邮政快递智能系统体系研究

物流工程与管理

LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT

邮政速递

doi：10.3969/j. issn. 1674 -4993.2018.01.037

邮政快递智能系统体系研究#

□孔继利\\栾世超，朱洪利

23

(1.北京邮电大学自动化学院，北京1〇〇876;2.中国航空综合技术研究所，北京100028;

3.山东工商学院工商管理学院，山东烟台2005)

【摘要】在国家推动“一带一路”、“中国制造2025”等战略的背景下，现代邮政业所表现出来的增长潜力非常巨 大。在业务量持续增长、人工成本持续升高且客户对于时效性要求越来越严苛的情况下，现代邮政业对邮政快递智能 系统的需求变得越来越强烈。文中对邮政快递智能系统的体系进行了深入研究。首先，阐述了邮政快递智能系统的含 义、作用和特征。第二，详细分析了邮政快递智能系统在构建和运营过程中所使用的关键技术以及各关键技术在不同 企业的具体应用情况。最后，在给出邮政快递智能系统构成层次的基础上，设计了邮政快递智能系统的全景图。文中的 研究内容可以让邮政快递企业和相应的规划设计人员对邮政快递智能系统有更全面的了解，为邮政快递智能系统的构 建和运营提供一定的参考。

【关键词】一带一路；中国制造2025;现代邮政业；邮政快递智能系统;全景图【中图分类号】F252.24

【文献标识码】A

【文章编号】1674-4993(2018)01 -0106-05

Research on the Intelligent System Architecture of Postal Express

□ KONG Ji - li1, LUAN Shi - chao2 ,ZHU Hong - li3

(1. Automation School,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876；2. China Aero - poly Technology Establishment, Beijing 100028 ；3. School of Business Administration,Shandong Technology and Business University,Yantai 2005,China)

potential of modem postal industry is enomious. The demand of the modem postal industry for postal express intelligent system is constandy increasing, while volume of business and labor cost are rising, and the timeliness requirements are becoming more and more strict. The architectures of postal express intelligent system are researched deeply in this paper. First of all, the definition, function and characteristics of postal express intelligent system are expounded. Secondly, the key technologies used in the construction and operation of postal express intelligent systemand the specific application of each key technology in different enterprises are analyzed in detail. Finally, a new panoramic of postal express intelligent system is designedwhen the structure of the postal express intelligent system was given. The content of this papemot only makes the postal express enterprises and the corresponding planning and design personnel have a more comprehensive understanding of the post express intelligent system,but also provides some references for the constructionand operation of postal express intelligent system.

【Key words】 the Belt and Road;Made in China 2025;modern postal industry;postal express intelligent system

1引言

在互联网与移动互联网、新商业模式——

电子商务的共

同推动下,邮政快递业已跃居为我国经济发展的一匹“黑马”， 是推动流通方式转型、促进消费升级的先导产业，成为现代服 务业的重要组成部分[1]。2012年~ 2016年的这五年时间，快 递业务量以年均 50% 左右（55. 04%、61. 51%、51. 90%、48. *

07%和51. 33% )的速度增长。2017年前三个季度全国快递 服务企业业务量完成273.9亿件，同比增长29_ 8% ;业务收人 完成3425亿元，同比增长26.7% [2]。基数如此巨大且增长速 度如此之快的邮政快递业的高效、可靠运行需要集成多种现 代高新技术的系统来进行支撑。而邮政快递智能系统正是集 成了互联网与移动互联网、物联网、自动识别技术、云计算、大

【Abstract】 In the context of the China -proposedthe Belt and Roadlnitiative and “Made in China 2025” plan, the growth

【收稿日期】2017-11-08

*基金项目:航空科学基金项目（2015ZG41003);北京邮电大学青年科研创新计划专项-人才项目（2017RC26);山东省自然科学

基金资助项目（ZR2016GQ07);山东工商学院博士启动基金资助项目（BS201524)。

【作者简介】孔继利（1982—）,男，天津萷县人,副教授，研究方向:智能物流系统规划与设计，流水车间调度。

栾世超(1982-),男，山东高密人，管理学博士，高级工程师，研究方向:精益管理，工业工程。朱洪利（1985—），男，博士，讲师，研究方向:应急调度、生产调度。

第1期孔继利等:邮政快递智能系统体系研究107

数据、人工智能技术、智能优化算法、定位跟踪技术、数据安全 技术等各种最新技术与方法的一体化智能解决方案。特别是 在“一带一路”与“中国制造2025”等国家战略、“互联网+ ”行 动计划、“大众创业、万众创新”等大的环境背景下，邮政快递 智能系统的研究与应用已成为学术界和企业界关注的热点。 本文将从邮政快递智能系统的含义、作用、特征、分类、关键技 术以及全景等多个纬度深入研究邮政快递智能系统，目的是 进一步理清邮政快递智能系统的体系结构，为邮政快递企业 构建适合自身发展需要的邮政快递智能系统提供一定的 思路。2

