1. 背景

前段時(shí)間京東公開了面向第二個(gè)十二年的戰(zhàn)略規(guī)劃，表示京東將全面走向技術(shù)化，大力發(fā)展人工智能和機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，將過去傳統(tǒng)方式構(gòu)筑的優(yōu)勢(shì)全面升級(jí)。京東Y事業(yè)部順勢(shì)成立，該事業(yè)部將以服務(wù)泛零售為核心，著重智能供應(yīng)能力的打造，核心使命是利用人工智能技術(shù)來驅(qū)動(dòng)零售革新。

1.1 京東的供應(yīng)鏈

京東一直致力于通過互聯(lián)網(wǎng)電商建立需求側(cè)與供給側(cè)的精準(zhǔn)、高效匹配，供應(yīng)鏈管理是零售聯(lián)調(diào)中的核心能力，是零售平臺(tái)能力的關(guān)鍵體現(xiàn)，也是供應(yīng)商與京東緊密合作的紐帶，更是未來京東智能化商業(yè)體布局中的核心環(huán)節(jié)。

目前京東在全國(guó)范圍內(nèi)的運(yùn)營(yíng)256個(gè)大型倉庫，按功能可劃分為RDC、FDC、大件中心倉、大件衛(wèi)星倉、圖書倉和城市倉等等。RDC（Regional Distribution Center）即區(qū)域分發(fā)中心，可理解為一級(jí)倉庫，向供貨商采購的商品會(huì)優(yōu)先送往這里，一般設(shè)置在中心城市，覆蓋范圍大。FDC（Forward Distribution Center）即區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)中心，可理解為二級(jí)倉庫，覆蓋一些中、小型城市及邊遠(yuǎn)地區(qū)，通常會(huì)根據(jù)需求將商品從RDC調(diào)配過來。

結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，京東首先從供貨商那里合理采購定量的商品到RDC，再根據(jù)實(shí)際需求調(diào)配到FDC，然后運(yùn)往離客戶最近的配送站，最后快遞員將商品帶到客戶手中。這只是京東供應(yīng)鏈體系中一個(gè)普通的場(chǎng)景，但正因?yàn)橛羞@樣的體系，使得京東對(duì)用戶的響應(yīng)速度大大提高，用戶體驗(yàn)大大提升。   

1.2 京東供應(yīng)鏈優(yōu)化

用戶體驗(yàn)提升的同時(shí)也伴隨著大量資金的投入和成本的提高，成本必須得到控制，整個(gè)體系才能發(fā)揮出最大的價(jià)值，于是對(duì)供應(yīng)鏈的優(yōu)化就顯得至關(guān)重要了。

京東自打建立供應(yīng)連體系的那一天起，就不斷地進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，并且努力深入到供應(yīng)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)。優(yōu)化其實(shí)是一門運(yùn)籌學(xué)問題，需考慮在各種決策目標(biāo)之間如何平衡以達(dá)到最大收益，在這個(gè)過程中需要考慮很多問題，把這些考慮清楚，問題就容易解決了。舉幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

• 商品補(bǔ)貨：考慮在什么時(shí)間，給哪個(gè)RDC采購什么商品，采購量是多少？
• 商品調(diào)撥：考慮在什么時(shí)間，給哪個(gè)FDC調(diào)配什么商品，調(diào)配量是多少？
• 倉儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)：在大促來臨之際，倉庫和配送站要增配多少人手、多少輛貨車？

雖然看上去這些問題都很容易回答，但仔細(xì)想想?yún)s又很難給出答案，原因就在于想要做到精確不是那么容易的事情，就拿補(bǔ)貨來說，補(bǔ)的太多會(huì)增加庫存成本，補(bǔ)的太少會(huì)增加缺貨成本，只有合理的補(bǔ)貨量才能做到成本最低。   

1.3 預(yù)測(cè)技術(shù)在京東供應(yīng)鏈的作用

借助機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)，京東在很多供應(yīng)鏈優(yōu)化問題上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化，由系統(tǒng)自動(dòng)給出優(yōu)化建議，并與生產(chǎn)系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化。在這里有一項(xiàng)技術(shù)起著至關(guān)重要的低層支撐作用--預(yù)測(cè)技術(shù)。據(jù)粗略估算，1%的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的提升可以節(jié)約數(shù)倍的運(yùn)營(yíng)成本。

怎樣理解預(yù)測(cè)在供應(yīng)鏈優(yōu)化中的作用呢?拿商品補(bǔ)貨舉例，一家公司為了保證庫房不缺貨，可能會(huì)頻繁的從供貨商那里補(bǔ)充大量商品，這樣做雖然不會(huì)缺貨，但可能會(huì)造成更多賣不出去的商品積壓在倉庫中，從而使商品的周轉(zhuǎn)率降低，庫存成本增加。反之，這家公司有可能為了追求零庫存而補(bǔ)很少的商品，但這就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的缺貨問題，從而使現(xiàn)貨率降低，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)，缺貨成本增加。于是問題就來了，要補(bǔ)多少商品才合適，什么時(shí)間補(bǔ)貨，這就需要權(quán)衡考慮了，最終目的是要使庫存成本和缺貨成本達(dá)到一個(gè)平衡。

