许仲生 罗娟娟

(1.集美大学诚毅学院，福建 厦门 361012；2.厦门海洋职业技术学院，福建 厦门 361006)

2019年我国社会物流总费用14.6万亿元，占GDP的比率为14.7%，比上年下降0.1个百分点[1]。尽管这一比率从2012年开始逐年降低，但相对发达国家如美国(2018年美国企业物流成本占GDP的比率为8%[2])而言，我国持续推进物流降本增效仍大有可为之处。近年的学术研究中，提升物流信息化和智能化水平已成为降低物流成本、提升物流运作效率的共识之一。本文拟通过对CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)技术的分析，探索其运行机理在提升物流智能化运作的可行性及实现。

1 理论概述

1.1 CDN技术简介

CDN技术起源于1998年，是随着缓存技术发展而出现的，是为满足文件(特别是视频等大文件)的网络传输时效性要求和用户的访问响应时间要求而逐渐被广泛采用的一项新技术。CDN技术通过承担数据的全网分发工作，实现信息内容由信息源向地理位置分散的边缘节点进行跨运营商、跨地域推送，并将信息存储于边缘节点，从而更好地为终端用户提供数据访问服务。基于CDN技术构建起一张由众多节点组成的连接网络系统，可实现将用户访问请求的信息内容存储在离用户较近的节点，使得原来远程的、主从式的信息访问模式变成本地的、分布式的信息访问模式。CDN系统的出现和使用，一方面有效减轻网站的系统维护和信息发布的工作量，另一方面也避免传统可能出现的网站服务器和传输通道的挤占问题。

CDN系统通常由分发服务系统、负载均衡系统和运营管理系统等三部分构成[3]，不同组成部分的功能见表1。

表1 CDN系统的组成及功能

1.2 智能物流概述

智能物流是利用数字化、信息化集成技术，改变原有的物流运作模式，实现货物运输过程的自动化运作和高效率管理，让整个物流系统具有智慧思维并能自行解决物流中的某些问题[4]。智能物流既包括物流管理、物流规划等技术的“软智能”，也包括物流设备的“硬智能”。智能物流通过对需求、仓储、运输等物流运作信息的收集、分析和处理，实现全程化的信息跟踪和优化，使得企业的物流决策更加科学，从而实现了面向用户的主动化物流管理。

基于功能视角，智能物流体系可分为信息层、决策层和应用层等三个层次[5]。其中信息层包括信息感知、信息传输、信息存储和信息处理等功能模块；决策层包括网点优化、路线优化、仓储优化、配载优化、库存优化等功能模块；应用层则体现为智能仓储、智能运输、智能配送、智能装卸、智能拣选、智能包装等具体智能物流子功能应用模块。

图1 智能物流的功能

2 CDN系统与智能物流仓配体系类比分析

2.1 结构类比

CDN系统通常由中心节点、区域节点和边缘节点三个层级构成。中心节点和区域节点主要起到将热点内容推送到边缘节点的作用，另外还作为边缘节点内容的补充。而边缘节点则是直接面向用户提供内容服务。而常见的智能物流仓配系统同样呈现物流中心-配送中心-配送站点三层体系结构，其中物流中心作为商品的储存基地，配送中心则起到商品快速集散的功能，配送站点则肩负着商品最后一公里分拨派送的任务(如图2)。尽管两者的体系结构类似，但是在具体运作过程中，CDN系统中的信息内容是向下级分散储存的。而在物流仓配系统中，为实现库存的集约化管理，商品往往是集中于上级的物流中心。

①CDN体系结构 ②智能物流仓配体系结构

2.2 技术类比

CDN系统的核心运作技术包括内容统一编码和编址技术、内容分发技术、用户请求重定向调度技术、负载均衡技术和缓存替换技术等[6]。内容统一编码和编址技术可以实现对信息内容的编码和定位，这是后期的内容管理和分发顺利进行的前提条件；内容分发技术则起到将信息内容从源复制到边缘节点的作用；用户请求重定向度技术可把用户的信息访问请求分配到最优的节点；负载均衡技术可实现访问任务在节点内服务器的合理分配，保持服务器性能的充分发挥及访问需求的时效性；缓存替换技术则是根据信息内容的热度及服务器的存储情况有策略地进行内容更新。

而在智能物流仓配运行过程中，同样存在商品编码、商品定位、商品分拣、物流运输、订单处理、配送路线优化、配送任务优化、需求预测、库存管理和库存更新等技术，这些技术与上述的CDN运作技术存在一定程度的相通(见表2)。

表2 CDN运作技术与智能物流仓配运行技术的类比

2.3 运作方式类比

CDN系统的运行方式分为推式和拉式两种。在推式运行方式中，用户的信息内容请求被CDN系统定向到距离该用户最近且储存有该信息内容的边缘站点，并由该站点提供面向用户的访问服务。而拉式运行方式中，用户的信息内容请求被定向到距离该用户最近的边缘站点，如果该站点储存有该信息内容，则由该边缘站点提供访问服务；如果该边缘站点没有储存该信息内容，则由该边缘站点向上级请求、递归查找并最终获取该信息内容后返回给用户。

而目前智能物流仓配体系的运作过程，往往是用户提交订单，物流中心接受该订单后进行拣货、包装、运输到配送中心进行集配货后分送到距离用户最近的配送站点，再由配送站点安排人员派送订单商品。智能物流仓配体系运行的主要目标是订单商品的快速拣选、运输和配送，尽可能减少物流成本和用户的等待时间。智能物流仓配体系现有的运作方式类似于CDN系统的拉式运行方式。但是两者之间还是有明显区别，智能物流仓配体系更多是订单商品的事后分发。而CDN系统的拉式运行方式由于引入了内容分发技术和缓存替换技术，使得边缘站点对用户信息内容的满足率大为提升，减少了递归查找等相对耗时的发生概率，在运行过程中变成信息内容的事先预测与分发。