邮政快递智能系统的含义及作用

邮政快递智能系统是智能物流系统在现代邮政、快递等 行业的典型应用。邮政快递智能系统是以物联网广泛应用为 基础，利用先进的信息采集、信息传递、信息处理、信息管理技 术、智能化技术，通过信息、技术与邮政快递作业、管理等系统 的集成，使现代邮政快递业务的供给方和需求方共同融入的 一体化智能系统，该智能系统应该具备思维、感知、学习、推理 判断和自行解决邮政快递中某些问题的能力。

邮政快递智能系统以消耗最少的自然资源和社会资源为 代价，达到最大限度地保护生态环境、提供最佳服务的目的。 该系统的应用将极大地提升邮政快递行业对信息的综合处理 能力和对相关资源的优化配置能力，智能装卸搬运、智能分 拨、智能运输、智能管理、智能服务将成为该系统的主要服务 形式，其对建设智能邮政快递、安全邮政快递和绿色邮政快递 具有重大的战略意义。3

邮政快递智能系统的特征

邮政快递智能系统具有信息化、高度柔性的自动化、集成 化、网络化和智能化的特征，如图1所示。

图1

邮政快递智能系统的特征

3.1 信息化

邮政快递智能系统之所以能够智能地连接与集成邮政快 递企业内外部的全部流程，实现整个邮政快递智能系统全流 程的透明化、分散化、实时化控制，其关键在于信息化。只有 在邮政快递系统的全流程中实现信息化，才能使该系统具有 智能化的功能[3]。邮政快递智能系统的信息化表现在快件本 身的信息化，信息收集的自动化和数据库化，信息处理的电子

化，信息传递的网络化、标准化和实时化以及信息存储的数字 化等诸多方面。3.2高度柔性的自动化

邮政快递智能系统的自动化是指在邮政快递作业过程中 的设备和设施的自动化，包括收寄、运输、包装、分拨、派发、识 别等作业过程的自动化，其基础是邮政快递智能系统的信息 化。邮政快递智能系统的自动化借助于自动识别系统、自动 检测系统、自动分拣系统、自动存取系统、自动跟踪定位统以 及信息引导系统等技术来实现对邮政快递系统各作业环节信 息的实时采集和跟踪。在电子商务蓬勃发展的时代，客户需 求具备高定制化的特征，因此，要求与之对应的邮政快递系统 在自动化的基础上还应具备更高的柔性，这既包括流程方面 的柔性，又包括硬件和布局方面的柔性[3]。3.3 集成化

邮政快递智能系统的集成化主要体现在技术系统的集成 和管理系统的集成两个方面。技术系统集成是指将先进的信 息化技术、机电一体化技术、自动化技术以及智能化技术等进 行有效集成。管理系统集成是指将各种运营管理业务系统 (如订单管理系统、分拣支持系统、时效管理系统、指挥调度系 统、定位跟踪系统等)集成在一起以实现订单生命周期的可视 化管理。邮政快递智能系统的集成化能有效实现现代邮政业 各环节的信息共享和资源的整合，有效提高快件时效性、降低 运营成本，提高邮政快递企业的竞争能力。3.4 网络化

邮政快递智能系统的网络化主要体现在信息的网络化和 设施设备的网络化两个方面。邮政快递智能系统的信息网络 化是指根据邮政快递设施设备网络化的发展需要，利用计算 机通信网络技术、互联网与移动互联网技术和物联网技术等 建立起来的邮政快递信息网络。邮政快递智能系统的设施设 备网络化是指政快递系统中的各种设施设备不是单独孤立地 运行，它们通过邮政快递智能系统的信息网络化智能地连接 在一起，构成一个全方位的网络结构（天网、地网和信息网）， 可以实现快速地信息交换与自主决策[3]。3.5智能化

