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1 企業(yè)簡(jiǎn)介

1.1 開發(fā)企業(yè)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目的開發(fā)單位是中遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)物流信息科技有限公司。該公司是中遠(yuǎn)集團(tuán)下屬的IT旗艦公司，也是從事物流信息化的專業(yè)公司，具有獨(dú)立法人地位。該公司自1997年進(jìn)入物流信息化領(lǐng)域，不僅負(fù)責(zé)中遠(yuǎn)集團(tuán)特別是中遠(yuǎn)物流的信息化服務(wù)，還廣泛承接集團(tuán)外的運(yùn)輸和物流企業(yè)以及大中型生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)供應(yīng)鏈和物流系統(tǒng)信息管理平臺(tái)解決方案的咨詢、設(shè)計(jì)和研發(fā)項(xiàng)目。我們已經(jīng)為煙草、交通運(yùn)輸、電信、鐵路港口、汽車制造、零售、電子電器、農(nóng)資、物資等行業(yè)提供了大量?jī)?yōu)秀物流解決方案，并提供基于優(yōu)化算法的優(yōu)化解決方案。公司自成立至今，通過自身的努力，規(guī)模和經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，技術(shù)研發(fā)水平不斷提高，在2009年公司被國(guó)家發(fā)改委評(píng)為全國(guó)信息化試點(diǎn)單位。
公司具備并保持如下資質(zhì)：

工信部認(rèn)證的二級(jí)系統(tǒng)集成商資質(zhì)；

國(guó)際認(rèn)證的CMMI軟件企業(yè)資質(zhì)（三級(jí)）；

國(guó)家認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)和軟件企業(yè)；

通過并保持ISO9000認(rèn)證；

國(guó)家發(fā)改委2009年發(fā)布的第一批全國(guó)信息化試點(diǎn)單位；

國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部認(rèn)定的全國(guó)首批由行業(yè)信息化管理機(jī)構(gòu)向信息化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的40家試點(diǎn)單位之一；

國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部認(rèn)定的行業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用推廣服務(wù)機(jī)構(gòu)示范企業(yè)；

國(guó)家發(fā)改委資助的中遠(yuǎn)集團(tuán)物流新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（發(fā)改委2006年技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)）；

國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的2006年信息產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)和技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)的實(shí)施單位；

自2006年以來(lái)承接或共同承接國(guó)家科技部、發(fā)改委、工信部的十個(gè)國(guó)家級(jí)科技科研項(xiàng)目；

自2008年以來(lái)共同承接歐盟FP-7研究框架的兩個(gè)國(guó)際合作科研項(xiàng)目；

2012獲得中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)的“2012中國(guó)最佳物流支持企業(yè)”獎(jiǎng)。

1.2 應(yīng)用企業(yè)簡(jiǎn)介

上海通用汽車有限公司，成立于1997年6月12日，由上海汽車集團(tuán)股份有限公司、通用汽車公司共同出資組建而成。目前擁有浦東金橋、煙臺(tái)東岳、沈陽(yáng)北盛和武漢分公司四大生產(chǎn)基地，共4個(gè)整車生產(chǎn)廠、2個(gè)動(dòng)力總成廠，是中國(guó)汽車工業(yè)的重要領(lǐng)軍企業(yè)之一。堅(jiān)持“以客戶為中心、以市場(chǎng)為導(dǎo)向”的經(jīng)營(yíng)理念，上海通用汽車不斷打造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，目前已擁有別克、雪佛蘭、凱迪拉克三大品牌，覆蓋了從高端豪華車到經(jīng)濟(jì)型轎車各梯度市場(chǎng)，以及高性能豪華轎跑、MPV、SUV、混合動(dòng)力和電動(dòng)車等細(xì)分市場(chǎng)。

