5G技術(shù)賦能智能制造物流體系

文/ 邱伏生

上海天睿物流咨詢有限公司

5G，萬(wàn)物互聯(lián)的開端。通過(guò)5G技術(shù)的賦能，工廠物流在人、機(jī)、料、法、環(huán)各項(xiàng)資源上都將具備智能元素。本文作者基于豐富的制造業(yè)物流咨詢經(jīng)驗(yàn)，圍繞智能制造工廠、智能制造物流系統(tǒng)的特點(diǎn)，5G技術(shù)賦能智能制造物流系統(tǒng)的適應(yīng)性，5G技術(shù)賦能智能制造物流系統(tǒng)的本質(zhì)，制造物流系統(tǒng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)與5G技術(shù)應(yīng)用，以及智能制造物流系統(tǒng)需要繼續(xù)優(yōu)化的空間等問(wèn)題展開了全面深入的分享。

一、5G技術(shù)對(duì)于智能制造物流系統(tǒng)的適應(yīng)性

1. 智能制造工廠與物流系統(tǒng)

智能制造工廠是一個(gè)大系統(tǒng)，需要低時(shí)延、大帶寬、大容量， 以及無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)特有的高可靠、高安全、廣覆蓋能力等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將工廠車間、工業(yè)園區(qū)物流的人、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)一步賦能柔性制造。

智能制造過(guò)程中，智能產(chǎn)品是主體，智能生產(chǎn)是主線，以智能物流服務(wù)為中心的產(chǎn)業(yè)模式變革是主題。智能制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是支撐智能制造的基礎(chǔ)。

智能制造云平臺(tái)是基于泛在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)泛連接，即基于5G+IoT技術(shù)實(shí)現(xiàn)人和人、人和物、物和物之間的連接,萬(wàn)物互聯(lián)，使得連接無(wú)所不在。從而構(gòu)建以用戶為中心，人機(jī)物深度融合，邊緣運(yùn)用互聯(lián)化、服務(wù)化、個(gè)性化、柔性化、社會(huì)化、智能化等新模式、新手段和新業(yè)態(tài)的智能制造支撐系統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為物理世界和數(shù)字世界的連接器，將數(shù)百億的連接對(duì)象連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的量變和質(zhì)變，是制造業(yè)從數(shù)字化向網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的重要基石，是低延時(shí)、高可靠、廣覆蓋特點(diǎn)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，需要基于高質(zhì)量的海量數(shù)據(jù)，通過(guò)人工智能、數(shù)據(jù)智能、機(jī)器智能等智能技術(shù)的加持提升物流生產(chǎn)效率，降低物流成本。

智能工廠內(nèi)的物流系統(tǒng)，一般劃分為三段物流，即“入廠物流”、“生產(chǎn)物流”、“成品物流”（很多時(shí)候還涉及逆向物流）。

（1）入廠物流

涉及的物流技術(shù)主要包括智能物流裝卸技術(shù)及搬運(yùn)技術(shù)。智能裝卸貨技術(shù)包括自動(dòng)導(dǎo)航的AGV叉車（可能有人或者傳統(tǒng)的叉車）、智能化起重吊裝設(shè)備，這些設(shè)施需要通過(guò)配置相應(yīng)5G和人工智能化技術(shù)達(dá)到信息采集、數(shù)據(jù)可視以及自主決策和調(diào)度的功能。

（2）生產(chǎn)物流

智能工廠內(nèi)的“生產(chǎn)物流”環(huán)節(jié)為整個(gè)工廠的核心環(huán)節(jié)，生產(chǎn)的順暢與安定有賴于通過(guò)物流以及5G通路進(jìn)行數(shù)據(jù)-物理的拉通，物流系統(tǒng)的穩(wěn)定與高效直接決定生產(chǎn)的有序與高效。該環(huán)節(jié)的主要物流技術(shù)為智能物流揀選及搬運(yùn)技術(shù)、智能物流存儲(chǔ)技術(shù)等，5G與AI使用比較廣泛。

（3）成品物流

該環(huán)節(jié)的主要物流技術(shù)為智能物流打包技術(shù)、智能搬運(yùn)技術(shù)、智能物流成品裝柜技術(shù)等，過(guò)程中需要通過(guò)5G技術(shù)和視覺識(shí)別技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)相關(guān)物流設(shè)施的自主作業(yè)。

智能工廠內(nèi)的物流技術(shù)需要結(jié)合實(shí)際的場(chǎng)景進(jìn)行合理的規(guī)劃與運(yùn)用，并且依據(jù)5G技術(shù)的傳遞要求進(jìn)行參數(shù)化設(shè)定，其使用需要通過(guò)分析產(chǎn)品的種類、尺寸、重量、特性、包裝要求、存儲(chǔ)要求、輸送要求、搬運(yùn)要求等因素，以適應(yīng)5G技術(shù)和AI的數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)環(huán)境，再結(jié)合相應(yīng)使用場(chǎng)景進(jìn)行合理的、靈活的使用。

