智慧物流发展的动因、架构和建议

王 帅，林 坦

（1.中国人民大学经济学院，北京市100872；2.同济大学中国交通研究院，上海市200092）

一、引言

智慧物流的概念自2009年一经提出，即引起了我国学术界的高度关注，并围绕概念特征、体系结构、实施框架、发展趋势等方面问题进行了一系列研究。

胥军等[1]对智能物流的概念和特点进行了分析，并基于案例分析了智能物流系统在现实生活中的实施情况。石亚萍[2]构建了沙漏型的智慧物流架构，该结构以物联网技术为基础，由感知互动层、网络传输层、应用服务层等共同构成，以循环控制模型进行运作。董淑华等[3]以仓储监控中射频识别（RFID）技术的应用为例，分析了智能物流系统发展和应用过程中存在的问题。张向阳等[4]认为，随着网络购物和云计算技术的蓬勃发展，智慧物流系统可以更好地整合各种资源，可以推动商业模式创新。王之泰[5]认为，智慧物流并不仅仅是一个技术问题，更是一个系统、综合的概念，特别是应当与城镇化建设相结合。邵广利[6]提出了政府推动、产业化推进、企业主导、标准引领、市场化推广应用的智慧物流发展模式。张玲玲等[7]提出了建立在云计算技术平台上的智慧物流架构，用以解决信息共享和协作问题。何黎明[8]指出了智慧物流未来发展的趋势，认为智慧物流将促进产业结构调整，深刻影响社会生产与流通方式。

政府的高度重视、学术界的高度关注、企业界的积极推动使得近两年智慧物流迎来了爆发式发展，新技术、新业态、新模式不断涌现，实现了从概念设想到普遍认同的根本转变。这种加速转变既是资源整合需要、物流需求升级、智能技术成熟等因素影响下的必然结果，也对物流业发展模式、竞争策略甚至产业属性产生了重大影响，大数据、物联网、人工智能、区块链等对物流的影响已经初见端倪。不过，无论是物流企业的科技之路还是科技企业的物流之路，最终的竞争结果都将取决于物流与科技的深度融合，加快推进业务流程的数字化改造以应对智慧物流时代的科技竞争将成为物流企业未来发展的必然选择。当前，在物流行业达到规模经济拐点、资源整合红利吸引科技企业进入、物流需求快速迭代升级、智能技术逐步实现商业化应用、人工智能替代劳动力以应对劳动力供给长期短缺等五大因素驱动下，智慧物流时代将加速到来。

智慧物流时代具有科技密集型的显著特征。在智慧物流领域，传统物流企业之间不再是直接竞争对手，物流活动将由基础层、作业层、感知层、传输层、分析层、决策层组成核心逻辑框架，具有自动感知、自我判断、智慧决策、自动执行、深度协同、智能学习等特点。智慧物流不仅将对现代物流运作模式产生重大影响，而且将给企业经营管理和政府监管带来重大变革，加快完善智慧物流标准体系建设、推动物流企业数字化改造、充分利用智慧物流协作共享空间、加强物流数据政企合作应用、向多式联运上下游产业链延伸是应对智慧物流时代到来和加快智慧物流发展的重要对策。

二、我国物流信息化发展阶段

我国的物流信息化始于20世纪80年代，根据经济社会发展水平、信息化发展水平、物流业发展水平的不同，我国物流信息化发展可分为四个阶段。具体参见表1。

（一）以单点信息化为主的业务流程改造阶段

这是物流信息化建设发展的起步阶段，以物流企业为主体的单点信息化建设为主要特征。随着全社会信息化意识的整体加强，信息化作为提高生产力水平的必要手段受到了普遍重视，开始以各类大中型物流企业为龙头进行信息化建设，物流信息化发展实现了从无到有的转变。这一阶段物流信息化的主要目的是借助信息化技术提高企业自身业务能力和规范化程度，致力于对原有业务流程进行信息化改造升级，应用信息化管理手段实现各类单据的电子化、办公的自动化以及流程的可视化，信息化建设内容通常包括运单管理、运输管理、仓储管理、人力资源财务管理系统等软件建设。

