漏波电缆通讯(5G时代的智慧物流发展与物流技术变革)

Posted 2023-06-01

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漏波电缆通讯(5G时代的智慧物流发展与物流技术变革)

技术变革是产业变革的原动力，新技术的产生必然推动社会不断进步，5G作为新的改变产业格局的突破性技术，作为“新基建”中的领衔领域，不仅是物流业创新发展、转型升级的使能者，并且还推动着大数据、人工智能以及物流相关技术的进步，进而赋能智慧物流的发展，加快推进物流技术装备智慧化，推动整个物流行业快速向前发展。

蓬勃发展的智慧物流

1. 智慧物流空间巨大

近年来，在国家政策的推动下，智慧物流市场需求空间巨大。随着云计算、物联网、人工智能等技术的发展，以及新零售、智能制造等领域对物流的更高要求，智慧物流市场规模将持续扩大。前瞻产业研究院预计，到2023年，智慧物流装备市场容量将超万亿元。在智能制造领域，智慧物流是工业4.0的核心组成部分，在工业4.0职能工厂的框架内，智慧物流是连接供应和生产的重要环节，也是构建智能工厂的基石。越来越多的制造企业在积极进行数字化、智能制造转型探索，定制化、柔性化的订单驱动企业生产物流高效、协同，实现精细化管理水平的蓬勃需求将是智慧物流发展的强大动力。拥有一定智慧能力的物流系统，系统可以通过不断优化的业务规则，有效合理利用资源，提供物料需求服务，满足企业生产需求，实现物流在供应链各层级的自动化、可视化、可控化。

2. 物流技术装备是实现智慧物流的基础

物流装备是物流体系中的执行系统，是由智能硬件或软件系统组成，是智慧物流系统不可分割的单元，是提升物流效率的有效手段。智慧物流体系下的装备包括堆垛机、穿梭车、AGV、AMR等物流硬件装备，也包括设备级、车间级、企业级等物流信息软件系统。随着工业4.0的推进，智慧物流大势所趋，物流装备产品创新迭代快速。在智能制造能力成熟度较高的行业，如烟草、汽车、工程机械智能物流装备应用较多。终端用户对智慧物流的期望促进物流装备在安全性、稳定性、柔性化、自主性上加快更新速度，新技术、新产品的推广和普及速度远超2000年初期。物流装备创新发展成为市场新的推动力，促进智慧物流从产线延伸到智慧工厂，从四面墙之内发展到四面墙之外，进而扩展到产业物流链全领域。

3. 智慧物流对物流技术装备要求升级

物流装备的应用涵盖各个领域，不同领域需要的智慧物流解决方案差异较大，总体来说智慧物流对物流技术和装备提出了一些新的要求。

物流单元智能化：智能硬件的感知能力不断提升，物流装备通过状态感知、信息交互、实时分析，实现了局部自组织、自配置、自决策，物流装备从作业执行的“功能机器”向可感知、可控制、可自主决策的“智能机器”演变。

系统协作高效化：在物流装备智能化能力提升的基础上，智慧物流对设备间协作、人机协作提出了更高的要求，期望通过设备与设备、设备与人的高效协作，将系统资源利用最大化，充分提高物流作业效率。

物流系统柔性化：随着物流技术的变化和发展，柔性化必将成为一个重要方向。在消费者多样化、个性化、定制化的需求影响下，面对市场端的灵活多变与巨大的业务波动性，客户需要规划建设柔性化的智慧物流系统，以实现物流系统的快速部署、快速复制、灵活扩展和异地迁移，满足企业发展的需要。

系统运营智能化：客户越来越期望建立一套IT、OT全域数据的大数据分析平台，通过数据采集、清理、融合，形成数据仓库，实现业务数据、设备数据的全程可视化，洞察业务和设备异常，提供状态检测、故障诊断、预测预警、远程运维等服务能力，提高业务和设备异常的快速定位处理能力，实现系统策略的动态调整，保证物流系统高效稳定运行。

