基于“5G+智慧物流裝備”的物流體系實踐及其發展研究

林 芳

（廣東理工學院,廣東 肇慶 526100）

2021年末，我國5G已經初步實現了普及，根據相關數據統計，2020年的新建5G基站數量已經達到58萬個，共建共享5G基站數量33萬個，5G終端連接用戶數突破2億。工信部數據顯示，2021年5G網絡建設與應用得到了進一步發展，并計劃到2025年，5G網絡建設預計實現上下游產業鏈投資突破3.5萬億元。5G在新一代移動通信技術中，憑借大數據、人工智能等技術，作為新經濟增長點帶動社會經濟發展，也在物流領域推動產業建設，促使物流業在5G環境下實現創新與轉型。在物流體系的各個階段滲透5G技術，推動物流裝備實現智慧化創新，5G與智慧物流裝備二者融合發展不僅可以開拓市場規模與發展空間，還能夠進一步實現降本增效。在此背景下，本文將基于5G與智慧物流的相關理論，總結二者融合發展的創新性，從“5G+智慧物流裝備”的應用現狀、實際應用形式與發展趨勢三個方面探討“5G+智慧物流裝備”在物流體系的實踐與發展。

1 智慧物流與5G技術

1.1 智慧物流與智慧物流裝備

智慧物流是在物聯網技術基礎上延伸而來的新物流形式，涉及倉儲、包裝、運輸、配送等流程，互聯網和物流實體相融合，物流系統可以實時感知與在線實時性分析，及時作出自我調整，在建設現代物流體系基礎上具備智慧能力[1]。相對于傳統物流體系，其優勢是可以快速發現物流問題，得出最佳解決方案。以智慧物流為基礎的智慧物流裝備，是智慧物流系統感知、分析中非常重要的工具，例如堆垛機、AGV（Automated Guided Vehicle，AGV小車）、碼垛機器人和物流控制與管理系統，都是行業內比較普遍的智慧物流裝備，具體覆蓋了自動化立體倉庫、倉儲與配送中心、輸送線等。

智慧物流裝備與5G技術的融合，象征著物流裝備的改革與創新。物流裝備在一定程度上帶動社會經濟的發展，勞動力成本、土地成本在此階段也有了顯著增長，對于物流企業而言，是5G環境下必須要抓住的機遇。全面深入實踐智慧物流裝備的進程中，將5G技術應用到物流機械化和自動化范疇，創建自動化立體倉庫，完善物流自動分揀系統，促進我國物流裝備行業的信息化、智能化發展[2]。

1.2 5G技術

5G技術代表了新一代信息技術，其引入物流行業，與物聯網、人工智能、大數據、云計算等技術的整合，產生了融合創新的疊加效應。

物聯網與物流行業的結合，是行業發展與改革的重大舉措，物聯網技術以計算機互聯網為基礎，利用傳感器設備自動化采集物流信息，如射頻識別系統（RFID）、無線通信技術和激光掃描器，將采集到的信息上傳到中央信息系統，從而展開物品的自動識別、跟蹤。憑借5G技術所具有的高帶寬、海量帶寬優勢，物聯網可以為物流供應鏈提供全流程、全生命周期管理的功能，通過自動化跟蹤管理來節省物流供應鏈成本。

人工智能和5G技術實現整合之后，作用于物流產業，從原本的簡單執行自動化操作，逐漸實現了與人互動，即便物流環境復雜，物品數據量較大，也可以靈活應對，做出快速處理。應用了5G網絡之后，人工智能使AI在物流行業的運用，更具有智能化、精準性的特點，不僅為客戶提供更加便捷的服務，而且也成為今后產業轉型升級的發展趨勢。

大數據、云計算依靠云計算平臺，提高了物流企業數據處理水平，物流各個階段產生的海量數據被賦予挖掘價值，實現物流作業的“降本增效”。5G海量連接特點是物流數據來源渠道廣泛的根本原因，物流供應鏈流程上的任意一個節點，在產生數據之后都會及時上傳至5G云端服務器。所以，在5G環境下物流智能設備是產生數據的主體，也是數據搬運者與得益者。當物流數據成為行業所需生產資料之后，5G、大數據和云計算在智慧物流裝備的應用，也成為組成物流計算框架的重要內容[3]。

