什么是PI？它何以成為物流競爭的新武器？
時間：2024-01-07
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01
什么是pi(physical internet)
physical internet 一詞最早出現在2006年6月17日英國《經濟學人》上:the physical internet : a survey of logistics。全文是以聯邦快遞的業務為大背景，講述了全球供應鏈所面臨的挑戰和風險，建議全球化不僅僅需要加強公路、鐵路、海運、空運的協調，還需要另外一條全新的實踐途徑：互聯網。受這篇文章和這個詞條的啟發，benoit montreuil(班旺?蒙特爾)教授在2011年3月發表了physical internet理論,《towards a physical internet：meeting the global logistics sustainability grand challenge》。
該文從“全球物流不可持續的論斷”出發，分析了若干的“當前”物流運作方式是不可持續的現象特征。進而提出“physical internet”(以下簡稱：pi)的愿景構想。建議物流操作參考互聯網的運作體系，因為在互聯網中，數據的傳輸在全球已經形成了一套統一的協議規范和接口，使得信息數據可以在龐大的互聯網中無縫的、高效的傳輸，推動了各種信息應用的革命性變革。
pi建議將互聯網的原則和規范體系借鑒到全球物流運作當中，建立一個全球開放、互聯的物流網絡，使用一組協議和標準化的智能接口，以發送和接收可被標準模塊承載工具承載的實體商品。
文章認為這是一種可實現全球物流持續發展的新路徑，可以有效的提升物流運作效率、節能減排等。最后文章發出了一些展望和期待，期待未來能有的機構、組織，不同專業的人才共同運用不同的知識和技能來推動pi在全球的發展和應用。
在理論上，pi將確實有可能為全球帶來一個開放共享的物流體系，將使得運輸中物流轉移操作的成本更低，更流暢，更安全，為現代物流業帶來更大的價值，提高資源利用率和附加值。
在benoit教授提出了pi理論以后，就受到了各方的高度關注。benoit教授所創建并任職的physical internet研究中心已經受到美國國家科學基金會(nsf)資助。從2014年始，每年都會在全球不同城市召開一年一度的ipci(international physical internet conference)，2020年第六屆在中國深圳召開以在全球推廣pi的理念，并探討應用于現實的物流體系。在第六屆ipic的會議上，physical internet在中國被翻譯為“智聯物流網”。
巧合的是，在2011年本人通過機械工業出版社出版了一本書《物流智聯網》，書稿成稿于2010年，在2011年1月30就其中的核心內容提交了專利申請，并在2016年獲得了中國的發明專利批準。其內容幾乎與physical internet完全一樣，都是致力于將互聯網的tcp/ip的數據傳輸協議體系借鑒到物流的業務運作當中。以推動建立開放、統一類似于互聯網的、可以進行資源熱插拔的物流業務運作體系。“物流智聯網”的提出和benoit 教授所創建的“physical internet”在時間上是完全平行的。可惜，直到2019年因第六屆ipic會議在中國籌備召開，才通過朋友了解到pi的理論。
02
為什么物流運作可以借鑒互聯網
看過internet網絡數據傳輸原理的書籍的人都知道，在書中介紹數據傳輸原理時，都免不了用對貨物的配送，尤其是郵政系統對信件的配送來說明數據傳輸原理。也許當初darpa在設計apra網的時候，真的參考了郵政的運作體系。internet網絡經歷了半個世紀已經有了突飛猛進的發展，路由體系結構從核心路由體系結構演變成對等骨干路由體系結構。但是物流配送體系基本沒有什么大的變化。
為什么物流配送體系不能反過來參照網絡數據傳輸，來實現物流配送的快速發展?我們可以借鑒internet對ip包的傳輸原理，結合互聯網和信息技術構造一個全新、開放、可擴展的智能物流運作體系，從而實現全球物流配送，同時也實現物流的規模化與成本最優化。
(1)ip包數據傳輸原理
cp/ip協議(transfer control protocol/internet protocol)叫做傳輸控制/網際協議，又叫網絡通訊協議，是網絡中使用的基本通信協議，是internet網路數據傳輸的基礎。
cp/ip協議的基本傳輸單位是ip 包(ip packet)，ip數據包報文格式如表1。tcp協議負責把數據分成若干個數據包，ip協議再在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣數據就可以找到自己要去的地方。ip協議保證數據的傳輸，tcp協議保證數據的傳輸質量。
