基于“5G+智慧物流装备”的物流体系实践及其发展研究

林 芳

（广东理工学院,广东 肇庆 526100）

2021年末，我国5G已经初步实现了普及，根据相关数据统计，2020年的新建5G基站数量已经达到58万个，共建共享5G基站数量33万个，5G终端连接用户数突破2亿。工信部数据显示，2021年5G网络建设与应用得到了进一步发展，并计划到2025年，5G网络建设预计实现上下游产业链投资突破3.5万亿元。5G在新一代移动通信技术中，凭借大数据、人工智能等技术，作为新经济增长点带动社会经济发展，也在物流领域推动产业建设，促使物流业在5G环境下实现创新与转型。在物流体系的各个阶段渗透5G技术，推动物流装备实现智慧化创新，5G与智慧物流装备二者融合发展不仅可以开拓市场规模与发展空间，还能够进一步实现降本增效。在此背景下，本文将基于5G与智慧物流的相关理论，总结二者融合发展的创新性，从“5G+智慧物流装备”的应用现状、实际应用形式与发展趋势三个方面探讨“5G+智慧物流装备”在物流体系的实践与发展。

1 智慧物流与5G技术

1.1 智慧物流与智慧物流装备

智慧物流是在物联网技术基础上延伸而来的新物流形式，涉及仓储、包装、运输、配送等流程，互联网和物流实体相融合，物流系统可以实时感知与在线实时性分析，及时作出自我调整，在建设现代物流体系基础上具备智慧能力[1]。相对于传统物流体系，其优势是可以快速发现物流问题，得出最佳解决方案。以智慧物流为基础的智慧物流装备，是智慧物流系统感知、分析中非常重要的工具，例如堆垛机、AGV（Automated Guided Vehicle，AGV小车）、码垛机器人和物流控制与管理系统，都是行业内比较普遍的智慧物流装备，具体覆盖了自动化立体仓库、仓储与配送中心、输送线等。

智慧物流装备与5G技术的融合，象征着物流装备的改革与创新。物流装备在一定程度上带动社会经济的发展，劳动力成本、土地成本在此阶段也有了显著增长，对于物流企业而言，是5G环境下必须要抓住的机遇。全面深入实践智慧物流装备的进程中，将5G技术应用到物流机械化和自动化范畴，创建自动化立体仓库，完善物流自动分拣系统，促进我国物流装备行业的信息化、智能化发展[2]。

1.2 5G技术

5G技术代表了新一代信息技术，其引入物流行业，与物联网、人工智能、大数据、云计算等技术的整合，产生了融合创新的叠加效应。

物联网与物流行业的结合，是行业发展与改革的重大举措，物联网技术以计算机互联网为基础，利用传感器设备自动化采集物流信息，如射频识别系统（RFID）、无线通信技术和激光扫描器，将采集到的信息上传到中央信息系统，从而展开物品的自动识别、跟踪。凭借5G技术所具有的高带宽、海量带宽优势，物联网可以为物流供应链提供全流程、全生命周期管理的功能，通过自动化跟踪管理来节省物流供应链成本。

人工智能和5G技术实现整合之后，作用于物流产业，从原本的简单执行自动化操作，逐渐实现了与人互动，即便物流环境复杂，物品数据量较大，也可以灵活应对，做出快速处理。应用了5G网络之后，人工智能使AI在物流行业的运用，更具有智能化、精准性的特点，不仅为客户提供更加便捷的服务，而且也成为今后产业转型升级的发展趋势。

大数据、云计算依靠云计算平台，提高了物流企业数据处理水平，物流各个阶段产生的海量数据被赋予挖掘价值，实现物流作业的“降本增效”。5G海量连接特点是物流数据来源渠道广泛的根本原因，物流供应链流程上的任意一个节点，在产生数据之后都会及时上传至5G云端服务器。所以，在5G环境下物流智能设备是产生数据的主体，也是数据搬运者与得益者。当物流数据成为行业所需生产资料之后，5G、大数据和云计算在智慧物流装备的应用，也成为组成物流计算框架的重要内容[3]。

