【物流】​PI：物流竞争的新武器、新方法、新战场

Physical Internet 可以直译为物理/实物互联网，而如果只是这么理解就和物联网（Internet of Things）完全区分不开了。而实际上，在2011年Benoit Montreuil教授发表的论文中，PI指的是物流应该像互联网一样进行组织和运作的一种新的物流操作形态。那么PI到底有什么价值，能给我们带来什么呢？ 

01、什么是PI（Physical Internet）

Physical Internet 一词最早出现在2006年6月17日英国《经济学人》上:The physical internet : a survey of logistics。全文是以联邦快递的业务为大背景，讲述了全球供应链所面临的挑战和风险，建议全球化不仅仅需要加强公路、铁路、海运、空运的协调，还需要另外一条全新的实践途径：互联网。受这篇文章和这个词条的启发，Benoit Montreuil(班旺•蒙特尔)教授在2011年3月发表了Physical Internet理论,《Towards a Physical Internet：Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge》。

该文从“全球物流不可持续的论断”出发，分析了若干的“当前”物流运作方式是不可持续的现象特征。进而提出“Physical Internet”（以下简称：PI）的愿景构想。建议物流操作参考互联网的运作体系，因为在互联网中，数据的传输在全球已经形成了一套统一的协议规范和接口，使得信息数据可以在庞大的互联网中无缝的、高效的传输，推动了各种信息应用的革命性变革。PI建议将互联网的原则和规范体系借鉴到全球物流运作当中，建立一个全球开放、互联的物流网络，使用一组协议和标准化的智能接口，以发送和接收可被标准模块承载工具承载的实体商品。文章认为这是一种可实现全球物流持续发展的新路径，可以有效的提升物流运作效率、节能减排等。最后文章发出了一些展望和期待，期待未来能有的机构、组织，不同专业的人才共同运用不同的知识和技能来推动PI在全球的发展和应用。在理论上，PI将确实有可能为全球带来一个开放共享的物流体系，将使得运输中物流转移操作的成本更低，更流畅，更安全，为现代物流业带来更大的价值，提高资源利用率和附加值。

在Benoit教授提出了PI理论以后，就受到了各方的高度关注。Benoit教授所创建并任职的Physical Internet研究中心已经受到美国国家科学基金会（NSF）资助。从2014年始，每年都会在全球不同城市召开一年一度的IPCI（International Physical Internet Conference），2020年第六届在中国深圳召开以在全球推广PI的理念，并探讨应用于现实的物流体系。在第六届IPIC的会议上，Physical Internet在中国被翻译为“智联物流网”。巧合的是，在2011年本人通过机械工业出版社出版了一本书《物流智联网》，书稿成稿于2010年，在2011年1月30就其中的核心内容提交了专利申请，并在2016年获得了中国的发明专利批准。其内容几乎与Physical Internet完全一样，都是致力于将互联网的TCP/IP的数据传输协议体系借鉴到物流的业务运作当中。以推动建立开放、统一类似于互联网的、可以进行资源热插拔的物流业务运作体系。“物流智联网”的提出和Benoit 教授所创建的“Physical Internet”在时间上是完全平行的。可惜，直到2019年因第六届IPIC会议在中国筹备召开，才通过朋友了解到PI的理论。

02、为什么物流运作可以借鉴互联网

看过Internet网络数据传输原理的书籍的人都知道，在书中介绍数据传输原理时，都免不了用对货物的配送，尤其是邮政系统对信件的配送来说明数据传输原理。也许当初DARPA在设计APRA网的时候，真的参考了邮政的运作体系。Internet网络经历了半个世纪已经有了突飞猛进的发展，路由体系结构从核心路由体系结构演变成对等骨干路由体系结构。但是物流配送体系基本没有什么大的变化。为什么物流配送体系不能反过来参照网络数据传输，来实现物流配送的快速发展？我们可以借鉴Internet对IP包的传输原理，结合互联网和信息技术构造一个全新、开放、可扩展的智能物流运作体系，从而实现全球物流配送，同时也实现物流的规模化与成本最优化。

（1）IP包数据传输原理

TCP/IP协议（Transfer Control Protocol/Internet Protocol）叫做传输控制/网际协议，又叫网络通讯协议，是网络中使用的基本通信协议，是Internet网路数据传输的基础。

TCP/IP协议的基本传输单位是IP 包（IP packet），IP数据包报文格式如表1。TCP协议负责把数据分成若干个数据包，IP协议再在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据就可以找到自己要去的地方。IP协议保证数据的传输，TCP协议保证数据的传输质量。