（二）以网络信息化为主的综合服务发展阶段

这是物流信息化建设发展的深化阶段，以网络信息化建设为主要特征，物流业发展成为经济新的增长点，物流业需求的外部期望值更高，信息技术对行业发展的支撑作用更加明显。此外，物流企业间信息往来日益密切，物流作业网络化特征更加明显。传统单点信息系统的应用已经难以满足新形势下业务形态的需要，物流企业开始追求网络化物流信息服务手段，企业间信息网络化传递需求呈爆发式增长态势。以公共服务为主的物流公共信息平台开始涌现并不断发展，全球定位系统（GPS）/地理信息系统（GIS）、条码等新技术得以广泛普及，物流需求响应的时效性进一步增强，物流过程的透明化程度进一步提高，对物流成本控制的要求进一步提高。

（三）以供应链互联互通为主的服务融合升级阶段

这是物流信息化建设发展的升华阶段，以供应链互联互通建设为主要特征。在这一阶段，市场竞争逐步由企业单体竞争向供应链整体竞争转变，物流企业与供应链中上下游企业的业务融合程度成为衡量物流企业综合竞争实力和服务水平的重要指标。物流信息化呈现出立体式、多维化、跨行业、供应链纵深发展特征，跨企业、跨行业、跨平台的信息整合开始出现，物流企业主动规范自身信息化建设标准，并以开放式思想实现自身业务系统与上下游企业间信息系统对接，物流信息集中度迅速提升。行业管理部门政务系统加快建设，提供政务信息查询服务。

（四）以智慧物联网为主的数字物流服务提升阶段

随着物联网技术和硬件设备在物流领域的普及，信息化的重点转向物流数据分析与应用，致力于提高智慧物流服务水平，这是物流信息化发展的高级阶段。在智慧物联网阶段，受物联网、大数据、云计算、机器人等技术推动，物流信息化进一步朝模块化、自动化、智慧化方向发展，物流系统思维、感知、学习、分析决策、智慧执行能力迅速提高，社会物流成本随之降低，而效率则得以极大提高。物流场景的数字化、物流要素的互联互通、数据驱动下的决策机制、跨组织的深度协同、全局优化智能算法调度下各参与方的高效分工协作成为这一阶段的主要特点。

表1 我国物流信息化发展阶段和发展重点

三、我国智慧物流快速发展的原因

2016年普华永道针对全球26个国家186位运输和物流高管的调研结果显示，未来五年数据分析对物流业的重要性远高于其他行业。[9]考虑到近几年我国物流业发展面临的内外部环境变化，智慧物流之所以会迎来爆发式增长有其必然性。

（一）规模和网络经济效应达到拐点是根本动因

物流行业具有规模经济效应，业务规模、人员数量和机构网点的扩大能显著降低物流企业单位运营成本并有效提高单位收益。物流业的规模经济效应主要由物流业资产沉没成本和网络经济特征决定。物流设施和设备一旦投入使用即无法转作其他用途，会产生巨额的沉没成本。随着企业经营网点的扩大，通道线路与多元服务边际成本下降，从而呈现出网络经济特性。随着物流基础设施的日益完善和企业规模的不断扩张，物流行业规模经济效应和网络经济效应达到质变拐点，开始改变物流行业竞争格局。中国物流与采购联合会的统计显示，我国A级以上规模物流企业数量已经超过5 000家，全国物流企业50强入围门槛（年营业收入）已经从2004年的2.6亿元提高到了2017年的28.5亿元。由于规模效应和网络经济，现代化信息技术使得智慧化网络控制成为可能，可以在物流网络中嵌入更多的资源和服务[10]。也是由于规模和网络效应，物流APP、物流网络、物流园区等通过搭建具有资源聚集效应的平台，改变了传统物流行业竞争模式。

