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【重磅:5G将怎样改造物流?这份报告做了大盘点!(推荐收藏)】
发布时间:2019-09-18 16:28:46来源:皇朝电竞-皇朝电竞官网-皇朝电竞app点击:45

  

  物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室发布《5G网络技术在新一代物流行业中的应用》。

  来源/物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室

  物流指闻整理发布

  随着计算机与通信技术的迅猛发展,现代物流也逐步完善和进步,无论是仓储、运输还是配送各环节都融入了前沿的技术,极大提高了物流的效率和服务质量。近年来,零售业的突变和技术的升级一直是物流行业跨越的两大核心动力,因此随着新零售概念被广泛推出,还有一些核心技术的商用,新一代物流行业呼之欲出。这些核心技术包括人工智能、大数据云计算、物联网以及区块链,这些都离不开高质量通信技术支撑,随着5G移动通信技术的全面商用,基于上述核心的产品将逐步落地,因此新一代物流行业的实现关键契机在于5G通信技术的推动。

  近日,物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室发布《5G网络技术在新一代物流行业中的应用》。报告响应当前通信技术和物流行业发展的趋势,展望新一代物流行业的特点和关键技术,重点分析5G通信技术与新一代物流行业结合的场景,然后勾画基于5G推动的新一代物流行业框架蓝图,为推动5G与新一代物流发展做出一些标准化建议。

  本文为报告节选,主要介绍几个基于5G的智慧化海量接入物流体系,最后分别描述体系中物流与5G结合的一些特殊场景,最后描述基于5G的新一代物流行业的发展趋势。

  一、基于5G网络的智慧化海量接入物流体系

  5G能够被广泛应用于物流中,主要是因为物流与物联网的紧密关系,5G海量接入的特性促进物联网在物流行业的应用,促进物流的智慧化发展。新一代物流具有复杂的架构体系,面向智慧化发展,同时具有短链和共生的特征,灵活兼容性强,因此5G使得新一代物流具有良好的接入特性和智慧特性。新一代物流中,智慧化海量接入的物流体系主要有可视化智慧物流管理体系、智慧化供应链体系、智慧化物流追溯体系。

  (一)可视化智慧物流管理体系

  可视化智慧物流管理体系是一种对照物联网基本架构设计的服务体系,目的是建设全面感知、全局覆盖以及全程控制的智能可视化上层应用。如果能够对整个物流每一环节有了可视化分析,那么物流就能实现更加精确的工作要求。新一代物流将使用可视化智慧物流管理体系,由于系统融入的硬件系统和软件模块都比较多,因此借助于5G通信的无线海量接入的特征。5G 通信作为新一代通信技术,具有按需组网、控制转发分离、网络异构灵活以及具有适应于嵌入式通信的移动边缘计算等特征,使得5G可以在可视化智慧物流管理体系中充当传输层的通信方式,尤其是底层传感器和数据收集智能硬件的数据传输。图3.1是可视化智慧物流管理体系架构设计图。

  

  图中显示,该体系架构具有四个层面,包括感知层、传输层、应用层以及可视化展现层,每层都需要具有一定的安全体系和标准规范。其中感知层负责部署底层数据采集设备,例如仓储过程中的PDA采集器、QR码的扫码枪、传感器、视频摄像头以及语音感知设备等等,这一层主要负责数据的收集和整合。

  传输层包括协同组网和通信模块,协同组网就是使用5G和其他通信网络技术进行自组织组网,然后通信模块主要负责数据传输和信息管理,异构网络的整合等也放在这一层。感知层的数据通过传输层送到应用层面,就是平台和应用,这些是物流平台提供的数据整合接口例如信息共享平台和云计算平台等等。

  最后可视化展现层负责调用数据接口和可视化技术完成数据展示,例如向物流企业展示监控环境、报表分析、统计分析以及虚拟可视化等等。可视化智慧物流管理体系利用5G的高质量通信实现了物流数据精准可视化,为决策者提供了依据参考,为管理层提供了实时界面,是新一代物流重要的管理体系。

  (二)智慧化供应链体系

  智慧化供应链体系是物流智慧化的一项重要成果,是物流的前沿科学技术。智慧供应链结合物联网技术和供应链管理技术,在物流企业内部和物流企业之间建设,能够全面推进供应链的自动化运转和智能化决策。相比传统供应链模式,智慧供应链技术渗透性强,供应链管理层和运营层会主动地系统容纳物联网、互联网、人工智能、大数据、云计算以及区块链等关键技术,使得供应链管理模式适应于这些技术的参与。