表1 ip數據報格式及首部中的各字段
路由是ip的一項重要功能，主要用來確定到目標主機的最佳路徑。在網絡中，每臺連入網絡的設備都有自己的ip地址。這就使得數據包的目的地址和網絡設備地址之間能夠形成一一對應的關系，路由器就是通過這些能唯一確定目的地的ip地址進行尋徑和轉發。
尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實現。路由選擇算法維護包含路由信息的路由表。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據路由表將目的網絡與下一站(next hop)的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新，更新維護路由表使之正確反映網絡的拓撲變化，并由路由器根據度量來決定最佳路徑。
轉發即沿著已尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發送到下一個站點(路由器或主機)，如果目的網絡直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應的端口上。
典型的路由選擇協議方式有兩種：靜態路由和動態路由。靜態路由是在路由器中設置固定的路由表。動態路由是網絡中的路由器之間相互通信，傳遞路由信息。它能實時地適應網絡結構的變化。如果路由更新信息表明發生了網絡變化，路由選擇軟件就會重新計算路由，并發出新的路由更新信息。這些信息通過各個網絡，引起各路由器重新啟動其路由算法，并更新各自的路由表以動態地反映網絡拓撲變化。
路由算法在路由協議中起著至關重要的作用，采用何種算法往往決定了最終的尋徑結果。路由算法使用了許多種不同的度量標準去決定最佳路徑。通常所使用的度量有：路徑長度、可靠性、時延、帶寬、負載、通信成本等。
(2)物流配送
物流配送的一般定義是：將貨物通過物流配送節點送達收貨人。其過程是：將正確的貨物從正確的地點取出，在客戶要求的時間送到客戶要求的地點，交到正確的客戶手中。從中我們可以看出，發起物流配送需要具備以下的條件：
· 地址，包括起始發貨地址(源地址)和終到收貨地址(目的地址);· 取貨，送貨時間;· 相關的聯系人員;· 貨物的基本屬性，如重量，體積，相關物理和化學性質等;
用一張類似于ip數據報文格式的表將這些信息列出如上表2所示：
表2 貨物配送指令基本信息表
作為物流配送的承擔方需要結合以上的信息，按照成本最省的原則，選擇合適的方式完成物流配送作業。
(3)二者的相似性
根據以上對internet ip數據包的傳輸原理介紹以及對物流配送的分析，可以發現二者之間有著高度的類似：
1) 都是進行位置的轉移，無論是數據還是貨物，ip包數據是從網絡一個節點轉移到另外一個節點;實際中貨物是從一個具體空間位置轉移到另外一個具體空間位置，都要求能準確無誤的到達目標位置。
2) 都面臨著傳輸方式路線的選擇，ip包數據傳輸方式選擇是由路由器根據線路情況來完成;實際貨物是由物流配送公司根據貨物的要求以及運輸方式和路線來做出判斷。
3) 路由器和物流配送都是進行“接收—轉發”工作，路由器是對ip包進行“接收—轉發”;物流配送是對貨物進行“接收—轉發”。
根據二者的相似對比，對物流配送進行類似于ip數據傳輸的抽象：
1) 將貨物或是包裹抽象為ip數據包;發貨地址抽象為源地址，收貨地址抽象為目的地址。
2) 將物流配送網絡抽象為internet網絡，節點間的運輸路線抽象為網絡中的物理連接介質。
3) 將貨物傳輸路線抽象為路由鏈路。無論是貨物還是ip包都是建立一條從發貨人到收貨人，從源地址到目的地址的可聯通路徑。
根據二者的相似性，很明顯物流配送也可以參照internet ip數據傳輸那樣進行貨物配送。可以將各個物流網點進行網絡串聯，形成物流配送網絡，貨物可以根據選擇優化的路徑進行物流配送。其實當前的快遞物流體系基本上也有類似的模樣。
03
當前的快遞網絡就很類似于早期互聯網
如上，也許是早期互聯網的設計原理參考了郵政物流體系的運作。所以，快遞物流網絡的運作結構怎么看都有點相似于互聯網的架構，尤其是需要結網的物流運營體系。
比如：快遞物流網絡。這種覆蓋全國、甚至全球的網絡結構，在運營周轉過程中必須存在“集”、“轉”、“分”、“派”的基礎動作環節。通過這些環節的接力才能完成每票快遞高效的流轉。在“集”的環節必然存在同向的多票業務包裹要通過“集包袋”或者“籠車”等標準化承載設備進行打包合并，類似于數據包的組裝;在“轉”的環節無論是基于公路貨車、還是鐵路火車或是航空飛機的轉運等，這都類似于數據在光纖、銅纜上的傳輸;在“分”的環節就是在分撥樞紐或者物流站點進行拆包分揀，或是再次打包合并，然后再次轉運;末端的“派”即是最終將包裹交付給收貨方，也相似于