（二）物流需求加速升级是物流智慧化的重要动力

与消费升级趋势一致，物流行业客户的期望也不断提高，希望以更低的价格和更透明的流程获得更高效更便捷的物流服务。在工业物流领域，“工业4.0”“中国制造2025”等工业互联网的发展不仅改变了制造业的流程和产出，而且重新定义了供应链物流的方式。制造革命引发流通革命，制造业与物流业将深度融合发展。智慧物流是“工业4.0”的核心组成部分，是构建智慧工厂的基石。在消费物流领域，随着我国人均GDP超过8 800美元，电子商务年均增长率超过40%，更快、更便宜、更灵活的收货方式更受欢迎，顾客对工厂（C2M）与新零售模式兴起带来的个性化、数字化、体验式消费将更加流行，各环节数据贯通与整合将更加重要。物流服务提供商在降低成本的基础上，更关注消费市场与用户体验，提高可追溯性和可预测性，提供以智慧技术为支撑的物流解决方案变得不可或缺。

（三）市场整合红利吸引科技企业进入是主要诱因

我国物流市场供给零散，需求分散，存量资产使用效率不高，蕴含着巨大的资源整合红利。在供给方面，物流市场产业集中度不高。道路货运业共有营运货车2 000万辆左右，运输经营业户718万家，从业人员超过3 000万人[11]，其中超过90%为个体经营，前10名所占市场份额之和仅为1.8%。零散的物流市场供给使得现有存量资源利用效率偏低，车均实载率只有60%左右，日均有效行驶里程为330千米。我国和美国卡车运输效率的对比可参见表2。在需求方面，社区、乡村物流需求崛起，需求分布更加广泛且不均匀，碎片化发展态势将更加严重。通过互联互通、数据赋能和协同共享，智慧物流可有效解决信息不对称问题，实现分散需求集中整合与闲置供给有效利用，促进物流的组织化和集约化，在提高市场效率的同时释放整合红利。

（四）智能技术日趋成熟并实现商业化应用是重要基础

信息技术基本覆盖运输、仓储、配送等物流领域全部作业流程，如运输环节的车货匹配平台、无人驾驶、车联网等重大技术，智能仓储环节的自动货架等自动化技术，末端配送环节的送货机器人、无人飞机、3D打印、智能快递柜等。大数据、物联网、人工智能等各领域科技的发展对物流行业的影响已经显现，未来极具发展前景[12-14]。

各项科技的适用范围因技术发展进程与政策不同而有所差异，现阶段车货匹配、无人仓、智能机器人、智能快递柜等技术的商业化应用已经比较成熟，可穿戴设备、3D打印、无人驾驶、人工智能、区块链等技术有望在未来3～10年左右逐步成熟，并广泛应用到物流的仓储、运输、配送、末端等各环节。届时，互联网将全面整合物流人员、装备以及货物，链接数量将呈现指数级增长，形成全覆盖、广连接的智慧物流互联网。

（五）人工智能替代劳动力应对劳动力供给长期短缺

长期以来，我国的物流业一直属于典型的劳动密集型行业，从收货、运输、仓储到最后一公里交付环节均是如此，人口红利是物流行业长期保持低成本高速扩张的重要原因。但是，随着劳动力供给的日益短缺，未来这一趋势将被迫中断。

2017年，我国15～59岁人口总量为90 199万人，较2016年减少548万人，自2013年开始统计15～59岁劳动人口数量以来，已经连续四年下降。而与之相对应的是，2011—2016年间我国快递业务量以超过50%的平均速度增长，2017年快递业务量增速有所降低，但仍然达到28.06%，估计2018年底快递总量会达到441.6亿件。我国快递与劳动人口增长率情况可参见表3。随着人口红利的消失，依靠人力资源投入的物流发展模式将难以为继，且无法满足日益高速发展的物流业的需要，智能化技术+自动化装备将成为应对劳动力短缺的长期之道，物流各环节正在部分或全部实现自动化[8]。目前，无人飞机、智能快递柜等智能化、自助化手段在配送场景中已经得到应用，上海洋山四期全自动码头已经开港运营，智慧装卸、无人码头、零排放全面实现，码头的日常管理仅仅需要九个人。

四、智慧物流逻辑框架体系及其影响

（一）智慧物流核心框架

表2 中美卡车运输效率对比

表3 快递与劳动人口增长率变化 %

智慧物流呈现出科技密集型特征。在智慧物流领域，竞争对手不再是传统的物流企业，且真正的竞争对手越来越难以辨认。科技型企业随时可能从其他行业切入并获取物流价值链的部分环节。智慧物流框架内，物流活动由基础层、作业层、感知层、传输层、分析层、决策层组成。具体参见图1。