多年來(lái)，上海通用汽車不斷創(chuàng)新超越，從1999年年銷量2萬(wàn)輛，到2012年全年銷售超過139萬(wàn)輛，成為中國(guó)成長(zhǎng)最快的乘用車企業(yè)。上海通用汽車以前瞻的戰(zhàn)略、厚積薄發(fā)的體系實(shí)力和創(chuàng)新超越的企業(yè)精神，正朝著“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先并具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力”的目標(biāo)奮進(jìn)。

2 項(xiàng)目背景及建設(shè)思路

2.1 項(xiàng)目背景

近年來(lái)，汽車制造行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩，客戶需求產(chǎn)品多樣化與個(gè)性化，原材料成本和勞動(dòng)力成本上升，利潤(rùn)空間減小等諸多挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的管理手段和運(yùn)行模式明顯已經(jīng)遇到了瓶頸。

智能制造的興起，無(wú)疑為汽車制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的當(dāng)下，人們的思維模式發(fā)生顛覆性轉(zhuǎn)變；同時(shí)各種新技術(shù)的發(fā)展與成熟應(yīng)用，會(huì)推動(dòng)商業(yè)智能走向一個(gè)新的高度，也使人工智能的實(shí)現(xiàn)成為可能。這些對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的影響已經(jīng)從汽車產(chǎn)品向整個(gè)汽車工業(yè)延伸，全球很多汽車企業(yè)都在積極完成轉(zhuǎn)型，上汽通用作為中國(guó)汽車行業(yè)領(lǐng)軍者更不例外。

物流作為汽車制造中的核心一環(huán)也面臨著諸多壓力。傳統(tǒng)模式下的物流效率提升已接近瓶頸，需要尋求突破；市場(chǎng)需求與產(chǎn)品供給需要更精準(zhǔn)、更快速對(duì)接，對(duì)供應(yīng)鏈及物流提出更高要求；勞動(dòng)力成本上升、土地資源稀缺及價(jià)格不斷提高等因素，導(dǎo)致物流成本大幅提高；新興產(chǎn)業(yè)公司擁有得天獨(dú)厚的互聯(lián)網(wǎng)資源優(yōu)勢(shì)，汽車物流面臨跨界競(jìng)爭(zhēng)的威脅。在此背景下，汽車物流被越來(lái)越多地植入“智能”的訴求。

加上近年來(lái)，自動(dòng)化設(shè)備、智能機(jī)器人、新控制技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)、視覺識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，都給智能物流的發(fā)展提供了良好契機(jī)。

對(duì)于上汽通用而言，物流智能化轉(zhuǎn)型是企業(yè)保持優(yōu)勢(shì)、持續(xù)前進(jìn)的目標(biāo)，同時(shí)也是支撐公司智能制造順利推進(jìn)的重要組成部分。另一方面，上汽通用作為汽車產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，通過智能物流戰(zhàn)略的推進(jìn)，也將協(xié)同并帶動(dòng)汽車上下游產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。

為了進(jìn)一步提升入廠物流管理能級(jí)，降低入廠物流運(yùn)作成本，上汽通用汽車緊密協(xié)同安吉、通匯等第三方物流服務(wù)商，規(guī)劃并部署了“入廠物流智能集成平臺(tái)”項(xiàng)目，并于2016年實(shí)施了一期項(xiàng)目：主要圍繞實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，通過建立企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，全面貫通上汽通用、物流服務(wù)商、供應(yīng)商數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多方在同一平臺(tái)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享。2017年，由于上汽通用汽車與我司合作通過移動(dòng)智能終端、智能算法等技術(shù)的引入與應(yīng)用，使“入廠物流智能集成平臺(tái)”二期項(xiàng)目取得突破。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)思路

1、將路線優(yōu)化業(yè)務(wù)模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型

業(yè)務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建：將業(yè)務(wù)基礎(chǔ)信息及約束條件轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)參數(shù)及數(shù)學(xué)邏輯；

