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刘晓菲，刘国强，于雪涛
（青岛蓝智现代服务业数字工程技术研究中心，青岛 266061）
作为二十一世纪的“第三利润源”，物流行业的快速发展对于加快物流行业的产业结构转型升级、提升物流行业综合服务能力、促进国民经济持续高速发展、提升国家综合经济实力等方面都具有相当重要的现实意义。近五年来，我国物流行业持续高速发展，据中国物流与采购联合会发布的物流运行数据显示：我国2020年社会物流总额超过300万亿元，同比增长3.5个百分点。
随着5G技术、物联网、大数据、云计算、数字孪生、人工智能等先进技术的高速发展，世界经济步入智慧经济时代。智慧经济时代以创新性的知识为主导、以创意产业为龙头，形成完整的、真正意义上的知识经济形态[1]。新技术以及新经济形态的迅猛发展，对物流业的发展提出新的挑战，同时伴随着新零售行业、智能制造业等行业对物流行业提出新的、更高的要求，传统的物流模式已经无法跟随技术和经济发展的步伐，同时用户需求也逐渐朝着个性化的方向发展，传统的物流模式已无法满足用户个性化的需求，因此迫使物流企业进行物流行业商业模式的深度变革，将新一代的信息技术与物流行业进行全面融合，朝着智能化、个性化的方向发展，才能满足经济社会发展的需要和用户的个性化需求，智慧物流模式应运而生。
5G技术具有数据传输速度高且网络泛在能力强、功耗与传输时延低、传输安全性能高且终端接入量大、具备网络切片化和移动边缘计算功能等优势，被誉为通向产业互联网的高速公路，推动着物流行业进行智能化转型与智慧变革。在此背景下，本文将基于智慧物流与5G技术的相关理论，研究5G技术在物流行业中的应用现状、应用优势，探讨“5G+智慧物流”模式的发展策略和发展趋势。
2009年智慧物流的概念在国内被正式提出，智慧物流的概念是由“智慧地球”的概念衍生而来。目前，我国智慧物流相关的研究成果主要涉及智慧物流的发展现状及发展趋势[2,3]、智慧物流的发展面临的问题及发展策略[4,5]、智慧物流信息系统的构建[6,7]、智慧物流平台体系建设[8,9]、物流产业的转型升级[10]、智慧物流的服务质量评估[]及智慧物流配送路径优化[11,12]等。
国内智慧物流的发展虽然取得一定的成果，但仍处于起步阶段，国内学者对智慧物流的概念尚未达成完全统一的认识。欧阳小迅[14]等学者认为智慧物流是将互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术和现代管理的理念应用于物流业，通过科学合理、动态精密的管理，实现物流全过程的可控化、可视化、信息化、网络化、自动化和智能化发展，从而重构产业结构和商业模式，转变发展方式，提高社会资源利用率和社会生产力水平，创造更多的社会价值。韦映梅[15]等学者认为智慧物流是一种依据互联网技术的开放型商业配送模式，其核心本质是利用物联网、云计算、大数据等先进信息技术，以自愿、有偿的方式将传统物的流配送环节外包给非特定的人群，实现资源的有效合理利用。伍杰宁[16]等学者认为：智慧物流是基于互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术的综合物流管理系统。将传统物流中的采购、运输、仓储、配送等环节链接起来，及时处理、全面分析各个物流环节产生的信息与资源。李佳[17]等学者认为利用互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术，融入在物流系统中，将整个物流体系像人脑一样进行赋能，从而智能地收集并处理信息，保证物流体系中的各方主体都能高效、高质量地完成任务。
尽管国内学者对智慧物流的概念理解各不相同，但是不难看出，相比于传统物流，智慧物流的本质是以5G技术、物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术为基础，通过技术与采购、运输、仓储、配送等物流过程的深度融合，构建以信息技术为逻辑支撑的综合现代化智能物流管理系统，用智能信息管理替代传统的人工操作控制的方式，获得商品的相关信息数据，实现物流供应链中商流、物流、信流、资金流等各环节的信息和资源共享，提高了制造业和物流业的生产效率，降低了制造业、物流业的运营成本，实现社会资源的优化配置，达到绿色物流的目标[18]。
虽然近年来我国物流行业取得迅速发展，但与发达国家相比，我国物流行业智能化发展存在明显不足：
