5G智慧物流場景與關(guān)鍵技術(shù)

文 | 無界

物流是物品從供應(yīng)地向接收地的實(shí)體流動過程中，根據(jù)實(shí)際需要，將運(yùn)輸、儲存、裝卸搬運(yùn)、包裝、流通加工、配送、信息處理等功能有機(jī)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)用戶要求的過程。物流業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)體系中極為重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，涉及領(lǐng)域廣，吸納就業(yè)人數(shù)多，在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和增強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)競爭力等方面有著舉足輕重的作用。近年來，中國物流業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的催動下發(fā)展較快，景氣指數(shù)基本保持在50%以上，業(yè)務(wù)總量、新訂單和從業(yè)人員都處于持續(xù)擴(kuò)張的狀態(tài)。

物流的發(fā)展經(jīng)過了PD產(chǎn)品配送階段、綜合物流階段和供應(yīng)鏈階段，物流服務(wù)當(dāng)前的主要轉(zhuǎn)型方向包括：從單純物流服務(wù)向供應(yīng)鏈服務(wù)轉(zhuǎn)型、數(shù)字化和智慧化轉(zhuǎn)型。

5G作為新一代的移動通信技術(shù)，提供低時(shí)延、大帶寬、大容量的通信服務(wù)， 以及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)特有的電信級高可靠、高安全、廣覆蓋能力，可以在物流運(yùn)輸、港口、工廠車間、物流園區(qū)、倉儲配送等物流環(huán)節(jié)，將人 - 機(jī) - 料、點(diǎn) - 線 - 場進(jìn)行數(shù)字化、無線化改造。結(jié)合大數(shù)據(jù)、IoT、AR、AI 等新興技術(shù)的應(yīng)用，在信息化、自動化基礎(chǔ)上，打造數(shù)字化、智能化方案。提高物流系統(tǒng)分析決策和執(zhí)行效率，整合物流資源，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸?shù)奶崴俳当?、生產(chǎn)的無人化、配送的精準(zhǔn)高效。

本文從智慧物流的幾個(gè)典型場景入手，探討與5G結(jié)合的方案和關(guān)鍵技術(shù)。

智慧物流運(yùn)輸

運(yùn)輸作為物流的重要環(huán)節(jié)，也是物流成本中占比最大的部分，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國運(yùn)輸占物流成本的比例在51%左右。而公路運(yùn)輸是其中的最主要部分，按照2020年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國公路貨運(yùn)規(guī)模占比為73.93%，鐵路貨運(yùn)規(guī)模占比9.62%，水路貨運(yùn)規(guī)模占比16.43%。

也正是因?yàn)槿绱耍愤\(yùn)輸需求廣泛，在降低物流成本GDP占比，支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，公路運(yùn)輸?shù)墓鎸傩愿油怀?，而公路運(yùn)輸企業(yè)自身存在“散、小、亂、差”的特點(diǎn)，在面臨鐵路、水運(yùn)、航空等運(yùn)輸方式競爭下，企業(yè)效益下降，安全事故管控難，在面臨疫情管控的情況下，司機(jī)短缺問題也極大影響著物流運(yùn)輸效率，更是加劇了公路運(yùn)輸?shù)睦Ь场?/p>

通過數(shù)字化的手段，優(yōu)化運(yùn)輸路線、協(xié)調(diào)運(yùn)力資源、提升管理水平，被認(rèn)為是提升公路運(yùn)輸能力和效益的有效手段，同時(shí)隨著5G車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，為物流運(yùn)輸?shù)闹腔刍峁┝岁P(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和關(guān)鍵技術(shù)，有助于大幅降低交通事故和交通事故傷亡率，顯著提升交通效率和物流企業(yè)效益，并能有效降低交通能耗和排放，助力雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖來自《羅戈研究：2021中國物流科技發(fā)展報(bào)告》

基于自動駕駛的物流干線運(yùn)輸具有廣闊的市場。首先從市場空間來說，預(yù)計(jì)干線運(yùn)輸達(dá)到7000億元左右。其次，中國有近3000萬卡車司機(jī)，由于市場分散、價(jià)格不透明，層層轉(zhuǎn)包的現(xiàn)象很多，服務(wù)難以保障。盡管隨著貨運(yùn)平臺的興起，市場得到規(guī)范，但司機(jī)以個(gè)體為主，疲勞駕駛等安全問題仍很突出。最后，干線貨運(yùn)的成本結(jié)構(gòu)可理解為“3322”，30%燃油費(fèi)，30%是路橋費(fèi)，20%是司機(jī)，20%是車輛的折舊和維修。可以看到，司機(jī)和燃油的成本占比達(dá)到50%?；谝陨弦蛩?，通過自動駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)公路貨運(yùn)干線運(yùn)輸，能夠有效達(dá)成降本、增效、安全的目標(biāo)。

4G/5G V2X技術(shù)成為支持無人駕駛公路貨運(yùn)的關(guān)鍵技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信協(xié)議、SLA保障等方面均專門設(shè)計(jì)，以滿足車聯(lián)網(wǎng)的通信和部署要求。