物流供应链涉及物流行业各个领域中的实体，直接组成利益共同体，彼此之间相互协作会产生大额信任成本，此时可以利用区块链将物流领域有关于信任的问题解决。区块链技术具有去中心化、智能合约和隐私保护等特征，应用在商品追溯防伪方面，实现商品溯源，以免商家和物流中心篡改信息。物流数据在区块链基础上，通过底层系统进行传输，极大地保证了数据安全性，也降低被篡改、泄漏的概率。因为物流数据上链要保证实时性，所以海量远程数据通信，在5G技术高带宽与低延时的作用下，实现了区块链技术在物流领域的落地。

2 5G对智慧物流装备的影响

2.1 扩大了物流行业发展空间

智慧物流装备在行业与市场中的需求空间逐渐增加，云计算、物联网等技术的进步，也为新零售业、智能制造业明确了新的方向，而且对物流有更严格的要求，直接扩大了智慧物流市场规模[4]。据前瞻产业研究院统计与分析，预计到2023年我国智慧物流装备的市场容量可能会突破万亿元。制造企业实践智能化、数字化转型期间，订单逐渐具备定制化和柔性化特点，促使企业生产物流效率不断提升，且更具协同性，与精细化管理理念相结合，满足智慧物流产业背景下的发展需求，智慧物流装备在此环境下也被注入新的动力。智慧物流系统的创建，一方面对系统中业务规则进行了优化与细化，另一方面资源利用率更高，满足物料需求与实际生产需求，供应链各个层级中的物流具备自动化与可视化。

2.2 物流技术装备夯实智慧物流基础

物流装备组成了物流体系，是其中不可或缺的执行系统，包括智能硬件、软件系统，有利于提高物流效率。智慧物流体系中的智能装备，有堆垛机、穿梭车、AGV、AMR等，软件系统主要是指设备级、车间级和企业级的物流信息软件系统。在工业4.0深入落实的当下，智慧物流成为行业发展的趋势，物流装备产品也随之更新，智慧物流装备也有非常普遍的应用。终端用户往往更加关注物流装备安全与稳定，注重提高装备的柔性化和自主性。物流装备与5G结合之后，在物流行业的创新也成为市场发展的动力，使智慧物流由产线向智慧工厂转变，甚至已经拓展到产业物流链的各个范畴[5]。

2.3 物流设备供应与生产企业数量急剧增多

根据《“互联网+”高效物流实施意见》和《关于推进工业机器人产业发展的意见》等政策，物流企业开始大量应用自动化机器人设备，而且已经实现了仓储、运输、配送流程的自动化、智能化、少人化，物流生产效率因此得到提升。现阶段的物流行业中，机器人很大程度上已基本取代了人工操作，并且在很多龙头物流企业实现了普及，企业内部引入自动化物流设备，节省了物流成本。从2019年开始，AGV市场规模呈现持续性增长趋势，而且年均增长量超过了20%。可见5G商用直接拓宽了智能化物流装备市场规模。与此同时，在电子商务飞速发展的当下，物流企业普及物流机器人，也为物流产业链向智慧化转型提供了动力，必然会在市场中出现更多智慧化物流装备开发商与企业，拓宽物流行业的发展空间。

2.4 物流仓储、运输及配送智能化

在5G技术实现普及的现在，物流仓储开始应用信息技术、智能技术等，实现了仓储自动化，这是提升仓储利用率的有效办法，也可以节约仓储成本。不管是物流装置与环境之间的交互，还是物流仓储自动化装置的协作，均需要5G技术发挥作用。特别是5G视频应用技术，在仓储环节进行实时在线视频监督，可以实现24小时监、控、管一体化，实时在云端上传货物信息，利用人工智能与货物体积，对其容量、数量、质量等进行判断。比如德邦物流在转型升级方面，尤其重视仓储环节的改革，并且获得非常显著的效果，从2019年开始德邦物流和木蚁机器人合作，打造仓配一体化体系。2020年德邦物流凭借FI Pro无人叉车这些人工智能设备，缓解行业当时物流用工荒状况，并对物流仓储作业流程进行优化，有效节省运营成本。根据经验发现机器搬运与人工搬运相比，效率可提升10倍甚至更高，平均成本可以节省1/3。

