01
什么是pi(physical internet)
physical internet 一詞最早出現(xiàn)在2006年6月17日英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》上:the physical internet : a survey of logistics。全文是以聯(lián)邦快遞的業(yè)務(wù)為大背景，講述了全球供應(yīng)鏈所面臨的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，建議全球化不僅僅需要加強(qiáng)公路、鐵路、海運(yùn)、空運(yùn)的協(xié)調(diào)，還需要另外一條全新的實(shí)踐途徑：互聯(lián)網(wǎng)。受這篇文章和這個(gè)詞條的啟發(fā)，benoit montreuil(班旺?蒙特爾)教授在2011年3月發(fā)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(xù)的論斷”出發(fā)，分析了若干的“當(dāng)前”物流運(yùn)作方式是不可持續(xù)的現(xiàn)象特征。進(jìn)而提出“physical internet”(以下簡(jiǎn)稱：pi)的愿景構(gòu)想。建議物流操作參考互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作體系，因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的傳輸在全球已經(jīng)形成了一套統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范和接口，使得信息數(shù)據(jù)可以在龐大的互聯(lián)網(wǎng)中無(wú)縫的、高效的傳輸，推動(dòng)了各種信息應(yīng)用的革命性變革。
pi建議將互聯(lián)網(wǎng)的原則和規(guī)范體系借鑒到全球物流運(yùn)作當(dāng)中，建立一個(gè)全球開放、互聯(lián)的物流網(wǎng)絡(luò)，使用一組協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)化的智能接口，以發(fā)送和接收可被標(biāo)準(zhǔn)模塊承載工具承載的實(shí)體商品。
文章認(rèn)為這是一種可實(shí)現(xiàn)全球物流持續(xù)發(fā)展的新路徑，可以有效的提升物流運(yùn)作效率、節(jié)能減排等。最后文章發(fā)出了一些展望和期待，期待未來(lái)能有的機(jī)構(gòu)、組織，不同專業(yè)的人才共同運(yùn)用不同的知識(shí)和技能來(lái)推動(dòng)pi在全球的發(fā)展和應(yīng)用。
在理論上，pi將確實(shí)有可能為全球帶來(lái)一個(gè)開放共享的物流體系，將使得運(yùn)輸中物流轉(zhuǎn)移操作的成本更低，更流暢，更安全，為現(xiàn)代物流業(yè)帶來(lái)更大的價(jià)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(guān)注。benoit教授所創(chuàng)建并任職的physical internet研究中心已經(jīng)受到美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(nsf)資助。從2014年始，每年都會(huì)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(guó)深圳召開以在全球推廣pi的理念，并探討應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)的物流體系。在第六屆ipic的會(huì)議上，physical internet在中國(guó)被翻譯為“智聯(lián)物流網(wǎng)”。
巧合的是，在2011年本人通過(guò)機(jī)械工業(yè)出版社出版了一本書《物流智聯(lián)網(wǎng)》，書稿成稿于2010年，在2011年1月30就其中的核心內(nèi)容提交了專利申請(qǐng)，并在2016年獲得了中國(guó)的發(fā)明專利批準(zhǔn)。其內(nèi)容幾乎與physical internet完全一樣，都是致力于將互聯(lián)網(wǎng)的tcp/ip的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議體系借鑒到物流的業(yè)務(wù)運(yùn)作當(dāng)中。以推動(dòng)建立開放、統(tǒng)一類似于互聯(lián)網(wǎng)的、可以進(jìn)行資源熱插拔的物流業(yè)務(wù)運(yùn)作體系。“物流智聯(lián)網(wǎng)”的提出和benoit 教授所創(chuàng)建的“physical internet”在時(shí)間上是完全平行的。可惜，直到2019年因第六屆ipic會(huì)議在中國(guó)籌備召開，才通過(guò)朋友了解到pi的理論。
02
為什么物流運(yùn)作可以借鑒互聯(lián)網(wǎng)
看過(guò)internet網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸原理的書籍的人都知道，在書中介紹數(shù)據(jù)傳輸原理時(shí)，都免不了用對(duì)貨物的配送，尤其是郵政系統(tǒng)對(duì)信件的配送來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸原理。也許當(dāng)初darpa在設(shè)計(jì)apra網(wǎng)的時(shí)候，真的參考了郵政的運(yùn)作體系。internet網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，路由體系結(jié)構(gòu)從核心路由體系結(jié)構(gòu)演變成對(duì)等骨干路由體系結(jié)構(gòu)。但是物流配送體系基本沒(méi)有什么大的變化。