什么是pi(physical internet)
physical internet 一詞最早出現在2006年6月17日英國《經濟學人》上:the physical internet : a survey of logistics。全文是以聯邦快遞的業務為大背景，講述了全球供應鏈所面臨的挑戰和風險，建議全球化不僅僅需要加強公路、鐵路、海運、空運的協調，還需要另外一條全新的實踐途徑：互聯網。受這篇文章和這個詞條的啟發，benoit montreuil(班旺?蒙特爾)教授在2011年3月發表了physical internet理論,《towards a physical internet：meeting the global logistics sustainability grand challenge》。
該文從“全球物流不可持續的論斷”出發，分析了若干的“當前”物流運作方式是不可持續的現象特征。進而提出“physical internet”(以下簡稱：pi)的愿景構想。建議物流操作參考互聯網的運作體系，因為在互聯網中，數據的傳輸在全球已經形成了一套統一的協議規范和接口，使得信息數據可以在龐大的互聯網中無縫的、高效的傳輸，推動了各種信息應用的革命性變革。
pi建議將互聯網的原則和規范體系借鑒到全球物流運作當中，建立一個全球開放、互聯的物流網絡，使用一組協議和標準化的智能接口，以發送和接收可被標準模塊承載工具承載的實體商品。
文章認為這是一種可實現全球物流持續發展的新路徑，可以有效的提升物流運作效率、節能減排等。最后文章發出了一些展望和期待，期待未來能有的機構、組織，不同專業的人才共同運用不同的知識和技能來推動pi在全球的發展和應用。
在理論上，pi將確實有可能為全球帶來一個開放共享的物流體系，將使得運輸中物流轉移操作的成本更低，更流暢，更安全，為現代物流業帶來更大的價值，提高資源利用率和附加值。
在benoit教授提出了pi理論以后，就受到了各方的高度關注。benoit教授所創建并任職的physical internet研究中心已經受到美國國家科學基金會(nsf)資助。從2014年始，每年都會在全球不同城市召開一年一度的ipci(international physical internet conference)，2020年第六屆在中國深圳召開以在全球推廣pi的理念，并探討應用于現實的物流體系。在第六屆ipic的會議上，physical internet在中國被翻譯為“智聯物流網”。
巧合的是，在2011年本人通過機械工業出版社出版了一本書《物流智聯網》，書稿成稿于2010年，在2011年1月30就其中的核心內容提交了專利申請，并在2016年獲得了中國的發明專利批準。其內容幾乎與physical internet完全一樣，都是致力于將互聯網的tcp/ip的數據傳輸協議體系借鑒到物流的業務運作當中。以推動建立開放、統一類似于互聯網的、可以進行資源熱插拔的物流業務運作體系。“物流智聯網”的提出和benoit 教授所創建的“physical internet”在時間上是完全平行的。可惜，直到2019年因第六屆ipic會議在中國籌備召開，才通過朋友了解到pi的理論。
02
為什么物流運作可以借鑒互聯網
看過internet網絡數據傳輸原理的書籍的人都知道，在書中介紹數據傳輸原理時，都免不了用對貨物的配送，尤其是郵政系統對信件的配送來說明數據傳輸原理。也許當初darpa在設計apra網的時候，真的參考了郵政的運作體系。internet網絡經歷了半個世紀已經有了突飛猛進的發展，路由體系結構從核心路由體系結構演變成對等骨干路由體系結構。但是物流配送體系基本沒有什么大的變化。
為什么物流配送體系不能反過來參照網絡數據傳輸，來實現物流配送的快速發展?我們可以借鑒internet對ip包的傳輸原理，結合互聯網和信息技術構造一個全新、開放、可擴展的智能物流運作體系，從而實現全球物流配送，同時也實現物流的規模化與成本最優化。
(1)ip包數據傳輸原理
cp/ip協議(transfer control protocol/internet protocol)叫做傳輸控制/網際協議，又叫網絡通訊協議，是網絡中使用的基本通信協議，是internet網路數據傳輸的基礎。
cp/ip協議的基本傳輸單位是ip 包(ip packet)，ip數據包報文格式如表1。tcp協議負責把數據分成若干個數據包，ip協議再在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣數據就可以找到自己要去的地方。ip協議保證數據的傳輸，tcp協議保證數據的傳輸質量。
表1 ip數據報格式及首部中的各字段
