——记清华大学深圳研究生院物流与交通学部硕士生导师杨朋

本刊记者 孙欣欣

物流业是支撑实体经济发展的重要基础，但我国物流业整体发展水平不高，发展方式也比较粗放。随着电商的快速崛起，不仅民营企业，甚至越来越多的国企和央企也开始关注并重视物流成本，实际上，企业很大一部分资金都被用来支付高昂的物流费用。有数据显示，2015年我国社会物流总费用约占GDP的16%，比欧美发达国家高出近1倍。

所谓的“物流成本”是指，产品在实物运动过程中，如包装、搬运装卸、运输、储存、流通加工等各个活动中所支出的人力、物力和财力的总和。杨朋主要从智能仓储物流系统规划运作、物流产业发展规划、城市物流等方面展开深入研究，以满足“降低物流成本、提高物流效率”的社会顶层需求。

踏足物流领域近10年来，杨朋先后主持并参与包括国家自然科学基金项目青年基金和面上基金项目在内的国家、省、市级等课题20余项，发表各类学术论文20余篇，获得“中国物流与采购联合会科技进步奖二等奖”（省部级）、“第十届中国物流学术年会优秀论文三等奖”等多项奖励，并担任International Journal of Production Research、International Journal of Production Economics、Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review等多个国际期刊的同行评审专家。

规划、优化仓储物流系统

说起杨朋与物流领域结缘，可以算是一种机缘巧合。杨朋的本科和硕士学的都是纯工科领域的机械工程专业，但在读研期间，他从事了一个有关工程和管理相结合的课题，正是从那时起，他对工业工程、物流领域产生了浓厚兴趣。2007年，硕士毕业后的杨朋以优异的成绩考取清华大学工业工程系管理科学与工程专业攻读博士，研究方向完全转向了物流领域，“这是一个工科和管理科学交叉的学科，可以接触更多领域的知识，解决现实的物流工程和管理问题”，杨朋很喜欢自己的专业。

就这样，杨朋一直遨游在物流领域，以优化的思想审视现实仓储物流设施面临的各种问题。2011年，他进入清华大学深圳研究生院物流与交通学部从事博士后工作，2013年出站后便留院成为一名讲师。

围绕智能仓储物流系统规划运作，杨朋的研究可分为两个角度。一是规划，在设施没有建成之前，他主要从优化角度对物流设施做规划和设计；二是运作，在设施建成并投入使用后，他需要对设施进行改进和优化。仓储物流设施既包括较综合的宏观设施，如物流园区，也包括较专业的微观设施，如配送中心等。

“综合型物流园规划方法体系及工程示范项目”是杨朋参与的一个有关于宏观仓储物流设施的规划项目。据他介绍，此项目的特点是系统型规划，从前期的产业规划到商贸规划再到后期园区的总体规划，都需要项目组统一完成。“其他项目是每部分由不同单位的人完成，中间涉及的协调性工作比较多，这个项目则全部打通”，这样做相互衔接紧密，利于其最终实际落地。

在项目中，杨朋主要负责前期产业和商贸的规划工作。他自主开发定量分析选择的方法，在分析园区的定位和发展愿景后，从而选出适合园区发展的产业方向和商贸发展方向，后续再跟进其落实至具体地块，进行安排布局。2011年，项目荣获“中国物流与采购联合会科技进步奖二等奖”。

有了宏观层面的实验和研究，杨朋希望能从微观角度深入探索仓储物流设施的运作问题。于是他将研究的触角延伸至“多载具自动化存取系统（以下简称多载具AS/RS)”。如何提高已建成的多载具AS/RS的作业效率是杨朋迫切解决的问题，“我们关注两个优化方面，一个是货位分配，一个是AS/RS堆垛机路径的规划”，这两问题也是影响仓库运作效率的关键因素。

在此前的研究中，多是将两个方面分开独立研究，而杨朋却独辟蹊径，创造性地把二者集成在一起，并体现在同一个数学模型中进行分析。“在数学建模和算法设计方面，我们都用到了集成的思想，这样做的好处是可以大幅度提升存取货的作业效率”。只有勇于突破常规才能有所创造，杨朋此次大胆尝试无疑斩获了成功，论文获得“第十届中国物流学术年会优秀论文三等奖”。