1.基础层

这是智慧物流的基础设施，包括物流基础设施的智能化改造以及地理信息数据、货物数据、数据交换等行业基础标准的建立。

图1 智慧物流的核心框架

2.作业层

这是智慧物流的物理活动，既是一切物流活动的起点，也是智慧物流决策反馈作用的终点，形成智慧物流系统闭环。

3.感知层

这是智慧物流的数据入口，是实现物流全程可视、可控、可追溯的基础和前提，通过射频识别（RFID）、二维码、传感器、音视频处理等技术捕捉物流运作过程中的流体、流速、流向、流量、环境等各种基础数据参数，实现物流业务数字化。

4.传输层

这是智慧物流的神经网络，利用各种传输网络和通信技术，及时、安全传输所收集信息。用于传输的数据通路主要包括互联网、局域网、移动通信技术等。

5.分析层

这是智慧物流的决策大脑，对感知层获取的数据进行处理和加工，把各种物流信息数据集中到云存储中，利用信息整合、分类与智能处理技术，按照预先设定的逻辑和规则，利用大数据、云计算、人工智能等技术进行分析处理，产生决策指令，进而通过感知通信技术向执行系统下达。

6.决策层

这是智慧物流的执行系统，包括数据互换系统、公共信息平台、企业服务系统等，接收和执行分析层决策命令，现在和未来主要应用于多式联运、车货匹配、需求预测、路径优化、流程可视化、空闲资产协同共享、信用评价等领域。

（二）智慧物流的特点

1.自动感知

智慧物流利用物联网技术实现所有物流要素的数字化和业务的数据化，并实现各类数据信息的自动感知、传输和存储，实现智慧物流网与实体网的实时互联互通。

2.自我判断

智慧物流实时监测物流活动，并根据预设的逻辑和规则及时分析数据，发现物流过程中的薄弱环节或漏洞，预测问题的潜在影响。

3.智慧决策

在信息分析和判断基础上，根据约束条件提出应对方法、措施和方案，实现物流系统程控化与自动化发展。

4.自动执行

在人的授权范围内，由数据驱动决策实施与执行，将风险降到最低，减少人工干预。

5.深度协同

跨企业、跨流程深度协同，基于物流系统全局优化智能算法实现整体最优，调度整个物流系统各参与方高效分工协作。

6.智慧学习

在执行中学习，在学习中优化，通过主动学习新的知识，创造适应环境的语言和思维能力，在物流实际运作中不断升级。

（三）智慧物流的影响

1.对物流组织模式的影响

（1）回归物流本质。在现代物流模式下，物流企业受有限的基础设施、时间、成本等资源约束，通过班线班列、运输工具、物流园区、运输组织等现代物流管理手段集中集约利用资源，在满足客户需求的前提下尽可能降低成本，衍生出了中转、分拨、仓储、集拼等作业。在智慧物流模式下，需求即时响应，供需自动匹配，资源智慧整合，可突破现有集约集中利用有限资源的解决形式，产生更多的点到点运输，减少衍生作业，越来越多地参与商品价值创造。智慧物流使货物能够以最优的路径、最经济的方式、最合理的时间配送到目的地，回归物流创造时间价值和空间价值的本质。

（2）从局部最优向全局最优转变。在现代物流模式下，物流企业边界清晰。企业作为决策主体，其关注的重点是内部流程优化与资源整合以实现企业个体决策最优。尽管有些企业尝试组建物流企业联盟，但由于资源共享、利益分配机制不明晰，导致有限的联盟并未真正取得成功。在智慧物流模式下，物流全过程的信息开放与资源整合使得企业边界越来越模糊，行业发展重点转变为跨企业、跨流程的网络、设施、信息共享协作整合以实现共赢，有利于实现整个物流链条的全局最优。