  智慧供应链同时具有很强的可视性和移动性,使用可视化的信息技术来描述物流数据的走势和发展,访问查询物流数据又依赖于移动设备。最后为了使智慧供应链更加的人性化,无论是软件界面还是平台管理接口都会考虑人与机器的协调性。目前智慧供应链首先具有数字经济、电子商务、共享经济等模块,同时具有物联网、人工智能一些基础实施,融入云计算大数据、区块链等计算机技术。5G同样是作为智慧化供应链体系传输层面的通信技术,同时是基础组成模块的数据传输保障,高带宽稳定接入的性能使得其能够促进计算机技术为智慧供应链服务。具体的智慧化供应链体系结构如图3.2所示。

  

  从技术层面上来看,智慧供应链的由大数据、区块链、人工智能、物联网、以及云计算 组成。利用大数据云计算技术存储优化物流数据,然后通过区块链、人工智能以及物联网一些智能核心技术去以完善智慧供应链,主要实现三个主要目标,即供应链的信用、供应链合理决策以及供应链节点协同,这些核心技术通过5G技术进行数据传输和节点通信。

  区块链是一种安全的分布式货币技术,可以实现多方安全共享数据,具有去中心化、不可篡改、全网入账等优势,将会重构社会信用体系。区块链技术可以成为智慧供应链的一种信用机制,构建智慧供应链信息共享生态圈。人工智能技术主要负责智能决策,使智慧供应链的各环节可以变成动态可控的管理层次。物联网技术主要增加智慧供应链组件之间的协同性,有助于物流向整体化、智慧化发展。无论区块链、物联网还是人工智能,都需要大量的边缘计算节点,5G作为一个海量接入和按需组网的移动通信技术,能够提供稳定的数据交互平台,同时能够促进计算效率。因此,5G是智慧化供应链体系发展环节中必不可少的模块。

  (三)智慧化物流追溯体系

  智慧化物流追溯体系使用物联网和互联网技术实现产品的追踪和溯源,厂商可以对物品正向物流进行可控查询和报表分析,用户在收到物品后可以通过平台或者软件进行物品的反向信息溯源,目前使用较多的是农副产品和冷链物流体系。智慧化物流追溯体系从本质上讲就是利用物联网技术建立一个分布式多节点的信息共享链,因此5G就是这个信息共享链的数据流动媒介。和物联网的多层基础架构类似,智慧化物流追溯体系也具有自底向上的多层次架构,具体架构如图3.3所示。

  体系架构一共具有5层,每一层都会有相关协议保证数据传输的安全性。底层的数据采集层就是追溯平台经常使用的一些数据采集设备,例如农副产品生产需要全面跟踪,因此会使用传感器、RFID等设备记录生产过程的数据,工厂生产过程中使用的扫码枪、智能读取设备等记录工厂加工过程的数据,物流传输过程中使用的GPS、冷链环境传感器、PDA等记录物流产品位置和分发等数据,消费者在购买物品使用手机等智能终端记录物流物品的最终位置数据。

  中间件层是一些采集设备通信中间件,例如QR码读取中间件、RFID读写器中间件。网络传输层主要使用无线通信技术,特别是无线WIFI和无线移动通信技术,5G高效的接入方案使得其更适用于嵌入式的终端器件读写器、传感器等等。最后是数据层,负责对产生的数据进行存储和处理。应用层调取数据用于统计分析和可视化,让管理者、消费者以及物流过程中工作人员能够全面监控物流的数据信息,实现物流的追踪和反溯。

  智慧化物流追溯体系利用5G海量连接的特性,使用大量终端智能读取设备进行物流数据的记录,边缘服务器可以使用5G网络收集终端的数据,数据中心负责汇聚这些信息,上层应用会根据数据信息绘制出可视化场景,给物流管理层和用户能够精准决策。

  二、基于5G网络的新一代物流应用场景

  上一节描述了基于5G的新一代物流中几个重要的体系,可以发现智慧化的新一代物流体系架构中有很多地方都融入了最前沿的信息技术,例如可视化管理体系中使用了计算机视觉技术、智慧供应链体系中使用人工智能、智慧物流追溯体系中使用无人驾驶车联网技术等等。

  本节将具体介绍5G与新一代物流结合的场景,并分析5G对于这些场景形成的优势,这些场景有些将随着5G的商用会立即实现,有些可能需要在5G推广后期才能实现,因此基于5G的新一代物流发展也是循序渐进的,不是一蹴而就的,具体演绎的过程如下图3.4。

  

  图3.4中显示的演绎进程正说明了基于5G的新一代物流发展的进程是逐步提升的,首先最易于实现的第一阶段应该是eMBB场景,因为5G相比4G最大的特点就是带宽高,所以基于高带宽的eMBB场景应该首当其冲,那么在第一阶段中新一代物流应用场景具体包括基于增强现实的物流应用、物流数据计算平台以及区块链物流安全平台等等。