除了自动化仓储外，运输也是物流产业链不可或缺的环节，而且物流运输效率决定了物流成本及效率。5G技术可以进一步完善运输模式，达成车货匹配的目标，降低对人工运输的依赖性，为全面实现5G和车辆运输的联合夯实基础，扩大车联网在行业领域的覆盖范围。这里提到的车联网，即车辆和车外环境之间产生交互信息，车辆利用智能感知传感器，可以采集道路侧交通数据，向5G云服务器实时传输，此时可以采用人工智能技术分析数据，再向运输车辆传输信息，远程控制交通流量与车辆运行。因为道路运输车辆的数量较多，而且周围的路况环境也非常复杂，所以数据量也会显著增加，这是需要凭借5G技术的超带宽、高可靠超低时延等优势，道路车辆对周围车辆之间的距离进行自动化监测，从而感知到道路车流量，制定车辆最佳路径。车主根据获得的车辆资源信息，按照货运需求匹配到运输车辆，其间可以对货运物资、车货匹配情况等进行自动监控。这样便可以充分发挥出5G技术实时视觉识别的优势从而达到无人化配送，也促使物流运输实现智慧化升级[6]。

运输环节之后，物流进行到配送阶段，伴随电商市场的发展，物流配送与互联网电商密不可分，互联网与移动互联网产业逐渐形成的商业思维，在物流配送也逐渐实现了渗透。近年来5G商用的进程中，物流企业开始着手研究5G技术，以期在互联网流量增速放缓环境下，探索全新的市场增加点。比如5G和AR技术的结合，是在5G高带宽、边缘计算、大规模MIMO技术的共同作用下，使配送工作可以在视觉环境下为配送人员提供收货人地址信息，再利用边、远端云服务器配置出最佳配送路线，自动识别出相应的地理位置，及时向收货人发出完成取货的通知。比如菜鸟－AR智慧物流系统，配送人员佩戴AR眼镜，直接在系统中获取到客户订单，系统规划出最佳配送路线之后安排派送。

3 5G+智慧物流装备的应用与发展

3.1 应用现状

在现代化科技深入发展的当下，5G 时代为物流装备创造了新的发展空间，一些物流企业开始大力应用智慧物流装备、5G技术，提升物流效率、节约成本，重点强调物流全产业链的智慧化、信息化。例如仓储环节使用自动化立体仓库，使垂直空间得到运用，物流仓储工作效率、质量均有非常显著的提升。但是立体化仓库缺少充足的前期投资，所以并没有在行业中全面普及[7]。物流配送环节在互联网作用下，运力、物流信息技术紧密融合，有效改善了物流资源配置，这在互联网改造物流行业中成为5G技术融入的新尝试。物流运输环节物流数据开始向全过程化转型，但是期间不能缺少运输工具、联运枢纽和承运主体的共同作用，只有如此才能够真正实现物流装备智能化，利用数据运作物流产业链，在物流装备上加强物流运输安全性、经济性，并进一步推动物流及其相关产业智慧化转型。配送终端环节开始运用智能快递柜，如果用户无法及时接收快递，快递员可将快递储存在智能快递柜当中，同时客户收到取货码，待客户时间方便时可以自动扫码拿到货物，为客户提供了极大的便利，也将配送终端面临问题及时解决。但是智能快递柜实际上的覆盖范围有限，只是在大型城市的小区中投入使用，没有完全得到普及。智慧物流装备的实践与创新远不止于此，从行业角度分析物流发展必然会全面实现智慧化，“5G+智慧物流装备”则作为非常必要的单元，使物流信息渗透到物流活动的各个环节。在物流信息技术升级的进程中，“5G+智慧物流装备”也会为其自动化、智能化升级提供动力。