考慮一下極端情況，等庫存降到零時(shí)再去補(bǔ)貨，這時(shí)供貨商接到補(bǔ)貨通知后將貨物運(yùn)往倉庫。但是這么做有個(gè)問題，因?yàn)檫\(yùn)送過程需要時(shí)間，這段時(shí)間庫房就缺貨了。那怎么辦呢?就是利用預(yù)測(cè)技術(shù)。利用預(yù)測(cè)我們可以計(jì)算出未來商品在途的這段時(shí)間里銷量大概是多少，然后我們讓倉庫保證這個(gè)量，低于這個(gè)量就給供貨商下達(dá)補(bǔ)貨通知，于是問題得以解決。總而言之，預(yù)測(cè)技術(shù)在這里發(fā)揮了重要的作用，成為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)。   

2. 京東預(yù)測(cè)系統(tǒng)   

2.1 預(yù)測(cè)系統(tǒng)介紹

預(yù)測(cè)系統(tǒng)在整個(gè)供應(yīng)鏈體系中處在最底層并且起到一個(gè)支撐的作用，支持上層的多個(gè)決策優(yōu)化系統(tǒng)，而這些決策優(yōu)化系統(tǒng)利用精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合運(yùn)籌學(xué)技術(shù)得出最優(yōu)的決策，并將結(jié)果提供給更上層的業(yè)務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)或是業(yè)務(wù)方直接使用。

目前，預(yù)測(cè)系統(tǒng)主要支持三大業(yè)務(wù)：銷量預(yù)測(cè)、單量預(yù)測(cè)和GMV預(yù)測(cè)。其中銷量預(yù)測(cè)主要支持商品補(bǔ)貨、商品調(diào)撥；單量預(yù)測(cè)主要支持倉庫、站點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)管理；GMV預(yù)測(cè)主要支持銷售部門計(jì)劃的定制。

銷量預(yù)測(cè)按照不同維度又可以分為RDC采購預(yù)測(cè)、FDC調(diào)撥預(yù)測(cè)、城市倉調(diào)撥預(yù)測(cè)、大建倉補(bǔ)貨預(yù)測(cè)、全球購銷量預(yù)測(cè)和圖書促銷預(yù)測(cè)等；單量預(yù)測(cè)又可分為庫房單量預(yù)測(cè)、配送中心單量預(yù)測(cè)和配送站單量預(yù)測(cè)等（在這里“單量”并非指用戶所下訂單的量，而是將訂單拆單后流轉(zhuǎn)到倉庫中的單量。例如一個(gè)用戶的訂單中包括3件物品，其中兩個(gè)大件品和一個(gè)小件品，在京東的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中可能會(huì)將其中兩個(gè)大件品組成一個(gè)單投放到大件倉中，而將那個(gè)小件單獨(dú)一個(gè)單投放到小件倉中，單量指的是拆單后的量）；GMV預(yù)測(cè)支持到商品粒度。   

2.2 預(yù)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

整體架構(gòu)從上至下依次是：數(shù)據(jù)源輸入層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)加工層、核心業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)輸出層和下游系統(tǒng)。首先從外部數(shù)據(jù)源獲取我們所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，然后對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工清洗，再通過時(shí)間序列、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，最后計(jì)算出預(yù)測(cè)結(jié)果并通過多種途徑推送給下游系統(tǒng)使用。

• 數(shù)據(jù)源輸入層：京東數(shù)據(jù)倉庫中存儲(chǔ)著我們需要的大部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，例如訂單信息、商品信息、庫存信息等等。而對(duì)于促銷計(jì)劃數(shù)據(jù)則大部分來自于采銷人員通過Web系統(tǒng)錄入的信息。除此之外還有一小部分?jǐn)?shù)據(jù)通過文本形式直接上傳到HDFS中。
• 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)加工層：在這一層主要通過Hive對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些加工清洗，去掉不需要的字段，過濾不需要的維度并清洗有問題的數(shù)據(jù)。
• 核心業(yè)務(wù)層：這層是系統(tǒng)的的核心部分，橫向看又可分為三層：特征構(gòu)建、預(yù)測(cè)算法和預(yù)測(cè)結(jié)果加工。縱向看是由多條業(yè)務(wù)線組成，彼此之間不發(fā)生任何交集。
  • 特征構(gòu)建：將之前清洗過的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過近一步的處理轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)格式的特征數(shù)據(jù)，提供給后續(xù)算法模型使用。
  • 核心算法：利用時(shí)間序列分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)進(jìn)行銷量、單量的預(yù)測(cè)，是預(yù)測(cè)系統(tǒng)中最為核心的部分。
  • 預(yù)測(cè)結(jié)果加工：預(yù)測(cè)結(jié)果可能在格式和一些特殊性要求上不能滿足下游系統(tǒng)，所以還需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行加工處理，比如增加標(biāo)準(zhǔn)差、促銷標(biāo)識(shí)等額外信息。
• 預(yù)測(cè)結(jié)果輸出層：將最終預(yù)測(cè)結(jié)果同步回京東數(shù)據(jù)倉庫、MySql、HBase或制作成JSF接口供其他系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)用。
• 下游系統(tǒng)：包括下游任務(wù)流程、下游Web系統(tǒng)和其他系統(tǒng)。

未完待續(xù)......