2. 5G賦能下的智能工廠

通過(guò)5G技術(shù)的賦能，智能工廠物流與傳統(tǒng)工廠物流相比，在人、機(jī)、料、法、環(huán)各項(xiàng)資源上面都將具備智能元素。物流人員需要從簡(jiǎn)單重復(fù)的搬運(yùn)工作釋放出來(lái)，去研究整個(gè)智能工廠的底層運(yùn)作規(guī)則和各個(gè)場(chǎng)景的作業(yè)算法；物流設(shè)備要能夠聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)的需求；物料需要能夠通過(guò)5G作業(yè)環(huán)境平臺(tái)“說(shuō)話”，能夠匹配柔性動(dòng)態(tài)組合的生產(chǎn)單元；工廠的法則需要去中心化，需要根據(jù)環(huán)境的感知，物料、設(shè)備、人員的實(shí)際情況動(dòng)態(tài)排布設(shè)定計(jì)劃和規(guī)則；環(huán)境要具有高度的AI感知能力和實(shí)時(shí)傳遞能力，實(shí)時(shí)采集各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和監(jiān)控各個(gè)點(diǎn)的差異，通過(guò)設(shè)定的算法實(shí)現(xiàn)自反饋、自補(bǔ)償。因此，5G賦能后的智能工廠在人力配置、設(shè)備采購(gòu)、物料PFEP設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)方案等方面都具有非常高的專業(yè)性和系統(tǒng)性。

美的燈塔工廠——微波爐工廠通過(guò)使用5G技術(shù)，注塑零部件物料自動(dòng)化下線、暫存、分揀、作業(yè)MO票齊套、物料智能化搬運(yùn)配送到工位等無(wú)斷點(diǎn)流程。在該無(wú)人倉(cāng)內(nèi)，可以看到各類智能設(shè)備的云調(diào)度，通過(guò)5G模組改造實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同功能的AGV（叉車）與物流存取系統(tǒng)調(diào)度、視覺導(dǎo)航、視頻處理等，極大縮短物料搬運(yùn)設(shè)備的部署周期，提高調(diào)度靈活性，提升物流對(duì)于制造作業(yè)的柔性聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通與降本增效。

對(duì)于智能制造體系而言，生產(chǎn)和物流已經(jīng)高度融合為一體，因?yàn)樯a(chǎn)本身就是整個(gè)物料流動(dòng)體系中的一個(gè)部分。5G賦能主要涉及三個(gè)部分：

一是智能制造設(shè)備和智能物流設(shè)施的智能化應(yīng)用的普及：智能產(chǎn)線、智能機(jī)器人、智能搬運(yùn)、智能輸送、智能存取等更多地采用5G技術(shù)，把人從低端勞動(dòng)中釋放出來(lái)；

二是人與“車、料、場(chǎng)”的互聯(lián)互通互動(dòng)：在智能工廠的規(guī)劃中，通常強(qiáng)調(diào)“每一個(gè)物料、每一個(gè)平方米、每一個(gè)工位”的智能協(xié)同，5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和AI技術(shù)將讓車、料、場(chǎng)擬人化并與人溝通聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更高效的互動(dòng)；

三是智能制造運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)化、透明化和智能化：比如在智能物流過(guò)程中，由于各種變數(shù)的出現(xiàn)，使得執(zhí)行過(guò)程中采集到的各類參數(shù)（或者圖像、圖表等）與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)、運(yùn)營(yíng)計(jì)劃參數(shù)之間存在時(shí)間、數(shù)量、區(qū)位等的差異，這需要實(shí)時(shí)、快速、大流量的傳遞和實(shí)時(shí)決策，僅依靠傳統(tǒng)4G技術(shù)存在斷點(diǎn)和盲區(qū)，5G技術(shù)可對(duì)一些關(guān)鍵的工序、工位、品質(zhì)控制點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

在智能工廠運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的多個(gè)維度中，物流天生具備端到端的屬性，是工廠有效運(yùn)營(yíng)的主要載體和抓手，是智能工廠的“靈魂”所在，5G技術(shù)賦能智能工廠物流，意味著給智能工廠“打通任督兩脈”。

二、5G技術(shù)賦能智能制造物流體系的本質(zhì)

1. 5G賦能的智能工廠“五條線”