智能化是邮政快递智能系统的核心特征，是有别于其他 邮政快递系统的主要标志。邮政快递系统的智能化主要通过 硬件的智能化、软件的智能化、规划与设计方法的智能化、作 业的智能化和管理的智能化来体现，如图2所示。

图2

邮政快递系统智能化的表现形式

①硬件的智能化主要包括装卸搬运设备的智能化、分拣 设备的智能化、输送设备的智能化、储存设备的智能化和运输 配送车辆的智能化等。

108

② ③

物流工程与管理

软件的智能化主要包括智能接单、智能分拨、配送路线 规划与设计方法的智能化主要是借助智能优化算法来

第40卷

实时优化、智能调度、定位跟踪等。

对邮政快递系统的网络、节点、分拨系统、运输与配送系统、评 价系统等进行智能地规划与设计。

④ ⑤ 作业的智能化主要通过采用智能化技术，有效提髙邮 管理的智能化主要体现在智能化地获取、传递、处理与

政快递行业作业的效率和安全性，减少作业的差错率。利用信息和知识，为邮政快递行业和企业的管理决策服务。

4

邮政快递智能系统的分类

可以从不同的分类视角对邮政快递智能系统进行分类。 本文主要从业务角度和智能化表现形式角度对邮政快递智能 系统进行分类。

①从业务角度进行分析，邮政和快递是两种具有相似之

处但本质上存在差别的行业。因此，邮政快递智能系统可以 分为智能邮政系统和智能快递系统等两大子系统，如图3所示。

图3

邮政快递智能系统分类（业务角度）

②从智能化表现形式角度进行分析，可以把邮政快递智 能系统分为智能硬件子系统、智能软件子系统、智能作业子系 统、智能管理子系统和智能规划与设计子系统等五大子系统， 如图4所示。

图4

邮政快递智能系统分类（智能化表现形式角度)

现代邮政业中所提到的邮政快递智能系统可能是本分类 体系中的某一类智能系统或某几类智能系统的组合。5

邮政快递智能系统的关键技术

邮政快递智能系统的高效运行需要大量的关键技术做支 撑，这些关键技术包括：自动识别技术、大数据技术、云计算技 术、物联网技术、人工智能技术、智能优化技术以及定位跟踪 技术等，如图5所示。

图5邮政快递智能系统的关键技术

5.1自动识别技术

在邮政快递业务的运转流程中，自动识别技术具有自动 获取信息和自动录入信息的功能。在构建邮政快递智能系统 时，可以考虑使用的自动识别技术包括条码技术、射频识别技 术、图像识别技术、生物识别技术（人脸识别、指纹识别、声音 识别、虹膜识别）等。例如:顺丰控股引入一种新型寄件方式 “二维码运单扫码寄件”，用户通过扫描二维码，输入必要寄件 信息，可快速完成寄件，实现更快的信息前置，寄件流程对用

户更加透明，从而提高了客户服务满意度;并且通过综合运用 图像识别技术，实现单据数据实时处理和应用，优化单据系统

业务处理流程，大幅降低纸质单据信息获取的成本；目前，顺 丰控股机器识别对手写汉字运单识别整体准确率已超过 90%，座机电话号码准确率为99. 61%、手机号码准确率99. 98%、收件地址准确率99.97%，均高于人工录单准确率[4]。 5.2大数据技术

大数据通常是指用传统的软件工具难以进行存储、分析 和管理的多种类型的大容量数据;而大数据技术则是指从各

种各样类型的巨量数据中，快速获得有价值信息的技术;大数 据问题的核心就是大数据技术。大数据关键技术主要包括: 大数据捕捉技术、大数据预处理技术、大数据存储及管理技 术、大数据分析与挖掘技术以及大数据可视化技术等。邮政 快递智能系统可以利用大数据技术进行网点选址、优化配送 线路以及合理安排储位等。例如:利用大数据技术对快件特

性、客户需求及交通状况等这些影响配送速度和配送效益的 信息进行分析，再综合考虑各方面的因素，选择出最合适的配 送路线;而且在配送的过程中，邮政快递智能系统还可以利用 新产生的数据，快速地分析配送路线的交通状况，对事故频发 的路段提前做出预警;通过精准分析整个配送过程的信息，实 现配送的智能化管理[6]。顺丰控股自2016年开始建立基于 大数据驱动的仓库选址、商家销售预测、库存分仓策略和智能 调拨方案；并推出了快递行业首款面向客户的大数据产 品——

