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(jīng)濟學(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，講述了全球供應鏈所面臨的挑戰和風(fēng)險，建議全球化不僅僅需要加強公路、鐵路、海運、空運的協(xié)調，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“全球物流不可持續的論斷”出發(fā)，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(jìn)而提出“physical internet”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：pi)的愿景構想。建議物流操作參考互聯(lián)網(wǎng)的運作體系，因為在互聯(lián)網(wǎng)中，數據的傳輸在全球已經(jīng)形成了一套統一的協(xié)議規范和接口，使得信息數據可以在龐大的互聯(lián)網(wǎng)中無(wú)縫的、高效的傳輸，推動(dòng)了各種信息應用的革命性變革。
pi建議將互聯(lián)網(wǎng)的原則和規范體系借鑒到全球物流運作當中，建立一個(gè)全球開(kāi)放、互聯(lián)的物流網(wǎng)絡(luò )，使用一組協(xié)議和標準化的智能接口，以發(fā)送和接收可被標準模塊承載工具承載的實(shí)體商品。
文章認為這是一種可實(shí)現全球物流持續發(fā)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(fā)出了一些展望和期待，期待未來(lái)能有的機構、組織，不同專(zhuān)業(yè)的人才共同運用不同的知識和技能來(lái)推動(dòng)pi在全球的發(fā)展和應用。
在理論上，pi將確實(shí)有可能為全球帶來(lái)一個(gè)開(kāi)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(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)受到美國國家科學(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(kāi)一年一度的ipci(international physical internet conference)，2020年第六屆在中國深圳召開(kāi)以在全球推廣pi的理念，并探討應用于現實(shí)的物流體系。在第六屆ipic的會(huì )議上，physical internet在中國被翻譯為“智聯(lián)物流網(wǎng)”。
巧合的是，在2011年本人通過(guò)機械工業(yè)出版社出版了一本書(shū)《物流智聯(lián)網(wǎng)》，書(shū)稿成稿于2010年，在2011年1月30就其中的核心內容提交了專(zhuān)利申請，并在2016年獲得了中國的發(fā)明專(zhuān)利批準。其內容幾乎與physical internet完全一樣，都是致力于將互聯(lián)網(wǎng)的tcp/ip的數據傳輸協(xié)議體系借鑒到物流的業(yè)務(wù)運作當中。以推動(dòng)建立開(kāi)放、統一類(lèi)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)運作體系?！拔锪髦锹?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?？上?，直到2019年因第六屆ipic會(huì )議在中國籌備召開(kāi)，才通過(guò)朋友了解到pi的理論。
02
為什么物流運作可以借鑒互聯(lián)網(wǎng)
看過(guò)internet網(wǎng)絡(luò )數據傳輸原理的書(shū)籍的人都知道，在書(shū)中介紹數據傳輸原理時(shí)，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(lái)說(shuō)明數據傳輸原理。也許當初darpa在設計apra網(wǎng)的時(shí)候，真的參考了郵政的運作體系。internet網(wǎng)絡(luò )經(jīng)歷了半個(gè)世紀已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)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(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 )數據傳輸，來(lái)實(shí)現物流配送的快速發(fā)展?我們可以借鑒internet對ip包的傳輸原理，結合互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)構造一個(gè)全新、開(kāi)放、可擴展的智能物流運作體系，從而實(shí)現全球物流配送，同時(shí)也實(shí)現物流的規?；c成本最優(yōu)化。
(1)ip包數據傳輸原理
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)路數據傳輸的基礎。
cp/ip協(xié)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(xié)議負責把數據分成若干個(gè)數據包，ip協(xié)議再在每個(gè)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(xié)議保證數據的傳輸，tcp協(xié)議保證數據的傳輸質(zhì)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(lái)確定到目標主機的最佳路徑。在網(wǎng)絡(luò )中，每臺連入網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )設備地址之間能夠形成一一對應的關(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)行尋徑和轉發(fā)。
尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來(lái)實(shí)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(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，更新維護路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò )的拓撲變化，并由路由器根據度量來(lái)決定最佳路徑。
轉發(fā)即沿著(zhù)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)，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)地適應網(wǎng)絡(luò )結構的變化。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 )拓撲變化。
路由算法在路由協(xié)議中起著(zhù)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(cháng)度、可靠性、時(shí)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(guò)物流配送節點(diǎn)送達收貨人。其過(guò)程是：將正確的貨物從正確的地點(diǎn)取出，在客戶(hù)要求的時(shí)間送到客戶(hù)要求的地點(diǎn)，交到正確的客戶(hù)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(lèi)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(yè)。
(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(fā)現二者之間有著(zhù)高度的類(lèi)似：
1) 都是進(jìn)行位置的轉移，無(wú)論是數據還是貨物，ip包數據是從網(wǎng)絡(luò )一個(gè)節點(diǎn)轉移到另外一個(gè)節點(diǎn);實(shí)際中貨物是從一個(gè)具體空間位置轉移到另外一個(gè)具體空間位置，都要求能準確無(wú)誤的到達目標位置。
2) 都面臨著(zhù)傳輸方式路線(xiàn)的選擇，ip包數據傳輸方式選擇是由路由器根據線(xiàn)路情況來(lái)完成;實(shí)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(xiàn)來(lái)做出判斷。
3) 路由器和物流配送都是進(jìn)行“接收—轉發(fā)”工作，路由器是對ip包進(jìn)行“接收—轉發(fā)”;物流配送是對貨物進(jìn)行“接收—轉發(fā)”。
根據二者的相似對比，對物流配送進(jìn)行類(lèi)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(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 )，節點(diǎn)間的運輸路線(xiàn)抽象為網(wǎng)絡(luò )中的物理連接介質(zhì)。
3) 將貨物傳輸路線(xiàn)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(jìn)行貨物配送?？梢詫⒏鱾€(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 )，貨物可以根據選擇優(yōu)化的路徑進(jìn)行物流配送。其實(shí)當前的快遞物流體系基本上也有類(lèi)似的模樣。
03
當前的快遞網(wǎng)絡(luò )就很類(lèi)似于早期互聯(lián)網(wǎng)
如上，也許是早期互聯(lián)網(wǎng)的設計原理參考了郵政物流體系的運作。所以，快遞物流網(wǎng)絡(luò )的運作結構怎么看都有點(diǎn)相似于互聯(lián)網(wǎng)的架構，尤其是需要結網(wǎng)的物流運營(yíng)體系。
比如：快遞物流網(wǎng)絡(luò )。這種覆蓋全國、甚至全球的網(wǎng)絡(luò )結構，在運營(yíng)周轉過(guò)程中必須存在“集”、“轉”、“分”、“派”的基礎動(dòng)作環(huán)節。通過(guò)這些環(huán)節的接力才能完成每票快遞高效的流轉。在“集”的環(huán)節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(chē)”等標準化承載設備進(jìn)行打包合并，類(lèi)似于數據包的組裝;在“轉”的環(huán)節無(wú)論是基于公路貨車(chē)、還是鐵路火車(chē)或是航空飛機的轉運等，這都類(lèi)似于數據在光纖、銅纜上的傳輸;在“分”的環(huán)節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，然后再次轉運;末端的“派”即是最終將包裹交付給收貨方，也相似于