用数字孪生迎接智慧物流时代

随着移动互联网、工业4.0进程的演变，社会主导产业正从机电产业加速向信息智能产业转变。我国制造业得益于早期资源成本优势、人口红利及开放政策有了长足进步，随着国内外政经格局和产业分工改变对行业发展模式也产生了巨大冲击。大部分企业也逐步认识到供应链正在变得“无法掌控，很无奈，很无力”！传统供应链已经无法适应日益全球化的新经济发展环境，亟需进行数字化变革和创新。

当前我国制造业处于由信息化向数字化、智能化过渡阶段，配套物流供应链也处于仓配物流服务进化阶段，正在由机械化向自动化、智能化不断升级。其中物流产业是紧密衔接生产销售两端的桥梁，也是实现智慧供应链的关键路径。发展基于5G先进网络的智慧物流不仅可以推动双碳战略实施、提升整个行业作业效率、降低差错率，还可以实现人员、物料、产品和设备的全流程追踪及定位、管理、信息采集传达等功能。实现这一过程离不开关键技术发展，从物联网IoT到AIoT、云计算到端云协同、接口标准统一、人工智能（AI）、区块链和虚拟现实/增强现实/混合现实（VR/AR/MR）技术的发展，从传统仿真到现在的数字孪生，已经具备了对实体对象进行数字建模并实现实体到数字模型的动静实时映射和交互的基础能力，正在对制造业和智慧物流供应链行业产生深远影响。

在生产制造领域，可以用数字孪生技术对各种材料配置进行分析比较，以确定最佳控制流程，如加工步骤操作时序等；对生产过程进行持续模拟监测以确定最优工艺参数，如设备温湿度管理、加工时长、清洗时长次数等；对产品的使用情况进行持续监控预测其性能，如设备温度、噪音、材质纹理异常监测等。

在物流供应链领域，可以用数字孪生技术对仓库、器具和配送城市等进行数字建模实现实体对象的数字3D表示，如通过视觉点云数据构建仓库VR模型，采用Unity3D、EasyAR、VPAS等技术实现库内自动导航寻址；实现货物管理智能视觉语音应用及货物实时溯源，如通过融合人工智能CV物体识别、OCR识别、智能语音、NLP语义分析等技术实现对货物智能识别和语音交互操作，采用轻量级节点技术构建可信网络和可信计算；对仓配过程管理实现精准可视化展现、智能提示，如仓储作业过程中的单据识别（非结构化数据解析）、库存变动（图像比较），对人员、设备、状态、动作（行为识别：安全驾驶、佩戴安全帽、安全绳）进行精细化的实时反馈和指令同步，使现实实体能够真实完整的在数字孪生空间中进行展示和控制；对供应链异常管控实现自主决策、算法自动迭代，如通过深度学习算法可以较好处理3D场景下的装箱流程策略问题、通过数字采集构建了实体模型和机理模型，并在业务执行过程中通过数据处理自主学习使业务机理模型不断优化迭代、自动更新；对供应链二氧化碳排放进行轨迹管理和预警等。

构建数字孪生供应链智慧物流体系，实质上也是在发展基于供应链的智慧物流新基建。其包含了从物理层、数字层到应用层、决策分析层的构建过程，需要集成人工智能、物联网、区块链及先进网络连接等前沿领域的技术和相关设备，对供应链网络、计划执行系统、终端设备、各种物料和人以及整个供应链运营环境数据进行高速、低延迟、广连接的融合链接。实现这一链接需要具有通用性的产品模型及服务平台，通过超越传统企业的系统集成并综合先进技术建立无缝的数据流以实现持续性数字化创新。

数字孪生平台应用可以将物流供应链要素转化为可以实时互动的数字资产和数字能源，能够有效提高生产作业效率、增加系统动态协同、调配性能，使功能交付更加灵活和柔性化，从而提升供应链整体效率。通过孪生场景的数字化实时重现，人、货、场的空间环境可视透明，可以有效提升仓储利用效率、人员作业效率；通过多种传感器实时采集实体数据，可以多维度展现实体状态，为异常监控提供即使、精准的数据依赖，并可以对异常进行实时反馈和干预管控，提升了系统可靠性；同时结合可穿戴设备及虚拟增强现实技术可以有效提升数据采集及交互的易用性和便捷性，通过改善用户体验提高系统易用性和友好性。另外可以通过区块链技术为系统提供可信网络及可信计算，通过深度学习等人工智能算法从视觉计算、语义分析到推荐策略等为整个供应链服务提供相应的算法模型及解决方案，使业务流程更加安全、更加智能。

共生物流“基于数字供应链孪生智慧物流”项目在近端物流仓配业务基础上构建了数字孪生实体数字模型和机理模型，通过智能物联网(AIOT)设备、先进网络(4G及实验室环境5G)进行数据交互和边缘计算，通过智能算法进行模型预测的学习和更新。项目涉及了分布式的仓库网点和多种移动配送场景及终端设备，需要部署使用稳定、高速、安全、广连接的通讯网络以满足孪生系统扩展数据交互及传输需求，通过5G通讯网络可以提供从带宽适配、节点部署到能源规划等方面的性能支撑，可以较好地满足供应链数字孪生场景扩展应用。

项目使用了页面3D技术实现了仓储和城市地图的数字模型，将传统的二维报表数据转化为三维动态孪生场景，实时重现了业务流程，为智慧供应链服务提供了物理实体的数字孪生场景。系统构建具有低代码、模型丰富、支持仓配全场景应用、服务面广实用性强等特点，并且构建成本低、投资少、对现有系统要求低、日常维护成本也少，可以低成本、快速实现老旧仓库智能化升级改造，具有较好的通用性和可复制性。未来项目计划先通过基于5G网络的数字供应链孪生开展县域智慧物流应用试点，为县域物流行业实体如智能物流装备基地、智能产地配送中心、集成加工中心、区域共配中心等提供相应技术和平台服务，之后再总结实施经验逐步扩大城市推广。

技术进步推动了制造业及工业互联网不断升级，随着大数据、云计算、人工智能、物联网、区块链等新技术与制造业深度融合，更高性能网络、大规模人机交互、可穿戴设备及AI算法模型普及应用等将成为司空见惯，人机关系也会从生产协同逐步升级为决策协同。企业也必将形成以IT技术牵引业务内外生态和供应链扩展形成创新核心竞争力，进一步实现上下游企业需求、库存和物流信息可共享可溯源，提供更低成本能耗、更高产出效率、更好服务体验的智慧物流供应链服务。

目前在数字孪生供应链应用中也存在一些挑战，如智能仓配设备高昂的投入、企业系统间兼容性不高、企业自身缺乏专业技术运维人员、企业个性化流程与标准智能产品之间存在较多差异、头部赋能企业对中小物流企业支持力度不够等等，也预示着新旧技术的更迭是个相对长期的过程，需要坚持整合推进。值得庆幸的是，我们正处于这次工业革命浪潮的前沿，拥有较为完整的工业体系和高质量的消费市场，更拥有从中央到地方的政策和强有力支持，有理由相信在这次变革中我们会起到积极作用，就让我们共同面对、积极拥抱这个数字工业时代，共生共赢！