1）物流数据管理智能化程度低
物流行业是一个随时随地产生大量数据信息同时也需要大量数据作为支撑的行业，因此需要在物流行业引入大数据、云计算等先进信息技术，以有效提升海量数据的处理速度和分析能力，从而应对市场动态变化，满足用户的个性化需求，提升物流企业的市场竞争力。近年来，虽然大数据技术在物流行业得到广泛应用，但是物流行业产生的大量数据仍面临着传输速度慢、动态监测水平低、数据的有效性和准确性有待提高等问题，导致大数据技术在物流行业的应用有限。此外，由于物流追踪具有一定的延迟性，导致物流管理系统无法实现数据的高一致性与高准确性管理，从而影响物流行业的智能化管理水平。
2）物流运输自动化程度低
随着人工智能技术的快速发展，利用人工智能技术实现自动化的场景不断涌现。在物流行业，机器人分拣、自动驾驶、无人配送等自动化场景已经构想多年，但是在5G技术出现之前，除了相关法律法规限制之外，物流行业的无人化、自动化发展遇到极大的技术阻碍。5G技术之前的移动通讯技术无法满足自动驾驶、无人配送等对网络的高传输效率的要求，因而无法实现对运输车辆和物流装备的精准控制。
3）物流数据共享程度低
物流作为企业供应链的关键环节之一，其运作流程、各环节的进度等都会为其关联的上下游企业安排生产计划、进行库存管理等提供重要的信息。因此，物流数据信息的流通共享效率决定了物流行业供应链各环节的运营效率，物流供应链体系反应的敏捷性和协调性取决于物流供应链体系的智能化程度[19]。但物流行业应用场景相当复杂、涉及领域极为广泛，并且物流行业供应链各企业使用的终端设备差异性较大，企业间数据传输、共享困难，尤其在数据传输过程中，无法根据不同场景进行业务切片化的方式对数据属性进行调整，无法进行高精度的移动边缘性计算，提升资源分配调度的合理性。因此，数据共享程度低成为制约物流行业供应链体系数据共享的主要阻碍之一。
目前物流系统存在数据量大，信息传输速率低，信息的准确性和有效性有待提高等问题。例如在物流运输的过程中，商品在运输途中的位置信息无法实时共享；
在配送的过程中，由于人工操作效率低导致大量商品无法及时入库、出库，导致商品爆仓甚至配送商品丢件等问题。因此，如何高效地利用数据，掌握数据在物流行业各流程、各环节、供应链各端的流动，实现信息共享，提高物流行业运行效率，降低运营成本，一直是物流行业深入研究的课题。
5G是第五代通信技术的简称，2019年10月，中国移动、中国联通、中国电信等运营商相继宣布5G技术正式商用，标志着我国正式进入5G时代。5G具有低时延、高带宽、大容量、广连接、高稳定性等特点。与4G技术相比，5G的时延不到10ms，速度可以达到1Gb/s，稳定性可以达到99.999%。5G的这些特点意味着数据的获取将更加精准、快速、海量。
基于5G技术功耗与传输时延低的特点，5G技术在部署了大量物联网、传感器、射频设备的物流行业得到广泛应用，使得物流供应链各端对数据的获取更加及时、准确、直观，物流信息在各端的传递达到真正的无缝连接。基于5G技术的终端接入量大、网络泛在能力强的特点，使得物流行业各端实现万物互联，5G带动设备的高承载率和高速率，将海量设备连入网络，为物流行业带来新的技术变革，推动物联网技术在物流行业跨越式发展，全面地获取物流信息，将原本碎片化的物流信息变成应用价值更高的“数据链”，大大提高物流服务的质量和效率。此外，5G的网络切片化和边缘计算功能也在物流行业得到广泛应用，网络切片功能可以使得物流行业企业根据具体的应用场景和设备，按需调整使用网络属性，在确保网络通讯要求的情况下避免资源浪费，在优化效率的同时降低成本；
5G技术的边缘计算功能已在稳定性和可靠性方面展开研究，确保实际应用的安全性和可靠性，同时优化资源配置。总之，5G技术对物流行业的转型升级起到推动作用，为智慧物流的发展提供动力，也决定着大数据、物联网、云计算等技术在物流行业的应用程度。
5G技术的迅速发展和应用为智慧物流的发展提供了动力，加快了物流企业智慧化转型的进度，对智慧物流领域的智能仓储、智能装备、自动化运输以及智能配送等过程都产生深远影响。
4.1 5G技术在物流仓储中的应用
物流仓储作为物流行业的关键环节之一，其面临着碎片化仓储利用率低、多仓联合管理困难、高标准仓占比少、商品分拣准确率低等“效率泥潭”。为提升仓储效率、解决仓储瓶颈问题需要加强数字物流基础设施建设，使得仓储管理朝着自动化、智能化方向发展。5G技术是构建新型数字化基础设施的关键技术之一，在物流仓储的发展中发挥重要价值，推动信息技术、智能技术在物流仓储中的应用，助力仓储物流装备的规模化发展和仓储物流软件的智慧化发展。
