申通CTO趙柏敏:快遞“卷”到今天,未來靠什么突圍求勝
2014年,電子面單在快遞領域應用,開啟了行業數字化,迄今已經邁入第10年。與網約車、外賣等業態一樣,快遞擁有極高的數據復雜度和技術依賴度,要求實時和精準,但快遞的履約鏈路更長,服務生態更加復雜,高度自動化又使其“軟硬結合”“人機結合”的數智化特征更加明顯。
以申通為例,每天5000萬+包裹,10億量級的操作,百萬量級的客服服務;從攬收到簽收時效不到44小時,但售前售后平均14天周期,數據量膨脹到百億量級;復雜的服務生態,“人車貨場機”元素齊聚,網絡中有數十萬從業者——面向這樣的場景,要做到用1瓶水的價格履約、以“厘”來控成本,離不開在數智化上的突破。每一個身處其中的技術人都會感到“有趣”和挑戰。
本文初衷,就是通過對快遞數智化進程的回顧、申通實踐與思考,引發更多行業內外關注,共同探明快遞技術的未來之路。
快遞行業數字化起點
快遞數字化始于電子面單。2014年菜鳥打出一張電子面單,次年電子面單在快遞業逐步普及,替換傳統五聯單,讓行業從“馬克筆”一躍至數字化時代。首屆全國郵政行業科技進步獎一等獎頭名,頒給了菜鳥電子面單,足見其對于快遞行業的貢獻度。
1.1電子面單——數字化
電子面單在環保、信息錄入規范性、制作成本等方面的優勢顯而易見,而核心創新,則是“三段碼”。
在三段碼之前,包裹通過郵編和地址來粗分目的地。郵編是粗顆粒度的靜態地理區域描述,由于中國地域遼闊、城市化進程快、末端區域復雜??爝f分揀主要依賴于地址進行人工分揀,分揀人員需要熟記每個地址對應的區域,用馬克筆進行標注,不但效率低,還非常容易出錯郵編已經不能滿足規??焖僭鲩L的快遞分揀和派件需求。
具備實時自學習、自適應能力的三段碼重新定義了快遞的三級派送區域,在面單打印出來時,根據收件人地址由算法動態、智能地計算出目的地分撥編碼、目的地網點編碼、派件的快遞員編碼,極大提高了信息顆粒度。三段碼通過大數據學習可以快速、準確地識別包裹目的地,從而將包裹分揀到正確的運輸路徑上,大大提高了分揀效率,降低了錯分率。同時,通過對快遞員的行為特征的分析,三段碼能夠精準辨識其常規的配送范圍,精準匹配對應包裹,完成高效投遞。
1.2 智能運營——自動化
伴隨電子面單的普及,與之匹配的自動化分揀設備逐漸成為行業主流。分撥中心交叉帶、DWS(三合一)等成為標配,大型網點也從人工邁向自動化,解決了包裹實操的效率,讓全網效率和產能大大提升。
快遞運營除了分揀之外還包括運輸,目前在干線、末端兩大環節,快遞企業也在積極探索,如申通、德邦等開展的L3級別輔助智能干線駕駛,菜鳥、中通等“最后100米”無人車研發及應用,順豐、圓通等在無人機領域的探索。
申通從數字化到數智化的思路和實踐
2.1 數字化1.0(2015-2018):小規模試跑自動化分揀設備
2.2 數字化2.0(2019-2022):從精益管理到激勵相融
2019年,申通與菜鳥達成合作,雙方加強數字信息化合作,推動申通數字化升級。從2019年開始,申通的技術團隊迅速擴張,“管家系”產品矩陣陸續上線。申通在2020年完成全站業務上云,成為成為快遞行業首個使用公有云的公司。申通由此邁入數字化2.0階段。
(1)精益管理
談數字化一定要講“精益”或“精細化”,申通這一階段的重點之一也是做精益管理。
這一階段,申通把成本、質量和時效管到每一個環節,每一個人。數據層層互通,目標明確,責任到人。通過計劃、管控、監控、考核四個階段讓運營的每一個環節變得可控。這個階段主要側重于計劃,自上而下的管控。目前,申通數字化2.0建設已經完成,也嘗到了甜頭,2021年單票運營成本下降 9.7%。
(2)激勵相融
精益管理在復雜快遞生態里并不能解決所有問題。加盟型快遞的管理涉及總部、省區、中心、網點,還包括非常多社會化資源,參與其中的角色跨地域、跨組織。參與其中的每一個角色都是經濟理性人。在管理粗放的階段,精益是非常好的管理方式,但無法激發理性人的內在潛能。自上而下的博弈,讓信息交易成本變得很大,同時數字化精益管理非常容易復制,無法成為差異化的內核。
激勵相融,核心聚焦在業務管理機制的變革,改變純管控的方式,設計激勵相容的機制,在計劃基礎上增加了對個人和小團隊的激勵,讓整個生態更有活力,比如班組計件、裝載率激勵、網格化服務、網點類直營等等。
注:哈維茨(Hurwiez)創立的機制設計理論中“激勵相容”是指:在市場經濟中,每個理性經濟人都會有自利的一面,其個人行為會按自利的規則行動;如果能有一種制度安排,使行為人追求個人利益的行為,正好與企業實現集體價值最大化的目標相吻合,這一制度安排,就是“激勵相容”。