智能工廠的本質(zhì)是通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能裝備、AI網(wǎng)絡(luò)算法、精益運(yùn)營(yíng)體系等技術(shù)達(dá)到信息化和工業(yè)化“兩化”融合，最終實(shí)現(xiàn)從數(shù)字化到智能化的過(guò)渡，因此，智能工廠的構(gòu)建需要涉及多個(gè)專業(yè)的融合，建筑廠房規(guī)劃、動(dòng)力設(shè)施規(guī)劃、信息網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、產(chǎn)品產(chǎn)能規(guī)劃、生產(chǎn)設(shè)備規(guī)劃、物料流動(dòng)規(guī)劃等。并在此基礎(chǔ)上通過(guò)5G技術(shù)賦能，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。5G賦能智能工廠的要素一般可以分為基建、產(chǎn)品、制造、物流、信息五條主線，物流是主線。如圖1所示。

圖1 5G賦能的智能工廠“五條線”

基建線：主要通過(guò)5G賦能智能建筑。通過(guò)參數(shù)化對(duì)于建筑業(yè)態(tài)的表達(dá)、配套和輔助設(shè)施的定義以及綠色動(dòng)力能源的智能化應(yīng)用等。

產(chǎn)品線：主要通過(guò)產(chǎn)品特征需求分析，利用5G技術(shù)對(duì)產(chǎn)品可制造性和可流動(dòng)性，未來(lái)大規(guī)模個(gè)性化定制的需求等進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)通和虛擬決策。也是需要通過(guò)5G技術(shù)來(lái)賦能物料的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、智能化包裝等要素。

制造線：主要通過(guò)5G技術(shù)賦能來(lái)保證生產(chǎn)的直通率，鏈接自動(dòng)化、智能化要素，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)聯(lián)動(dòng)的需求、制造設(shè)備自主化、各生產(chǎn)部門相關(guān)部門KPI指標(biāo)的邏輯拉通等。

信息線：主要通過(guò)5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建一體化智能制造供應(yīng)鏈（含物流）信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全方位信息實(shí)時(shí)化要求。智能工廠物流尤其需要強(qiáng)調(diào)兩條主脈絡(luò)：信息流和實(shí)物流。實(shí)物之間可以通訊互聯(lián)，信息之間集成共享，最終實(shí)現(xiàn)“數(shù)字孿生”和CPS（物理信息系統(tǒng)）。

物流線：主要通過(guò)5G技術(shù)賦能物流的精益化、數(shù)字化、智能化，實(shí)現(xiàn)物流的快速響應(yīng)，物流價(jià)值鏈的拉通等。物流線貫穿整個(gè)智能制造過(guò)程，需要與基建線、產(chǎn)品線、制造線、信息線緊密聯(lián)動(dòng)，最終目標(biāo)是價(jià)值鏈的拉通，使得物料快速流轉(zhuǎn)，提高企業(yè)的盈利效能。

2. “五條線”需相互關(guān)聯(lián)、相互協(xié)作

智能制造的使命是滿足快速的個(gè)性化產(chǎn)品交付，物流線保證價(jià)值鏈拉通，智能化的物料（智能單元smart unit）會(huì)在工廠各個(gè)環(huán)節(jié)流動(dòng)。隨著運(yùn)營(yíng)的深入，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)五條主線之間存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。比如：某一類物料流轉(zhuǎn)載體的選取，決定了“物流線”中流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的存儲(chǔ)形式、空間面積、配送頻次，是否需要立體庫(kù)存儲(chǔ)，自動(dòng)化配送等；而這一系列的問(wèn)題，需要“產(chǎn)品線”中標(biāo)準(zhǔn)化、模組化的研發(fā)，物料的包裝是否可以采用自動(dòng)化的方式存儲(chǔ)和配送，如果不行，是否有改進(jìn)的空間？需要“制造線”協(xié)同考慮物料上料的自動(dòng)化對(duì)接，上料工位如何與載體進(jìn)行對(duì)接，是否需要載體內(nèi)部設(shè)置定位隔襯，方便自動(dòng)化上料；需要“信息線”考慮載體的信息采集形式和5G應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)，是用條形碼、二維碼還是RFID？哪些環(huán)節(jié)需要采集哪些信息？這些信息如何通過(guò)5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)和集成，物流載體切換時(shí)，如何進(jìn)行信息綁定和轉(zhuǎn)移，如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全流程的對(duì)接？最后，如果這個(gè)載體需要在立體庫(kù)存儲(chǔ)，載體的長(zhǎng)寬和存儲(chǔ)類型（單深或者雙深）決定了立體庫(kù)巷道的寬度和智能堆垛設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，結(jié)合物流的存量、流量和建筑消防規(guī)范，決定了立體庫(kù)的建筑主體長(zhǎng)寬高、載荷、平整度等參數(shù)。