新技术助力下的智慧物流

1. 新技术助推行业发展

随着技术的不断发展，在智慧物流中，传统的人为经验决策正逐步被机器替代。通过技术与技术融合、技术与业务融合建立起新模型，将实现物流核心业务的精准预测、优化控制、持续创新。目前对物流行业影响比较大的新技术主要有物联网、大数据分析、人工智能技术等。其中，物联网可实现物料全程追溯、物流作业控制、环境控制、物流效率优化。物联网技术与大数据分析技术互为依托，前者提供数据来源，后者将数据进行业务化。物流数据是企业重要的战略资源，通过大数据分析技术可以实现需求预测、维修预测、供应链预测、网络规划。人工智能是大数据分析技术的升级，它是新一轮产业变革的核心驱动力。通过人工智能形成的强大引擎，将重构物流链上的各个环节，提高识别、运营、调度、决策的智能水平，实现物流全过程智慧作业。

2. 5G技术重新定义物流

5G 是最新一代蜂窝移动通信技术，特点是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高了系统容量和可以进行大规模设备连接，具有大带宽、低时延、高可靠和广连接等优势。

在制造领域，5G将成为传统制造企业在向智能制造转型过程中的关键支撑，能满足工业环境下设备互联和远程交互的应用需求，在协同设计、自动控制、柔性生产、辅助装配等典型工业应用领域中起着关键支撑作用。

在物流装备领域，5G技术可广泛应用于物流自动搬运设备、物流辅助搬运设备，实现物流装备闭环控制、物料精准识别、移动设备集群协同调度、远程实时监控等功能，结合虚拟现实/增强现实(VR/AR）技术实现协同设计、虚拟培训、智能拣选、辅助装配、辅助故障修复、远程协助等创新应用，集成大数据、人工智能技术共同实现企业智能配置生产方式，实现信息物理融合、智能故障分析诊断、系统策略动态优化调整，打造智能工厂，助推智能制造。基于5G，开发应用人机料法环新连接，可以重新定义智能化物流仓储系统、智能化物流配送系统、智能运输管理系统、智能园区系统。

3. 5G应用场景丰富

从GSMA全球移动通信系统协会和CAICT中国信息通信研究院联合发布的《中国5G垂直行业应用案例2020》中我们可以看到多个中国领先的 5G 行业应用实践，涵盖工业制造、智慧物流、电力、医疗、教育和内容等诸多领域。在智能制造及智慧物流领域，行业内已有多家系统集成商（昆船、今天国际、兰剑、中鼎集成等）积极探索5G新一代信息通信技术与工业领域的深度融合，围绕物流装备、工业生产制造等重点环节，开展5G+工业互联网深度协同和新业态与应用模式的创新研发工作，正在积极打造5G+数据采集和感知、5G+智能辅助、5G+精准操控、5G+无损检测、5G+机器视觉、5G+集群调度、5G+云化AGV、5G+安全监控等应用场景。

图1 智慧物流5G应用场景及5G通讯诉求

5G技术全面助推智慧物流发展

5G 作为“新基建”中的领衔领域，不仅是物流业创新发展、转型升级的使能者，并且还推动着物联网、大数据、人工智能以及物流相关技术的进步，和在物流行业的应用创新。如在设计环节，推进基于模型的制造设计协同；在生产环节，推进探索网络统一，设备敏捷沟通，协同调度；在运维环节，实现装备运行状态实时检测及多方专家远程支持，推进运维数字化系统。总的来看，5G 技术将赋能智慧物流的发展，加快推进物流技术装备智慧化，在智慧物流中的智能装备、智能仓储、自动化运输、物流追踪等环节中将产生深远影响。