2.3 數字化3.0即數智化:現場決策(2022年至今)
數字化階段,從前期的精益管理到后期的激勵相融,我們完成了一系列的產品建設,包括運營平臺昆侖、經營平臺、網絡產品矩陣、大客戶管家、商家產品超級商家平臺。
特別是“激勵相融”的管理機制變革,激活了組織的活力,也放大了一線和現場的權限,對個人和小團隊的能力提出了非常高的要求。同時,在數字化過程中,越來越多的數據被線上化,數據規模和維度爆炸。申通擁有30多萬員工、4000多家網點,以中轉直營、網點加盟為主要的組織架構,其組織復雜性導致數據復雜性直線上升。如果繼續使用數據2.0時代的管理模式,難以實現精準現場決策,容易出現大量的決策盲區。所以我們的數智化重點解決“現場決策”的問題,讓聽到炮聲的人做決策。
邁向現場決策的數智化,申通的核心關鍵能力和實踐
申通數字化建設的過程是由“業務+技術”共同驅動的,如果數字化的產品沒有結合業務流程重構和管理機制變革,那就是無用的空中樓閣。
數智化不同,它對業務流程的重構不是強依賴,但對工程和算法技術要求變得很高。系統不但要發現問題,還要知道問題的原因和解決方案。
數智化階段的技術特征是實時、智能、自動化+,關鍵能力是實時計算和預測、智能算法、軟硬件深度融合,AI全面賦能、數據資產積累。
3.1實時
快遞“卷”到今天,基于歷史數據的診斷能幫助業務進行迭代改進,但很難支持精準現場實時決策。有時候實時還不夠,分撥中心的現場資源、部署和行動很難實時變化,那就需要有算法預測能力。
——先知引擎:實時計算和預測
數智化聚焦實時化的現場管理和智能化的決策。申通構建“先知引擎”滿足以上需求,它支持時空索引的實時數據計算,具備時空和狀態的預測能力,真正做到宏觀微觀“一本賬”。
3.2 智能
——智能算法:大規模低成本的神經網絡模型的訓練和推理
在快遞行業大規模使用神經網絡模型,是不是高射炮打蚊子?答案是否定的。
首先,神經網絡模型區別于之前的機器學習算法,最大優勢在于它不依賴特征工程。一個包裹攬發到派簽是極其復雜過程,中間會產生大量的特征,人工選擇特征非常困難。所以在很多應用場景中,神經網絡是最好選擇。
其次,預訓練大模型技術飛速進步,極大降低了神經網絡的使用門檻,快遞公司不用自建大規模GPU集群,只要復用開源的預訓練模型,在業務上進行適配或微調(finetune)即可。因此,快遞公司應用的神經網絡模型比照頂級模型層數更少,數據量級更小,僅需較低成本即可滿足需求,性價比高。
我們在以下場景中已經開展神經網絡技術的應用,比如視覺AI、智能客服、投訴概率預測、包裹價值預測等等。
——數據資產:包裹、位置、商家、消費者、視覺
智能算法模型優劣,取決于算法、參數、數據規模和質量。在工業界很少能通過算法的優化或創新對模型結果調優,加上神經網絡算法的發展成熟,特征選擇和調參的優化空間也變小,所以模型優劣主要取決于數據的規模和質量。
數據作為影響算法模型優劣最重要的因素,數據資產將成為我們未來技術的核心競爭力之一。在快遞領域關鍵的數據除了包裹以外,還有區域、商家、消費者和視覺數據。
案例1 時效控制塔:挽救一趟延誤的班車
時效控制塔,是轉運中心現場的管理和指揮工具,數據時間顆粒度細化到秒級,實時計算復雜度很高。時效控制塔分出港和進港兩個場景,以出港為例,轉運中心可以實時感知:網點交貨、中心操作、中心發車、干線在途、目的中心進港的狀態,同時系統會進行智能預測異常,推薦實操動作。
2023年4月3日一個真實的現場案例:
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凌晨3:30,中山分撥中心:收到出港控制塔發出在途延誤預警,從中山發往杭州的一班車,通過GPS軌跡和到車預測,預估延遲3個半小時達到杭州中心。預估到車時間6:02,將會錯過一派到車截止時間5:15。中山控制塔調度員,通過系統建議給司機電話協商盡量提速早到,這樣才有可能追回。
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5:30 杭州分撥中心:司機提速后,班車提前30分鐘趕到杭州,雖然也錯過了一派到車截止時間,但只錯過了15分鐘,離一派發件時間截止時間還有1個小時。中山調度員在系統中看到這個信息,通過系統的電話跟杭州中心溝通,希望優先搶此趟車的時效。