  随着5G各种技术逐步增强,海量接入的场景才能能够实现,所以第二阶段应该是mMTC场景的实现,在这一阶段中主要的新一代物流应用场景包括物流智能能源供给、物流智能仓储、工业级物流监控等。超低时延的特征不仅需要通信技术具有可靠的数据传输能力,同时需要通信技术能够有效应对外界环境,所以5G第三阶段应为实现uRLLC场景,在这一阶段中新一代物流应用场景包括工业级视觉系统、全自动化物流运输。

  最后第四阶段将会是5G全面推广的阶段,所有原定的期望需求将都会实现,这一阶段中新一代物流将会被全面推进,在切片技术的支撑下,各种业务场景都能够以切片形式融入到一体化的物流体系中。

  下面将详细介绍这些场景的具体内容。

  (一)基于5G实现的增强现实物流应用

  增强现实技术(Augmented Reality, AR)目前已经被很多成型产品投入商业运用,能够将虚拟信息投射到真实世界,然后将真实的世界和虚拟的世界进行相互重叠,形成一个多元化信息的新场景,用户能够通过硬件终端如AR眼镜观察到这一场景,AR技术需要通信技术提供较高的带宽来传递虚拟数据。

  近年来,物流行业中的增强现实应用已经被推行,例如阿里巴巴的菜鸟-AR智慧物流系统中工作人员可以通过AR眼镜看到系统提供源源不断的订单,然后按照最优路线行走就能完成表单扫描以及快递派送。因此,在物流行业中应用AR技术可以降低人员培训成本,甚至在以后全自动化物流环境下,机器人也可以利用AR技术完成视觉部分的工作。

  目前,AR技术并没有被大量地在企业级中推广,主要原因是现有通信技术的带宽无法支撑AR应用的商业应用。新一代移动通信技术5G具有很高的带宽,并且大规模MIMO技术使得其通信稳定,同时5G对移动边缘计算的支撑,可以作为AR这种高效能视觉应用的数据通信技术。因此,下一代物流的AR技术将会依赖5G作为其数据通信的支撑,具体的应用场景如图3.5所示。

  

  本节主要从物流三个基本环节仓储、运输、配送来了解增强现实的应用场景。仓库作业中最难的点在于物流的分拣和复核,AR技术可以在视觉环境中使用箭头导航员工到具体的拣货位置,然后系统会显示需要进行挑拣的货物的数量,员工可以完成拣选操作,同时AR技术还可以帮助工程师查看仓库三维布局然后进行调整,完成仓储的设计。

  在运输过程中,有了AR技术和后台运算的支撑,运输人员可以优化运输物品的配载和装载顺序,实现更高效、准确地装卸调货流程。在配送环节,AR技术可以优化配送路线,准确及时地显示路况状况。负责配送的员工给客户散发快递时可以使用AR眼镜对快递进行编号检索和门牌号识别,提高派遣效率,保障最后一公里派送。5G作为AR的数据通信技术,能够使得工作人员无时无刻地可以使用AR眼镜高效完成工作,使得物流从仓储到运输到配送的作业真正完成一体化。

  AR技术在新一代物流行业中是5G高带宽特性应用的重要场景,因为AR设备对于物流行业来讲是一种辅助设备,能够引导物流工作人员高效地完成仓、干、配任一环境下的工作。对于上游的电子商务领域同样具有很大的意义,AR 设备获取的数据都是来自于电商平台提供的历史数据,无论是订单内容还是客户信息都是通过电商平台支撑,上游的电子商务在AR技术物流应用的支撑下首先保证了物流服务准确性,不会出现物流派遣慢、订单处理错误等误差,其次能够促进零售业的发展,因为AR设备使得仓、干、配等流程十分高效,那么客户体验越好,线上零售的业务会越广泛。

  当然,虽然在5G的促进下,AR技术能够被广泛应用在新一代物流行业中,但是需要国家层面的支撑,AR技术需要获取大量的隐私信息,所以物流信息的安全是推动AR发展的重要考量,只有客户隐私和其他相关信息有了安全保障,AR技术才能真正被推广在新一代物流行业中。

  (二)5G加速的物流数据计算平台

  大数据与云计算使得现代物流具有了高效的信息存储和分析能力,所以他们也将是新一代物流的关键技术,高效的数据存储和分析架构使得物流数据能够被及时存储和挖掘,强大的云计算架构使得物流应用得到高性能的计算服务。

  5G高带宽的特性使得基于大数据和云计算的“云物流”架构变得更加实用。在新一代物流中,物流节点的数据计算分为集中式计算和移动边缘计算,这两种计算方案相互结合解决了物流中数据难以准确计算的难题,同样对应的数据存储方案也具有集中式和分布式两种,它们相辅相成,相互促进。5G在新一代物流计算方案中能够提供边缘计算的高速通信,同样海量接入的特性也使得边缘计算和集中式计算可以无缝融合。5G中核心技术之一就是为边缘计算提供高效的通信方案,分布式的移动云边缘计算也是新一代物流中边缘节点的计算模式。