具体来看，随着5G与物流技术的深度融合，将通过连接升级、数据升级、模式升级、智能升级全面助推智慧物流的发展。

图2 基于5G技术的网络架构

5G将加速底层通信技术的变革：5G 网络切片根据时延、带宽等不同应用场景需求可以进行网络资源组合，以此来保证网络服务品质的特性，5G的无线组网解决方案在智慧物流的应用场景可以完美替代拖链电缆、漏波电缆、红外通讯、工业Wi-Fi等传统的通信方式，真正实现企业园区5G一张网，将加快物流领域关键网络基础设施的变革。

5G将加速物流装备智能化变革：5G将加速人工智能技术、边缘计算技术与物流装备的融合进程，物流装备通过状态感知、信息交互、实时分析，可以具备物料识别、自助纠错、末端导引的能力，进一步提高物流装备的智能化水平，加快物流装备融合创新研发进程。

5G将加速物流系统调度控制技术变革：在智慧物流领域，可以结合5G边云协同特性，利用MEC边缘计算，实现基于5G的移动搬运设备的云化调度控制应用，将设备定位、导航、图像识别及环境感知等复杂计算上移到5G边缘服务器，实现云化物流设备大规模密集部署、大范围无缝切换，构建高效、经济、灵活的柔性生产搬运体系。

5G将加速物流装备运维模式革新：利用智能装备的数字模型和5G网络，打通远端设备与本地数字模型的安全传输通道，将远端设备的运行状态、参数、传感器数据及现场监控视频等实时传输到本地监控中心、实现设备的远程监测、信息采集、故障报警和预测性维护等功能。本地专家可以根据数字模型呈现的运行参数、现场5G高清视频等信息进行远程维护，也可以通过AR眼镜与客户进行远程互动，协助处理系统故障。

5G技术相关应用与探索

昆船智能作为一站式的系统整体解决方案供应商在为提供咨询规划、系统集成、项目实施交付服务的同时也面临着诸多业务挑战，在智慧物流系统集成项目中存在种类丰富的移动搬运设备，传统的拖链电缆、漏波电缆、红外通讯、工业WIFI等工业通讯技术在低时延高可靠的闭环工业控制、规模化的设备接入、视觉识别等大带宽需求的应用接入等方面都存在很大的局限性，公司迫切的希望探索、验证，研究工厂车间5G 工业无线组网的解决方案，研发5G智能装备，探索5G智慧物流创新应用场景。

1. 成立云南首个智能制造5G应用创新实验基地

2019年8月，昆船公司与中国移动集团云南有限公司、中移（上海）信息通信科技有限公司、华为技术有限公司四家单位合作，成立云南首个智能制造5G应用创新实验基地，打造面向全国的5G智能制造示范基地。

创新实验基地成立之后，昆船依托5G园区一张网，研究工厂车间5G工业无线组网的解决方案，开展了基于5G技术的单机物流设备应用研究，完成了堆垛机、环形穿梭车、AGV、交叉带分拣机的5G通讯验证，推出了5G工业无线组网的解决方案、发布了一系列5G智能装备。

2. 打造全国首个5G全场景智慧物流装备创新孵化基地

2020年6月8日，昆船、中国移动、华为和倍福中国四方联合举办“5G智慧物流成果”发布会，打造全国首个5G全场景智慧物流装备创新孵化基地。推出了一系列5G智能装备，包括5G高位叉车、5G地面叉车、5G AGV、5G穿梭车、5G堆垛机、5G交叉带分拣机等，其中5G交叉带分拣机实现了格口最小化设计，网络结构简化，分拣的准确性以及分拣效率有较大提升；5G环形穿梭车车辆之间的防撞距离缩短，提高了物流输送作业的车辆利用率，有效提高物流作业效率；5G堆垛机通过集成视觉识别设备，实时采集仓库货位图像，垛型形态、条码等信息，可以快速完成在库物料盘点作业；5G AGV系统实现了500台AGV集群调度无盲区、AGV高速移动无中断应用测试验证，5G AGV单机实现了通过视觉传感信息的室内高精度定位。

