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5G智慧物流場(chǎng)景與關(guān)鍵技術(shù)

2022-09-09 16:09 物聯(lián)傳媒
關(guān)鍵詞:5G智慧物流

導(dǎo)讀:物流是物品從供應(yīng)地向接收地的實(shí)體流動(dòng)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際需要,將運(yùn)輸、儲(chǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)用戶要求的過(guò)程。

物流是物品從供應(yīng)地向接收地的實(shí)體流動(dòng)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際需要,將運(yùn)輸、儲(chǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)用戶要求的過(guò)程。物流業(yè)是國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力等方面有著舉足輕重的作用。近年來(lái),中國(guó)物流業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的催動(dòng)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(guò)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(dòng)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(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)特有的電信級(jí)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(cāng)儲(chǔ)配送等物流環(huán)節(jié),將人 - 機(jī) - 料、點(diǎn) - 線 - 場(chǎng)進(jìn)行數(shù)字化、無(wú)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(dòng)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(wú)人化、配送的精準(zhǔn)高效。

本文從智慧物流的幾個(gè)典型場(chǎng)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(guó)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(guó)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?,公路運(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油怀觯愤\(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(jìng)爭(zhēng)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(wèn)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(guò)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(wú)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)。

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圖來(lái)自《羅戈研究:2021中國(guó)物流科技發(fā)展報(bào)告》

基于自動(dòng)駕駛的物流干線運(yùn)輸具有廣闊的市場(chǎng)。首先從市場(chǎng)空間來(lái)說(shuō),預(yù)計(jì)干線運(yùn)輸達(dá)到7000億元左右。其次,中國(guó)有近3000萬(wàn)卡車司機(jī),由于市場(chǎng)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(tái)的興起,市場(chǎng)得到規(guī)范,但司機(jī)以個(gè)體為主,疲勞駕駛等安全問(wèn)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??梢钥吹剑緳C(jī)和燃油的成本占比達(dá)到50%。基于以上因素,通過(guò)自動(dòng)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(wú)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(guó)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(zhǎng)6.8%,外貿(mào)貨物吞吐量為47億噸,同比增長(zhǎng)4.5%??梢哉f(shuō),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(guó)在新冠疫情期間多次出現(xiàn)的港口貨船排隊(duì)無(wú)法卸貨、集卡無(wú)法疏散貨物現(xiàn)象,大大擾亂物資供應(yīng),隨之而來(lái)的超市無(wú)商品可銷售、工廠無(wú)物資可生產(chǎn),極大影響了社會(huì)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(guò)5G承載,通過(guò)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(chǎng)景得到應(yīng)用。

5G港機(jī)遠(yuǎn)控:通過(guò)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。

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圖來(lái)自《5G智慧港口全業(yè)務(wù)場(chǎng)景落地白皮書》

5G無(wú)人駕駛:通過(guò)5G車路協(xié)同、高精度定位、無(wú)線立體覆蓋,可實(shí)現(xiàn)無(wú)人集卡、無(wú)人AGV集群的自動(dòng)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(guò)在岸橋安裝高清攝像機(jī),利用5G高清視頻回傳+AI視覺(jué)分析技術(shù),實(shí)時(shí)對(duì)集裝箱箱號(hào)、殘損、拖車號(hào)等信息進(jìn)行自動(dòng)采集、識(shí)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(guò)5G傳輸三維激光視覺(jué)掃描定位系統(tǒng)和六軸自動(dòng)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(wú)人自動(dòng)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(chǎng)景傳回后臺(tái),安保人員通過(guò)VR眼鏡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)港區(qū)異常情況,同時(shí)結(jié)合AI技術(shù),自主監(jiān)測(cè)并反饋港區(qū)異常動(dòng)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(guò)5G對(duì)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(tái)管理系統(tǒng)可分析和存儲(chǔ)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(huì)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(guó)物流園區(qū)1638家,處于運(yùn)營(yíng)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(wàn)多個(gè)。園區(qū)也正在向無(wú)人化、智慧化發(fā)展,而這離不開(kāi)物流的無(wú)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(wú)人化。以羅戈研究的報(bào)告,有以下一些主要場(chǎng)景。