3.2 应用形式

3.2.1 5G与物流技术创新整合

5G属于新基建范畴，对物流行业的转型与升级起到助推作用，也决定着物联网、大数据和云计算等其他技术手段的进步。创建设计模型可以实现智慧物流装备协同，在生产环节实现网络统一，所有物流装备之间及时沟通、协同调度。运维阶段在线监测物流装备的运行状态，由各个专家进行远程监控，深入推进数字化系统的运维工作。总而言之，5G技术为智慧物流装备发展提供所需动力，可以加快实现物流装备与相关技术的智慧化转型，智慧物流领域的智能装备、智能仓储、自动化运输以及物流追踪等流程，都会感受到5G技术的深远影响。现如今5G和物流技术之间的融合已经十分深入，利用连接升级、数据升级、模式升级与智能升级等方式，拓宽了智慧物流在行业中的发展路径。与此同时，5G也加快了底层通信技术转型速度，5G网络切片可按照时延与带宽相应的应用场景要求，将现有网络资源整合，提升网络服务质量。5G无线组网解决方案对于智慧物流应用场景而言，也可以代替拖链电缆和漏波电缆等通信方法，真正实现“园区5G一张网”的目标，推动物流关键网络基础设施转型与创新。

5G本质上是人工智能、边缘计算技术和物流装备的整合，物流装备利用状态感知、信息交互与实时分析等功能，在原有功能基础上增加了物料识别、自动纠错和末端导引，使物流装备更加智能化。5G技术在物流系统调度控制方面，基于智慧物流发挥出5G“边云协同”的优势，此环节可以使用MEC边缘计算，在5G基础上进行移动搬运设备云化调度控制，物流装备定位、导航与图像识别等，通过复杂计算上移至5G边缘服务器中，可以完成大规模密集部署云化物流设备、大范围无缝切换的效果，也有利于提高柔性生产搬运体系运行效率、灵活性。5G在加速物流装备运维模式中的运用，是通过智能装备数字模型、5G网络，连接远端设备、本地数字模型，使安全传输通道达成统一，随后远端设备运行状态与参数、传感器数据等，都可以传输到本地监控中心，对设备进行远程监控与运维管理。专家观察数字模型之后，分析模型运行参数和现场采集到的5G高清视频，展开物流装备远程维护，或者直接佩戴AR眼镜和客户进行互动，双方共同解决系统故障。

3.2.2 5G物流实验基地

物流企业和移动通信公司合作，在智能制造和5G技术基础上搭建创新实验基地，以全国范围内的5G智能制造示范基地为对象，实现物流装备创新。在实验基地中基于5G园区一张网，可以对工厂车间5G工业无线组网解决方案进行研究，并且以5G技术为基础研发单机物流装备，该装备具有堆垛机、AGV、交叉带分拣机等关键设备5G通讯验证的功能，并且新推出以5G为前提的工业无线组网解决方案，向物流市场中投放大量5G智能装备。

3.2.3 5G全场景智慧物流装备研发基地

5G和智慧物流在新行业环境下不断融合，开始创建5G全场景智慧物流装备研发基地，例如基于5G技术的交叉带分拣机、高位叉车、地面叉车、AGV、穿梭车和堆垛机等。交叉带分拣机在融合了5G技术之后，新增了格口最小化设计，并将设备原本的网络结构加以简化，分拣更为准确，提高了分拣环节的工作效率。环形穿梭车利用5G直接调度各车辆之间防撞距离，物流输送车辆利用率与物流环节整体工作效率均得到提升。堆垛机利用5G具有集成视觉识别功能，可以随时采集仓库货位图像与关键信息，提高库物料盘点效率。AGV系统可以在5G帮助下，实现大量AGV集群调度测试，而且均是在无盲区和AGV高速移动持续运行的条件下进行。AGV单机和5G结合，利用视觉传感信息，可以提高室内定位的精准度。

