在諸多基礎(chǔ)技術(shù)中,有一個重要而隱秘的存在:求解器。

上個世紀(jì)開始,求解器就被用于復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的計(jì)算與決策,大到戰(zhàn)爭中的作戰(zhàn)部署,小到碼頭集裝箱的調(diào)配管理。求解器成為各行各業(yè)優(yōu)化業(yè)務(wù)、提升工作效率和資源利用率的幕后英雄,可以算是名副其實(shí)的“產(chǎn)業(yè)重器”。

隨著數(shù)字化進(jìn)程的加快,許多業(yè)務(wù)場景都產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù),讓計(jì)劃工作變得前所未有地復(fù)雜。因此,求解器也需要與時俱進(jìn)。

9月23日的華為全聯(lián)接2021上,華為云重磅發(fā)布了“天籌”AI求解器。當(dāng)AI與求解器碰撞在一起,會給政企數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來哪些新的價值?作為數(shù)字技術(shù)基石中的基石,AI求解器會是新的國之重器嗎?

我們從天籌AI求解器已經(jīng)落地的場景——天津港出發(fā),看世界前十的港口如何在數(shù)字化浪潮中,書寫“天工開物”的新篇。

天工人代:天津港的數(shù)字化航程

宋應(yīng)星的《天工開物》中,“天工”一詞最初的含義“天工人其代之”,意思就是,人的責(zé)任是完成天的事功,也就是時代和國家賦予的使命。

那么,對于天津港來說,需要完成怎樣的“天工”呢?

我們知道,海運(yùn)貿(mào)易量占全球貿(mào)易總量90%,海運(yùn)業(yè)也是國內(nèi)經(jīng)濟(jì)與國際市場互通有無的窗口之一。而天津港作為北方的航運(yùn)中心,是京津冀協(xié)同發(fā)展的重要支撐,自然也在國家戰(zhàn)略大局中占有重要地位。

與此同時,天津港也面臨著三個具體的“重?fù)?dān)”:

1．當(dāng)下之重。目前,天津港對外,同200多個國家和地區(qū)的800多個港口保持航運(yùn)貿(mào)易往來,集裝箱班輪航線達(dá)到131條,每月航班550余班;對內(nèi),輻射力腹地面積近500萬平方公里,占全國52%。這也使得港口作業(yè)尤其繁忙,往來船舶眾多,而有些船舶的離港時間比較著急,有些船舶離崗時間比較晚,如果沒有安排好作業(yè)計(jì)劃,很可能出現(xiàn)擁堵的情況,造成經(jīng)濟(jì)損失。

2．未來之重。天津港將充分發(fā)揮京津冀協(xié)同發(fā)展的重要支撐,服務(wù)“一帶一路”,起到現(xiàn)代化的國際航運(yùn)樞紐作用。目前年吞吐量達(dá)到了4．5億噸,集裝箱吞吐量近2千萬箱,未來將會再創(chuàng)新高。面對未來如此龐大的業(yè)務(wù)體量,更加考驗(yàn)天津港的統(tǒng)籌規(guī)劃優(yōu)化能力。

3．?dāng)?shù)字之重。為了更好地提供服務(wù)、不斷升級,天津港也在積極探索“智慧港口”的道路, 5G技術(shù)、自動駕駛集裝箱卡車、智能堆場車道、智能車路協(xié)同系統(tǒng)、電子運(yùn)單、網(wǎng)上結(jié)算等等功能都開始落地應(yīng)用。

欲善其事,計(jì)劃先行。天津港在探索智能、綠色、樞紐港口的道路上,發(fā)現(xiàn)在單機(jī)效率達(dá)到極限后,需要基于全局的統(tǒng)籌計(jì)劃,進(jìn)行全鏈路協(xié)同,才能最大化調(diào)動所有資源。

