酷澎
商品从高度智慧化、自动化的物流中心出发后,物流士如何在最后一哩路上,快速抵达目的地?关键是利用酷澎送货管理系统,高效率分配送货任务给15,000名以上的物流士,并推荐他们有效率的交通路径规画。
要做到这些事,需要合理的送货区域划分,以及详细的地理分析结果来支援。不过,随著酷澎业务规模飞速成长,他们不得不颠覆原本的送货管理系统,来因应暴增的送货需求。
过往酷澎分配送货任务的模式是,以邮递区号范围为单位来划分物流士送货区域,一个区域每次只会由一名物流士负责。邮递区号非常适合用来分配物流任务,一来,这些区域原本就是为了物流而规画,二来,个别邮递区号面积相当小,允许细致的管理。以首尔铜雀区为例,平均一个邮递区号范围大约是直径260公尺的圆,或边长230公尺的正方形。
然而,2021年,一个邮递区号范围的订单数从每天2位数成长到3位数,超出单一物流士负荷。为了维持一个送货区域只由一个人负责的任务分配模式,酷澎意图将一个邮递区号范围细分为多个建筑群,再以建筑群为界,人工划分出数个送货区域。
此时,酷澎便需要寻求更细致的空间基础单位,来纪录这些小区域。新的基础单位必须满足3个条件。第一,需要容易视觉化,以利管理者划分任务区域,并有效沟通送货范围给物流士。第二,基础单位需要描述绝对位置,不会因邮递区号、地址、送货范围划分的变动,而使过往地理分析纪录失去意义。第三,需要支援管理者在送货管理系统上弹性更改送货范围。
采用地图网格索引作为空间定位基础,支援高精准度定位及地理分析数据索引
根据这些条件,他们评估了Google S2跟Uber H3两套地图网格索引方法。这两个索引将地球表面划分为形状和面积固定的多边形网格。前者是正方形网格,后者则是正六角形网格,每个网格都有专属ID及覆盖范围。
酷澎以这些网格作为新的空间基础单位,可以透过排列组合不同网格来弹性调整送货范围,也可以用网格来记录地理分析执行范围。网格覆盖范围固定的特性,使过往地理分析的纪录不会因为送货范围、邮递区号、或地址的更动,而失去意义。
后来,酷澎决定采用正六角形网格H3。此形状特性对于地图系统设计以及数据管理都至关重要。其一,正六角形的地图投影误差较正方形小,也就是说,将地球球面转换为平面网格时,网格内显示出的空间扭曲程度较低,因此地理分析和路径规画结果更加准确。其二,正六角形较正方形在几何学上更加紧致,也就是说,相同对角长(或边长)的情况下,前者可以用更少网格数来涵盖同一个面积大小,数据储存负担较小。
H3网格有不同层级,第0级将地球面积分为122个网格,第1级则将每个0级网格再分为等面积的小网格,以此类推。使用者可以根据需求选择分区颗粒度最适合的层级。酷澎采用了第14级网格作为基本空间单位,面积约6.3平方公尺,不只可以找到目标地址,甚至可以精准定位到大楼入口或邮箱位置,一口气取代地址和经纬度系统。反之,网格层级太高,定位会不够精准,例如13级网格面积约为44平方公尺,有可能定位到隔壁大楼或对街。
H3网格分为不同层级,上层网格面积较大,由下层网格组成。用网格来记录空间资讯时,若网格太大,定位精确度会降低,网格太小,则会产生超大量网格数据管理的挑战。图片来源/酷澎
优化送货区域及网格数据管理方法,提升储存和执行效率
要用1格6.3平方公尺的高颗粒度网格来制作地图,第一个课题是如何储存超大量网格数据。
常见空间数据储存方法是直接以网格ID作为资料库储存的主键,但是一般RDBMS顶多只能读写10亿栏资料。要覆盖韩国面积,需要高达217亿个14级H3网格,显然不可行即使当下利用多个资料库资料共享的权宜之计,一旦未来拓展服务范围到多国市场,光是管理这些网格资料库就会成为难题。