数据灯塔，在融合海量内部数据和外部数据的基础上，

第1期孔继利等:邮政快递智能系统体系研究109

运用大数据技术,做到实时统计、即时分析，为客户提供物流 仓储、市场推广、精准营销、产品运营等方面的决策支持，助力 客户优化物流和拓展业务[4]。5.3云计算技术

云计算有狭义云计算和广义云计算之分，狭义云计算是 指

IT基础设施的交付与使用模式，广义云计算是指服务的交

付与使用模式[7]。例如:2009年成立的“阿里云”可以提供 “大运输解决方案”，该解决方案的业务层包括车联网、路径优 化、运输管理和仓储管理等不同的应用。邮政快递智能系统 可以利用基于“阿里云”提供的路径优化算法，有效计算出最 优的运输配送路线，并可在结合销量预测数据和实际销售情 况数据的基础上对库存做出规划，减少货物在不同仓储和产 地之间的转移次数,提升运输配送效率。

5.4物联网技术

物联网是指通过条形码、射频识别、红外感应器、全球定 位系统、激光扫描仪等信息传感设备，按约定的协议,在任何 时间、任何地点都能实现人与人、人与物、物与物的连接，并进 行信息交换和通信从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和 管理的一种庞大网络系统。邮政快递智能系统可以利用物联 网技术实时查询快件轨迹、调度运输资源、管理在途车辆、实 时监控快件流转的全过程等。5.5人工智能技术

人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智 能行为，这些智能涉及学习、感知、思考、理解、识别、判断、推 理、证明、通信、设计、规划、行动和问题求解等活动[8]。在邮 政快递行业，人工智能技术的应用主要聚焦在:智能搜索、推 理规划、模式识别、计算机视觉以及智能机器人等领域。例 如:阿里巴巴旗下的菜鸟网络，开发出配送机器人菜鸟小G, 有助于解决最后一公里配送难题;京东推出的无人机、无人仓 等，既改变了物流行业传统的配送方式，也大大提高了物流效 率[9]。而亚马逊的智能机器人KIVA的工作效率非常高，其 运转速度比人力快很多，而且不知疲倦;KIVA可以让货架“走 到”取货者面前，这在大大节省劳动力的同时,也让整个物流 过程实现了自动化[1°]。5.6智能优化技术

智能优化技术是一种成熟的具有高鲁棒性和广泛适用性 的全局优化技术，具有自组织、自适应、自学习的特性,能够不 受问题性质的，有效地处理传统优化算法难以解决的复 杂问题。常用的智能优化算法包括遗传算法、禁忌搜索算法、 模拟退火算法、蚁群算法、粒子群优化算法以及人工免疫系统 等。邮政快递智能系统常利用智能优化技术进行节点选址、 库存优化、车辆调度、路径优化等工作。例如:“菜鸟物流云” 在“产品与服务”中的“业务组件”模块中提供了车辆路径规 划服务和装箱服务;其中,菜鸟的车辆路径规划服务是菜鸟网 络自主研发的车辆路径优化算法，技术上融合了大规模邻域 搜索、超启发式算法、基因算法、分布式并行化和增强学习;可 基于用户输入的客户信息、车辆信息、仓库信息、约束条件等 信息，利用菜鸟的车辆路径优化算法，快速地生成较优的配送

线路，并且包括每条线路使用的车型、客户顺序和成本等 信息[1。]〇

5.7定位跟踪技术

定位跟踪系统是利用卫星导航技术、移动网络技术、GIS 技术等各类技术手段实现对邮政快递智能系统中的人员、运 输设备、快件、单元化设备等位置信息连续采集和实时监控的 信息系统。定位跟踪技术是实现智能邮政快递的重要技术支 撑;通过实现定位跟踪管理，从而降低物流成本、提升邮政快 递企业的管理水平。利用定位跟踪系统可以实时获取邮政快 递企业车辆、运送快件的实时位置信息，能够显示快件在途信 息，让邮政快递管理人员能够了解运输车辆、快件的实时位 置。调度人员也可以根据快件的运送地点，结合收件人的收 件需求，通知离其最近的运输车辆进行派件，并通过掌握行使 中运输车辆的速度、时间及目标距离，判断运输车辆到达的时 间，通知收件人提前做好收件的准备，有利于物流与配送衔 接,实现人、车、货的动态匹配，从而减少了运输车辆的空驶率 和闲置率，提高了运输车辆的利用率[5]。5.8其他技术