以前天津港主要是通過人工方式來進(jìn)行泊位計(jì)劃、岸橋作業(yè)計(jì)劃、配載計(jì)劃、堆場計(jì)劃等。但隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的增多,這種計(jì)劃方式變得十分耗時耗力,如果涉及到全局調(diào)優(yōu),就需要考慮千萬種約束條件和變量,這僅靠人力也很難將所有因素都考慮充分,各個計(jì)劃之間沒有聯(lián)動,無法做到全局協(xié)同。人工方式整個計(jì)劃做完需要耗時24小時,一旦現(xiàn)場情況出現(xiàn)臨時變動,很難適時調(diào)整。這種計(jì)劃模式,越來越不適配大規(guī)模數(shù)字化帶來的資源高效規(guī)劃配置的需求了,也讓港口運(yùn)轉(zhuǎn)、效益提升變得滯緩。

想要橫渡數(shù)字之海,預(yù)先做好業(yè)務(wù)規(guī)劃,就需要引入一項(xiàng)根技術(shù)——求解器。

工善其事:智能時代的解題利器

求解器(solver)到底是什么?簡單來說,就是數(shù)學(xué)規(guī)劃軟件,用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜規(guī)劃決策問題的算法求解。當(dāng)數(shù)學(xué)模型涉及到百萬級、千萬級變量,就必須借助求解器軟件來計(jì)算了。

對于產(chǎn)業(yè)來說,求解器的好處很明顯,統(tǒng)籌全局,能夠找到資源配置的最佳方式、最優(yōu)決策。數(shù)字化之路上,沒有求解器這把利器是萬萬不行的,但并不是每個企業(yè)都能用好它。目前來看,企業(yè)使用求解器主要存在幾個障礙:

1．沒得用。

求解器屬于運(yùn)籌學(xué)這樣的基礎(chǔ)學(xué)科,技術(shù)壁壘高、研發(fā)難度大。既需要數(shù)學(xué)基礎(chǔ),還要具備軟件工程能力,這樣的人才十分稀缺,所以很長一段時間里,國內(nèi)都很少有人開發(fā)高性能商用求解器,企業(yè)只能選擇成本高的海外產(chǎn)品,或者一些開源軟件,不能處理大規(guī)模的計(jì)算。

2．用不好。

求解器在產(chǎn)業(yè)方面主要被用來解決優(yōu)化問題,需要針對千萬級變量的復(fù)雜問題進(jìn)行求解,要求極高的性能;企業(yè)業(yè)務(wù)狀態(tài)、數(shù)據(jù)實(shí)時變動,求解速度如果跟不上,會影響業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

3．不會用。

對很多企業(yè)來說,求解器的使用門檻也很高,甚至可能根本沒人會用。首先要把一個現(xiàn)實(shí)的業(yè)務(wù)問題,轉(zhuǎn)換成求解器可以理解的數(shù)學(xué)問題,就需要專業(yè)人士。對于專業(yè)人才搜尋,就已經(jīng)難倒了不少企業(yè)。如果要將求解器用到港口計(jì)劃平臺,往往需要在求解器外層層封裝,變成容易被調(diào)用的API應(yīng)用,企業(yè)才能夠使用,這又會增加不少額外的成本。

這就是為什么求解器已經(jīng)很早出現(xiàn)了,很多港口使用的計(jì)劃方式,依然是Excel表或者其他的簡易方式。

而就在這一條基礎(chǔ)跑道上,華為云剛剛邁出了重要的一步。

開物之道:華為云的求解思路

《易經(jīng)》中提到,“夫易開物成務(wù),冒天下之道”,變化催生了物品,成就了事物,這是涵蓋天地的“道”。明曉了產(chǎn)業(yè)變化,了解了天津港的數(shù)字困境和應(yīng)用求解器的現(xiàn)實(shí)難點(diǎn),自然就需要有人來改變和“開物”了。

天津港與華為云攜手,引入更符合智能時代需求的天籌AI求解器,助力港口計(jì)劃調(diào)度的全局優(yōu)化。從中,我們可以看到兩種開物思維:

1．AI以致用。

前面提到,求解器在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程中的核心問題就是“用”,而AI本身又是一項(xiàng)致用性技術(shù),二者的結(jié)合水到渠成,華為云天籌AI求解器,是首個商用的AI求解器。

首先,對于天津港來說,天籌AI求解器要能夠支撐千萬級規(guī)模的問題求解,滿足國際性港口在當(dāng)下和未來的規(guī)劃需求,為此華為云也進(jìn)行了大量技術(shù)研發(fā),利用分布式并行加速技術(shù),讓天籌AI求解器的速度即便在億級規(guī)模的問題求解也能最高提升了100 倍。