因此，物料載體的選取，看似是“物流線”的問(wèn)題，但隨著規(guī)劃的深入，實(shí)際會(huì)牽引出其他四個(gè)模塊的相關(guān)問(wèn)題。在規(guī)劃的時(shí)候，五條線是相互關(guān)聯(lián)、相互協(xié)作的，不可組建五個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目組去各自推進(jìn)相關(guān)事務(wù)。而是要基于產(chǎn)品的快速交付，以拉通價(jià)值鏈的“物流線”為主線，成立5G賦能中心，以保證在構(gòu)建的先期，就能統(tǒng)一思想，協(xié)調(diào)所有資源，系統(tǒng)規(guī)劃各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化方案。

比如，大多的企業(yè)主流程是：供應(yīng)商到貨→人員卸貨→待檢暫存→檢驗(yàn)→檢驗(yàn)待判暫存→倉(cāng)儲(chǔ)入庫(kù)→倉(cāng)儲(chǔ)出庫(kù)→分揀齊套→余料回庫(kù)。但未來(lái)智能工廠物流運(yùn)營(yíng)，在5G的環(huán)境下是否可以做到從供應(yīng)商卸貨后直接實(shí)現(xiàn)齊套運(yùn)輸、配送滿足生產(chǎn)？是否需要重新定義最優(yōu)的價(jià)值流線，以便于將無(wú)法使產(chǎn)品增值的流程，盡可能進(jìn)行優(yōu)化與改善？如圖2所示，某企業(yè)通過(guò)5G技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的物流流程進(jìn)行了大幅的減少與優(yōu)化（圖中右邊的1-8序號(hào)說(shuō)明）。

圖2 通過(guò)5G技術(shù)對(duì)于制造物流流程的智能化優(yōu)化對(duì)比

如上所述，5G賦能智能物流流程的實(shí)現(xiàn)，涉及采購(gòu)、品質(zhì)、財(cái)務(wù)、信息等多部門之間共同協(xié)同與推進(jìn)。在構(gòu)建階段，采購(gòu)物流部門需要按送貨通知單上的任務(wù)訂單號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)回貨和送貨車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控；品質(zhì)部門需考慮物料檢驗(yàn)前移以實(shí)現(xiàn)通過(guò)式驗(yàn)收；財(cái)務(wù)部門需考慮相對(duì)合理有效的結(jié)算方式等才具備最優(yōu)的價(jià)值流線推進(jìn)條件；信息部門需要充分了解及理解實(shí)際的業(yè)務(wù)運(yùn)作場(chǎng)景與流程，將其未來(lái)進(jìn)行變革的場(chǎng)景設(shè)計(jì)及流程參數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的5G可識(shí)別、傳遞的語(yǔ)言，并寫入信息化平臺(tái)系統(tǒng)中。如果企業(yè)現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)無(wú)法支撐其業(yè)務(wù)或流程的變革，則需要通過(guò)開發(fā)新系統(tǒng)或在現(xiàn)有系統(tǒng)中增添新功能，以支撐5G技術(shù)的有效應(yīng)用。

三、制造物流系統(tǒng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)與5G技術(shù)應(yīng)用

不同的產(chǎn)品在不同的企業(yè)有不同的生產(chǎn)工藝，其智能制造與智能物流的協(xié)同場(chǎng)景也就有所不同，對(duì)于5G技術(shù)的應(yīng)用和賦能也需要根據(jù)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)先期 “嵌入式”導(dǎo)入。

有別于商業(yè)物流和物流企業(yè)物流的是：制造業(yè)物流不僅需要考慮包裝、搬運(yùn)、庫(kù)存、運(yùn)輸、裝卸貨等物流要素，更需要考慮交付、生產(chǎn)計(jì)劃、物料齊套計(jì)劃、工位配送計(jì)劃、物流計(jì)劃、預(yù)測(cè)和門店管理，智能工廠的物流不僅僅涉及日常生產(chǎn)的物流作業(yè)管理，更涉及企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理中的庫(kù)存設(shè)置和現(xiàn)金流管理。

原材料庫(kù)存取決于采購(gòu)批量和供應(yīng)商到貨周期（或者采購(gòu)周期），同時(shí)與質(zhì)量合格率、供應(yīng)商送貨的穩(wěn)定性等變數(shù)相關(guān)。在此過(guò)程中，5G技術(shù)可以使得物流運(yùn)輸使用的車輛能夠突破非視距感知、數(shù)據(jù)信息即時(shí)共享等技術(shù)的智慧化進(jìn)程瓶頸，助力實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸與供方到貨全自動(dòng)化管理。