  物流应用场景中,很多节点都是边缘通信节点,例如物流运输的车辆、物流智能终端、嵌入式物流节点等等。移动边缘计算与传统云计算不同,不是将计算任务直接发布到集中式云计算平台上,使用的计算资源都是在用户的边缘侧进行,优点是降低多余计算和数据传输带来的资源损耗。新一代物流中5G使得所有移动节点能够将数据的计算、存储、缓存等置于终端的网络边缘,然后边缘服务器再负责和远端数据云计算通信进行数据同步。分布式的移动云边缘计算方案使得物流数据计算平台不再担任集中管理的角色,而是利用边缘服务器完成与其较近节点的计算和数据存储等操作,使得计算更加高效。

  在数据爆炸的信息时代,数据的作用越来越重要,处理的难度也越来越大,5G能够提供较高的带宽,有利于物流大数据的处理与云端计算。目前,物流行业中海量的数据都是来源于上层应用,例如电商日积月累的消费数据、市场调研的数据以及物流运转过程中录入的数据,当5G促进了物流大数据和云计算平台的发展,海量数据的来源将变得更加广泛,不仅仅是上述上层应用中,更会是任意一个物流节点都能将产生的数据上传云端数据库,并且能够及时更新。

  所以,在5G的作用下,无论是下游的物流企业还是上游的电商企业,还是作为客户的广大消费群体,既是数据的产生者,也是数据的搬运者,更是数据的得益者。从这一点论述,5G显然可以提升新一代物流行业的服务质量和公信力。当然,虽然5G可以促进物流大数据和云计算平台的高效运转,但是只能从数据传输质量角度发挥作用,还需要 大数据存储策略和云计算服务方案的高效执行,才能有所保障。

  (三)支撑区块链技术维护物流安全

  尽管我国传统物流行业在近几年来成长迅速,但依然存在一些问题没有的得到解决,例如效率低、经常出现丢包爆仓现象、错领误领、信息泄露、物流业务链条长导致资源没有充分利用等问题。通过深入挖掘上述问题产生的原因发现,传统的物流体系一般以大规模、可扩展的海量数据存储技术为基础,需要对涉及用户信息的大数据、物流大数据及驿站大数据进行分析及安全存储技术研究,该过程可以借助区块链技术维护物流信息的安全传输。基于区块链技术的物流信息的交换需要高效快速的通信技术的支持,5G作为其传输通信方式是最佳的选择。

  依靠区块链技术能够真实可靠地记录和传递物流过程产生的资金信息和产品信息以及物流位置信息,5G技术可以保证信息传递过程的实时性和高效性,提升行业整体效率。此外,由于区块链技术所记载的资产不可更改、不可伪造,区块链技术可以实现商品资产化,即每个商品在链上有唯一标识,这样通过标识可以追踪商品实时的具体信息,这样商品就变得可追溯、可证伪并且信息不可篡改。

  物流供应链成员通过智能合约将物流信息和用户信息记录在区块链中,设计加密机制来保证供应链信息的机密性和抗篡改性。5G支撑的基于区块链技术物流安全体系以架设在区块链上的智能合约代替传统的服务器程序,使得可以在区块链上运行特定的合约程序。由此,智能合约将隐私保护、自动化和智能带入物流安全体系,使得物流过程变得透明化,提升了物流供应链中数据的真实性和可信任性,5G通信技术提高了分布式模块之间通信的速度和带宽,符合基于5G的新一代物流行业的发展要求。

  区块链技术由于其具有分布式、共享机制等特点,使得其能够被广泛应用在物流安全领域,它也是被认为新一代物流数据和用户隐私保护的重要方案。数据安全一直是各行业关注的问题,物流也不例外,任何一家电商平台无论在 PC端和移动端,还是后台系统都会有很多数据保护算法为相关应用护航。5G因为具有高带宽特性,使得区块链能够更为高效地完成秘钥计算和数据处理,和上游的电商平台的安全方案一起维护物流体系的安全,所以能够使得物流企业和消费用户以及电商企业能够安心运转。

  从这一角度讲区块链技术维护了整个物流关系产业链的安全,促进了行业的发展,但是区块链应用对于硬件要求较高,例如需要使用到并行和分布式计算等等。因此,推进物流企业的基础设施和计算机资源建设是目前此应用场景急需关心的问题。

  (四)基于5G的物流智能能源供给

  智能能源也称为智慧能源,属于一种新型能源系统,具有智慧特性,和智慧城市、智慧交通对于智慧地球的构建具有一样的重要意义。相比传统能源供给方式,智能能源是一项将能源和智能技术结合的产品,核心在于使用的智能技术例如AI技术。新一代物流最主要特性之一是智慧,所以在物流架构中能源供给方式将会使用高效的智能能源。