其次,通過AI技術(shù)將產(chǎn)業(yè)問題變成求解器能夠理解的數(shù)學(xué)問題。華為云在上層搭建了智能化套件,企業(yè)可以用自然語言描述,自己想要在什么場景下、解決哪些路徑問題或優(yōu)化問題,AI就能自動識別這是哪一類數(shù)學(xué)問題,并將它編程翻譯輸出給底層的求解器。

另外,天籌可以用人工智能對相關(guān)問題自動分類,為不同場景的問題配置最佳參數(shù)和策略,從而加速求解過程,求解效果也更好。借助AI的自適應(yīng)調(diào)優(yōu),讓求解效率最高提升了30%。

AI與求解器的結(jié)合,降低了求解器的使用門檻,提升了規(guī)劃能力,未來華為云天籌AI求解器將幫助天津港實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。基于華為云天籌AI求解器賦能的智能港口計(jì)劃平臺,完成整個計(jì)劃僅僅需要10分鐘,對比原來傳統(tǒng)規(guī)劃時間24小時,計(jì)劃速度提升144倍。

2．服務(wù)以致遠(yuǎn)。

更智能的計(jì)劃方式,最終就是為了實(shí)現(xiàn)港口資源利用率大化,服務(wù)好港口的客戶,提升港口運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

天津港股份有限公司的副總裁吳強(qiáng)表示:AI求解器賦能的智能計(jì)劃平臺,可實(shí)現(xiàn)全鏈路協(xié)同,最大化地調(diào)動所有資源。使設(shè)備利用率提高15%,堆場翻倒率降低20%,大幅度地提升了港口運(yùn)轉(zhuǎn)效率和作業(yè)效率,進(jìn)而縮短船舶在港時間。通過全局優(yōu)化,真正地實(shí)現(xiàn)了天津港資源調(diào)度最大化。

造化神秀:數(shù)字時代的大國工匠

一組埃森哲最新的全球調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,從2018年到2021年,全球的8300家標(biāo)桿企業(yè)中,全面地?fù)肀��?shù)字化技術(shù)的前10%的企業(yè),相比后25%的企業(yè),營收增速快了5倍�？梢灶A(yù)見,借助數(shù)字化來提質(zhì)增效,已經(jīng)成為千行百業(yè)的必然選擇。

但是,提質(zhì)增效雖是結(jié)果、目的,但它的實(shí)現(xiàn)還需要更細(xì)致的工具圖,一步步指引產(chǎn)業(yè),打開數(shù)字化項(xiàng)目成功的關(guān)鍵點(diǎn)。華為云天籌AI求解器,正是這樣的“工具”。

從這個角度看,華為云和天津港的探索,正在書寫一段大國工匠的故事:

1．畫圖。深深扎根在產(chǎn)業(yè)場景,梳理產(chǎn)業(yè)邏輯和需求,才能夠?qū)訉觿冸x出求解器這樣的基礎(chǔ)痛點(diǎn),將行業(yè)Konw-How與AI結(jié)合,畫出產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的細(xì)節(jié)圖。

2．造器。積極布局商用求解器,并引入AI等新技術(shù),改變了求解器的商業(yè)格局。除了大型制造業(yè),金融、物流、零售等各行各業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),都需要AI求解器來幫助實(shí)現(xiàn)全局協(xié)同和資源調(diào)度。

3．試煉。在尋求解決方案的過程中,華為始終堅(jiān)持“自己的降落傘自己先跳”,保證了技術(shù)產(chǎn)品落地產(chǎn)業(yè)時更加可靠可用。以華為南方工廠為例,就基于AI求解器進(jìn)行生產(chǎn)排班,實(shí)現(xiàn)了超大規(guī)模計(jì)劃排產(chǎn),庫存齊套率提升37%,每年能節(jié)省巨大資金。

所謂匠心,或許就是沒有捷徑,沒有妥協(xié),一步一腳印地鍛造出數(shù)字時代的神兵利器。也正是這樣細(xì)致入微的“工匠精神”,才能奪天工造化,讓更多天津港這樣的領(lǐng)先企業(yè),在“十四五”開局之年,開啟新的時代征途。