在制品庫(kù)存、成品庫(kù)存的數(shù)量設(shè)定（min-max）和流轉(zhuǎn)模式?jīng)Q定了智能工廠的制造節(jié)拍和頻次頻率，從而也就決定了智能工廠存在的效益。在需要按照訂單生產(chǎn)和揀選的（貨到人）倉(cāng)庫(kù)作業(yè)中，員工使用AR技術(shù)可以在視覺環(huán)境下進(jìn)行揀選和復(fù)核工作，同時(shí)AR技術(shù)還能幫助工程師查看倉(cāng)庫(kù)三維布局完成倉(cāng)儲(chǔ)的作業(yè)。在配送過(guò)程中能夠優(yōu)化齊套上線物料的分揀、齊套和裝載、配送順序，實(shí)現(xiàn)高效、精確的自動(dòng)化喂料（Feeding）流程，同時(shí)AR技術(shù)還能優(yōu)化配送路徑，顯示路況狀況，而這一切都能通過(guò)一副AR眼鏡實(shí)現(xiàn)——5G作為AR的數(shù)據(jù)通信支撐技術(shù)，能夠使得工作人員無(wú)時(shí)無(wú)刻地可以使用AR眼鏡高效完成工作，使得物料從倉(cāng)儲(chǔ)、分揀到配送的作業(yè)真正完成一體化。

智能工廠中，智能立體庫(kù)通常是一個(gè)重要的物流節(jié)點(diǎn)，也是新一代智能制造物流過(guò)程中人工智能技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的場(chǎng)景之一，5G作為傳輸層技術(shù)為其提供了有力的通信環(huán)境，同時(shí)5G的海量接入特性使得倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)中很多智能終端設(shè)備在各模塊中發(fā)揮著積極的作用。而巷道堆垛機(jī)、子母車、四向穿梭車、AGV、機(jī)器人、穿戴設(shè)備以及分揀設(shè)備等是整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的核心單機(jī)，通常采用Wi-Fi來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，由于Wi-Fi技術(shù)本身的缺陷，存在易受干擾、易掉線等一系列問(wèn)題，尤其是高架庫(kù)中密集貨品對(duì)Wi-Fi信號(hào)的阻擋，也無(wú)法使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，并且大大影響了立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行效率。智能物流過(guò)程需要加入視覺、信息讀取等功能，對(duì)通訊帶寬和通訊質(zhì)量的要求就更高了。高效率的智能倉(cāng)儲(chǔ)來(lái)源于5G的支撐，5G技術(shù)提供了高穩(wěn)定性、抗干擾能力強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的通訊需求保障。利用5G大連接特性，基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人、裝備設(shè)施、貨物聯(lián)網(wǎng)、推動(dòng)智能倉(cāng)儲(chǔ)。

堆垛機(jī)加入機(jī)器視覺，在出入庫(kù)環(huán)節(jié)，對(duì)包裝箱進(jìn)行外觀破損檢測(cè)；在高架庫(kù)放貨環(huán)節(jié)，對(duì)貨箱擺放姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；在盤點(diǎn)、抽檢環(huán)節(jié)，可以通過(guò)云視頻實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)盤點(diǎn)，安全高效。如果采用5G 網(wǎng)絡(luò)，2 秒內(nèi)可以將非壓縮照片上傳到邊緣服務(wù)器，加上圖片處理時(shí)間，可以滿足3～4 秒完成一個(gè)貨品外觀檢測(cè)的節(jié)奏。目前主要的視覺堆垛機(jī)廠家已經(jīng)啟動(dòng)內(nèi)置5G 通信模組的技術(shù)更新。