智慧港口

港口是貨物的重要集散地，據(jù)交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全國完成貨運(yùn)量521億噸，其中港口貨運(yùn)量為155.5億噸，同比增長6.8%，外貿(mào)貨物吞吐量為47億噸，同比增長4.5%?？梢哉f，港口在保證物流通暢和供應(yīng)鏈安全方面起到了至關(guān)重要的作用。美國在新冠疫情期間多次出現(xiàn)的港口貨船排隊(duì)無法卸貨、集卡無法疏散貨物現(xiàn)象，大大擾亂物資供應(yīng)，隨之而來的超市無商品可銷售、工廠無物資可生產(chǎn)，極大影響了社會生產(chǎn)和生活。

最近幾年，5G在港口智慧化中發(fā)揮了重要的作用，大量應(yīng)用通過5G承載，通過5G在處理多路高清視頻、低時(shí)延控制、高上行帶寬、高可靠通信、立體覆蓋等關(guān)鍵技術(shù)上的逐漸成熟，在以下場景得到應(yīng)用。

5G港機(jī)遠(yuǎn)控：通過使用5G改造原有的電纜，可實(shí)現(xiàn)基于高清視頻處理的遠(yuǎn)程控制，5G通信時(shí)延可低于10ms，上行帶寬達(dá)1.1Gbps，可靠性達(dá)到99.999%，滿足港機(jī)遠(yuǎn)程操控的要求。

圖來自《5G智慧港口全業(yè)務(wù)場景落地白皮書》

5G無人駕駛：通過5G車路協(xié)同、高精度定位、無線立體覆蓋，可實(shí)現(xiàn)無人集卡、無人AGV集群的自動駕駛，減少人力成本投入、提高作業(yè)效率，同時(shí)降低突發(fā)情況如疫情等的影響。

5G智能理貨：通過在岸橋安裝高清攝像機(jī)，利用5G高清視頻回傳+AI視覺分析技術(shù)，實(shí)時(shí)對集裝箱箱號、殘損、拖車號等信息進(jìn)行自動采集、識別。降低人工成本，提高理貨作業(yè)效率和理貨數(shù)據(jù)完整度。

5G智能解/鎖站：通過5G傳輸三維激光視覺掃描定位系統(tǒng)和六軸自動機(jī)器人的拆解鎖狀態(tài)信息，全程流程監(jiān)管裝拆鎖作業(yè)，保障作業(yè)安全，打通無人自動化碼頭的關(guān)鍵堵點(diǎn)。

5G智能安防：港區(qū)部署360度高清攝像機(jī)將場景傳回后臺，安保人員通過VR眼鏡實(shí)時(shí)監(jiān)測港區(qū)異常情況，同時(shí)結(jié)合AI技術(shù)，自主監(jiān)測并反饋港區(qū)異常動態(tài)。大幅度提高了安全性和安防監(jiān)管效率。

5G作業(yè)行為分析：通過5G對港區(qū)內(nèi)集卡、港機(jī)等設(shè)備的司機(jī)行為進(jìn)行智能分析和預(yù)警，在后臺管理系統(tǒng)可分析和存儲駕駛員行為習(xí)慣，建立安全檔案，提高操作人員安全行為管理水平。

智慧工廠和物流園區(qū)

園區(qū)是社會生產(chǎn)的重要形式，包括工業(yè)園區(qū)、物流園區(qū)等，據(jù)官方調(diào)查，2018年全國物流園區(qū)1638家，處于運(yùn)營狀態(tài)的1113家，占67.9%；處于在建狀態(tài)的325家，占19.8%；處于規(guī)劃狀態(tài)的200家，占12.2%。工業(yè)園區(qū)更是多達(dá)8萬多個(gè)。園區(qū)也正在向無人化、智慧化發(fā)展，而這離不開物流的無人化。大量的工廠和園區(qū)借助各類物流機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了無人化。以羅戈研究的報(bào)告，有以下一些主要場景。

多場景集群機(jī)器人倉儲無人化：以馬路創(chuàng)新的方案為例，通過舉升式AGV/AMR、箱式倉儲機(jī)器人、穿梭車、叉車/地牛等搬運(yùn)機(jī)器人，進(jìn)行整托/料車/料箱的搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)貨架到人、貨箱到人、發(fā)貨分揀等。

智能工廠柔性自動化生產(chǎn)線和智慧內(nèi)物流系統(tǒng)：以?？低]智能工廠為例，通過移動機(jī)器人系統(tǒng)、及其視覺系統(tǒng)、DWS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠從原材料到貨、入庫、倉儲、線邊倉配送、成品入庫、成品出庫的自動搬運(yùn)、自動打包，實(shí)現(xiàn)自動化、無人化。

海康智能工廠柔性自動化生產(chǎn)線和智慧內(nèi)物流系統(tǒng)