物流供應鏈涉及物流行業各個領域中的實體，直接組成利益共同體，彼此之間相互協作會產生大額信任成本，此時可以利用區塊鏈將物流領域有關于信任的問題解決。區塊鏈技術具有去中心化、智能合約和隱私保護等特征，應用在商品追溯防偽方面，實現商品溯源，以免商家和物流中心篡改信息。物流數據在區塊鏈基礎上，通過底層系統進行傳輸，極大地保證了數據安全性，也降低被篡改、泄漏的概率。因為物流數據上鏈要保證實時性，所以海量遠程數據通信，在5G技術高帶寬與低延時的作用下，實現了區塊鏈技術在物流領域的落地。

2 5G對智慧物流裝備的影響

2.1 擴大了物流行業發展空間

智慧物流裝備在行業與市場中的需求空間逐漸增加，云計算、物聯網等技術的進步，也為新零售業、智能制造業明確了新的方向，而且對物流有更嚴格的要求，直接擴大了智慧物流市場規模[4]。據前瞻產業研究院統計與分析，預計到2023年我國智慧物流裝備的市場容量可能會突破萬億元。制造企業實踐智能化、數字化轉型期間，訂單逐漸具備定制化和柔性化特點，促使企業生產物流效率不斷提升，且更具協同性，與精細化管理理念相結合，滿足智慧物流產業背景下的發展需求，智慧物流裝備在此環境下也被注入新的動力。智慧物流系統的創建，一方面對系統中業務規則進行了優化與細化，另一方面資源利用率更高，滿足物料需求與實際生產需求，供應鏈各個層級中的物流具備自動化與可視化。

2.2 物流技術裝備夯實智慧物流基礎

物流裝備組成了物流體系，是其中不可或缺的執行系統，包括智能硬件、軟件系統，有利于提高物流效率。智慧物流體系中的智能裝備，有堆垛機、穿梭車、AGV、AMR等，軟件系統主要是指設備級、車間級和企業級的物流信息軟件系統。在工業4.0深入落實的當下，智慧物流成為行業發展的趨勢，物流裝備產品也隨之更新，智慧物流裝備也有非常普遍的應用。終端用戶往往更加關注物流裝備安全與穩定，注重提高裝備的柔性化和自主性。物流裝備與5G結合之后，在物流行業的創新也成為市場發展的動力，使智慧物流由產線向智慧工廠轉變，甚至已經拓展到產業物流鏈的各個范疇[5]。

2.3 物流設備供應與生產企業數量急劇增多

根據《“互聯網+”高效物流實施意見》和《關于推進工業機器人產業發展的意見》等政策，物流企業開始大量應用自動化機器人設備，而且已經實現了倉儲、運輸、配送流程的自動化、智能化、少人化，物流生產效率因此得到提升。現階段的物流行業中，機器人很大程度上已基本取代了人工操作，并且在很多龍頭物流企業實現了普及，企業內部引入自動化物流設備，節省了物流成本。從2019年開始，AGV市場規模呈現持續性增長趨勢，而且年均增長量超過了20%?？梢?G商用直接拓寬了智能化物流裝備市場規模。與此同時，在電子商務飛速發展的當下，物流企業普及物流機器人，也為物流產業鏈向智慧化轉型提供了動力，必然會在市場中出現更多智慧化物流裝備開發商與企業，拓寬物流行業的發展空間。

2.4 物流倉儲、運輸及配送智能化

在5G技術實現普及的現在，物流倉儲開始應用信息技術、智能技術等，實現了倉儲自動化，這是提升倉儲利用率的有效辦法，也可以節約倉儲成本。不管是物流裝置與環境之間的交互，還是物流倉儲自動化裝置的協作，均需要5G技術發揮作用。特別是5G視頻應用技術，在倉儲環節進行實時在線視頻監督，可以實現24小時監、控、管一體化，實時在云端上傳貨物信息，利用人工智能與貨物體積，對其容量、數量、質量等進行判斷。比如德邦物流在轉型升級方面，尤其重視倉儲環節的改革，并且獲得非常顯著的效果，從2019年開始德邦物流和木蟻機器人合作，打造倉配一體化體系。2020年德邦物流憑借FI Pro無人叉車這些人工智能設備，緩解行業當時物流用工荒狀況，并對物流倉儲作業流程進行優化，有效節省運營成本。根據經驗發現機器搬運與人工搬運相比，效率可提升10倍甚至更高，平均成本可以節省1/3。