  目前,物流中能源供给主要在于仓储这一环节,电网模块为主要能源使用方式,因此智能电网将是新一代物流的高效能源供给模式。物流仓储是庞大的多环节场景,几乎每个子场景例如快递分拣、工厂照明、快递流水作业、网络带宽使用以及智能监控等等都会使用电力资源,目前大部分企业的供电方式十分单一,能源使用的数据不能被及时采集,因此各环节使用效率都比较低,建立一个能源与网络结合并且使用智能技术分配能源方案的电网系统可以提高仓储能源供给的效率。智能电网技术就是新一代物流电能供给采取的方案。

  智能电网能够成为新一代物流能够供给方式,主要依赖于智能电网的几个重要特点和关键技术,特点是智能电网自我完善的能力很强,同时电网能够共享集成,关键技术是指智能发电和输电技术、用电再分配技术以及能源数据控制技术等等。发电技术包括可再生能源的研究和分布式储电方案等等。企业级的用电再分配技术和能源数据控制技术具有更多的智能性,例如使用数据分析技术预测用电终端的能源数据,然后可控地进行能源合理再分配。

  由于5G通信其高带宽和海量接入的特性,使得其能够充分满足智能电网的数据通信需求。智能电网的数据传输层应对不同场景使用的通信技术不相同,传统的通信技术不能满足智能电网的需求。在新一代物流架构能源供给模式中,5G由于超大带宽、端到端低延迟等特性,充分满足其传输层的要求。

  同时,5G网络切片安全性和隔离性使得企业自建组网框架比较简单,每个物流企业都可以进行独立电网系统的组配。当然,智能电网在物流的应用是国家和企业之间的相互配合,5G作为传输层通信技术主要应用场景有很多,例如物流智能配电分布式自动化、物流电能负荷精准控制、物流用电终端节点信息采集、物流新能源分布式接入等。

  对于物流智能配电自动化来讲,分布式相比集中式更加灵活,物流用电终端之间可以相互通信,传输数据的过程中可以对节点进行智能判断、分析故障以及供电恢复等智能操控,可以使得物流能源供给系统及时处理故障。5G对物流系统的电能负荷可以严格把关控制,高效率的数据通信可以及时调整各用电终端的负荷。用电终端节点信息采集依赖于5G将数据秒级上传,与远程计电终端数据同步,实现高效能源计算。新能源的分布式接入也需要5G对异构能源网络的接入融合,例如风能、太阳能等物流企业自给的能源系统,高效数据传输才能使得其他电网无缝地进行分布式接入。

  智能电网只是5G在物流能源供给一个重要领域,其他也有许多能源供给方式,5G作为传输层的通信技术使得物流企业能够及时对能源进行把控,提高能源使用的性能。虽然能源大部分是在物流企业级,和上层客户以及电商用户影响并不大,但是基于5G的智能电网技术能够为新一代物流行业中各企业节省资源成本,将更多的资金用于为客户提供更好的物流服务,促进零售业的进步,带动整个物流产业链发展。但是,电网一直属于国家级控制,需要国家电网带头部署5G应用,然后将市级和地级5G网络控制器部署到对应单位与企业,才能实现新一代物流企业的广泛使用。

  (五)5G推动物流仓储环境的智能化

  在新一代物流行业中,物流仓储环节需要全面自动化,这就需要人工智能技术的推进,目前已经有很多智能的机器人设备被用在仓储环节中实现自动化物流分拣、自动化物品传输以及自动化出入库等等。在新一代移动通信技术5G 的推动下,仓储环境的全面自动化变得更有希望。5G与人工智能技术的结合也是必然趋势,很多机器人设备嵌入的硬件芯片在已有通信技术支撑下由于时延、能耗等问题往往不能发挥更多作用,因此5G的可靠性传输性能够推动智能机器人的使用。目前,物流已经有很多地方开始使用人工智能技术,有很多机器人类似的硬件设备已经被用来为物流服务。

  人工智能在新一代物流行业主要聚焦的应用是智能搜索、路径推理规划以及智能机器人等。在物流仓储环节下,人工智能技术可以用来进行仓库选址的优化,可以根据现实条件的种种约束例如顾客、供应商以及经销商的位置等参数进行建模,以最优解的形式给出寻址方案,可以大大降低物流企业的成本,提高利润;人工智能可以实现智能分拣,根据物品的派送地信息进行分类然后利用机器人自动分拣;人工智能可以实现仓储的库存管理,可以分析历史消费数据,建立相关模型对数据进行解释,动态调整库存的水平,保证企业存货取货通道的有序性;人工智能技术可以提高仓储环境下货物运输的性能,设计运输机器人的行驶路径,利用智能启发式算法根据实际仓储环境自动将货物入库上架等等。