目標(biāo)方程構(gòu)建：結(jié)合業(yè)務(wù)需求構(gòu)建求解最優(yōu)解的目標(biāo)方程。

2、通過智能算法對(duì)數(shù)學(xué)模型求解

第一步：調(diào)用算法（分支定界算法等）先找到若干符合條件的解；

第二步：選擇最接近優(yōu)化目標(biāo)（成本最優(yōu)）的解。

3 項(xiàng)目重點(diǎn)和難點(diǎn)

在上汽通用智能物流的推進(jìn)過程中，許多新技術(shù)、新模式在部門、公司甚至行業(yè)內(nèi)都是首次嘗試，無(wú)成熟方案可供借鑒，面臨諸多困難與挑戰(zhàn)。針對(duì)這些技術(shù)難點(diǎn)，一方面，上汽通用在部門內(nèi)部成立了相應(yīng)的平臺(tái)化組織，集成部門各類專家對(duì)技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行集中攻關(guān)；另一方面，通過戰(zhàn)略供應(yīng)商協(xié)同、產(chǎn)學(xué)研合作等方式，借用各類外部資源的幫助來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目推進(jìn)。

此外，受到企業(yè)資源和人力條件的限制，不可能所有物流系統(tǒng)和作業(yè)環(huán)節(jié)一起推進(jìn)智能化，如何尋求技術(shù)與成本之間的平衡，找準(zhǔn)突破口，也是智能物流建設(shè)過程中必須考慮的。上汽通用所追求的是精益的智能物流，用最低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的解決方案，所有新技術(shù)新模式的應(yīng)用都是為了最終能產(chǎn)生效益。因此，上汽通用在做好智能物流發(fā)展全局規(guī)劃后，梳理整個(gè)業(yè)務(wù)流程中哪些業(yè)務(wù)有系統(tǒng)，找到最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)先試先行。例如，入廠物流和出廠物流最復(fù)雜，所占物流成本也最多，即使取得哪怕1%的改善，都將帶來(lái)可觀的效益，所以成為智能物流建設(shè)的重點(diǎn)。

由于業(yè)務(wù)復(fù)雜，每日上海通用工廠的訂單量大，供應(yīng)商多，運(yùn)輸線路也就很復(fù)雜，所以入場(chǎng)物流智能集成平臺(tái)路徑優(yōu)化難點(diǎn)很多，面臨的挑戰(zhàn)巨大：

1、市場(chǎng)波動(dòng)頻繁，需要高頻次對(duì)運(yùn)輸路徑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，匹配實(shí)際需求；

2、隨著供應(yīng)商越來(lái)越多，對(duì)道口卸貨能力和庫(kù)存約束等各種限制條件越來(lái)越復(fù)雜；

3、幾乎沒有可能綜合考慮與均衡所有制約因素。

4 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

入場(chǎng)物流智能集成平臺(tái)（3IP）二期路徑優(yōu)化項(xiàng)目，整合所有業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)（包括供應(yīng)商信息、零件訂單信息、包裝信息、運(yùn)輸車輛信息……），根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則，進(jìn)行高效分析計(jì)算，通過數(shù)字化建模方法，將各種復(fù)雜的限制條件（包括庫(kù)存限制、窗口時(shí)間、車次均衡、提貨間隔、車輛屬性、車輛數(shù)量、車輛歸屬、車輛載荷……）轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，使用先進(jìn)的算法引擎ILOG快速綜合分析計(jì)算，使零件需求與運(yùn)輸資源完美匹配，減少緊急拉動(dòng)產(chǎn)生，或者資源的浪費(fèi)，通過車載終端、移動(dòng)通訊設(shè)備，推廣應(yīng)用全段綁定操作機(jī)制，采集全過程運(yùn)作數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)訂單跟蹤、路徑回放，并延伸出過程分析、運(yùn)輸預(yù)警、車輛排隊(duì)等功能，入場(chǎng)物流智能集成平臺(tái)還具備強(qiáng)大的如果-假設(shè)（what -if）多場(chǎng)景管理分析功能，通過交互式情景建模和精細(xì)化參數(shù)設(shè)置，輕松測(cè)試各種業(yè)務(wù)情境下，多業(yè)務(wù)變量發(fā)生變化時(shí)，對(duì)成本、裝載率、有效運(yùn)輸里程等關(guān)鍵指標(biāo)的影響，從而快速理解各種因素的變化，如何影響業(yè)務(wù)運(yùn)作效能，做出優(yōu)化改進(jìn)。