除了自動化倉儲外，運輸也是物流產業鏈不可或缺的環節，而且物流運輸效率決定了物流成本及效率。5G技術可以進一步完善運輸模式，達成車貨匹配的目標，降低對人工運輸的依賴性，為全面實現5G和車輛運輸的聯合夯實基礎，擴大車聯網在行業領域的覆蓋范圍。這里提到的車聯網，即車輛和車外環境之間產生交互信息，車輛利用智能感知傳感器，可以采集道路側交通數據，向5G云服務器實時傳輸，此時可以采用人工智能技術分析數據，再向運輸車輛傳輸信息，遠程控制交通流量與車輛運行。因為道路運輸車輛的數量較多，而且周圍的路況環境也非常復雜，所以數據量也會顯著增加，這是需要憑借5G技術的超帶寬、高可靠超低時延等優勢，道路車輛對周圍車輛之間的距離進行自動化監測，從而感知到道路車流量，制定車輛最佳路徑。車主根據獲得的車輛資源信息，按照貨運需求匹配到運輸車輛，其間可以對貨運物資、車貨匹配情況等進行自動監控。這樣便可以充分發揮出5G技術實時視覺識別的優勢從而達到無人化配送，也促使物流運輸實現智慧化升級[6]。

運輸環節之后，物流進行到配送階段，伴隨電商市場的發展，物流配送與互聯網電商密不可分，互聯網與移動互聯網產業逐漸形成的商業思維，在物流配送也逐漸實現了滲透。近年來5G商用的進程中，物流企業開始著手研究5G技術，以期在互聯網流量增速放緩環境下，探索全新的市場增加點。比如5G和AR技術的結合，是在5G高帶寬、邊緣計算、大規模MIMO技術的共同作用下，使配送工作可以在視覺環境下為配送人員提供收貨人地址信息，再利用邊、遠端云服務器配置出最佳配送路線，自動識別出相應的地理位置，及時向收貨人發出完成取貨的通知。比如菜鳥－AR智慧物流系統，配送人員佩戴AR眼鏡，直接在系統中獲取到客戶訂單，系統規劃出最佳配送路線之后安排派送。

3 5G+智慧物流裝備的應用與發展

3.1 應用現狀

在現代化科技深入發展的當下，5G 時代為物流裝備創造了新的發展空間，一些物流企業開始大力應用智慧物流裝備、5G技術，提升物流效率、節約成本，重點強調物流全產業鏈的智慧化、信息化。例如倉儲環節使用自動化立體倉庫，使垂直空間得到運用，物流倉儲工作效率、質量均有非常顯著的提升。但是立體化倉庫缺少充足的前期投資，所以并沒有在行業中全面普及[7]。物流配送環節在互聯網作用下，運力、物流信息技術緊密融合，有效改善了物流資源配置，這在互聯網改造物流行業中成為5G技術融入的新嘗試。物流運輸環節物流數據開始向全過程化轉型，但是期間不能缺少運輸工具、聯運樞紐和承運主體的共同作用，只有如此才能夠真正實現物流裝備智能化，利用數據運作物流產業鏈，在物流裝備上加強物流運輸安全性、經濟性，并進一步推動物流及其相關產業智慧化轉型。配送終端環節開始運用智能快遞柜，如果用戶無法及時接收快遞，快遞員可將快遞儲存在智能快遞柜當中，同時客戶收到取貨碼，待客戶時間方便時可以自動掃碼拿到貨物，為客戶提供了極大的便利，也將配送終端面臨問題及時解決。但是智能快遞柜實際上的覆蓋范圍有限，只是在大型城市的小區中投入使用，沒有完全得到普及。智慧物流裝備的實踐與創新遠不止于此，從行業角度分析物流發展必然會全面實現智慧化，“5G+智慧物流裝備”則作為非常必要的單元，使物流信息滲透到物流活動的各個環節。在物流信息技術升級的進程中，“5G+智慧物流裝備”也會為其自動化、智能化升級提供動力。

