基于5G技術的物流業智能化轉型

汪 沁

（上海師范大學天華學院 上海 201815）

引言

第五代通信技術是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統之后的延伸，是最新一代蜂窩移動通信技術，簡稱為5G技術。2019年10月，以中國移動、中國電信、中國聯通為代表的三大運營商紛紛宣布正式開啟5G商用，這標志著我國已正式進入5G商用時代。隨著5G商用的開閘，國內5G建設將迎來高潮。從產業鏈角度看，5G產業鏈主要是由上游基站升級、中游網絡建設、下游產品應用及終端產品應用場景構成。初期最先受益的是上游通信設備企業，但隨著網絡建設的進一步展開和應用的深入，中下游企業將相繼獲益。據中國信息通信研究院測算，預計2020-2025年期間，直接貢獻方面，我國5G商用直接帶動的經濟總產出達10.6萬億元，直接創造的經濟增加值達3.3萬億元；間接貢獻方面，我國5G商用間接拉動的經濟總產出約24.8萬億元，間接帶動的經濟增加值達8.4萬億元；就業貢獻方面，5G將直接創造超過300萬個就業崗位。從物流行業智能轉型角度來說，5G技術具有數據傳輸速度高、網絡泛在能力強、傳輸安全性能高、功耗與傳輸延時低、終端接入量大、具備網絡切片化和移動邊緣計算功能等優勢。5G技術下的物聯網帶來的物流變革遠遠超出現在的想象。本文旨在探討當前物流行業智能化發展的現狀及問題，通過分析5G技術在物流行業應用的優勢，探討基于5G技術物流行業智化轉型的途徑和對策。

物流行業智能化發展的現狀及問題

據前瞻產業研究院整理，2014-2018年，我國物流行業總收入逐年上漲，物流行業專業水平持續提升，物流市場規模加速擴張。截止2018年底，我國物流行業總收入突破9萬億元。但是，相比較發達國家，我國物流行業智能化發展程度依然有待提高，這主要表現在以下幾個方面：

（一）物流數據管理的智能化程度較低

物流行業是一個產生和需要大量數據的行業，在物流行業中引入大數據技術，將有效提升海量數據的處理速度，從而對滿足市場動態變化、客戶個性需要具有重要意義，同時也將提升物流企業在市場中的競爭力。大數據技術的應用，將使物流企業建立起可視化的動態監測指標，從而對企業戰略決策、運營管理、品牌營銷、客戶關系維護和服務創新等方面產生深刻影響。盡管近年來各類大數據技術也廣泛在物流業中運用，但迫于網絡傳輸速度的硬件限制，大數據技術的應用依然有限，目前我國物流行業還沒有做到對物流數據管理的精準化和可視化，物流數據管理的智能化程度不高。

（二）物流供應鏈的智能化程度較低

物流行業是一個涉及多環節和需要多方參與的鏈條行業，從產品需要開始到滿足需要為止，這期間所有與物流有關的環節都是整個物流鏈條的一個部分。在物流行業的成長發展的過程中，也伴隨著物流供應鏈體系建設的發展。物流供應鏈體系的智能化程度決定了物流供應鏈的敏捷性、協調性。然而，目前我國大部分中小物流企業尚未構建智能化的物流供應鏈體系。除了受到企業規模的限制之外，缺乏高傳輸速率和計算效率的移動通信核心技術支持也是制約智能化物流供應鏈體系建設的關鍵。

（三）跨境物流信息追溯的智能化程度較低

跨境電商作為新興業態，在相關政策的扶持下已成長為推動我國外貿增長的新動能。據中國電子商務研究中心發布的數據，2018年我國跨境電商交易規模達9萬億元，同比增長11.6%?？缇畴娚探灰滓幠３掷m保持增長勢頭，得益于消費升級和擴大進口的政策支持和改革創新，以及互聯網基礎設施的完善和全球性物流網絡的構建?？缇畴娚痰难该桶l展帶動了物流業的快速發展，然而我國跨境電商平臺在產品信息溯源、跨境物流信息查詢等方面建設水平還有待提升，部分跨境電商平臺經常受到消費者對產品質量信息等方面的投訴，這一問題的根本原因就是物流信息追溯體系的智能化水平較低，無法讓管理者全面、實時的監控跨境物流信息。

