9月25日，由中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部主辦的第十五屆國(guó)際交通技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)在北京正式舉行。本次展會(huì)重點(diǎn)展示國(guó)內(nèi)外在交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施智能升級(jí)、新型交通設(shè)備研發(fā)、智慧化交通運(yùn)營(yíng)服務(wù)等方面的新技術(shù)、新突破、新成就。順豐科技AIoT領(lǐng)域副總裁宋翔、數(shù)字孿生負(fù)責(zé)人江生沛，在本次展會(huì)中發(fā)布了首個(gè)在物流領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的數(shù)字孿生實(shí)踐，生動(dòng)形象地介紹了順豐在布局?jǐn)?shù)字孿生過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)、成果與未來(lái)探索的方向。

“數(shù)字孿生”一詞可以分解為“數(shù)字”和“孿生”，“孿生”即雙胞胎的意思。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生就是在數(shù)字的虛擬世界中搭建一個(gè)與真實(shí)世界高度相似的孿生體，這個(gè)虛擬世界的孿生體仿佛是真實(shí)世界的孿生兄弟一般。通過(guò)這種技術(shù)，人們就可以在虛擬世界中以極低的成本和試錯(cuò)代價(jià)，驗(yàn)證并優(yōu)化真實(shí)世界中的各項(xiàng)算法策略。目前數(shù)字孿生主要集中應(yīng)用于智能制造、航空航天、智慧城市等領(lǐng)域，在物流與供應(yīng)鏈領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初期階段。但是，其在物流與供應(yīng)鏈的價(jià)值不容小覷。全球知名的咨詢機(jī)構(gòu)Gartner自2019年起，已連續(xù)四年將數(shù)字孿生評(píng)選為八大供應(yīng)鏈技術(shù)趨勢(shì)或技術(shù)主題。順豐作為物流科技的探索者，率先將數(shù)字孿生技術(shù)研發(fā)應(yīng)用于物流核心場(chǎng)景中，打造了不僅可以可視可交互，而且算法驗(yàn)證效率能提升600倍的數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)，同時(shí)突破了數(shù)字孿生復(fù)制難、落地難的問(wèn)題，成為第一個(gè)在物流行業(yè)規(guī)模化研發(fā)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)的企業(yè)。

緣起：低成本、高效率的智能算法驗(yàn)證優(yōu)化

物流和供應(yīng)鏈的核心目標(biāo)之一就是將具體的任務(wù)匹配合適的資源，在不浪費(fèi)資源的情況下，盡可能提升流轉(zhuǎn)的效率。截至今年6月，順豐服務(wù)超過(guò)6.25億的個(gè)人客戶和190萬(wàn)家的企業(yè)客戶，在國(guó)內(nèi)的車(chē)輛運(yùn)輸線路已超15萬(wàn)條。在件量、資源數(shù)量級(jí)驚人的今天，智能算法如同大腦，扮演了思考如何匹配任務(wù)與資源的工作。那么如何更快速、低成本地驗(yàn)證物流運(yùn)作過(guò)程的策略、算法是否合理、還有沒(méi)有更優(yōu)的方案，就成為了物流行業(yè)關(guān)注核心問(wèn)題之一。

順豐基于在大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、運(yùn)籌優(yōu)化等技術(shù)上多年的積累，已形成了覆蓋了物流中收、轉(zhuǎn)、運(yùn)、派的全環(huán)節(jié)的智能決策體系。順豐會(huì)根據(jù)市場(chǎng)行業(yè)趨勢(shì)、歷史情況等數(shù)據(jù)，提前預(yù)測(cè)未來(lái)的業(yè)務(wù)件量情況，并根據(jù)預(yù)測(cè)的信息，提前預(yù)備好人、車(chē)、場(chǎng)等資源。當(dāng)客戶下單后，再針對(duì)具體每一票快件的時(shí)效、服務(wù)等要求，綜合同期其他快件對(duì)資源的使用情況，決定這票快件在運(yùn)輸過(guò)程中的具體安排。當(dāng)遇見(jiàn)天氣不好等突發(fā)情況時(shí)，順豐會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)這票快件的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，如有延誤風(fēng)險(xiǎn)，則會(huì)及時(shí)調(diào)整相關(guān)安排來(lái)確保快件如期送達(dá)。

作為一個(gè)實(shí)體行業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)新策略、新算法的驗(yàn)證，往往需要投入大量的人力、財(cái)力，并且影響生產(chǎn)甚至停產(chǎn)，耗費(fèi)大量的資源。同時(shí)，對(duì)環(huán)境不確定性估計(jì)的準(zhǔn)確性、模型對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景還原度等因素，都與智慧算法的落地效果的優(yōu)劣有著較大的關(guān)聯(lián)。

而數(shù)字孿生技術(shù)，通過(guò)建立在虛擬世界中與真實(shí)世界高度相似的孿生體，就可以讓智能算法以極低的成本、極高效率進(jìn)行驗(yàn)證并優(yōu)化。