4.1 業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

上海通用汽車金橋基地每日要向500多家供應(yīng)商，發(fā)布3000多張零件訂單，供應(yīng)商運(yùn)輸達(dá)到1800多車次，每天入場(chǎng)貨量超過70000立方米，且入場(chǎng)業(yè)務(wù)規(guī)則復(fù)雜（如下圖1,2），入廠運(yùn)輸路徑規(guī)劃目前使用人工方法進(jìn)行制定，所以只能基于較為簡(jiǎn)單的邏輯，手動(dòng)求解，效率低，基于人工經(jīng)驗(yàn)的構(gòu)造規(guī)則，且簡(jiǎn)單約束，只能得到局部較優(yōu)解，所得解與全局最優(yōu)的差距無(wú)法衡量。

圖1

圖2

4.2 數(shù)字化方案

4.2.1 路線模板的設(shè)計(jì)

路線模板：通過一定的組合規(guī)則將零散分布的零部件供應(yīng)商組合成線路，是入廠運(yùn)輸路徑規(guī)劃的核心產(chǎn)物，運(yùn)輸管理系統(tǒng)（TMS）基于路線模板進(jìn)行運(yùn)輸調(diào)度，指導(dǎo)承運(yùn)商的運(yùn)作。

4.2.2 智能算法模式

將路線組合規(guī)則轉(zhuǎn)化成數(shù)字化模型。

4.2.3 路線優(yōu)化邏輯

1、將路線優(yōu)化業(yè)務(wù)模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型

業(yè)務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建：將業(yè)務(wù)基礎(chǔ)信息及約束條件轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)參數(shù)及數(shù)學(xué)邏輯

目標(biāo)方程構(gòu)建：結(jié)合業(yè)務(wù)需求構(gòu)建求解最優(yōu)解的目標(biāo)方程

2、通過智能算法對(duì)數(shù)學(xué)模型求解

第一步：調(diào)用算法（分支定界算法等）先找到若干符合條件的解

第二步：選擇最接近優(yōu)化目標(biāo)（成本最優(yōu)）的解

4.2.4 系統(tǒng)架構(gòu)

4.2.4.1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

4.2.4.2 優(yōu)化模型架構(gòu)

通過業(yè)務(wù)基礎(chǔ)信息以及業(yè)務(wù)規(guī)則的收集整理，以及零件的需求預(yù)測(cè)，構(gòu)建優(yōu)化模型，并將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需模式，通過優(yōu)化引擎，采用智能算法，給出較優(yōu)的路線模板供業(yè)務(wù)人員使用。

4.2.5 模型實(shí)現(xiàn)流程

4.2.6 系統(tǒng)界面展示

系統(tǒng)路線規(guī)劃生成流程如下：

4.2.6.1 場(chǎng)景生成

約束，根據(jù)需求將約束條件在系統(tǒng)中進(jìn)行維護(hù)。

場(chǎng)景，一組約束條件及其對(duì)應(yīng)的參數(shù)集合。

參數(shù)，約束條件的參數(shù)設(shè)置，帶有版本管理，可以為某一參數(shù)設(shè)定多個(gè)版本的參數(shù)。

復(fù)制，場(chǎng)景可以復(fù)制，新的場(chǎng)景繼承原場(chǎng)景下所有約束條件的參數(shù)數(shù)據(jù)（包括版本）。