3 CDN系统对智能物流仓配体系构建的启示

通过对CDN系统和运行技术的分析，智能物流仓配体系在构建过程中可通过库存下沉、订单商品前移等手段，在降低物流成本的同时加快客户反映速度。库存下沉指的是改变原有库存集中于物流中心的做法，将部分热销商品的库存下沉到下级的配送中心甚至是配送站点。订单商品前移指在订单还没发生前，基于需求预测，将可能发生销售的商品分发到配送中心和配送站点。

在日常运行过程中，库存下沉和订单商品前移可利用现有物流配送中的剩余运力来进行，在不增加物流运输成本的同时将商品转移至距离消费者更近的地方。当然库存下沉和订单商品前移均可能导致库存量上升、商品滞销、调拨成本上升等风险。应对上述风险，则需要借鉴CDN的相关运作技术，特别是用户请求重定向调度技术、负载均衡技术和缓存替换技术。

4 基于CDN系统原理的智能物流仓配体系

4.1 CDN技术在智能物流仓配体系中的应用前景分析

4.1.1 缓存替换技术

CDN技术中的常见缓存替换技术包括 LRU(Least Recently Used，最近最少使用)算法、LFU(Least Frequently Used，最少频率使用)算法、基于分数因子的缓存(Scoring Based Caching)算法等。其中LRU算法和LFU算法主要基于访问时间和访问频率淘汰未被经常使用的数据，而基于分数因子的缓存算法则是根据一定的因子对数据进行排序，从而在储存能力限定情况下决定数据的留存范围。借鉴上述算法，特别是结合订单数据、用户数据和时间环境因素设置合理的分数因子，利用基于分数因子的缓存算法确定优先级，可更好决定在智能物流仓配体系下哪些商品应该在销售未发生前适时前移。另外再根据LRU算法或LFU算法进行商品的动态调整。

4.1.2 负载均衡技术

常见的CDN均衡技术包括基于网络拓扑策略、基于服务效用策略、基于分级均衡策略和基于P2P均衡策略等[7]。上述策略同样对智能物流仓配体系的运作具有参考意义。现有智能物流仓配体系运作过程中往往是根据地理位置和距离进行配送线路的规划和配送任务的分配，类似于CDN中的基于网络拓扑策略。这样运作方式可能会存在配送站点和配送人员任务不均的问题。基于服务效用的策略主要是根据配送站点和配送人员的工作能力进行任务分配，有助于避免可能存在的局部阻塞现象。基于分级均衡策略的基本思想是根据不同级别的均衡采用不同的均衡策略，类似在智能物流仓配体系运作中，根据不同的产品、不同的用户等待效用、不同的运输成本采用不同的均衡策略。而随着无人机送货、共享配送等新型配送形式的发展，基于P2P均衡策略则可以提供充分利用闲置配送资源的运作策略。

4.1.3 用户请求重定向调度技术

传统的用户请求重定向调度技术包括基于DNS(Domain Name System，域名系统)定向和基于网络就近性原则两种。现有智能物流仓配体系中的订单分配主要是根据地理距离、即就近性原则，将订单分配给相对固定的物流中心及下属的配送体系来履行。但是如果存在缺货情况，则需要对订单进行重新分配到有货的物流中心进行调货后，再来进行订单履行。在CDN系统中DNS起到重定向调度的作用，对于智能物流仓配体系中也需要有类似角色的系统，对局部缺货的商品进行重新定向，在时间和成本限制条件下制定出最优的商品调度方案。

4.1.4 内容分发技术

CDN系统的内容分发技术主要是在缓存替换技术的指导下实现信息内容由源节点向边缘节点的发送，具体发送的实现还需要考虑流行度、用户兴趣度及系统负载等限制因素。在智能物流仓配体系运行过程中，同样需要考虑空闲运力、下级节点仓储能力等限制因素，根据缓存替换技术确定的优先级来进行商品的预先发送。

4.2 基于CDN系统原理的智能物流仓配运行体系

基于CDN系统原理的智能物流仓配体系可提供推式(push)和拉式(pull)的物流服务。在借鉴运用CDN相关技术后，该智能物流仓配体系一方面可在客户订单下达后提供高效、低成本的物流配送服务；另一方面可在客户订单尚未下达之前进行热门商品的预先前移运输，为客户提供即时送达的物流配送服务，即刻满足用户需求。此外，该智能物流仓配体系还具备学习和完善的功能，可在具体的物流运作过程中不断修正运作策略、适时调整和改进运作算法，从而实现面向不同商品、不同用户提供个性化的物流服务。通过不断发展和完善，最终实现面向头部商品(用户需求集中、销售情况良好、销售最大的商品)提供主动物流服务和面向尾部商品(需求个性化，销售量较为离散的商品)提供被动物流服务的无缝衔接。

图3 基于CDN系统构建思想的智能物流仓配运行体系

5 结论

当前，在供给侧结构性改革背景下，智能物流仓配体系的建设不仅有助于推动我国物流产业的发展，更能够促进我国产业优化升级，促进国民经济由粗放型向集约型转变，推动我国经济由“大量生产-大量流通-大量消费”的时代向“多样化消费-有限生产-高效率流通”时代转变。智能物流仓配系统的关键技术中除了包括条形码技术、RFID技术、智能运输技术和物联网技术，一个科学、合理、智能的物流仓配运作体系也是十分关键。CDN解决快速将内容分送至需求用户手中的问题，其思想和运作机理在某种程度上十分契合智能物流仓配系统的运作要求，不论是CDN的结构模型，还是其相关技术，对于智能物流仓配体系的构建都具有良好的指导意义。