺進(jìn)行調(diào)度;3.可視化營運管理平臺。通過核心領(lǐng)域模型的抽象，將它抽象到系統(tǒng)里，過可視化的營運平臺連接(串聯(lián))，提供路由平臺和履行平臺使用。全球履約監(jiān)控系統(tǒng)的職責(zé)是讓整個包裹從端到端時效更高，更穩(wěn)定，成本更低，它必須細(xì)化到每筆訂單的狀態(tài)和履約的情況，并且做到實時報警，并進(jìn)行回饋機制。為進(jìn)行整體的平臺化，需考慮：一是按照問題域拆分整個應(yīng)用，不同的域使用不同的架構(gòu)和系統(tǒng)解決問題;二是對問題進(jìn)行建模;三是統(tǒng)一對外交互標(biāo)準(zhǔn);四是建設(shè)好周邊的配套體系。

　　關(guān)于服務(wù)化和平臺化。服務(wù)化按域?qū)⒁粋€應(yīng)用拆成多個應(yīng)用，解決的是功能耦合的問題。例如，接單域，表達(dá)域，結(jié)算域等;平臺化按業(yè)務(wù)將一個應(yīng)用的代碼拆成多塊，解決的是業(yè)務(wù)耦合的問題。例如，速賣通業(yè)務(wù)，天貓國際業(yè)務(wù)，淘海外業(yè)務(wù)等;一般情況下，先實施服務(wù)化，再實施平臺化。

　　平臺與業(yè)務(wù)解耦的技術(shù)，其解耦目標(biāo)是平臺不依賴業(yè)務(wù)代碼，但要調(diào)用業(yè)務(wù)代碼;核心思想是穩(wěn)定的中介，平臺和業(yè)務(wù)通過第三方中介進(jìn)行交互。第三方中介在業(yè)務(wù)里只需要實現(xiàn)擴展點、功能點即可。

　　3.0全球區(qū)域化協(xié)同的模式，其架構(gòu)目標(biāo)是A和B兩種業(yè)務(wù)相互復(fù)用對方的物流網(wǎng)絡(luò)和能力。而采用技術(shù)開啟新市場之時需要考慮代碼的復(fù)用還是代碼的再次擴展開發(fā)。市場國際化需從這幾方面考慮問題： 1、區(qū)域化的業(yè)務(wù)特點，因地制宜，注重解決物流的問題;2、應(yīng)用依賴的解耦，如何進(jìn)行部署;3、國際化基礎(chǔ)套件，不同的組件同時具備國際化的能力;4、海外部署架構(gòu)方案的升級，其包括應(yīng)用部署、中間件部署，以及基礎(chǔ)支撐。

　　虛懷在現(xiàn)場以Lazada的國際化部署為案例講解了以下方面的考慮：1、業(yè)務(wù)的拓展分布; 2、網(wǎng)絡(luò)時延的考慮;3、應(yīng)用部署升級。為提升時延、保證吞吐量而構(gòu)建的全球數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)有兩個思路：1、要去中心化。2、就近接入。全球數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)解決方案有三層，第一層布站，搭建全球的網(wǎng)絡(luò)，第二層基于站點構(gòu)建數(shù)據(jù)集成云產(chǎn)品，第三層基于混合云架構(gòu)，搭建全球站點網(wǎng)絡(luò)，接入對應(yīng)端。

　　菜鳥混合云架構(gòu)圖主要的思想就是通過多國化，打好基礎(chǔ)架構(gòu)，對應(yīng)用端和運維體系，而數(shù)據(jù)能夠通過專線進(jìn)行跨機房同步使用。

<<<<菜鳥技術(shù)未來的挑戰(zhàn)

　　菜鳥技術(shù)未來要面臨復(fù)雜、多樣的場景，因此需要解決全球組網(wǎng)的協(xié)同，包括國際化本對本的業(yè)務(wù)，需要有效進(jìn)行組織，進(jìn)行抽象建模、設(shè)計;同時還要面臨全局的智慧大腦，以達(dá)到最優(yōu);此外，菜鳥還計劃對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以挖掘和分析數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)賦能，以及在終端系統(tǒng)建設(shè)的深度上，結(jié)合海關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行整個調(diào)度和壓測。簡單來說，要有廣度，又有深度，才能同時把菜鳥的快遞、倉配、跨境、末端、農(nóng)村這復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景解決好，實現(xiàn)全球24小時、全球72小時必達(dá)的目標(biāo)。