3. 研发基于数字孪生的数字仓储系统

昆船智能利用智能制造5G创新实验基地的建设契机，结合智慧物流及智能制造的发展趋势，研发了基于数字孪生的数字仓储系统，可实现工厂级仓储、配送全流程的集中三维可视化监控。该产品是融合5G通讯技术、物联网技术、VR/AR技术、仿真技术、3D技术的创新性产品，可以实现业务全流程的全局监控、物流装备的集中监控和调度，实现物理空间与虚拟空间的虚实映射、虚实交互以及虚拟仿真。系统可通过VR设备接入，实现系统级维修培训、操作培训、虚拟参观，通过AR设备接入，实现远程协助、维修指引、操作指导等辅助性操作指引。

图3 基于数字孪生技术的数字仓储系统典型界面

4. 5G探索价值与意义

昆船智能通过“智能制造5G应用创新实验基地”的建设，积极探索5G技术在智慧物流的创新应用场景。完成了5G在工业应用中的实验验证，通过5G网络取代传统的通讯模式，完成了物流装备的5G工程化改造；实现了基于5G模式下的物流设备生产制造模式、安装实施工艺、系统运维模式的革新，大大降低了生产制造、安装实施成本及运营服务成本；新研发的5G物流装备在运行速度、平稳性、认址精度、可靠性上都会大幅度提升，设备关键性能指标有所提升，进一步增强产品竞争力。

昆船智能研发的基于5G的C2C控制应用、VR实训实验虚拟仿真教学系统、AR智能拣选系统、基于数字孪生的数字仓储系统等创新应用，符合智慧物流及智能制造的发展趋势，有效的实现了物流各环节数字化、精细化、动态化、可视化管理，提高物流系统智能化分析决策和自动化操作执行能力。

此外，昆船智能还积极探索了从原料入厂、质量检测、生产加工、仓储及配送等物流全业务流程的5G网络需求，涵盖20多个智慧物流典型应用场景。由于物流领域采用的是行业通用成熟的技术，5G实验基地创新应用研究成果在智慧物流领域具备普遍的推广意义。

表1 物流全流程、区域、设备与对应的5G应用场景汇总

结语

5G作为新一代移动通信技术，满足物流装备高速互联和远程交互等应用需求。随着5G网络建设进入高速期，5G与工业互联网深度融合，也带给我们很多新的思考。比如，物流装备企业应加快5G物流装备的应用研发，推进物流装备5G通讯标准建设、推进5G物流装备在工程项目中的深入应用，让5G在智慧物流、智能制造等应用领域中发挥其基础支撑作用。针对5G新一代通信技术，物流装备企业应该提前进行技术储备，躬身入局，做到5G提前准备不落“5”。

值得强调的是，除了5G技术以外，还需要加强对其他技术的关注。5G加速设备智能装备，为智能制造修好了“高速公路”，如何利用大数据加速数据治理，实现资源整合、信息融合，助推人工智能，需要新一代信息技术深度融合，未来各个新兴技术的融合创新将是我们关注的重点，5G与AICDE（人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算）技术的深度融合必将开创智慧物流全新业态。

在各类新技术助力下，我们可以想象，在5G这条高速公路上，各类智能装备就像是各种型号的无人驾驶汽车，快速、高效、安全的实现货物转运。未来智慧物流就像一个综合交错、复杂柔性的网络，无论系统层级上的智慧物流，还是产品生命周期上的物流供应链，在协同调度的指挥下，人和设备共享资源，设备能够自主协调、自我完善、自我优化，真正实现智慧物流的共享、自主、绿色。

未来，作为5G 应用的先行者，昆船智能将继续联合有关单位，在5G赋能智慧物流应用创新上进行更多探索，完善端到端产品和解决方案，进一步完善向垂直行业的服务和交付能力，推进5G技术在垂直行业的快速落地和商业模式复制，共同开启5G智慧物流新蓝海。