表1  IP数据报格式及首部中的各字段

路由是IP的一项重要功能，主要用来确定到目标主机的最佳路径。在网络中，每台连入网络的设备都有自己的IP地址。这就使得数据包的目的地址和网络设备地址之间能够形成一一对应的关系，路由器就是通过这些能唯一确定目的地的IP地址进行寻径和转发。

寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。路由选择算法维护包含路由信息的路由表。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表将目的网络与下一站（next hop）的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器根据度量来决定最佳路径。

转发即沿着已寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或主机），如果目的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。 

典型的路由选择协议方式有两种：静态路由和动态路由。静态路由是在路由器中设置固定的路由表。动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。 

路由算法在路由协议中起着至关重要的作用，采用何种算法往往决定了最终的寻径结果。路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。通常所使用的度量有：路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、通信成本等。 

（2）物流配送

物流配送的一般定义是：将货物通过物流配送节点送达收货人。其过程是：将正确的货物从正确的地点取出，在客户要求的时间送到客户要求的地点，交到正确的客户手中。从中我们可以看出，发起物流配送需要具备以下的条件：

· 地址，包括起始发货地址（源地址）和终到收货地址（目的地址）；

· 取货，送货时间；

· 相关的联系人员；

· 货物的基本属性，如重量，体积，相关物理和化学性质等；

用一张类似于IP数据报文格式的表将这些信息列出如上表2所示：

表2  货物配送指令基本信息表

作为物流配送的承担方需要结合以上的信息，按照成本最省的原则，选择合适的方式完成物流配送作业。

（3）二者的相似性

根据以上对Internet IP数据包的传输原理介绍以及对物流配送的分析，可以发现二者之间有着高度的类似：

1) 都是进行位置的转移，无论是数据还是货物，IP包数据是从网络一个节点转移到另外一个节点；实际中货物是从一个具体空间位置转移到另外一个具体空间位置，都要求能准确无误的到达目标位置。

2) 都面临着传输方式路线的选择，IP包数据传输方式选择是由路由器根据线路情况来完成；实际货物是由物流配送公司根据货物的要求以及运输方式和路线来做出判断。

3) 路由器和物流配送都是进行“接收—转发”工作，路由器是对IP包进行“接收—转发”；物流配送是对货物进行“接收—转发”。

根据二者的相似对比，对物流配送进行类似于IP数据传输的抽象：

1) 将货物或是包裹抽象为IP数据包；发货地址抽象为源地址，收货地址抽象为目的地址。

2) 将物流配送网络抽象为Internet网络，节点间的运输路线抽象为网络中的物理连接介质。

3) 将货物传输路线抽象为路由链路。无论是货物还是IP包都是建立一条从发货人到收货人，从源地址到目的地址的可联通路径。

根据二者的相似性，很明显物流配送也可以参照Internet IP数据传输那样进行货物配送。可以将各个物流网点进行网络串联，形成物流配送网络，货物可以根据选择优化的路径进行物流配送。其实当前的快递物流体系基本上也有类似的模样。

03、当前的快递网络就很类似于早期互联网

如上，也许是早期互联网的设计原理参考了邮政物流体系的运作。所以，快递物流网络的运作结构怎么看都有点相似于互联网的架构，尤其是需要结网的物流运营体系。比如：快递物流网络。这种覆盖全国、甚至全球的网络结构，在运营周转过程中必须存在“集”、“转”、“分”、“派”的基础动作环节。通过这些环节的接力才能完成每票快递高效的流转。在“集”的环节必然存在同向的多票业务包裹要通过“集包袋”或者“笼车”等标准化承载设备进行打包合并，类似于数据包的组装；在“转”的环节无论是基于公路货车、还是铁路火车或是航空飞机的转运等，这都类似于数据在光纤、铜缆上的传输；在“分”的环节就是在分拨枢纽或者物流站点进行拆包分拣，或是再次打包合并，然后再次转运；末端的“派”即是最终将包裹交付给收货方，也相似于数据的末端转发与接收。