3.2 應用形式

3.2.1 5G與物流技術創新整合

5G屬于新基建范疇，對物流行業的轉型與升級起到助推作用，也決定著物聯網、大數據和云計算等其他技術手段的進步。創建設計模型可以實現智慧物流裝備協同，在生產環節實現網絡統一，所有物流裝備之間及時溝通、協同調度。運維階段在線監測物流裝備的運行狀態，由各個專家進行遠程監控，深入推進數字化系統的運維工作?？偠灾?，5G技術為智慧物流裝備發展提供所需動力，可以加快實現物流裝備與相關技術的智慧化轉型，智慧物流領域的智能裝備、智能倉儲、自動化運輸以及物流追蹤等流程，都會感受到5G技術的深遠影響。現如今5G和物流技術之間的融合已經十分深入，利用連接升級、數據升級、模式升級與智能升級等方式，拓寬了智慧物流在行業中的發展路徑。與此同時，5G也加快了底層通信技術轉型速度，5G網絡切片可按照時延與帶寬相應的應用場景要求，將現有網絡資源整合，提升網絡服務質量。5G無線組網解決方案對于智慧物流應用場景而言，也可以代替拖鏈電纜和漏波電纜等通信方法，真正實現“園區5G一張網”的目標，推動物流關鍵網絡基礎設施轉型與創新。

5G本質上是人工智能、邊緣計算技術和物流裝備的整合，物流裝備利用狀態感知、信息交互與實時分析等功能，在原有功能基礎上增加了物料識別、自動糾錯和末端導引，使物流裝備更加智能化。5G技術在物流系統調度控制方面，基于智慧物流發揮出5G“邊云協同”的優勢，此環節可以使用MEC邊緣計算，在5G基礎上進行移動搬運設備云化調度控制，物流裝備定位、導航與圖像識別等，通過復雜計算上移至5G邊緣服務器中，可以完成大規模密集部署云化物流設備、大范圍無縫切換的效果，也有利于提高柔性生產搬運體系運行效率、靈活性。5G在加速物流裝備運維模式中的運用，是通過智能裝備數字模型、5G網絡，連接遠端設備、本地數字模型，使安全傳輸通道達成統一，隨后遠端設備運行狀態與參數、傳感器數據等，都可以傳輸到本地監控中心，對設備進行遠程監控與運維管理。專家觀察數字模型之后，分析模型運行參數和現場采集到的5G高清視頻，展開物流裝備遠程維護，或者直接佩戴AR眼鏡和客戶進行互動，雙方共同解決系統故障。

3.2.2 5G物流實驗基地

物流企業和移動通信公司合作，在智能制造和5G技術基礎上搭建創新實驗基地，以全國范圍內的5G智能制造示范基地為對象，實現物流裝備創新。在實驗基地中基于5G園區一張網，可以對工廠車間5G工業無線組網解決方案進行研究，并且以5G技術為基礎研發單機物流裝備，該裝備具有堆垛機、AGV、交叉帶分揀機等關鍵設備5G通訊驗證的功能，并且新推出以5G為前提的工業無線組網解決方案，向物流市場中投放大量5G智能裝備。

3.2.3 5G全場景智慧物流裝備研發基地

5G和智慧物流在新行業環境下不斷融合，開始創建5G全場景智慧物流裝備研發基地，例如基于5G技術的交叉帶分揀機、高位叉車、地面叉車、AGV、穿梭車和堆垛機等。交叉帶分揀機在融合了5G技術之后，新增了格口最小化設計，并將設備原本的網絡結構加以簡化，分揀更為準確，提高了分揀環節的工作效率。環形穿梭車利用5G直接調度各車輛之間防撞距離，物流輸送車輛利用率與物流環節整體工作效率均得到提升。堆垛機利用5G具有集成視覺識別功能，可以隨時采集倉庫貨位圖像與關鍵信息，提高庫物料盤點效率。AGV系統可以在5G幫助下，實現大量AGV集群調度測試，而且均是在無盲區和AGV高速移動持續運行的條件下進行。AGV單機和5G結合，利用視覺傳感信息，可以提高室內定位的精準度。