  5G作为人工智能技术在物流仓储数据通信渠道,机器人硬件设备就是数据通信的载体和执行单元,然后负责上层的物流应用例如智能分拣、智慧出入库等等,最终实现自动化仓储环境。具体结构示意图如图3.6所示。

  

  智能仓储是新一代物流行业中人工智能技术应用最为广泛的场景之一,5G作为传输层技术为其提供了有力的通信环境,同时5G的海量接入特性使得仓储环节中很多智能终端设备在各模块中发挥着积极的作用,例如仓储环境中有很多无人机、机器人、穿梭车、穿戴设备以及分拣设备等等。

  高效率的智能仓储来源于5G的支撑,所以5G间接地通过仓储来为上游电商企业提供货物保障,能够为客户提供更好的物流服务体验。智能仓储除了离不开5G的支撑,还需要企业投入更多的硬件资源,并且合理布局仓储的模式,这样5G才能发挥更大的效果。国家对于物流企业的仓储自动化也是十分关注,因为物流仓储的价值是整个供应链最大的一个节点,使用智能化仓储环境既能够保障仓储安全,更能提高出库和入库的效率。

  (六)工业级物流监控依赖于5G

  物流监控是指通过信息技术实现在仓储和运输环节中,对物流产品即时监控与全程跟踪,具体监控的内容为物流产品的质量、标识、运输过程中的地理位置等等。新一代物流监控系统将会引入许多前沿技术包括人工智能、大数据和云计算等,能够对库中的产品进行温湿度等环境严格监视,对运输过程中产品的实时破损状况和运输路径进行立体监控,如果出现异常情况例如人为和天灾等造成的物品损坏,系统会及时上传数据然后做出远程操作和智能决策,维护物流运输的安全。

  

  基于5G的新一代物流工业级监控架构如图3.7所示。5G作为稳定的高带宽通信技术,在工业级的智能监控中可以以稳定带宽将运输和仓储过程中出现的问题以视频或者图像等数据形式及时反馈到数据中心,因此相比传统的通信技术,5G将会使得物流监控这一核心的环节变得更加高效智能。

  如图所示,信息采集终端由一些硬件设备组成,例如RFID、传感器节点、摄像头以及GPS等等,完成产品基本环境信息的数据采集工作,5G通信会作为终端和监控中心的传输技术,通信网关接受监控中心的指令对物流终端进行控制以及路径决策等。应用端和监控中心之间的传输不一定需要5G通道,但是如果是远程移动终端例如物流传输中的驾驶员需要从监控中心下载数据,这种情况下也需要5G作为数据传输技术。所以,5G由于其在数据下载和数据传输方面具有高带宽特性,因此在监控中具有很广泛的应用。具体的物流系统工业级监控的功能框架的设计如图3.8所示。

  

  其实,工业级监控更多的目的是实现物流信息的集成共享,所以系统总体上由终端数据采集、数据库存储管理、GIS 共享信息平台、监控分析查询上层应用等模块组成。物流总部不仅可以查看物品物流传输路径,还可以监控物品状况和进行统计分析。各个物流节点的工作人员包括运输人员可以通过共享信息平台及时了解运输状况和接受远程指令。因此,5G能够使得物流从生产、传输到仓储等环节都能够全面、立体、及时的监控。

  工业级监控和一般的监控手段存在明显的差异,最大的区别在于一般监控的终端都是单一的,相互之间独立性比较大,终端只需将数据传输到监控中心,但是工业级监控最大的特征是终端设备数量大、种类多并且接入扩展容易,这就需要通信平台具有海量接入的特性,因此5G通信技术能够为其提供这样的数据传输环境。大量的硬件终端例如视频监控器、数据采集器以及传感器等等可以无缝接入整个5G通信平台中,同时可以随意剔除和变整,形成一体化监控体系。

  新一代物流行业中,电商平台和广大网购客户对物流的实时监控信息一般并不关心,但是一旦出现物品损失或者商业纠纷时,没有可靠的监控信息作为参考,传统的监控方案一般只服务于物流企业本身。但是,工业级监控面向的整个物流供应链,上游用户也能及时获取物流监控信息,这既可以提高物流供应链的安全等级,也可以提高物流企业的公信力。目前,5G在技术层面上完全能够满足工业级监控的条件,但是需要企业和国家对物流行业的扶持,加大资源的投入,才能完全意义上实现工业级监控。