酷澎做法是,以送货区域为储存主键,每笔区域数据中包含构成送货区域的小网格ID。为了进一步增加储存和读写效率,他们还利用H3网格层级转换函数,将区域内可以组成上层网格的14级网格转换为上层网格ID。例如,一个送货区域可能由9个14级网格组成,其中7个刚好可以构成一个13级网格。与其纪录9笔14级网格ID,他们会用1个13级网格和2个14级网格来记录,ID笔数较少。
这个储存方法同样能以14级网格的颗粒度来纪录送货区域,不过所需栏位数少了许多,读写更有效率,未来拓展服务范围时,也不会面临栏位数暴增问题。
H3本身内建转换经纬度到网格ID的函数,透过串接简单的外部地图API,也能将地址转换为对应网格。不用专业GIS系统或地理数据库模组,酷澎管理者就可以轻易将地址或经纬度转换为网格ID,来查询特定地点所属送货区域。这个特性,使过往以邮递区号范围、地址和经纬度来记录物流数据的系统,能轻易与新的网格空间索引并用。
进一步转化送货区域储存格式,以加速更复杂的分析情境
后来,酷澎发现刚开始的送货区域储存模式仍有其限制。
虽然构成送货区域的14级网格可以用前述的网格层级转换函式来减少储存ID笔数,但一个区域仍会包含许多笔网格ID。当酷澎需要综合许多区域来进行大规模或复杂地理分析时,需要处理的网格资料笔数仍非常庞大,以至于降低运算效率。
应对方法是,将外送区域改用多边形格式来储存,而非大大小小的网格。具体来说,当管理者在送货管理系统手绘了一个外送区域,系统会先储存这个手绘多边形,再将其转换为由14级H3网格组成的网格组合,接著,将此网格组合储存为一个以最外缘网格为边界的多边形,酷澎称之为「六角形化多边形」。之后,送货管理系统就可以依照使用者需求显示手绘或六角形化多边形。
外送区域内许多个网格ID合并为一个六角形化多边形,进行复杂运算时便不再需要处理超多笔ID网格,能一定程度减少系统负担。同时,这种多边形保持了原本网格组合重要特性。举例来说,依然能用14级网格的颗粒度定义边界,在地图上也能无缝跟其他区域边界咬合。若需要查询多边形内部的空间资讯,把大多边形转换回H3小网格亦相当容易。
管理者手绘出的区域为多边形,送货管理系统会将这个多边形转换为14层级的H3网格组合。若有一组14层级网格好可以组成上层网格,则会用此上层网格ID来取代,减少储存资料大小。图片来源/酷澎
成果:允许弹性任务分区调整、拓展服务区域及快速疏通送货延迟
送货管理系统转用14级H3网格作为最小空间单位,为强化他们快物流能力带来许多好处。第一,管理者不再受限于邮递区号范围,可以轻易用送货管理系统的图像化界面分析当天订单状况,划分最适当送货区域范围,来指派送货任务给物流士。
第二,酷澎执行各式地理分析时,也能以6.3平方公尺的颗粒度,精准定位出外送区域内容易交通延迟的具体位置。不只如此,由于每一个网格都代表专属的绝对位置,就算未来邮递区号范围、地址,或递送区域范围有更动,这些地理分析纪录仍具有参考价值。
第三,任务指派和地理分析优化后,他们提供物流士的建议交通路径也更加准确,进一步降低了送货所需时间,使他们订单暴增后,仍能守住24小时内到货的承诺。
最后一个好处,在酷澎进军多国市场时开始体现。相较于过往使用韩国邮递区号的送货管理系统,以覆盖全球的H3网格作为基本空间单位,加上他们优化地理数据读写的种种措施,使他们于不同市场时,仍能使用同一套送货管理系统为基础,发展他们最具标志性的快物流服务。
酷澎送货管理系统的送货区域编辑界面。管理者可以手动将邮递区号范围细分为不同送货区域,系统会将手绘多边形转换为14级H3六角形网格组合后,再将多边形边界转化为以最外围网格圈起来的六角形化多边形。图片来源/酷澎