為什么物流配送體系不能反過(guò)來(lái)參照網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，來(lái)實(shí)現(xiàn)物流配送的快速發(fā)展?我們可以借鑒internet對(duì)ip包的傳輸原理，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)構(gòu)造一個(gè)全新、開放、可擴(kuò)展的智能物流運(yùn)作體系，從而實(shí)現(xiàn)全球物流配送，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)物流的規(guī)模化與成本最優(yōu)化。
(1)ip包數(shù)據(jù)傳輸原理
cp/ip協(xié)議(transfer control protocol/internet protocol)叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議，又叫網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，是網(wǎng)絡(luò)中使用的基本通信協(xié)議，是internet網(wǎng)路數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)。
cp/ip協(xié)議的基本傳輸單位是ip 包(ip packet)，ip數(shù)據(jù)包報(bào)文格式如表1。tcp協(xié)議負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包，ip協(xié)議再在每個(gè)包頭上再加上接收端主機(jī)地址，這樣數(shù)據(jù)就可以找到自己要去的地方。ip協(xié)議保證數(shù)據(jù)的傳輸，tcp協(xié)議保證數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。
表1 ip數(shù)據(jù)報(bào)格式及首部中的各字段
路由是ip的一項(xiàng)重要功能，主要用來(lái)確定到目標(biāo)主機(jī)的最佳路徑。在網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)連入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都有自己的ip地址。這就使得數(shù)據(jù)包的目的地址和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址之間能夠形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，路由器就是通過(guò)這些能唯一確定目的地的ip地址進(jìn)行尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。
尋徑即判定到達(dá)目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。路由選擇算法維護(hù)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(jù)路由表將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站(next hop)的關(guān)系告訴路由器。路由器間互通信息進(jìn)行路由更新，更新維護(hù)路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓⒂陕酚善鞲鶕?jù)度量來(lái)決定最佳路徑。
轉(zhuǎn)發(fā)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(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn)(路由器或主機(jī))，如果目的網(wǎng)絡(luò)直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應(yīng)的端口上。
典型的路由選擇協(xié)議方式有兩種：靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由。靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置固定的路由表。動(dòng)態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間相互通信，傳遞路由信息。它能實(shí)時(shí)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。如果路由更新信息表明發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)變化，路由選擇軟件就會(huì)重新計(jì)算路由，并發(fā)出新的路由更新信息。這些信息通過(guò)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)，引起各路由器重新啟動(dòng)其路由算法，并更新各自的路由表以動(dòng)態(tài)地反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?