電商物流服務(wù)場景：以?？禉C(jī)器人的方案為例，通過各類叉車、分揀機(jī)、自動分揀系統(tǒng)等的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)貨物的自動供包、單件分離、自動裝車等，全過程實(shí)現(xiàn)自動化，大幅提高了效率，節(jié)省了成本，為電商的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

汽車工廠總裝車間全程自動化：以安吉智能的案例為例，覆蓋MEB總裝車間的物流運(yùn)作業(yè)務(wù)，掃描，貨物出入庫，庫存盤點(diǎn)實(shí)現(xiàn)作業(yè)全自動化。實(shí)現(xiàn)自動化實(shí)施率100%，節(jié)約場地2000平方米，提升作業(yè)效率40%，出庫時(shí)效300秒。

5G園區(qū)智慧物流指基于 5G 通信低時(shí)延、大帶寬、大容量的技術(shù)優(yōu)勢，以及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)特有的電信級高可靠、高安全、廣覆蓋能力，將工廠車間、物流園區(qū)的人 - 機(jī) - 料、點(diǎn) - 線 - 場進(jìn)行數(shù)字化、無線化改造。以便利用大數(shù)據(jù)、IoT、AR、AI 等新興技術(shù)，在信息化、自動化基礎(chǔ)上，打造數(shù)字化、智能化方案。提高物流系統(tǒng)分析決策和執(zhí)行效率，整合物流資源，融入工藝與流程，確保生產(chǎn)節(jié)拍。同時(shí)，5G 無線通信方式實(shí)現(xiàn)工廠網(wǎng)絡(luò)扁平化，進(jìn)一步使能柔性制造。

5G提供的高帶寬、低時(shí)延通信能夠有效支撐智慧工廠和物流園區(qū)的各類應(yīng)用，包括AGV云化控制、智能選揀、無人配送、機(jī)器視覺、AGV協(xié)同控制、RGV C2C控制、AGV集群調(diào)度、批量盤點(diǎn)、融合定位、數(shù)字貨架、移動作業(yè)、在途監(jiān)控等（參考《5G智慧物流應(yīng)用場景與解決方案白皮書》）。

智慧物流應(yīng)用場景對網(wǎng)絡(luò)需求的分類示意圖

智慧物流配送

配送是物流的最后一公里，隨著大量電商服務(wù)、外賣服務(wù)的興起，極大的方便了人們的生活，但也帶來了大量的物流配送需求，以2021年數(shù)據(jù)我，我國快遞業(yè)務(wù)量達(dá)1083億件，同比增長29.9%，包裹數(shù)量占全球一半以上。同時(shí)，僅以美團(tuán)為例，2021年外賣交易數(shù)達(dá)143.68億筆，同比增長41.6%；交易金額達(dá)7020.57億元，同比增長43.6%。這些物流配送主要依靠人來進(jìn)行，據(jù)2021年統(tǒng)計(jì)，全國快遞員450萬，美團(tuán)注冊騎手527萬。

無人化的物流配送技術(shù)同步也在發(fā)展，尤其隨著快遞單量的增長、人工成本的增長、疫情等的影響，如果實(shí)現(xiàn)安全、快捷、無接觸的最后一公里配送，已經(jīng)成為電商物流、快遞公司的研究方向。

無人駕駛配送車：通過引入自動駕駛技術(shù)，應(yīng)用在配送車上，實(shí)現(xiàn)快遞、零售、消防、公安等各種場景的無人物料配送。如智行者蝸必達(dá)無人配送車、京東物流的L4級自動駕駛無人配送車、阿里巴巴/菜鳥的無人配送車和配送平臺。

末端即時(shí)配送機(jī)器人：通過引入SLAM技術(shù)，以及環(huán)境感知技術(shù)，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)避障和路徑軌跡規(guī)劃，自動轉(zhuǎn)向等功能，滿足不同場景，如酒店的即時(shí)配送。

無人機(jī)配送：無人機(jī)在各個(gè)行業(yè)都得到了應(yīng)用，無人機(jī)用于末端配送可以解決多式聯(lián)運(yùn)、物流運(yùn)輸最后一公里的銜接問題，可以降低運(yùn)輸成本、提升物流效率。實(shí)際上，在一些特殊場景，如災(zāi)害發(fā)生、疫情防控、地形限制等，無人機(jī)配送具有更明顯的優(yōu)勢。有專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測，在2022~2026年，無人機(jī)將在全球范圍內(nèi)配送超過20%的包裹，收入達(dá)到1150億美元。

通過5G實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)，是實(shí)現(xiàn)安全無人機(jī)的創(chuàng)新方向之一。5G能為無人機(jī)的聯(lián)網(wǎng)提供通信基礎(chǔ)和定位能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的協(xié)同控制和安全監(jiān)管。以上僅僅是智慧物流場景的一小部分，隨著5G技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、自動駕駛技術(shù)、人工智能技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)等等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，智慧物流作為社會生產(chǎn)和生活的連接手段，將進(jìn)一步的向提高效率、降低成本、提升安全、低碳節(jié)能的方向發(fā)展，成為走向智能世界的重要組成部分。