3.2.4 數字孿生數字倉儲系統

通過5G創新實驗基地，將智慧物流、智能制造相互融合，可在數字孿生基礎上搭建數字倉儲系統，這樣原本相互獨立的工廠級倉儲、配送全流程可以集中整合，組成三維可視化監控。發揮5G中的通訊、物聯網、VR/AR、仿真和3D等技術手段，對物流裝備進行創新，可對業務全過程進行監控。物流裝備也新增了集中監控、集中調度的功能，物理空間、虛擬空間在5G的作用下，達到虛實映射、虛實交互、虛擬仿真等效果。系統連接VR設備，為操作人員提供系統維修與操作培訓的選項，還可以在系統中直接進行虛擬參觀，佩戴AR設備進行設備遠程操作與維修。

3.3 應用趨勢

處于數字化環境下，物流行業在實現信息化、智能化轉型升級期間，各大物流企業面臨諸多挑戰。5G這一項新興技術在物流行業有非常大的發展前景，尤其是在逐漸實現數字化、智能化目標的當下，物流行業通過與5G的整合，將會獲得更加顯著的改革與創新成果。物流企業利用5G技術獲得了諸多便利，但必須解決技術帶來的高成本、高投資、覆蓋規模有限等問題?！?G+智慧物流裝備”作為行業的一項重大舉措，在物流速度、流量、連接性、智慧物流裝備創建場景智能等方面都實現了應用，由此看其今后的發展趨勢也非常可觀[8]。

3.3.1 “5G+智慧物流裝備”與倉儲管理

“5G+智慧物流裝備”真正提高物流倉儲向智能化方向的轉型，5G專網也是實現具有高密度特性的無人倉儲智能創新的必要條件。分析“5G+智慧物流裝備”以及5G技術應用情況，“5G+智慧物流裝備”和倉儲管理結合，一方面倉儲作業不存在配送范圍方面的限制，整體來說范圍固定，因此無須考慮5G技術應用范圍有限而導致的一系列問題。另一方面“5G+智慧物流裝備”本身具有高度自動化、智能化的優勢，可以節約人工成本、提高倉儲管理環節的效率。可見倉儲管理與“5G+智慧物流裝備”結合有其必然性與可行性。

3.3.2 “5G+智慧物流裝備”與物流配送

“5G+智慧物流裝備”涉及大量智慧裝備，例如無人配送車在物流配送中的廣泛應用?！?G+智慧物流裝備”和物流配送整合之后，實踐效果非常理想，但是要想實現完全普及，還需要今后在設備更新與轉型中繼續努力，發揮5G優勢，完善物流配送環節的功能。

3.3.3 “5G+智慧物流裝備”與綠色物流

5G本身功耗比較低，可以解決物流行業功耗大導致的資金與能源浪費問題，推進綠色物流的深入發展。另外，5G可以節省物流成本，這是很多物流企業所樂見的，不僅可以降低企業中使用通信網絡技術的成本，還能夠利用“5G+智慧物流裝備”減少能源浪費，符合物流行業所提倡的綠色環保理念。

4 結語

綜上所述，5G時代下物流行業發生了很大變化，產業鏈中的各個環節均實現了自動化轉型，生產模式也轉變為精益化柔性生產。物流產業鏈智能化對智能化物流設備需求量較大，例如需要用到物流倉儲機器人、智能叉車和物流分揀機器人等，從而延伸出規模龐大的智能化物流設備領域，該市場的需求量與規模相對較大。近年來國家有關部門推出系列政策，為物流設備智能化轉型提供支持，在此環境下工業機器人也成為物流裝備智能化發展的趨勢。由此在5G環境下，物流行業在實現技術性轉型與創新的過程中，從物流全過程著手大力研發、應用智慧化物流裝備，對傳統裝備的性能、功能進行升級。長此以往不僅可以在物流運輸、配送等環節獲得更加理想的效果，還可以為客戶提供諸多便利，享受5G帶來的全新技術體驗。這對于物流行業而言，不僅是緊跟時代發展趨勢的重大創新舉措，還是物流產業鏈模式更新的契機，在技術推動下研發出新的物流裝備，提高物流各個環節的工作效率，有助于產業本身在5G環境下的進步。