物流場(chǎng)景的設(shè)備通信有以下幾個(gè)典型特性（如表1）：

表1 物流場(chǎng)景設(shè)備通信的典型特性

由表中可以看出以下特點(diǎn)：

1.超深度覆蓋：高架庫(kù)場(chǎng)景，巷道狹窄，貨物密集，對(duì)信號(hào)穿透強(qiáng)度的要求高；

2.長(zhǎng)距離無(wú)切換：物流設(shè)備在大型車間運(yùn)行，需要 300米內(nèi)無(wú)切換；

3.切換帶設(shè)計(jì)復(fù)雜：不同的車間格局和流程工藝要求下的切換帶設(shè)計(jì)差異很大；

4.并發(fā)量超大：極端情況下，一個(gè)上萬(wàn)平方米車間的物流設(shè)備，大概近萬(wàn)次 / 秒的并發(fā)通信。

AGV 目前是智能制造物流過(guò)程中最具自動(dòng)化、柔性化、智能化的設(shè)備，也是發(fā)展最迅猛的技術(shù)，可見的方向是自主移動(dòng)機(jī)器人AMR。大規(guī)模定制的物料和齊套分揀和配送環(huán)節(jié)，可能存在幾十臺(tái)乃至上百臺(tái)AGV同時(shí)運(yùn)行。AGV 實(shí)時(shí)控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，但數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率很高，時(shí)延要求苛刻。工業(yè)制造和搬運(yùn)對(duì)象大小不一，重的物件達(dá)到幾百噸，不可能為每種規(guī)格的物件設(shè)計(jì)一款A(yù)GV。多AGV協(xié)同搬運(yùn)一個(gè)超大超重物件就很有必要，既減少AGV定制成本，又可以靈活組合復(fù)用，節(jié)約投資。在多AGV協(xié)同搬運(yùn)物件超重情況下，考慮到安全和慣性，需要多個(gè)AGV同步啟停，否則會(huì)出現(xiàn)單一AGV獨(dú)立超過(guò)負(fù)重，也就是對(duì)通信時(shí)延產(chǎn)生的命令到達(dá)時(shí)間差很苛刻。通信時(shí)延要控制在5～10微秒，以便留給機(jī)電伺服系統(tǒng)更充裕的時(shí)間。各AGV之間時(shí)鐘同步也要求在1 微秒。5G的上行大帶寬、低延時(shí)使得AGV的云化視覺導(dǎo)航成為可能。

對(duì)于離散裝配型企業(yè)而言，裝配之前需要講究物料的齊套，否則不能順利制造，于是需要智能工廠運(yùn)營(yíng)管理時(shí)，保證發(fā)運(yùn)計(jì)劃，穩(wěn)定總裝作業(yè)計(jì)劃，監(jiān)控好物料齊套計(jì)劃（包含自制件制造計(jì)劃），拉動(dòng)供應(yīng)商到貨計(jì)劃，過(guò)程嵌入智能化制造設(shè)施、檢測(cè)設(shè)施和物流設(shè)施，以保證需求、計(jì)劃和執(zhí)行之間的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)和實(shí)際執(zhí)行的數(shù)據(jù)一致，從而做到實(shí)時(shí)管理、監(jiān)控和反饋。如果條件成熟，可以在預(yù)生產(chǎn)的前期，進(jìn)行訂單仿真的虛擬制造，甄別瓶頸提出早期預(yù)警，之后再進(jìn)行實(shí)際制造。5G技術(shù)能夠?yàn)橹悄芄S提供全云化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。精密傳感技術(shù)作用于不計(jì)其數(shù)的傳感器，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息狀態(tài)上報(bào)，大量工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)收集起來(lái)，龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)開始形成，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合云計(jì)算的超級(jí)計(jì)算能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案。

在一些特定場(chǎng)景下，借助5G下的D2D(Device-to-Device，設(shè)備到設(shè)備)技術(shù)，物體與物體之間直接通信，進(jìn)一步降低了業(yè)務(wù)端到端的時(shí)延，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)分流的同時(shí)，反應(yīng)更為敏捷。生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的時(shí)間變得更短，解決方案更快更優(yōu)，生產(chǎn)制造效率得以大幅度提高。

由于眾多的供應(yīng)商、物流商和承運(yùn)商未必實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能化，甚至精益生產(chǎn)、精益物流的水平也參差不齊，那么人工介入和管理調(diào)度就在所難免，再加上質(zhì)量、過(guò)程、參數(shù)等的不穩(wěn)定性，智能工廠還是需要有應(yīng)急物流和應(yīng)急供應(yīng)鏈的同步建設(shè)。

這就需要在智能工廠物流構(gòu)建時(shí)需要以有效運(yùn)營(yíng)作為先決條件，以物流供應(yīng)鏈的有效交付作為規(guī)劃的主線，將智能制造設(shè)施（制造產(chǎn)線）“嵌入”交付體系中，并以此作為紐帶，拉通全過(guò)程的價(jià)值鏈，設(shè)立相關(guān)環(huán)節(jié)的運(yùn)作需求參數(shù)，同時(shí)構(gòu)建智能信息平臺(tái)時(shí)，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入。

大數(shù)據(jù)與云計(jì)算使得現(xiàn)代物流具有了高效的信息存儲(chǔ)和分析能力，所以它們也將是新一代物流的關(guān)鍵技術(shù)，高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析架構(gòu)使得物流數(shù)據(jù)能夠被及時(shí)存儲(chǔ)和挖掘，強(qiáng)大的云計(jì)算架構(gòu)使得物流應(yīng)用得到高性能的計(jì)算服務(wù)。5G高帶寬的特性使得基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的“云物流”架構(gòu)變得更加實(shí)用。在新一代物流中，物流節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算分為集中式計(jì)算和移動(dòng)邊緣計(jì)算，這兩種計(jì)算方案相互結(jié)合解決了物流中數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確計(jì)算的難題，同樣對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案也具有集中式和分布式兩種，它們相輔相成，相互促進(jìn)。5G在新一代物流計(jì)算方案中能夠提供邊緣計(jì)算的高速通信，同樣海量接入的特性也使得邊緣計(jì)算和集中式計(jì)算可以無(wú)縫融合。5G核心技術(shù)之一就是為邊緣計(jì)算提供高效的通信方案，分布式的移動(dòng)云邊緣計(jì)算也是新一代物流中邊緣節(jié)點(diǎn)的計(jì)算模式。