路由算法在路由協(xié)議中起著至關(guān)重要的作用，采用何種算法往往決定了最終的尋徑結(jié)果。路由算法使用了許多種不同的度量標(biāo)準(zhǔn)去決定最佳路徑。通常所使用的度量有：路徑長(zhǎng)度、可靠性、時(shí)延、帶寬、負(fù)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(guò)物流配送節(jié)點(diǎn)送達(dá)收貨人。其過(guò)程是：將正確的貨物從正確的地點(diǎn)取出，在客戶要求的時(shí)間送到客戶要求的地點(diǎn)，交到正確的客戶手中。從中我們可以看出，發(fā)起物流配送需要具備以下的條件：
· 地址，包括起始發(fā)貨地址(源地址)和終到收貨地址(目的地址);· 取貨，送貨時(shí)間;· 相關(guān)的聯(lián)系人員;· 貨物的基本屬性，如重量，體積，相關(guān)物理和化學(xué)性質(zhì)等;
用一張類似于ip數(shù)據(jù)報(bào)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(dān)方需要結(jié)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(yè)。
(3)二者的相似性
根據(jù)以上對(duì)internet ip數(shù)據(jù)包的傳輸原理介紹以及對(duì)物流配送的分析，可以發(fā)現(xiàn)二者之間有著高度的類似：
1) 都是進(jìn)行位置的轉(zhuǎn)移，無(wú)論是數(shù)據(jù)還是貨物，ip包數(shù)據(jù)是從網(wǎng)絡(luò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn);實(shí)際中貨物是從一個(gè)具體空間位置轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)具體空間位置，都要求能準(zhǔn)確無(wú)誤的到達(dá)目標(biāo)位置。
2) 都面臨著傳輸方式路線的選擇，ip包數(shù)據(jù)傳輸方式選擇是由路由器根據(jù)線路情況來(lái)完成;實(shí)際貨物是由物流配送公司根據(jù)貨物的要求以及運(yùn)輸方式和路線來(lái)做出判斷。
3) 路由器和物流配送都是進(jìn)行“接收—轉(zhuǎn)發(fā)”工作，路由器是對(duì)ip包進(jìn)行“接收—轉(zhuǎn)發(fā)”;物流配送是對(duì)貨物進(jìn)行“接收—轉(zhuǎn)發(fā)”。
根據(jù)二者的相似對(duì)比，對(duì)物流配送進(jìn)行類似于ip數(shù)據(jù)傳輸?shù)某橄螅?
1) 將貨物或是包裹抽象為ip數(shù)據(jù)包;發(fā)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(wǎng)絡(luò)抽象為internet網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)輸路線抽象為網(wǎng)絡(luò)中的物理連接介質(zhì)。
3) 將貨物傳輸路線抽象為路由鏈路。無(wú)論是貨物還是ip包都是建立一條從發(fā)貨人到收貨人，從源地址到目的地址的可聯(lián)通路徑。
根據(jù)二者的相似性，很明顯物流配送也可以參照internet ip數(shù)據(jù)傳輸那樣進(jìn)行貨物配送。可以將各個(gè)物流網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，形成物流配送網(wǎng)絡(luò)，貨物可以根據(jù)選擇優(yōu)化的路徑進(jìn)行物流配送。其實(shí)當(dāng)前的快遞物流體系基本上也有類似的模樣。
03
當(dāng)前的快遞網(wǎng)絡(luò)就很類似于早期互聯(lián)網(wǎng)
如上，也許是早期互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)原理參考了郵政物流體系的運(yùn)作。所以，快遞物流網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作結(jié)構(gòu)怎么看都有點(diǎn)相似于互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，尤其是需要結(jié)網(wǎng)的物流運(yùn)營(yíng)體系。
比如：快遞物流網(wǎng)絡(luò)。這種覆蓋全國(guó)、甚至全球的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在運(yùn)營(yíng)周轉(zhuǎn)過(guò)程中必須存在“集”、“轉(zhuǎn)”、“分”、“派”的基礎(chǔ)動(dòng)作環(huán)節(jié)。通過(guò)這些環(huán)節(jié)的接力才能完成每票快遞高效的流轉(zhuǎn)。在“集”的環(huán)節(jié)必然存在同向的多票業(yè)務(wù)包裹要通過(guò)“集包袋”或者“籠車”等標(biāo)準(zhǔn)化承載設(shè)備進(jìn)行打包合并，類似于數(shù)據(jù)包的組裝;在“轉(zhuǎn)”的環(huán)節(jié)無(wú)論是基于公路貨車、還是鐵路火車或是航空飛機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)等，這都類似于數(shù)據(jù)在光纖、銅纜上的傳輸;在“分”的環(huán)節(jié)就是在分撥樞紐或者物流站點(diǎn)進(jìn)行拆包分揀，或是再次打包合并，然后再次轉(zhuǎn)運(yùn);末端的“派”即是最終將包裹交付給收貨方，也相似于