3.2.4 数字孪生数字仓储系统

通过5G创新实验基地，将智慧物流、智能制造相互融合，可在数字孪生基础上搭建数字仓储系统，这样原本相互独立的工厂级仓储、配送全流程可以集中整合，组成三维可视化监控。发挥5G中的通讯、物联网、VR/AR、仿真和3D等技术手段，对物流装备进行创新，可对业务全过程进行监控。物流装备也新增了集中监控、集中调度的功能，物理空间、虚拟空间在5G的作用下，达到虚实映射、虚实交互、虚拟仿真等效果。系统连接VR设备，为操作人员提供系统维修与操作培训的选项，还可以在系统中直接进行虚拟参观，佩戴AR设备进行设备远程操作与维修。

3.3 应用趋势

处于数字化环境下，物流行业在实现信息化、智能化转型升级期间，各大物流企业面临诸多挑战。5G这一项新兴技术在物流行业有非常大的发展前景，尤其是在逐渐实现数字化、智能化目标的当下，物流行业通过与5G的整合，将会获得更加显著的改革与创新成果。物流企业利用5G技术获得了诸多便利，但必须解决技术带来的高成本、高投资、覆盖规模有限等问题。“5G+智慧物流装备”作为行业的一项重大举措，在物流速度、流量、连接性、智慧物流装备创建场景智能等方面都实现了应用，由此看其今后的发展趋势也非常可观[8]。

3.3.1 “5G+智慧物流装备”与仓储管理

“5G+智慧物流装备”真正提高物流仓储向智能化方向的转型，5G专网也是实现具有高密度特性的无人仓储智能创新的必要条件。分析“5G+智慧物流装备”以及5G技术应用情况，“5G+智慧物流装备”和仓储管理结合，一方面仓储作业不存在配送范围方面的限制，整体来说范围固定，因此无须考虑5G技术应用范围有限而导致的一系列问题。另一方面“5G+智慧物流装备”本身具有高度自动化、智能化的优势，可以节约人工成本、提高仓储管理环节的效率。可见仓储管理与“5G+智慧物流装备”结合有其必然性与可行性。

3.3.2 “5G+智慧物流装备”与物流配送

“5G+智慧物流装备”涉及大量智慧装备，例如无人配送车在物流配送中的广泛应用。“5G+智慧物流装备”和物流配送整合之后，实践效果非常理想，但是要想实现完全普及，还需要今后在设备更新与转型中继续努力，发挥5G优势，完善物流配送环节的功能。

3.3.3 “5G+智慧物流装备”与绿色物流

5G本身功耗比较低，可以解决物流行业功耗大导致的资金与能源浪费问题，推进绿色物流的深入发展。另外，5G可以节省物流成本，这是很多物流企业所乐见的，不仅可以降低企业中使用通信网络技术的成本，还能够利用“5G+智慧物流装备”减少能源浪费，符合物流行业所提倡的绿色环保理念。

4 结语

综上所述，5G时代下物流行业发生了很大变化，产业链中的各个环节均实现了自动化转型，生产模式也转变为精益化柔性生产。物流产业链智能化对智能化物流设备需求量较大，例如需要用到物流仓储机器人、智能叉车和物流分拣机器人等，从而延伸出规模庞大的智能化物流设备领域，该市场的需求量与规模相对较大。近年来国家有关部门推出系列政策，为物流设备智能化转型提供支持，在此环境下工业机器人也成为物流装备智能化发展的趋势。由此在5G环境下，物流行业在实现技术性转型与创新的过程中，从物流全过程着手大力研发、应用智慧化物流装备，对传统装备的性能、功能进行升级。长此以往不仅可以在物流运输、配送等环节获得更加理想的效果，还可以为客户提供诸多便利，享受5G带来的全新技术体验。这对于物流行业而言，不仅是紧跟时代发展趋势的重大创新举措，还是物流产业链模式更新的契机，在技术推动下研发出新的物流装备，提高物流各个环节的工作效率，有助于产业本身在5G环境下的进步。