4.2.6.2 需求單生成

需求單的預(yù)處理：對(duì)于一般零件通過AllParts可以方便轉(zhuǎn)化，比如一個(gè)產(chǎn)自供應(yīng)商A的一般零件P001，需要運(yùn)到ReceiveDock B，日平均需求量為100個(gè)編號(hào)為R002的料架，那么“運(yùn)單”就是A->B, P001, 100 R002。

4.2.6.3 路線生成

通過模型算法以及優(yōu)化引擎根據(jù)需求單生成路線節(jié)點(diǎn)信息。

4.2.6.4 生成卸貨時(shí)間窗口

對(duì)于每一可行路線進(jìn)行到道口時(shí)間安排

考慮多個(gè)分區(qū)“需求單”劃分之間的庫(kù)存約束

每個(gè)道口每一時(shí)間有最大處理能力，不能超過該限制

同一線路對(duì)于同一道口訪問時(shí)間之間的間隔要盡量相等

但不同路線提貨時(shí)間要錯(cuò)開，間隔>1h

4.2.6.5 生成道口計(jì)劃模板

從兩個(gè)維度獲得路線模板

路線維度，展現(xiàn)路線、輪次、提卸節(jié)點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間、操作時(shí)間、離開時(shí)間。

零件維度，展現(xiàn)零件到卸貨道口的日頻次、平均窗口間隔、最大窗口間隔及具體到達(dá)時(shí)間

5 效益分析

5.1 路線規(guī)劃的手工與智能算法求解流程對(duì)比

1、當(dāng)前手工模式

2、智能算法模式

5.2 智能算法下的優(yōu)化結(jié)果

在智能算法模式下，路線選擇、時(shí)間窗口設(shè)置、考慮與庫(kù)存的耦合等分問題都可以在一個(gè)統(tǒng)一的決策模塊下集中處理。

在最優(yōu)算法的驅(qū)動(dòng)下，智能算法可以在合理的時(shí)間內(nèi)，尋找出滿足實(shí)際計(jì)劃模板構(gòu)建過程中必須要考慮的所有約束的最優(yōu)解。

系統(tǒng)自動(dòng)化路線規(guī)劃，全面解放人工規(guī)劃的工作時(shí)長(zhǎng)，將人工從路線規(guī)劃完全手工制作進(jìn)化到系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)算而人工只需對(duì)系統(tǒng)結(jié)果進(jìn)行手工調(diào)整，節(jié)約大量時(shí)間。

5.3 公司效益

該基于移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法等先進(jìn)技術(shù)的數(shù)字化智能項(xiàng)目，通過構(gòu)建包含多種成本、效率要素和約束條件的路徑優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了需求與資源的高效匹配，驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸資源利用率大幅提升，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸綜合成本大幅降低，全面推進(jìn)了物流業(yè)務(wù)的提質(zhì)增效，為構(gòu)建互聯(lián)互通、高效協(xié)同、智能決策與優(yōu)化的物流及供應(yīng)鏈體系奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，開啟了上海通用汽車物流數(shù)字化智能化管理新紀(jì)元。

6 經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)

如今，市場(chǎng)需求變化越來(lái)越快，計(jì)劃影響越來(lái)越大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，運(yùn)算數(shù)據(jù)越來(lái)越多，資源成本越來(lái)越高，決策范圍越來(lái)越廣，這樣復(fù)雜多變的商業(yè)需求使優(yōu)化技術(shù)更具有價(jià)值。而優(yōu)化的商業(yè)價(jià)值，在于快速平衡企業(yè)中眾多相互制約的條件和目標(biāo)，為決策提供優(yōu)選方案，實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)作成本，延遲資本支出，提高資產(chǎn)利用率，縮短交付時(shí)間，客戶服務(wù)更精準(zhǔn)，排程更具柔性，降低管理風(fēng)險(xiǎn)，減少企業(yè)庫(kù)存，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。