  (七)5G促进物流工业级视觉系统的实现

  计算机视觉识别技术是一门交叉技术,主要用来对物体图像或者视频进行采集、加工、处理和识别,然后挖掘出图像或者视频中的高层信息,这种技术已经被广泛应用于工业、商业、物流等领域。尤其对于物流业,计算机视觉技术成为其智慧化进程的加速器,特别是深度学习技术的普及使得物流业和计算机视觉技术紧密结合,深度学习使得图像识别、人脸识别、目标检测和目标追踪等计算机视觉技术变得更加高效智能化。计算机视觉系统的特点是高效、准确和低成本,用在物流中的视觉系统被称为工业视觉系统。

  在新一代物流中,很多场景是不能进行人工操作,或人类肉眼的速度跟不上流水速度,这时以计算机技术为核心的 工业视觉就可以替代人类的视觉,大幅度地提高物流自动化。5G高带宽、低时延的特性使得工业视觉系统在新一代物流中更被广泛的应用,一些物流监控和视觉采集系统可以作为数据采集工具,然后利用深度学习等视觉分析技术完成数据的高层语义操作例如图像识别和实例分割以及语义分析等等,这些复杂的操作在5G通信辅助下,效率大幅度提高。

  工业化视觉系统将在新一代物流中应用非常广泛,同时5G作为其传输通信方式,使得视觉分析的准确率和实时性更高。在物流的分拣环节,视觉技术通过图像识别技术可以迅速定位物流的基本信息用于智能分拣;在监控环节中,人脸识别技术可以对负责物流的员工的身份进行确认和记录;在生产线作业的过程中,目标检测技术可以完成物品的检测和标注;在配送过程中,图像识别技术可以协助员工进行表单识别和电子录入等,视频分析技术可以协助员工提高快递动作的合理性等等。总之,工业视觉系统通过深度学习等智能学习技术和高带宽的5G通信技术完成高效实时的物流作业。

  工业化视觉系统最大的特点是低时延,系统能够快速地对外界环境进行准确识别,不能出现过多误差,因此视觉系统是整个工作流水线的一个环节,一旦出现问题将会延迟整个产业链的工作效率甚至造成工作事故。5G目前在技术层面上还不能确定满足工业化视觉系统的要求,但是随着5G被逐步推广和优化,将来超低时延的要求就会被满足,系统也能有效应对外界各种临时出现的突变环境。在工业化视觉系统的支撑下,新一代物流的工作效率将会大幅度提升,同时全自动化的工作流水线将会在新一代物流行业中到处可见。

  (八)基于5G实现的全自动化物流运输

  物流运输的全自动化控制依赖于无人驾驶技术,包括物流货车自动化驾驶、物流车队编队行驶、无人机快递系统以及远程物流节点控制等等。无人驾驶技术是电气自动化技术在交通运输行业的一个重要领域。物流运输过程中,物流车辆内置中央处理器,可以自主控制车辆进行加减速、转弯、临时制动等驾驶操作,完全可以脱离驾驶员,所有数据计算都是通过网络远程操控物流车辆的驾驶行为。物流中除了运输货物的交通工具需要无人驾驶技术,还包括快递、外卖等无人机派送系统等等。

  全自动化控制的物流运输相比传统运输行业,主要目的是解放物流公司驾驶员、快递派送人员以及外卖派送人员的双手,利用计算机进行运输路径的规划和决策,利用智能计算完成对临时环境的分析,显得更加安全和高效。如图3.9所示,传统物流运输和全自动化控制的物流运输区别在于更智能、更高效的全自动化特征。

  

  无论是自动化驾驶还是其他智能驾驶技术都需要车联网技术的支撑,车联网技术能够使 得物流中的车辆或者无人机等设备被轻易接入网络平台,远程的控制中心能够对其进行调度规划,并且下发必要指令。5G作为新一代高效性能的移动通信技术,可以使得物流运输使用的车辆能够突破非视距感知、数据信息即时共享等技术的智慧化进程瓶颈,助力实现物流运输全自动化的局面。

  车联网其实是以运输汽车作为载体而实现的服务技术,能够实现人、路、车之间的数据交互,需要强有力的数据通信技术。车联网采取的数据传输技术有很多,但是无线移动通信技术一直被认为是车联网的最佳选择。因此基于V2X车联网技术实现的无人驾驶体系是物流应用的最佳选择,V2X最开始是基于4G开发即LTE-V2X,这种车联网模式能重复使用现有的基站架构和频谱,节省硬件资源。

  5G将在4G的LTE技术上优化推行,因此5G更能推进这种车联网模式以及无人驾驶技术在新一代物流中使用,主要解决物流运输中车辆之间的“共享传感”问题,可以有效地将自动化驾驶物流车辆的雷达等探测设备从数十米的视距扩展到上百米,同时低时延、高带宽的5G能够提升物流车辆载入AI系统的效能,能够在复杂的运输环境下实现自动化物流运输。基于5G网络下的V2X车联网物流传输场景具体结构如图3.10所示。