多場(chǎng)景集群機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)無(wú)人化:以馬路創(chuàng)新的方案為例,通過(guò)舉升式AGV/AMR、箱式倉(cāng)儲(chǔ)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(dòng)化生產(chǎn)線和智慧內(nèi)物流系統(tǒng):以海康桐廬智能工廠為例,通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)、及其視覺(jué)系統(tǒng)、DWS系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠從原材料到貨、入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)、線邊倉(cāng)配送、成品入庫(kù)、成品出庫(kù)的自動(dòng)搬運(yùn)、自動(dòng)打包,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無(wú)人化。

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??抵悄芄S柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線和智慧內(nèi)物流系統(tǒng)

電商物流服務(wù)場(chǎng)景:以??禉C(jī)器人的方案為例,通過(guò)各類叉車、分揀機(jī)、自動(dòng)分揀系統(tǒng)等的協(xié)同,實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)供包、單件分離、自動(dòng)裝車等,全過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)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(kù),庫(kù)存盤點(diǎn)實(shí)現(xiàn)作業(yè)全自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化實(shí)施率100%,節(jié)約場(chǎng)地2000平方米,提升作業(yè)效率40%,出庫(kù)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(shì),以及無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)特有的電信級(jí)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(chǎng)進(jìn)行數(shù)字化、無(wú)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(dòng)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(wú)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(wú)人配送、機(jī)器視覺(jué)、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(dòng)作業(yè)、在途監(jiān)控等(參考《5G智慧物流應(yīng)用場(chǎng)景與解決方案白皮書》)。

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智慧物流應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)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(lái)了大量的物流配送需求,以2021年數(shù)據(jù)我,我國(guó)快遞業(yè)務(wù)量達(dá)1083億件,同比增長(zhǎng)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(zhǎng)41.6%;交易金額達(dá)7020.57億元,同比增長(zhǎng)43.6%。這些物流配送主要依靠人來(lái)進(jìn)行,據(jù)2021年統(tǒng)計(jì),全國(guó)快遞員450萬(wàn),美團(tuán)注冊(cè)騎手527萬(wàn)。

無(wú)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(zhǎng)、人工成本的增長(zhǎng)、疫情等的影響,如果實(shí)現(xiàn)安全、快捷、無(wú)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(wú)人駕駛配送車:通過(guò)引入自動(dòng)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(chǎng)景的無(wú)人物料配送。如智行者蝸必達(dá)無(wú)人配送車、京東物流的L4級(jí)自動(dòng)駕駛無(wú)人配送車、阿里巴巴/菜鳥(niǎo)的無(wú)人配送車和配送平臺(tái)。

末端即時(shí)配送機(jī)器人:通過(guò)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(dòng)態(tài)避障和路徑軌跡規(guī)劃,自動(dòng)轉(zhuǎn)向等功能,滿足不同場(chǎng)景,如酒店的即時(shí)配送。

無(wú)人機(jī)配送:無(wú)人機(jī)在各個(gè)行業(yè)都得到了應(yīng)用,無(wú)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(wèn)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(chǎng)景,如災(zāi)害發(fā)生、疫情防控、地形限制等,無(wú)人機(jī)配送具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。有專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),在2022~2026年,無(wú)人機(jī)將在全球范圍內(nèi)配送超過(guò)20%的包裹,收入達(dá)到1150億美元。

通過(guò)5G實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī),是實(shí)現(xiàn)安全無(wú)人機(jī)的創(chuàng)新方向之一。5G能為無(wú)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(wú)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(chǎng)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(dòng)駕駛技術(shù)、人工智能技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、無(wú)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(huì)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