（四）物流運輸的自動化程度低

隨著人工智能技術的發展，各行業中應用人工智能實現無人化操作等自動化場景也在增多。在物流行業，無人駕駛、無人配送等自動化場景已經提出多年，但是目前物流行業依然難以實現無人化物流運輸。除了相關的法律法規等配套支持外，技術的限制也是導致無人化物流運輸難以實現的重要因素。這是因為無人駕駛、無人配送要求較高的網絡傳輸速率來實現對車輛、設備控制的精準性，5G技術以前的移動通信技術還難以支持這種自動化控制得以實現。

圖1 物流數據智能管理系統

圖2 智慧供應鏈模型

5G技術的特點及應用于物流行業的優勢

（一）數據傳輸速度高且網絡泛在能力強

5G對網絡速率有著較高的要求，這是因為在未來，5G將廣泛用于VR等視覺場景中，低延時、高速率才能滿足數據的傳輸要求，才能給用戶帶來較好體驗。根據當前5G標準，5G基站的最高帶寬需大于20Gb/s，以確保每一個接入基站的設備都能享受到較高的網絡速率待遇。在5G正式商用之前，且伴隨著各種新型專利技術正在被開發和應用，相信在5G商用后，網絡速度將有進一步的提升，以適應更為復雜的應用場景。此外，在5G信號的覆蓋面上，相較4G，將有更好的覆蓋廣度，之前未能達到的信號死角，也將被5G信號覆蓋。對于一些特殊場景，和對網絡通信有較高要求的場所，5G的到來，將明顯提升網絡泛在能力。

（二）功耗與傳輸延時較低

萬物互聯是未來發展的一個方向，5G的低功耗性，將給物聯網的廣泛應用帶來條件支持。4G中的LTE協議在物與物的通信連接上沒有對能耗提出過高的標準和要求，在5G中，eMTC協議對能耗的降低提出了新要求。在5G架構的部署中，基于NB-lot技術，原有的部分網絡架構便能直接實施5G部署，如GSM架構、UMTS架構等，且基于這些架構部署5G，能夠顯著降低功耗。5G低功耗特性，決定了其能廣泛應用在各個行業中，尤其是大量部署物聯網、傳感器和射頻通信設備的物流行業。低延時的特性，也使得5G將能夠應用于無人駕駛等領域。工業的自動化和無人駕駛，對網絡通信速率有著非常高的標準和要求，按照當前技術測算，在未來發展中，5G的延時最低可達到1ms或更低，而人與人的交流延時僅要求140ms即可。因此，低延時特性，使得即時反應成為現實，為將來物流行業的無人駕駛和無人配送奠定了技術基礎。

（三）終端接入量大且傳輸安全性高

移動通信技術歷經幾代發展，5G時代的到來，進一步推動了移動終端的發展和普及。在未來，除了手機、個人電腦等移動設備需要聯網以外，各種家庭智能終端也將實現網絡連接，5G與萬物互聯將會登上一個新臺階。5G帶來的高速率和設備的高承載率，將使海量設備接入網絡，給物流行業帶來新的技術和革新。未來，每一個物流節點都將被監控和識別，每一個應用網絡體系也將根據實際需要被接入到物流體系中，從而極大提高物流服務的效率和質量。5G時代的萬物互聯，對網絡安全有著更高的要求，因此，在構建之初，就從底層安全開始著重進行安全設計，使得數據在傳輸時可以得到嚴格的數據加密保護，5G網絡的開放性受到限制，根據客戶的個性化需要有專門的數據傳輸通道予以服務。