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6:05 杭州分撥中心:班車開始卸車。
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6:30 杭州分撥中心:杭州一派發件截止時間到。這班在途延誤3個小時的車,通過出港控制塔的信息協同搶出了半個小時的卸貨量,趕上了一派發件,挽回了半車包裹的時效。
案例2 按需派送:以最舒服的方式,將包裹送達消費者
按需派送是實現差異化派送、個性化派送、標準化派送融合的“混派”模式。按需派送中應用了好幾個預測模型,比如包裹投訴概率預測、消費者偏好預測等,同時數據資產在其中也發揮了關鍵作用。
對于一個包裹該怎么派,是依賴于消費者特征,包裹特征以及派送地址,之前我們一直專注在消費者和包裹本身,但事實上派送地址的AOI特征是關鍵中的關鍵,比如小區離驛站步行距離,有沒有電梯,放門衛是不是容易丟等等。在按需派送實施后,算法和數據的應用讓一線快遞員能夠從“申行者APP”獲得“傻瓜式”的派送指令,派送效率和質量大大提升。
3.3 自動化+
自動化從2015年在快遞行業開始大范圍普及,干線、末端智能化也發展迅速。與一般自動化不同,快遞行業自動分揀、智能運輸要充分考慮效率、成本、自適應性?!白詣踊?”的最終目標,是通過軟硬件深度融合,AI全面賦能,達到人機協同效率的“帕累托最優”。如果以數學公式來表達,(軟件×硬件)??=自動化+。
——自動分揀
申通近三年投入100億做基礎設施建設,引入了大量的先進自動化設備,并提升自研設備占比。
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自研高速交叉帶,分揀效率提升30%,能耗下降50%
超高速交叉帶系統,采用永磁同步電機驅動,最高速度可達3.5米/秒,效率提高30%,能耗降低50%。自研氣動格口,通過擋板自動切換,可滿足超高速交叉帶落格需求,且沒有增大占地面積。
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輸送線軟硬件改造,實現設備自適應節能
通過申通標準modbus協議定制,以及DTU(Data Transfer Unit)的應用,對輸送線的實時狀態和負載進行實時分析,自適應調節輸送線的工作頻率,在不影響操作效率的情況下做到節能,做到智能降低設備能耗。
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UHF RFID應用,準確跟蹤貨物位置和狀態
RFID標簽可將每一件貨物標記唯一識別碼,通過讀取RFID標簽,準確追蹤貨物的位置、狀態、數量等信息,實現貨物的精確跟蹤,有效減少貨物損失和貨物流轉周期。比如,通過RFID環保袋代替傳統集包袋,可實現回包線代替人工拉包,降低人工拉包錯誤率。同時,環保袋實現自動盤點,可視化管理環保袋生命周期。
——自動駕駛
最近幾年,國內外自動駕駛技術不斷升級,自動駕駛在快遞干線和末端配送的技術應用也逐漸走向商業化。
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干線自動駕駛:從2021年下半年開始,申通車隊通過跟多家第三方公司合作,測試和調研干線無人駕駛技術的應用,試運營了多條干線自動駕駛,安全運行超過30萬公里,在高速路段可實現95%自動駕駛。自動駕駛可有效減少人力、提高干線車輛的運輸效率,同時理論上能夠極大地降低交通事故風險,為駕駛員的安全提供了更多保障。
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末端無人車:末端無人車對配送區域限制較大,目前我們在大學等城市開放道路與封閉園區內、以及網點到驛站等場景進行小規模試點。智能無人快遞上路行駛運行速度<30公里,可裝載約800件快遞。車輛續航可達150公里,可以實現24小時全時段運行。
在快遞行業中心直營化和自動化進程中,申通起步較早但幾經周折一度落后,導致公司曾經處于艱難境地。最近三年,我們抓住了數字化向數智化轉型的行業機遇,以開著飛機換引擎的決心狠抓基礎設施建設,通過精益管理和激勵相融變革,業務得以快速回暖并開始跑起來。
現在,申通正在繼續探索實時化和智能化在快遞領域的應用,期待成為申通的差異化競爭力,在數智化上給行業帶來更多啟發。