另外，无论当前快递的面单是纸质的还是电子化的。在面单上依然是少不了明晰的发货方和收货方的地址和联系信息，在配合快递物流公司的网络路由路径，就形成了每个包裹的操作环节。类似于数据的源地址和目的地址确定了，在网络上就可以通过静态的路由路径完成数据的转发。是的，当前的快递物流在路由路径上采用的基本都是静态路由模式，且是由各自的总部进行定义和设计的。在这一点上类似于早期的互联网结构体系，由工程师定义固定的路由结构，然后实现“点对点”的数据传输。而后来随着网络接入设备的增多，以及网络工程师的聪慧设计，诞生出了多种网络结构体系以及多种协议规范。最终在1973年，由罗伯特·卡恩与文顿·瑟夫开发出了TCP/IP协议族中最核心的两个协议：TCP协议和IP协议。十年后，1983年美国国防部高级研究计划局决定淘汰以前的NCP协议，用TCP/IP取而代之，TCP/IP开始正式成为因特网共同遵守的一种网络规则。也从此开始以前的各种企业局域网、政府网、教育学术网开始具备在数据上进行交互联通的能力，慢慢的接入在一起形成了更为广域的网际互联。1989年蒂姆·伯纳斯·李在TCP/IP协议之上开发出了HTTP协议，URL，HTML技术，从此敲开了万维网的大门，人类彻底走向了万物互联的时代。

当前的快递、物流就很类似于早期的局域网。每个企业虽然基本上都是用相同的逻辑，即使是自营或加盟，物流操作的结构逻辑也是基本相似，但是他们都是基于企业自身的不同运营协议在建构和完善自己的网络体系，基本上无法实现跨企业的业务操作。就像早期的NCP协议一样，一旦跨操作系统了就无法实现数据的互通互联。那么能否构建出快递物流的TCP/IP协议体系，实现将各个快递公司，甚至物流公司以及众多的社会物流资源，在一套协议下实现彼此资源共享和操作协同的互联互通？如果有这样的一套协议体系，实现企业之间的互联和打通，就不要说“末端共配”了，干线互补，以及公路、铁路、水运、航空互济都行。如此以来，整个物流的运营和对资源的需求就会在更大的业务规模上进行协同和调配了。自然，这个算法和路由也不可能再是静态的，而应该是基于超大业务规模体系的动态互联，类似于TCP/IP协议中的动态路由表以实现对货物运作的即时管控和调整。

04、PI理论需待完善的一个问题

从各自的原文，无论是“物流智联网”还是“PI”。在初始的时候都规避了一个非常重要的问题：如果未来能构建一个开放共享的物流应用体系，那么这个体系的所有权、经营权以及分红权怎么定义和归属？众多的物流资源汇聚在一起，对于它们所产生的溢价，应如何进行分配？

当然我们可以说在经营操作上根据运单所干的活，基于“运费”进行合理分配。但是，当几家、众多的物流公司把资源聚合在一起，经营好了，能上市，可以获得更多的资本溢价。那么通过PI理论所聚合的业务所产生的资本溢价，如何合理公平地分配给各个参与贡献的公司？与此同时，运费在不同承运商和操作服务节点之间，如何定义？是对等的，还是建立在上游对下游的委派模式之下？凡此种种，传统的“零和博弈”如果无法在PI的理论中得到解决，那么PI最终就只能是理想化的原型构想。而且在Benoit教授的原文中，也并没有给出物流运作的具体的实现细节和操作规范。

也许，就这个问题。我们可以参考一下IPFS（InterPlanetary File Syste）星际文件系统。IPFS旨在创建持久且分布式存储与共享文件的网络传输系统。在IPFS网络中，各个计算和存储节点,将构成一个分布式的文件系统。IPFS的目的，是在现实中构建一个“多对多”的共享、分布式的网络存储结构，将各个可以提供存储设备资源的IDC，接入在一个共享网络结构当中，以供全球需要存储的用户使用和数据访问，目标甚至是替代HTTP。相对于一个企业建立自己的“云存储”体系给全球用户使用，IPFS的野心更大。但是要是实现这样的野心，除了技术实现协议和方法之外，现实中还面临两个问题：1)全球支付货币的结算问题；2)体系溢价增值的价值激励。因此，IPFS定义了它的价值贡献通证：FileCoin，对于提供计算算力和存储资源的储存节点“矿工”，可以按照存储和分发的数据来获得FileCoin，即根据用户提供的存储资源和所使用的存储资源，进行通证的分配。用户如果需要存储或访问资源，则需要用FileCoin来购买。如此以来，在一个数据存储领域，就能够形成一个面向全球的“多对多”存储与访问的网络体系，其中的共同资源可以敞开，由全球用户共同付费使用。如:蓝光的阿凡达影片，理论上全球只需要3个拷贝，就能确保数据永不丢失（互联网存在为前提）；全球的数字图书馆，也只需要存储少数几份共同拷贝，就能实现永久保存和全球用户的搜索、浏览与学习。这样，将大大降低全球存储资源的浪费（当前，是同一个数字文件，每个图书馆都有自己的存储备份）。