（四）具備網絡切片化和移動邊緣計算功能

相較于前幾代移動通信網絡，5G更加智能。網絡切片技術的應用，使得5G在實際應用中，能夠根據具體的應用場景和應用設備，智能調整網絡屬性，避免資源浪費的同時又確保了每一個移動終端都能夠達到相應的網絡通信要求標準，使各模塊都能夠正常工作。網絡切片化在物流行業同樣具有重要的應用價值和意義，優化效率和降低成本互不沖突。此外，5G還具有一個重要的技術，即移動邊緣計算技術，在新一代物流行業中，該項技術有著十分廣泛的應用場景。在組網設計之初，5G就著重圍繞移動邊緣計算的可靠性和準確性開展了大量的基礎性研究，以確保實際應用安全和可靠。同時，對資源分配進行了優化，可以說，新一代物流行業移動邊緣計算場景的發展在5G的支持下，將更為迅速和高效。

圖3 智能化跨境物流信息追溯體系

圖 4 基于車聯網和5G技術的無人駕駛體系

基于5G技術物流業智能化轉型的途徑和對策

相較于上一代物流體系，新一代的架構將更加復雜、更加智能，且同時兼具短鏈和共生，易用性和兼容性得到明顯提升。伴隨著5G技術的發展，今后物流行業要加強對物流數據管理、物流供應鏈體系、物流追溯體系方面的智能化轉型，具體來說：

（一）開發物流數據智能管理系統

針對目前物流數據管理的智能化程度較低的問題，在5G技術的支持下，今后通過開發物流數據智能管理系統，可以實現物流數據管理的智能化轉型。物流數據智能管理系統是一種對照物聯網基本架構設計的服務體系，目的是建設全面感知、全局覆蓋以及全程控制的智能可視化上層應用。5G通信作為新一代通信技術，具有按需組網、控制轉發分離、網絡異構靈活以及具有適應于嵌入式通信的移動邊緣計算等特征，使得5G可以在可視化的物流數據智能管理系統中充當傳輸層的通信方式，尤其是底層傳感器和數據收集智能硬件的數據傳輸。如圖1所示，在整個系統架構中，共分為四個層面，即感知層、傳輸層、應用層以及呈現層，每層都需要具有一定的安全體系和標準規范。其中感知層負責物流相關的底層數據采集設備，這一層主要負責物流數據的收集和整合。傳輸層包括協同組網和通信模塊，協同組網就是使用5G和其他通信網絡技術進行自組織組網，然后通信模塊主要負責數據傳輸和信息管理，在這一層常見的數據傳輸方式包括WIFI、藍牙、物聯網以及5G通信等。應用層的數據通過傳輸層送到應用層面，就是平臺和應用，這些是物流平臺提供的數據整合接口。呈現層負責調用數據接口和可視化技術完成數據展示和分析。物流數據智能管理系統利用5G的高質量通信和3D虛擬技術實現了物流數據精準化和可視化管理，為決策者提供了依據參考，為管理層提供了實時界面，是實現物流數據智能化管理的重要轉型載體和工具。

（二）構建智慧供應鏈

物流智能化的重要體現在于物流供應鏈體系的智能化，在物流行業中，應用現代信息技術使兩者實現融合發展，是信息技術在物流行業中的重要應用成果。我國是一個物流大國，尤其是近年來電商的發展，更是促進了我國物流業的發展和壯大，但與之相比，我國物流供應鏈體系卻沒有實現智能化的躍升，因此，在未來發展中，構建智慧供應鏈應放在發展首位。

物聯網技術和供應鏈管理技術，是智慧供應鏈在構建過程中應重點融合的兩個技術，其能夠有效幫助物流企業內部間與外部間的建設與合作，對供應鏈實現自動化運轉和提高決策的智能化具有重要推動力。在傳統的供應鏈模式中，滲透性不足是一個典型問題，但是在智慧供應鏈技術中，滲透性將得到較大提升，同時在兼容性和開放性等方面有較大改進，使供應鏈管理模式能夠主動適應區塊鏈等技術的加入。作為智能化物流供應鏈的關鍵組成，5G通信技術將確保數據能夠實現實時傳輸，同時高寬帶特性將幫助計算機技術一同服務智慧供應鏈的建設。