從點(diǎn)開(kāi)始：數(shù)字孿生中轉(zhuǎn)場(chǎng)

要在虛擬世界中建立一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界高度相似的孿生體，并讓它真正提升智能算法的效果，大致分為四步。首先需要采集現(xiàn)實(shí)世界的各種數(shù)據(jù)，了解現(xiàn)實(shí)世界的情況，然后依據(jù)從現(xiàn)實(shí)世界中獲取的數(shù)據(jù)，在虛擬世界建立它的孿生體。有了這樣一個(gè)和現(xiàn)實(shí)世界一樣的虛擬孿生雙胞胎后，可以去驗(yàn)證任何業(yè)務(wù)場(chǎng)景。當(dāng)數(shù)字孿生系統(tǒng)完成了對(duì)相關(guān)場(chǎng)景的驗(yàn)證后，它會(huì)把這個(gè)效果反饋給智慧算法，從而指導(dǎo)算法進(jìn)行優(yōu)化。如此循環(huán)往復(fù)，智慧算法的效果就會(huì)越來(lái)越好。

最初，順豐把目光聚焦于中轉(zhuǎn)這個(gè)場(chǎng)景，希望通過(guò)對(duì)中轉(zhuǎn)場(chǎng)的孿生，提升中轉(zhuǎn)分揀的效率。一方面，分揀是決定快遞物流效率的核心之一，一臺(tái)設(shè)備平時(shí)每天大概要處理65萬(wàn)票快件，像雙11、618這種快遞高峰期會(huì)增長(zhǎng)到80萬(wàn)票。如何讓發(fā)往全國(guó)各地的快件以最快、最優(yōu)的方式落到對(duì)應(yīng)方向的袋子里，起到關(guān)鍵作用的就是分揀計(jì)劃。另一方面，順豐在中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)對(duì)于AI+IoT技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)較為成熟，大量的IoT設(shè)備已經(jīng)可以快速獲取現(xiàn)實(shí)中場(chǎng)地內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，對(duì)于數(shù)字孿生的研發(fā)也有先天的優(yōu)勢(shì)。

順豐基于Unreal Engine（虛幻引擎）平臺(tái)，對(duì)現(xiàn)實(shí)中轉(zhuǎn)場(chǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備、人員、流程進(jìn)行了數(shù)字孿生體的建模，自研構(gòu)建出高逼真度的數(shù)字孿生中轉(zhuǎn)場(chǎng)，它不僅僅是看起來(lái)長(zhǎng)得像，內(nèi)里的數(shù)據(jù)核心、機(jī)理核心都達(dá)到了高度的逼真程度，整體逼真度達(dá)到了99%以上，足以反映現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)的物理情況。接下來(lái)，順豐通過(guò)這個(gè)數(shù)字孿生中轉(zhuǎn)場(chǎng)，驗(yàn)證了一系列的問(wèn)題，例如，新做的分揀計(jì)劃好不好用；件多人少的情況下能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)把快件分揀完；件量少時(shí)能否少開(kāi)一臺(tái)分揀機(jī)等等。原本，在真實(shí)的中轉(zhuǎn)場(chǎng)中，驗(yàn)證1個(gè)班次的分揀計(jì)劃需要一整天的時(shí)間，還需要現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)工作人員協(xié)調(diào)配合、投入測(cè)試包裹，既浪費(fèi)時(shí)間也浪費(fèi)精力；現(xiàn)在，利用該技術(shù)，可以1天在虛擬環(huán)境中迭代驗(yàn)證并優(yōu)化1000次分揀計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)了幾乎0成本、高質(zhì)量的切換。快速的反饋、優(yōu)化，讓數(shù)字孿生場(chǎng)地輸出的分揀計(jì)劃工序更流暢、布局更合理，中轉(zhuǎn)場(chǎng)的產(chǎn)能得到了迅速的提升，包裹在中轉(zhuǎn)場(chǎng)流轉(zhuǎn)的速度大幅提升。

每一個(gè)中轉(zhuǎn)場(chǎng)的規(guī)模大小、設(shè)備流程都會(huì)根據(jù)自身的業(yè)務(wù)情況，因地制宜地進(jìn)行設(shè)計(jì)。而數(shù)字孿生也會(huì)基于每一個(gè)中轉(zhuǎn)場(chǎng)個(gè)性化的情況，針對(duì)性輸出優(yōu)化的策略。個(gè)性化需求總是與快速規(guī)模復(fù)制總是有天然的矛盾關(guān)系，而順豐通過(guò)將孿生體中各個(gè)設(shè)備、流程進(jìn)行模塊化處理，并按照各個(gè)場(chǎng)地的數(shù)據(jù)微調(diào)各個(gè)模塊化模型，就快速把數(shù)字孿生技術(shù)復(fù)制到了全國(guó)60多個(gè)中轉(zhuǎn)場(chǎng)，平均每個(gè)提升了8%以上的產(chǎn)能。

由點(diǎn)及面：數(shù)字孿生物流網(wǎng)絡(luò)