这就完美地解决了全球不同货币，在同一个业务单元体系中的结算问题，将所有存储资源的价值兑换和交易，统一到一个协议通证：FileCoin。用户规模越来越大，FileCoin的价值就会不断成长，交易上就能体现FileCoin的价格成长。这就解决了全球不同国度用户，对于IPFS资源的供应和需求使用，也让参与者带来的价值增长溢价，获得了公平合理的贡献分配。如此，就可吸引更多的资源和存储能力，以及更多的用户来参与贡献和使用。

是否可以模拟IPFS的技术原理和逻辑，构建一个面向全球“多对多”的物流基础设施网络？把全球的物流资源，无论是储存还是配送的服务资源，只要持有者愿意，就都可以作为“资源节点”，热插拔到一个网络结构当中，这些资源都将按照业务使用来付费？当然，相应的其它业务资源贡献（如客户、业务订单的导入等），也是都会进行合理的价值分配激励；各种用户和角色为这个基础网络和业务体系所做的任何价值贡献,都可以同步即时记录分配。如此,就能基于当前的物流资源,构建一个相关各方愿意参与的公共物流基础网络。结构如下图：

理论上，也可以类似于IPFS设计一套系统体系内的流转通证。将每个环节、每个节点、每个用户、每个角色、每个行为对这个体系的价值贡献,用通证进行计价分配；使用这些物流节点资源时，用通证进行交易支付。这就完全类似于IPFS的系统体系。所不同的，就是物流网络系统的资源价值度量和行为价值贡献，要复杂于IPFS。因为在IT网络中，只有比特流，而在现实的物流网络业务中，原子世界所组织的实物，在操作、搬运和储存上的多样性和复杂度，要远大于比特流。所以，设计这套网络结构的智能合约，是相当困难和复杂的。

另外，结合中国当前的现实，我们无法为这个新的网络结构，直接定义自身的可流通和交易的通证。但是可以把这部分的价值贡献，通过数字化的方式，锚定到承载企业的数字股权上，从而将网络体系的价值贡献，与生态的繁荣昌盛，实现统一。全球用户的货币结算，则依然依据当前现实世界的货币体系，这样也能实现“生态的资本溢价分配”和“全球的货币结算问题”。当然，如果这个网络结构局限在一国一隅之内，内部结算问题也就简化了。总之，PI和物流智联网需要研究和解决的问题依然还很多。

05、为什么需要研究PI理论

诚然，看着以上的课题描述我们会觉得非常的庞大和无从下手。甚至如果是站在当前的现实运营和企业所有权的角度来看，以上的构想似乎是完全不具备可行性。对于拿来主义和技术实用主义者，暂且看不到价值或者未来不确定能否研究出东西的课题，是不具备投入金钱和精力继续研究的必要性。

而其实，组织科学和自然科学是一样的，也需要通过研究和实践来完成制度的创新、组织的创新，如同我们研究客观世界实现技术的创新一样。人类从摩擦起电、雷电放电开始进行探讨和研究，直到发现了电磁效应进而开发利用电能，实现人类的第二次工业革命。直到现在我们依然还把电能当成新能源而进行孜孜不倦的探讨和研究，以期实现更高效率的能源利用。而在市场和企业的供应链组织管理上，从基本的供需对接开始，理论界已经发展出了JIT理论、QR快速反应补货，VMI供应商管理库存、SCOR模型以及CPFR理论体系等。那么物流的组织管理呢？我们能否在 Milk-Run、交叉运输等组织模式再进行深度创新？显然是需要的，也是必须的。由实践总结出理论，再由理论回过头来指导实践，然后再迭代理论……这不正是人类认知世界、改造世界的基本循环和过程吗？

至于物流未来在理论上的突破是PI还是物流智联网，还是其它的理论体系和结构，我们无从得知。但是在对于科学研究上，西方从近现代以来一直都做得比我们要好、比我们做的仔细深入。另外，中国当前在快递物流领域已经是实践超越理论了。在业务规模上，在运营体系和业务能力上都已经是全球最大体量。但我们却不是全球最强的，这固然有我们发展时间短的原因。但是未来我们不可以“一条经验用几十年”，需要逐步的累积经验，谋求创新才可以。因此，我们需要积极的寻找理论上的突破和创新，为我们构建下一代的物流网络体系打下坚实的基础。助力我们在物流上不仅做大、更要做强。