從技術角度上來分析，智慧供應鏈是基于大數據、區塊鏈、人工智能以及云計算等技術組成的。典型的智慧供應鏈平臺模型，如圖2所示。大數據技術為物流數據提供存儲支持，而云計算技術可提供進一步對物流數據的分析和優化。區塊鏈技術可以為智慧供應鏈提供信用保障，構建基于智慧供應鏈信息共享生態圈。人工智能技術則提供物流數據的可視化和精準化管理。人工智能技術主要負責智能決策，使智慧供應鏈的各環節可以變成動態可控的管理層次。物聯網技術主要增加智慧供應鏈組件之間的協同性，有助于物流向整體化、智能化發展。無論區塊鏈、物聯網還是人工智能，都需要大量的邊緣計算節點，5G作為一個海量接入和按需組網的移動通信技術，能夠提供穩定的數據交互平臺，同時能夠促進計算效率。因此，5G是智慧供應鏈建設，也是物流供應鏈向智能化供應鏈體系轉型的必不可少的條件。

（三）建設智能化跨境物流信息追溯體系

隨著我國跨境電商的發展，我國亟待建設完善跨境物流信息追溯體系，這就需要我國借助5G技術加快建設智能化跨境物流信息追溯體系?；谖锫摼W和互聯網技術構建的智能化跨境物流信息追溯體系，能夠幫助廠商實現對商品的源頭追蹤，還可以實現對物流的查詢和分析報表。當用戶收到物品后，通過專用軟件或平臺，輸入相關信息，便可查詢該商品的來源信息。從本質上來說，跨境物流追溯體系其實就是一個基于物聯網技術構建的分布式多節點信息共享鏈，而5G則是幫助信息共享鏈實現數據流動的媒介。該追溯體系的架構同物聯網多層架構類似，也是自底向上構建的多層次架構。如圖3所示，體系架構一共具有5層，每一層都會有相關協議保證數據傳輸的安全性。底層的感知層就是追溯平臺經常使用的一些數據采集設備，采集各類產品信息相關數據，例如：RFID、二維碼、FDA、GPS。中間層是一些采集設備通信中間件。網絡傳輸層主要使用5G通信網絡和物聯網技術對中間層讀取的數據進行傳輸。數據層包括跨境物流商品在物流運輸過程中涉及到的海關、國內外物流供應商、消費者、用戶企業、產品生產商、分銷商、質檢機構、物流人員、質檢人員等相關物流信息數據。應用層調取數據用于統計分析和可視化，讓管理者、消費者以及物流過程中工作人員能夠全面監控物流的數據信息，實現物流的追蹤和反溯。智能化物流追溯體系利用5G海量連接的特性，使用大量終端智能讀取設備進行物流數據的記錄，邊緣服務器可以使用5G網絡收集終端的數據，數據中心負責匯聚這些信息，上層應用會根據數據信息繪制出可視化場景，使物流管理層和用戶能夠精準決策。

（四）建立無人駕駛體系

在物流智能化中，最為關鍵的是實現物流運輸的無人化。5G時代的到來，使物流運輸的無人化奠定了技術基礎。在未來，依托無人駕駛技術，將實現全自動化的物流運輸。未來，通過在物流運輸車輛里面裝置中央處理器，將完全擺脫人類控制，實現自主加速、減速、剎車以及臨時轉彎等操作，這些操作都是基于數據計算然后通過網絡來實現車輛的遠程操控。

無人化運輸是未來運輸的一個發展方向，實現無人化物流運輸的關鍵在于無人駕駛體系的發展，而無人駕駛體系的發展又依賴于5G技術和車聯網技術的發展及成熟。如圖4所示，車聯網LTE-V2X最早是基于4G研發的，5G時代將依托4G時代的基礎進行更深層次的開發和優化，以促進無人駕駛技術在新一代物流體系中實現應用。在物流運輸中，要解決的關鍵問題是如何使車輛實現“共享傳感”，從而實現車輛的可探測距離由數十米躍升至上百米。5G網絡環境下，車載AI系統的效能將幫助車輛在復雜的運輸環境下實現自動化運輸，打破視距感知限制，依托數據信息即時共享技術來實現物流運輸的全自動化，助力智慧化物流運輸的發展和進步。