隨著單點(diǎn)的數(shù)字孿生中轉(zhuǎn)場(chǎng)逐漸趨于成熟，順豐將目光投向了更復(fù)雜、更有價(jià)值也更具挑戰(zhàn)的物流網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生。順豐在全網(wǎng)有上萬(wàn)個(gè)網(wǎng)點(diǎn)、中轉(zhuǎn)場(chǎng)，物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就是讓場(chǎng)地與場(chǎng)地間建立連接。如何規(guī)劃最合理的線路，以最低的成本、最高的時(shí)效完成貨物在場(chǎng)間的運(yùn)輸，成為數(shù)字孿生的又一個(gè)命題。

順豐將網(wǎng)點(diǎn)、站點(diǎn)、中轉(zhuǎn)場(chǎng)等現(xiàn)實(shí)中的物理實(shí)體，在虛擬世界抽象為一個(gè)個(gè)的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)有這個(gè)各自不同的特征，例如某條道路的通行規(guī)則、某個(gè)中轉(zhuǎn)場(chǎng)門(mén)口的停車(chē)要求、某個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的發(fā)貨的貨量與時(shí)間、某輛車(chē)的裝載能力等等，這些具有現(xiàn)實(shí)世界特征的節(jié)點(diǎn)在虛擬環(huán)境按照現(xiàn)實(shí)中的樣子串聯(lián)起來(lái)，就形成了數(shù)字孿生的物流網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一票票同樣具有重量、體積、時(shí)效等特征的虛擬快件流轉(zhuǎn)于這個(gè)數(shù)字孿生物流網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就能模擬出這些快件的完整軌跡。通過(guò)這個(gè)孿生體反饋的數(shù)據(jù)，順豐就能夠讓智能算法計(jì)算推理出快件最佳的運(yùn)輸路徑，合理的安排車(chē)輛、場(chǎng)地、人員等資源。通過(guò)孿生仿真，順豐推演出了現(xiàn)實(shí)中缺失數(shù)據(jù)、并在具有與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相似限制的虛擬環(huán)境中，對(duì)策略、算法進(jìn)行了千百次驗(yàn)證和迭代，最終超越人工優(yōu)化的上限。

順豐通過(guò)綜合應(yīng)用基于數(shù)字孿生的運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)，平均一個(gè)城市一個(gè)月可以節(jié)省500條以上的線路，孿生推薦的網(wǎng)絡(luò)策略被采納率達(dá)到95%以上，證明了數(shù)字孿生已經(jīng)能夠充分應(yīng)用于大型網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。

展望未來(lái)：規(guī)模化應(yīng)用，提升行業(yè)整體質(zhì)量

隨著數(shù)字孿生技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，趨向規(guī)模化，數(shù)字孿生的場(chǎng)景也將從物流場(chǎng)景，擴(kuò)展至上下游更為復(fù)雜的供應(yīng)鏈場(chǎng)景中，通過(guò)建立可以控制、診斷、優(yōu)化物理世界的數(shù)字世界，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈全流程可視、可控、高效協(xié)同。除了場(chǎng)景方面的進(jìn)化，隨著大模型等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生也將更加有機(jī)地與相關(guān)前沿技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，降低數(shù)字孿生的應(yīng)用門(mén)檻，提升數(shù)字孿生的應(yīng)用效果。例如，未來(lái)語(yǔ)言大模型將成為數(shù)字孿生系統(tǒng)的一個(gè)入口，一個(gè)普通的工作人員只要對(duì)系統(tǒng)說(shuō)“應(yīng)用某年某日的數(shù)，建設(shè)A場(chǎng)地的數(shù)字孿生體”，系統(tǒng)便可以模塊化、自動(dòng)化生成相關(guān)孿生體，并基于各種數(shù)據(jù)，完成該工作人員需要的相關(guān)方案驗(yàn)證，輸出優(yōu)化后的智能決策方案。

宋翔表示，順豐作為中國(guó)物流與供應(yīng)鏈的龍頭企業(yè)，需要率先進(jìn)入數(shù)字孿生這個(gè)在國(guó)際行業(yè)中備受矚目的技術(shù)賽道，為中國(guó)物流企業(yè)對(duì)于數(shù)字孿生的研發(fā)與應(yīng)用打好前站。同時(shí)，隨著數(shù)字孿生技術(shù)的成熟以及價(jià)值的顯現(xiàn)，整個(gè)行業(yè)的推廣過(guò)程將變成一個(gè)共識(shí)形成加標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的過(guò)程，數(shù)字孿生應(yīng)用成本的降低將成為必然。在資源排布、規(guī)劃調(diào)度等更廣泛復(fù)雜、計(jì)算量更大的場(chǎng)景中，未來(lái)將更快更準(zhǔn)確地求出最優(yōu)解，突破真正的智慧物流核心，帶來(lái)可見(jiàn)的整體物流成本降低、避免產(chǎn)能浪費(fèi)、更合理配置整個(gè)鏈路資源等效果，幫助中國(guó)物流在國(guó)際賽跑中更有競(jìng)爭(zhēng)力。