在長(zhǎng)虹“海德拉（Hydra）”多媒體制造的智能工廠，在5G 切片技術(shù)支撐下，各種物流-制造業(yè)務(wù)場(chǎng)景能夠以切片形式融入一體化的智能制造體系；針對(duì)不同尺寸的彩電（55、75、86、98英寸不等），其物料流轉(zhuǎn)、制造工藝設(shè)施、機(jī)器人作業(yè)模式都不相同，在智能物流系統(tǒng)構(gòu)建中，采用5G技術(shù)，將RFID技術(shù)嵌入每個(gè)產(chǎn)品的裝配工裝板中，使得產(chǎn)品經(jīng)過(guò)部裝、總裝、調(diào)試、老化、打包等過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)流、一個(gè)信息、一個(gè)訂單”，WSN (Wireless Sensor Network) 技術(shù)、智能倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)、AGV技術(shù)、智能輸送技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)工藝突破和平臺(tái)化作業(yè)（每萬(wàn)人機(jī)器人擁有量超過(guò)800臺(tái)），從而將制造物流信息平臺(tái)的覆蓋范圍延展至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，從“人”擴(kuò)大到“物”，再到“人-物-場(chǎng)”聯(lián)通協(xié)同；被改造的每個(gè)物聯(lián)設(shè)備都可以成為收集并產(chǎn)生數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，而這一數(shù)字將是百億甚至萬(wàn)億的級(jí)別，從而加快長(zhǎng)虹海德拉工廠迭代升級(jí)的進(jìn)程。

智能工廠物理設(shè)計(jì)之后還需要根據(jù)銷售渠道方式，通過(guò)5G技術(shù)保證工廠與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、經(jīng)銷機(jī)制和門店管理（連鎖）等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期的供應(yīng)鏈數(shù)字化、智能化。依靠區(qū)塊鏈技術(shù)能夠真實(shí)可靠地記錄和傳遞物流過(guò)程產(chǎn)生的資金信息和產(chǎn)品信息以及物流位置信息，5G技術(shù)可以保證信息傳遞過(guò)程的實(shí)時(shí)性和高效性，提升行業(yè)整體效率。

四、需要繼續(xù)優(yōu)化的空間

在實(shí)踐過(guò)程中，5G技術(shù)與智能制造物流場(chǎng)景的結(jié)合應(yīng)用，也出現(xiàn)了一些暫時(shí)的瓶頸。

1. 5G成本高，應(yīng)用場(chǎng)景少，急需產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)支撐。

物流節(jié)點(diǎn)既有對(duì)5G基站數(shù)量不高的需要，且能有效控制運(yùn)營(yíng)成本，又有其智慧升級(jí)下對(duì)5G高帶寬、海量物聯(lián)和高可靠性超低時(shí)延的特征需要，由于4G提前占用了中低頻段，5G只能采用更高頻段載波，導(dǎo)致了5G傳輸距離更短，使得覆蓋與4G同樣目標(biāo)的基站數(shù)量在理論上要比4G多出3倍左右。而考慮5G基站耗能要超過(guò)4G基站的3倍，則年耗電量、電費(fèi)年總費(fèi)用相應(yīng)增長(zhǎng)。

收益與成本之間巨大的差額，也必然導(dǎo)致三大運(yùn)營(yíng)商在沒有尋找到新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)之前是難以支撐大規(guī)模5G 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的。如此一來(lái)如何解決用戶購(gòu)買套餐中的優(yōu)惠“閑時(shí)流量”成為了行業(yè)評(píng)價(jià)的新難題。