（3）从运力主导向信息主导转变。在现代物流模式下，由于信息不对称，大企业在网络、运力、信息、信誉等方面具有天然优势，能够发挥网络优势，从而占据市场主导地位。在智慧物流模式下，信息不对称问题随着现代信息技术的应用得到有效解决，物流业务呈现出去中心化、去中介化趋势，平台型企业因拥有数据资源而占主导地位，推动线上线下实现无缝协作，行业集约程度大幅提高。

（4）从重资产向轻资产转变。在现代物流模式下，存在物流资产总体产能过剩与结构性短缺并存的矛盾，资源利用效率不高，存在大量的存量资源和闲置资源。在智慧物流模式下，依托现代技术推动资源使用权共享，实现存量资源的社会化转变与闲置资源的最大化利用。一批物流装备提供商将出现，提供专业化装备租赁服务，推动资产所有权与使用权分离，此外还会出现一批专业化的物流运输组织服务商和物流数据运营商。

（5）从滞后应对向动态前瞻转变。利用大数据能够对资源利用情况进行更为准确而全面的分析和预测，能够通过动态调度、智能排班等运营策略显著缓解资源布局不平衡状态，实现包括干线运输网络、末端配送网络等的多网络、多类型资源衔接整合。目前，已有部分领先物流公司建立了智能报价系统，通过动态报价机制实现资源供需平衡。

2.对企业管理的影响

在现代物流模式下，企业管理的重点在于寻找市场，以满足客户需求为前提，通过内部流程优化和管控尽可能降低成本，制定物流解决方案并在执行过程中强化对物流过程的控制。在智慧物流模式下，企业管理的重点在于全流程的透明化改造，为满足数字化运营要求再造物流流程，并注重物流运作过程中的在线控制与实时决策，强化对风险的自动干预。

3.对政府监管的影响

在现代物流模式下，政府监管主要面向实体物流企业，并采用垂直式组织架构进行集中型、地域型监管，监管重点为以审批为主的事前资质监管，监管手段以行政化为主。在智慧物流模式下，监管手段逐步趋于智能化、透明化，政府面对的更多是各类虚拟平台，而虚拟平台面向各类供需主体。离散型、网络化监管要求与传统监管体制之间的矛盾越来越突出，未来监管的重点将从以审批为主的事前资质监管转向以信用为主的事中事后监管。随着区块链技术的商业化，物流信用记录方式和契约规则将彻底得到改变，物流信用系统、物流金融创新在政府治理方面的发展潜力将变得更大[15]。

五、我国智慧物流发展面临的主要障碍及对策建议

当前，我国物流行业正处在智慧物流加速变革的前夕，物流企业正处在由懂科技的物流企业向做物流的科技企业转变的十字路口。智慧物流技术将构筑起物流企业竞争的护城河，改变物流行业进入壁垒与竞争模式。目前，我国智慧物流的发展仍然面临很多障碍，与美国、日本等发达国家相比还存在很大差距，只有理清障碍，认清差距，才能有的放矢地加快推动我国智慧物流发展。

（一）我国智慧物流发展面临的主要障碍

1.智慧物流信息基础标准体系落后

目前，以信息化为主体的智慧物流遍地开花，但智慧物流仍然处于局域网状态，各智慧物流系统之间不能实现协同共享。智慧物流运行实现的一个必要条件就是建立统一的基础标准体系，只有如此才能真正做到物与物、数据与数据的相互联通，进而实现信息共享与智慧应用。发挥智慧物流作用的核心是将物流企业的局域网打造成智慧物流的互联网，其关键在于制定智慧物流互联网的TCP/IP标准化协议，而目前我国在智慧物流信息的基础标准体系建设方面明显落后于发达国家。

2.传统物流企业思想不够解放，转型速度较慢

面对新一轮技术革命，传统物流企业观念转变与战略转型速度略显不足，对智能信息技术重视程度不够。尽管个别物流企业开始引进智慧物流技术，但由于缺乏配套的基础设施与人才储备，无法显著提高企业效益。因此，如何推动物流企业拥抱智能技术，加入智慧物流生态体系构建行列，形成协同共享的产业新生态是智慧物流下一步发展面临的艰巨挑战。