路由是ip的一項重要功能，主要用來確定到目標主機的最佳路徑。在網絡中，每臺連入網絡的設備都有自己的ip地址。這就使得數據包的目的地址和網絡設備地址之間能夠形成一一對應的關系，路由器就是通過這些能唯一確定目的地的ip地址進行尋徑和轉發。
尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實現。路由選擇算法維護包含路由信息的路由表。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據路由表將目的網絡與下一站(next hop)的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新，更新維護路由表使之正確反映網絡的拓撲變化，并由路由器根據度量來決定最佳路徑。
轉發即沿著已尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發送到下一個站點(路由器或主機)，如果目的網絡直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應的端口上。
典型的路由選擇協議方式有兩種：靜態路由和動態路由。靜態路由是在路由器中設置固定的路由表。動態路由是網絡中的路由器之間相互通信，傳遞路由信息。它能實時地適應網絡結構的變化。如果路由更新信息表明發生了網絡變化，路由選擇軟件就會重新計算路由，并發出新的路由更新信息。這些信息通過各個網絡，引起各路由器重新啟動其路由算法，并更新各自的路由表以動態地反映網絡拓撲變化。
路由算法在路由協議中起著至關重要的作用，采用何種算法往往決定了最終的尋徑結果。路由算法使用了許多種不同的度量標準去決定最佳路徑。通常所使用的度量有：路徑長度、可靠性、時延、帶寬、負載、通信成本等。
(2)物流配送
物流配送的一般定義是：將貨物通過物流配送節點送達收貨人。其過程是：將正確的貨物從正確的地點取出，在客戶要求的時間送到客戶要求的地點，交到正確的客戶手中。從中我們可以看出，發起物流配送需要具備以下的條件：
· 地址，包括起始發貨地址(源地址)和終到收貨地址(目的地址);· 取貨，送貨時間;· 相關的聯系人員;· 貨物的基本屬性，如重量，體積，相關物理和化學性質等;
用一張類似于ip數據報文格式的表將這些信息列出如上表2所示：
表2 貨物配送指令基本信息表
作為物流配送的承擔方需要結合以上的信息，按照成本最省的原則，選擇合適的方式完成物流配送作業。
(3)二者的相似性
根據以上對internet ip數據包的傳輸原理介紹以及對物流配送的分析，可以發現二者之間有著高度的類似：
1) 都是進行位置的轉移，無論是數據還是貨物，ip包數據是從網絡一個節點轉移到另外一個節點;實際中貨物是從一個具體空間位置轉移到另外一個具體空間位置，都要求能準確無誤的到達目標位置。
2) 都面臨著傳輸方式路線的選擇，ip包數據傳輸方式選擇是由路由器根據線路情況來完成;實際貨物是由物流配送公司根據貨物的要求以及運輸方式和路線來做出判斷。
3) 路由器和物流配送都是進行“接收—轉發”工作，路由器是對ip包進行“接收—轉發”;物流配送是對貨物進行“接收—轉發”。
根據二者的相似對比，對物流配送進行類似于ip數據傳輸的抽象：
1) 將貨物或是包裹抽象為ip數據包;發貨地址抽象為源地址，收貨地址抽象為目的地址。
2) 將物流配送網絡抽象為internet網絡，節點間的運輸路線抽象為網絡中的物理連接介質。
3) 將貨物傳輸路線抽象為路由鏈路。無論是貨物還是ip包都是建立一條從發貨人到收貨人，從源地址到目的地址的可聯通路徑。
根據二者的相似性，很明顯物流配送也可以參照internet ip數據傳輸那樣進行貨物配送。可以將各個物流網點進行網絡串聯，形成物流配送網絡，貨物可以根據選擇優化的路徑進行物流配送。其實當前的快遞物流體系基本上也有類似的模樣。
03
當前的快遞網絡就很類似于早期互聯網
如上，也許是早期互聯網的設計原理參考了郵政物流體系的運作。所以，快遞物流網絡的運作結構怎么看都有點相似于互聯網的架構，尤其是需要結網的物流運營體系。
比如：快遞物流網絡。這種覆蓋全國、甚至全球的網絡結構，在運營周轉過程中必須存在“集”、“轉”、“分”、“派”的基礎動作環節。通過這些環節的接力才能完成每票快遞高效的流轉。在“集”的環節必然存在同向的多票業務包裹要通過“集包袋”或者“籠車”等標準化承載設備進行打包合并，類似于數據包的組裝;在“轉”的環節無論是基于公路貨車、還是鐵路火車或是航空飛機的轉運等，這都類似于數據在光纖、銅纜上的傳輸;在“分”的環節就是在分撥樞紐或者物流站點進行拆包分揀，或是再次打包合并，然后再次轉運;末端的“派”即是最終將包裹交付給收貨方，也相似于