  

  5G主要用于物流运输的终端通信,即运输车辆和远程的云控制中心以及物流应用服务进行数据交互和通信的过程,终端负责采集数据、接受指令以及发送信息,数据主要包括路况场景以及车辆状况等等。应用服务和云控制中心仍可以采用有线以太网通信。结构中采用5G通信的主要原因是5G能够满足车联网环境需要的自组织网络构建、数据即时共享海量传输以及低时延高可靠等优质性能。

  无人驾驶技术是5G应用场景中最难实现的子场景,所以本文认为这一场景将会在5G应用最后一阶段实现,因为超低时延的环境才能保证新一代物流行业完全具有全自动化运输的条件。因为5G在技术层面上具有切片技术和低时延特性,所以一直被认为是无人驾驶全面商用的契机,但是无人驾驶不是因为技术层面能够满足就能被落实在新一代物流行业中,并且被广泛推动。

  首先,无人驾驶和配送体系完全自动化就会出现安全问题,没有人为监督,物流快递还是外卖都会在运输过程中出现问题,一旦造成损失便不可挽回,所以物流企业在该项技术完全成熟前并不会大力推广。其次,国家法律层面需要严格约束,即使该项技术完全成熟,现有的交通法规也无法及时跟进,因此新一代物流行业也需要与国家一起进步完善 才能推动无人驾驶技术的发展。

  对于电商等上游企业和广大用户而言,全自动化运输可以带来更多的便捷性,因为自动化运输可以促进物流的效率,上游企业便可以向用户提供更多订单,然后更有信心为客户提供较佳的服务,形成良性循环。5G是无人驾驶技术的奠基石,能够有效促进无人驾驶技术的应用,也能够促进新一代物流行业中全自动化运输产业的发展,所以5G 间接地积极影响上游企业的运转,能够让用户更有信心使用电子网购,从而完善整个物流供应链体系。

  三、基于5G的新一代物流行业的未来

  5G由于低时延、高带宽以及海量连接的特性使得其在新一代物流中能够作为很多应用场景的数据传输媒介,本文的主要目的就是描述5G与新一代物流结合的应用场景和架构体系。新一代物流将会从智慧特性出发,建造共享短链式高效的物流体系,合理地汇聚物联网、人工智能、大数据云计算和区块链技术,并且使用高质量的5G通信作为数据载体,满足新零售业的物流需求。

  纵观从传统物流到新一代物流的发展历史,每一次行业的变革都是由两个方面在共同推动,即消费和产业的升级和技术的突破。起初,由于工业革命的进展,商业生产出现规模化,在这一阶段中,物流产业链的权力中心由制造企业构成,所以制造业是整个物流系统的核心。后来新的权力中心开始逐步转移,物流系统的核心开始变为商贸企业。信息时代到来后,新的权力中心转向消费者,在供给一方削减物流的中间环节,物流涉及业务的广度持续加强;在这一阶段,物流的核心逐步变为用户。

  很多物流行业的专家预言5G网络将会是一次巨大变革,其不仅能够带动新工业的迅猛发展,而且对于物流行业绝对是千载难逢的契机。基于5G网络的新一代物流的发展依赖于产业的升级与技术的发展,消费产业的变化体现在小批量定制化生产来满足消费者个性化多样化的场景需求。小批量和定制化的生产供应体系中,物流供应商需要自身提高服务质量,同时需要通过多渠道、多方式去触达用户,并且需要服务商具有承接一体化物流服务的能力,包括仓储、运输、配送等,最后整个供应链也需要实现信息透明、智能决策、数据共享等要求。5G网络是一代巨变的移动通信技术,高带宽、低时延以及海量接入和其他许多优势不仅使得人工智能等前沿技术融入物流成为可能,同时也使得商家、消费者和物流供应商直接的通信方式更加多元性和高效性。

  

  新一代物流的体系架构应如图3.11所示,技术层面的突破体现在人工智能、大数据、云计算、物联网以及区块链等技术在物流领域的突破性发展和大规模应用。区块链技术可以实现供应链整个环节可以追溯和识别的目的;云计算大数据技术可以打通信息交流,以实现最大限度地进行数据共享,用来促使新物种、新价值以及新要素的创造;数据挖掘和算法优化技术可以实现更精准地进行销售预测、网络布局、更库存管理、配送路线规划等;人工智能技术在物流领域为物流自动化提高智慧支撑,最终实现物流决策跨越式发展。

  总而言之,首先需要通过短链的供应方式,实现高效、精准、敏捷的服务以及无人化的操作方式、智能化的运营方式、智慧化的决策方式。最后,新一代物流行业最终目的是构建一种核心价值体系,体系最大的特征为共生,能够与商家、行业、社会共生。

  

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  黄刚老师

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