4.1.1 可靠连接类和具备AI能力的仓储装备规模化
仓储装备的大规模应用是提升仓储效率的关键途径之一。目前我国物流仓储的发展已经进入自动化阶段，以AGV（Automated Guided Vehicle,自动导引车）、堆垛机、穿梭车等主要连接类仓储装备在搬运、分拣、存取等场景已实现广泛应用[20]。5G技术的数据传输速度高、网络泛在能力强、传输时延低、传输安全性能高、终端接入量大等特点，不仅可以支持大规模仓储设备连接、扩大仓储设备移动范围，还可以保证仓储设备连接的稳定性和可靠性[21]，提高仓储装备的运行效率。
随着AI技术的高速发展，视觉机械臂、智能叉车等具备AI功能的高科技仓储装备纷纷涌现，实现大规模智能机器人集群调度的需求日益紧迫，亟需进行仓储装备智能化升级。5G技术利用MEC（Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算）的究竟计算和边缘存储能力，上移了仓储装备的算力，缩短开发周期，节省终端硬件成本，提高具备AI能力的仓储装备的运行效率、准确性和灵活性，保证物流管理系统的工作效率和工作质量。
在规模化协同使用过程中，可靠连接类仓储装备和具备AI能力的仓储装备的通讯需求存在明显的差异。因此，需根据特定切片用户组对无限资源分配和隔离要求，通过5G专用网络的网络切片技术，进行灵活地定制，并且合理部署仓储装备智能硬件设备和5G网络资源[22]。
4.1.2 云边端协同的物流软件智慧化
智能仓储的物流软件主要包括仓库管理系统（Warehouse Management System，WMS）、分拣管理系统（Distributed Management System，DMS）、仓库控制系统（Warehouse Control System，WCS）和仓库数据系统（Warehouse Date System，WDS）等系统。
WMS主要为仓储作业过程和物流仓储的上下游环节提供快速、精细、准确的信息服务和系统支持。因此WMS需利用云计算、大数据等信息技术解决集中管理问题，以满足仓储管理的全局性、精细化要求，使得仓储管理朝着集中化、一体化、柔性化的目标发展。
DMS主要进行物品的分拣计划调度和分拨管理等。随着物流行业的发展以及人们对快递、物流实效性要求的提高，对仓储分拣的实效性、准确性和协同性提出新的、更高的要求，导致DMS需要在调度算法和管理效率上不断优化和提高，逐步朝着智慧化方向发展。
WCS是一层位于业务系统生产管理层与设备执行层之间的管理控制系统。其不同的底层平台是根据不同的底层电气硬件来进行选择的，常见的烟囱式WCS支持大规模协同作业的能力有限，需要在持续增强算力保障能力的同时保障实时调度能力的可靠性，以确保WCS逐步向智能化演进。
WDS主要是对仓储数据进行备份与汇总，并且挖掘出数据之间的潜在关系，尤其是监控数据、运营数据、运维数据等的管理，进而提升数据管理效率。
由此可见，智能仓储物流软件的智能化升级对网络的计算能力和存储资源提出更高的要求。而5G广域网架构中的边云协同基础设施可以提供按需付费的资源分配和计算能力保障服务。WCS和本地WDS主要服务于智能物流园区的智能终端设备，对业务处理的时延要求较高，因此适合部署在本地MEC中。WMS和集中WDS主要服务于不同智能物流园区和全局系统，智能化升级需求相对复杂，并且其对成本的敏感性较高，因此适合部署在低成本的公有云中。通过利用边缘云和公有云之间的协同策略，实现资源的有效配置和高效利用，大大降低仓储物流软件的运营成本，提高物流软件智慧化进程的效率。
4.2 5G技术在物流运输中的应用
除物流仓储外，物流运输也是物流产业链中不可或缺的重要环节，物流的运输效率直接决定了整个物流的成本。5G技术在物流运输中的成功应用，推动车联网和自动驾驶技术的发展，提升智能交通系统的运行效率，降低了运输过程中对人的依赖，进一步完善了物流运输模式，优化配送路径。
在物流领域，车联网已成为智慧物流的刚需，也是5G技术在物流领域的重要赋能方向。车联网，顾名思义就是以车内网、车际网和车载移动互联网等为基础，融合智能感知传感器、设备识别技术，采集车辆和车外环境之间产生的交互信息，实时上传5G云服务器，利用数据挖掘技术、大数据分析技术等对数据进行分析，将分析后的数据传送给运输车辆，实现运输车辆和交通流量的远程控制。