提升多载具AS/RS作业效率

纵观杨朋的研究方向，不难发现其是一脉相承的，他常常在前期研究的基础上，不断地进行扩充。2012年，在提高多载具AS/RS作业效率的基础上，杨朋申请并主持了国家自然科学基金青年科学基金项目“多载具自动化存取系统关键作业策略的优化与仿真研究”。

杨朋首先做了一个通俗易懂的介绍，“比如一辆车有一个车厢，只能存取一个单位的货物，而多载具就相当于把车厢扩容，一个车厢变成两个，这样一个行程就可以完成多个存储和取货任务”，的确，相比单载具AS/RS，多载具能够有效缩短无效空载时间，提高存取货作业效率。现实中一些领域的物流运输问题与多载具立体仓库的作业优化问题非常类似，例如集装箱车辆甩挂运输作业优化问题，集装箱为货物单元，集装箱卡车相当于堆垛机（目前国内已有集卡双拖的试点，即一个车头牵引两个挂车，相当于双载具系统），基于多载具立体仓库场景抽象建立的作业优化理论及方法体系，在优化其他场景类似的物流运输作业问题也具有巨大的应用潜力。

有了这种仓储形态后，随之而来的是“仓库的作业优化问题变得更加复杂”。有别于单一的货位分配和作业调度，变成多个载具后，会涉及更多的优化问题，包括多载具AS/RS的货位分配、存货时空货位的指派及取货后的货位指派。“比如有3个载具，理论上是可以进行3个存货和3个取货作业，那么这6个作业如何排序？另外，如何把存货指令和取货指令进行配对，还需要一个配对组合的工作。”

针对这些多载具面临的独有问题，杨朋对不同场景下的多载具AS/RS货位分配和作业调度问题进行建模分析，并设计了与其问题规模相适应的求解算法，为多载具AS/RS运作提供科学决策的工具和方法。先后发表了6篇论文，其中3篇被SCI二区以上杂志所收录。

在青年科技基金项目的攻关过程中，杨朋得到了一些新的灵感，“在多载具AS/RS存取作业时，把某个货物取出后，货位就即刻变成空货位，这时候我们应该立刻把等待存货的货物补上去”，这就是杨朋提出的“货位共享”思想，即减少货位的访问量，从而减少行程时间，提高效率。

2015年，杨朋顺利申请到国家自然科学基金面上项目“考虑货位共享和不确定性的多载具自动化存取系统作业优化研究”。除了货位共享，杨朋还扩展了一个研究点，即“不确定性”。“之前的研究都是一些确定的事情，比如指令、作业路径都是给定的，但在现实生产和物流的场景下，会面临很多不确定性因素”，由此他提炼出两个场景：第一，载具突然失效；第二，紧急插单，在这两种不确定情形下，如何对原先的作业计划进行调整，重新安排作业指令是亟需解决的问题。目前，项目正在进行中，“问题的关键是如何把语言表达的这些场景用数学语言建模出来。”

打造智能化与绿色生态仓库

在电商蓬勃兴起的驱动下，大城市对物流仓储设施的需求日益强烈，但大城市的土地资源十分稀缺，致使仓库建设面积极为有限，所以这对杨朋提出了更高的要求——既满足土地资源不足的现状，又要解决仓库存储量的需求问题。在此背景下，杨朋将目光关注于“紧致型仓库”的研究，这种新型仓储形态可以用较少的平面土地来达到高存储量的需求。他将采用概率论、数学规划和系统仿真的方法，对低碳紧致型AS/RS优化设计和存取货作业调度等应用技术进行研究，探索适合多深度AS/RS特点的设计理论方法及作业调度优化策略。不仅在高度上进行扩展，杨朋还关注到了通道数量，“原有仓库的通道占用比较多，导致有效的仓储面积下降，所以我们提出在货位深度上增加传送带装置，从而降低通道占用，提高仓储密度”，由他主持的深圳市战略新兴产业发展专项资金项目“低碳紧致型立体仓储系统应用技术研究”旨亦于此。

未来，杨朋还将把智能化思想引入物流仓储领域，致力打造智能化仓库。“大家会忽略一点，其实自动化作业系统的电能耗是非常大的”，为响应生态文明建设，杨朋计划从降低仓储物流设施碳排放强度和提高仓储物流设施能源利用效率两个角度，开拓新的研究方向和内容，期待取得一些新的研究成果。