除了上述关键技术外，邮政快递智能系统还需要用到电 子数据交换技术、感知技术、互联网与移动互联网技术、通信 技术以及数据安全技术等。例如:顺丰控股推出了“丰密运 单”，其可对个人信息全面加密，能够实现快递面单的全方面 信息隐藏，在保护客户隐私的同时,提升了客户满意度;此外， 针对未使用“丰密运单”客户的敏感信息，顺丰控股进行集中 的应用认证及数据加密，以全力保障客户的信息安全[4]。 6

邮政快递智能系统全景分析

本文将邮政快递智能系统分为三层，分别为邮政快递智 能系统的构成层(第一层）、邮政快递智能系统的规划与设计 层(第二层）以及邮政快递智能系统的技术与方法层。下面分 别对邮政快递智能系统的三层内容进行详细说明。

第一层,邮政快递智能系统的构成层。邮政快递智能系 统的构成层由天网、地网和信息网等组成。

第二层,邮政快递智能系统的规划与设计层。邮政快递 智能系统的规划与设计层主要包括邮政快递智能系统的智能 设备的规划与设计、邮政快递智能系统的信息系统的规划与 设计、邮政快递智能系统的网络与节点的规划与设计、邮政快 递智能系统的运输与配送的规划与设计、邮政快递智能系统 的综合评价技术等组成。

第三层,邮政快递智能系统的技术与方法层。邮政快递 智能系统的技术与方法层除了前面提到的关键技术外，还包

括各个不同智能子系统在规划与设计时常用的方法。例如： 在节点选址规划中，常用到的定性分析方法（专家打分法、德 尔菲法）、解析法(重心法、交叉中值法）、数学规划法(鲍摩- 瓦尔夫模型、奎汉-哈姆勃兹模型、P -中值模型、P -中心模 型、覆盖模型、无限服务能力带选址费用的选址模型、有限服 务能力带选址费用的选址模型、多产品模型、动态模型）、多准 则决策方法(层次分析法、模糊综合评价法、聚类方法、数据包 络分析法、TOPSIS方法、优序法）、启发式算法（增加算法、删

110物流工程与管理

第40卷

减算法、拉格朗日松驰算法、邻域搜索算法、禁忌搜索算法、遗 传算法、模拟退火算法、蚁群算法、人工神经网络算法）和仿真 方法(离散仿真、动态仿真、随机仿真)等[11]。

邮政快递智能系统全景图如图6所示。

智能系统的含义，阐述了邮政快递智能系统的作用和特征，从两个不同的视角对邮政快递智能系统进行了分类;其次，详细分析了邮政快递智能系统的关键技术以及不同技术在邮政快递领域的具体应用;第三，分析了邮政快递智能系统的构成层次，并设计了邮政快递智能系统的全景图。

图

6

邮政快递智能系统全景图

7

结束语

“一带一路”与“中国制造2025”两大国家战略以及“互联 网+ ”行动计划共同推动了信息化和工业化的高层次的深度 融合与创新发展，邮政快递所代表的现代邮政业作为衔接供 应链上下游以及电子商务线上线下交易的纽带，正在焕发新 的生机与活力。邮政快递智能系统为现代邮政业的运营提供 了绝佳的解决方案，在提高整个邮政快递行业的管理和监控 水平，提升邮政快递领域的作业能力，提高邮政快递企业生产 效率和减少作业差错等方面将发挥积极的作用。为了对邮政 快递智能系统有更全方位的了解，本文首先界定了邮政快递

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(上接第

153页）

技术新产品的推出，对原材料的需求种类更多，危险品运输也 会一直存在，未来涉及的危险品的种类也会更丰富。国家从上 到下对危险品运输越来越重视，优化危险品的运输，满足企业 的需求，研究并解决此问题，对企业的发展具有重大的意义。

运输成本，平板显示行业在危险品运输这一业务中，应整合整 个行业的运输需求，尽量集中发货，使危险品运输单价下降。 其次随着物流运输需求的增加和物流运输手段的进步，危险 品运输资源应该同步增加，在运输资源增加的情况下，运输时 效、安全、成本都是得到相应的改善。最后在进口的时候，加 大材料的国产化水平，就近设置危险品生产企业，通过管道运 输满足企业生产。

结语

4

随着平板显示行业技术的进步，产品的更新换代更快，新

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