5G技术主要应用于物流运输车辆、物流应用服务及远程运控中心间的信息交互和通信。终端主要负责采集路况信息、车辆状况信息等数据，发送信息，接受指令。由于在实际的运输过程中物流运输的车辆很多并且周围的路况环境也相当复杂，导致传输的数据量会急剧增加。因此5G技术的超高带宽、超高可靠性、超低延时等特性发挥优势，通过对周围车辆间距离的自动化监测，感知车流量，从而规划车辆最佳行驶路线。
4.3 5G技术在物流配送中的应用
物流配送环节是传统物流运输的最后一个环节，伴随着互联网和移动互联网的发展，物流配送与互联网电商的关系越来越密切。而在5G技术的发展和商用过程中，物流企业也开始着手研究5G技术在物流配送环节的应用和价值。菜鸟驿站将5G与AR技术相结合，研制AR智慧物流系统。其借助5G超高带宽、边缘计算等特性和功能，结合大规模MIMO技术，配送人员仅需要佩戴AR眼镜即可在系统中获取客户订单，获取收货人地址信息，再利用边——云服务器配置规划处最佳配送路线。京东利用5G网络，联合厦门公交集团建立城市级5G智能物流场景化应用。BRT公交将货物运送至智能配送站，再由智能机器人将货物从配送站取出并自动配送至目的地。整个配送过程中，通过5G网络对智能机器人进行高精度地图导航并利用高清视频设备进行实时监控，将采集的视频数据实时回传后台，对视频信息进行数据分析，从而对配送车辆进行优化调度，对配送路线进行规划。
“5G+智慧物流”模式是5G技术与物流行业专业知识、物联网技术、大数据技术、人工智能技术等多行业、多领域知识和技术的综合运用、完美结合的产物。目前还存在着需求匹配困难、行业间存在技术壁垒、投入与回报不对等等诸多问题。尤其是解决网络切片技术、边缘计算技术、融合网络架构技术、物流信息安全等技术问题，制定互联互通标准、5G业务应用标准、测试认证标准等，才能实现5G技术在物流行业真正的广泛应用。
5.1 “5G+智慧物流”模式发展策略
通过对数据信息的获取、感知、统计、分析，实现判断、推理、决策等解决物流过程中的实际问题，提升物流行业的智能化水平；
在信息和资源共享的基础上，进一步将智慧物流和先进的经营管理理念相融合，促使物流管理信息系统中的信息流与物质流能够快速、高效地流通，打破传统物流工序以及流程上的限制，实现物流政务与物流服务一体化，推动物流产业发展。
5.2 “5G+智慧物流”模式发展趋势
虽然5G技术定义了增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和低时延高可靠性通信（uRLLC）等三大应用场景，但5G网络的实施和部署不是一蹴而就的，需要分段部署、分布打开和分阶段引入，在物流场景中的应用也是不断完善、迭代提升的发展过程。
第一阶段，基于5G高带宽的特点，主要的服务场景集中在增强移动宽带。构建基于5G技术的物流仓储和智慧物流园区，实现数字化生产与管理，优化配送线路，保障“最后一公里”的精准、高效配送。
第二阶段，基于5G海量接入的特点，主要的服务场景集中在海量机器类通信。具体主要的应用场景包括物流智能仓储、物流智能能源供给、工业级物流监控等。5G技术为智能仓储提供通讯保障，助力智能机器人、AGV、分拣装备等的使用，提高智能仓储的作业效率和智能化水平。
第三阶段，基于5G低时延的特点，主要服务场景集中在低时延高可靠性通信。具体主要的应用场景包括全自动化物流运输和工业级视觉系统。5G技术的发展使得无人驾驶、无人机运输成为可能。
第四阶段，基于5G的切片技术，结合人工智能、物联网等技术，将物流行业各种业务场景融入一体化物流体系，实现物流体系的高智能、自决策功能，进一步提升物流行业的智能化、自动化水平。
本文重点分析了物流行业智能化发展的现状及存在的主要问题，聚焦5G技术在物流行业中的应用优势，分析了5G技术的发展对智慧物流领域的智能仓储、智能装备、自动化运输以及智能配送等过程的影响，并剖析了5G技术在智慧物流中的应用趋势，总结探讨“5G 智慧物流”模式的发展策略和发展趋势。根据物流行业智慧化的发展趋势，5G技术通过分段部署、分阶段引入的方式，其在智慧物流仓储、智慧物流园区、智能配送等场景中的应用将不断完善，其与大数据技术、云计算、人工智能等新一代信息技术的深度融合，将不同物流业务场景融入一体化物流体系，将进一步提升物流行业自动化、智能化水平。
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