3.智慧物流可持续发展模式尚处于探索阶段

许多初创的技术公司依靠资本市场融资，纷纷进入物流领域，但智慧物流取得成功的关键依然在于物流需求与智能科技的深度融合。现有的许多概念仍然处在试运行阶段，智慧物流可持续发展模式仍处于探索之中。

4.物流行业小、散、乱

物流行业的企业规模普遍不大，整个行业小、散、乱现象明显，有效管理手段不足，存在诸多难以治理的状况。这种状况的存在导致生产要素难以自由流动，资源配置效率低下，难以形成统一、开放、有序的市场。

5.信息技术落后，信息系统不完善

信息技术落后，信息系统欠完善，导致目前我国拥有信息系统的物流企业难以形成物流信息资源整合能力，货物跟踪、仓储管理、运输管理能力均受到严重制约。如果信息技术不能实现对物流全程作业的覆盖和跟踪，那么信息化和物流数据的应用价值将大打折扣。

（二）推动智慧物流发展的对策建议

1.推动建立智慧物流标准化体系

智慧物流标准化是未来竞争中物流企业必须抢占的第一战略高地，物流企业应从战略角度出发进行布局，积极实施或引领标准的制定，而这需要加快物流信息采集、信息系统对接、信息交换规范等方面标准的制定，大力推动仓储、物流、配送等物流业务中物流技术标准的统一。此外，还要加快智慧物流标准化体系建设，形成物流作业跨部门、跨行业、跨企业的标准化运作，推动智慧物流业务流程标准化管理和营运。

2.加快推动物流企业数字化改造

首先，必须解决传统物流企业的业务数据化问题，而这就需要加快云计算、大数据、物联网等现代基础设施建设，把物流各环节信息转化为数据，并进一步将这些数据打通实现在线化。其次，按照数字化的要求重组业务流程及组织管理体系，让数据影响业务，通过智能化技术赋能物流各环节，实现效率的提高和成本的降低，实现数据的业务化。

3.充分利用智慧物流协作共享空间

物流资源共享合作是智慧物流的重要理念，因此需要在相互信任的基础上推动企业物流信息透明化、公开化，同时借助信息技术实现仓库、车辆、托盘、集装箱等闲置物流设施资源的合理配置与有效整合。此外，智慧物流通过数据产品开发应用于生产制造、物流、金融、商贸等诸多产业，能够产生新型智慧物流生态系统。无论是物流行业内部资源整合，还是上下游产业深度延伸，都将带来新的机遇。物流企业应充分把握智慧物流模式变革机遇，助力智慧物流生态系统，在存量资源整合、智能装备研发、信用评价体系、政府治理合作等领域大显身手。

4.加强政企物流数据共享合作应用

物流信息化在改变商业模式和服务产品的同时，为政府监管提供了新的技术手段，有望解决物流行业诸多领域存在的治理难题，使行业治理变得更加透明，更加有效，更加智慧。未来，政府监管重心需要转移，将监管重心由过去面向集体的标准化监管转为面向个体的零散个性化监管，由对实体认证、审批的监管转为对虚拟认证、备案的监管，由资质监管转为市场引导下的信用监管，而政府监管重心的转移也为政企物流数据共享合作创造了新的空间。目前，政府部门在物流规划、设施布局、服务评价、标准建设、信用体系建设等方面存在迫切的信息化应用需求。物流科技企业应抓住机会，建立良好的政商关系，加强在物流数据领域的共享合作与产品开发，提升行业影响力。

5.向多式联运上下游产业链延伸

推动物流信息服务向多式联运上下游产业链延伸，将供应链中所有成员的所有物流环节紧密联系在一起，以此实现供应链一体化运作。目前，多式联运信息化正在积极推进，铁路、水运、港口、公路企业在物流信息互联互通方面均存在迫切需求。物流企业可通过基于物联网、云计算等先进物流技术构建的智慧物流云平台，跨部门、跨行业、跨企业提供配送车辆、货物、客户等各类物流信息服务，有效解决传统上存在的物流信息不对称与资源配置不合理问题，促进生产、流通、消费无缝对接，实现供应链一体化高效运作，推动物流业务流程实现标准化管理与智能化运营，积极向多式联运信息集成服务提供商转型。