圖3 5G技術(shù)與智能物流技術(shù)的協(xié)同邏輯

2. 智能制造物流場(chǎng)景的多樣性、碎片化、柔性化、快捷化、無(wú)斷點(diǎn)、少延時(shí)對(duì)于信息傳輸提出更高要求

隨著制造領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及行業(yè)需求的蓬勃發(fā)展，智能制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越依賴于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、制造網(wǎng)絡(luò)、物流節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與供應(yīng)鏈生態(tài)優(yōu)化，這也必然在軟硬件、運(yùn)管維等各方面融入整個(gè)大系統(tǒng)中，在物流網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)輸/轉(zhuǎn)載能力更多受制于裝卸能力及盛裝容積比和載重比，路徑優(yōu)化等傳統(tǒng)優(yōu)化方式提升空間并不大。然而，對(duì)物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能力約束最大的在于轉(zhuǎn)載/分撥節(jié)點(diǎn)的效率能力上，因此節(jié)點(diǎn)智慧化極其重要。作為節(jié)點(diǎn)的物流園區(qū)智慧化包括軟硬件及運(yùn)營(yíng)模式的全面升級(jí)。與此對(duì)應(yīng)的是，5G在不同區(qū)域、不同產(chǎn)業(yè)園、不同物流樞紐節(jié)點(diǎn)中因基站建設(shè)速度趕不上場(chǎng)景與業(yè)務(wù)需要，而約束了智能制造對(duì)于5G技術(shù)的應(yīng)用。

3. 5G與智能算法技術(shù)應(yīng)用與場(chǎng)景需求協(xié)同不到位

從需求而言，首先是對(duì)物流節(jié)點(diǎn)作業(yè)環(huán)境的監(jiān)控；然后是物流技術(shù)裝備本身，以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)集群協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)等，需要根據(jù)不同特征和業(yè)務(wù)需求，形成有效的監(jiān)控方式；最后是對(duì)物流節(jié)點(diǎn)中作業(yè)對(duì)象的貨物進(jìn)行監(jiān)控……技術(shù)上有的倚重于高清晰視頻，有的倚重于嵌入式芯片，也有的倚重于特殊的人工智能計(jì)算分析方法。5G支持的支撐技術(shù)同樣也對(duì)制造物流相應(yīng)提升至關(guān)重要。比如5G支持的虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將物流網(wǎng)絡(luò)中不同物流節(jié)點(diǎn)的不同空間的物理位置打斷并形成邏輯直連，其強(qiáng)遠(yuǎn)程“近在咫尺”的代入感可以形成不同節(jié)點(diǎn)間的協(xié)同作業(yè)，并比以往更易于實(shí)現(xiàn)整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)資源配置優(yōu)化。很多情況下，不可避免的人工作業(yè)導(dǎo)致了各種人為的響應(yīng)速度不及時(shí)，更導(dǎo)致物流信息不匹配問(wèn)題明顯存在。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著勞動(dòng)力日趨短缺和成本上漲，5G技術(shù)賦能的柔性化制造模式和機(jī)器人越來(lái)越在汽車、家電、電子、乳品行業(yè)、食品飲料行業(yè)、機(jī)械制造等行業(yè)大規(guī)模使用；而作為實(shí)體的制造型企業(yè)，涉及產(chǎn)品研發(fā)和管理、供應(yīng)商管理、采購(gòu)、生產(chǎn)、庫(kù)存、物流、運(yùn)輸和終端門店管理，這是一條漫長(zhǎng)的供應(yīng)鏈，是復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、多變的過(guò)程，影響因素繁多，5G技術(shù)賦能更顯效益。

未來(lái)的制造型企業(yè)，從智能物流到供應(yīng)鏈數(shù)字化、智能化升級(jí)，不再是“以制造為中心”，而是“以客戶為中心”，能否快速、合格、有效、精準(zhǔn)的制造并快速交付，是制造型企業(yè)供應(yīng)鏈全球化競(jìng)爭(zhēng)的決勝要素和表現(xiàn)。

對(duì)于5G的賦能，未來(lái)更加強(qiáng)調(diào)制造和流通的智能化增值過(guò)程，更加重視人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)人性化的技術(shù)和管理系統(tǒng)。這就需要企業(yè)通過(guò)供應(yīng)鏈的全過(guò)程管理、信息平臺(tái)化管理、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化管理實(shí)現(xiàn)整個(gè)供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而縮短制造業(yè)交付周期、提高價(jià)值鏈協(xié)同效率和盈利能力。

在5G的環(huán)境下，智能制造物流的集成和智能化管理，必然需要基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的制造服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)，整合智能技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)施、物流設(shè)施、信息交互技術(shù)和存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軟硬件制造資源和能力的全系統(tǒng)、全生命周期、全方位的感知、互聯(lián)、決策、控制、執(zhí)行和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)的相關(guān)信息的集成和共享，支持服務(wù)型制造供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型升級(jí)。未來(lái)制造全系統(tǒng)、全過(guò)程應(yīng)用建模與仿真將成為企業(yè)不可或缺的工具與手段，將涵蓋從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到服務(wù)完整的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)，從虛擬的工程設(shè)計(jì)到現(xiàn)實(shí)的制造工廠直至產(chǎn)品的供應(yīng)鏈流通。