5G智能物流白皮书

华为技术有限公司 深圳龙岗区坂田华为基地电话：+8675528780808 邮编：518129www.huawei.com 5G智能物流白皮书 2020 商标声明 ，，是华为技术有限公司商标或者注册商标，在本手册中以及本手册描述 的产品中，出现的其它商标，产品名称，服务名称以及公司名称，由其各自的所有人拥有。 免责声明 本文档可能含有预测信息，包括但不限于有关未来的财务、运营、产品系列、新技术等信息。由于实践中存在很多不确定因素，可能导致实际结果与预测信息有很大的差别。因此，本文档信息仅供参考，不构成任何要约或承诺，华为不对您在本文档基础上做出的任何行为承担责任。华为可能不经通知修改上述信息，恕不另行通知。 版权所有©华为技术有限公司2020。保留一切权利。 非经华为技术有限公司书面同意，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本手册内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。 目录 1、趋势 1.1物流的现状及发展 1.2变革与创新 2、智能物流对无线场景需求 2.1物流全环节操作过程 2.2典型物流场景5G需求分析 2.2.1园区工业视觉监控以及AI分析 2.2.2无人仓储智能设备 01物流在促进国际贸易和区域发展中发挥着重要作用。在工业4.0和Internet+的推动下，物流逐步从传统 01的单点信息化应用向互连的数字化，自动化，智能化转型升级。传统的有线光纤和短距离无线Wi-Fi的通信技 02术，网络部署、运营和维护成本很高，亟待新一代通信技术解决时延、连接规模、带宽和可靠性等问题，以实现各物流环节上来自设备、应用、使用者的数据及时、准确的流通。 035G凭借其无线技术上可靠的低延迟，大带宽和大规模连接容量，支持不同场景化的灵活组网需求，随着端到端（E2E）生态环境的日臻成熟，将解决物流向智能化升级进程中的技术挑战。 03 华为携手全球物流企业，通过5G与电信运营商合作，推动这一转型和升级，以构建高效，可持续的智 04 04能物流。 05 3、5G智能物流08 3.15G的关键技术08 3.25G标准与部署进度09 3.35G物流专用网解决方案10 10 11 11 12 13 14 15 3.3.1混合专网 3.3.2独立专网 3.4物流园区5G业务特征与适配 4、5G智能物流案例：京东物流5G智能物流园区 5、智能物流总结和未来应用展望 6、附录1：京东物流介绍 7、附录2：术语表 1.2变革与创新 1 趋势 1.1物流的现状及发展 4G改变生活，5G改变社会。5G最大的改变就是实现从人与人之间的通信走向人与物、物与物之间的通信，实现万物互联，推动社会发展。随着2019年的5G技术在全球商用帷幕的拉开，5G技术在垂直行业的应用也随即展开了大量的验证和完善，促使AI、云计算、边缘计算、大数据、物联网、工业互联网等新一代信息技术加速突破。5G技术将成为各行业数字 化、自动化、智能化转型的重要引擎。 在2019年，京东物流率先在中国建设了第一个5G智能物流示范园区。依托5G网络通信技术实现大上行带宽、低控制时延、多设备接入的通信能力，满足了如AI、IoT、仓储机器人等智能物流技术对连接的要求，实现人、车、园区管理的异常预警和实时状态监控，最终实现所有人、机、车、设备的一体互联、 整体调度及管理。园区无人仓作为5G技术发挥作用的一个重点场景，可以实现自动入仓及出仓匹配、实时库容管理、仓储大脑和机器人无缝衔接、AR作业、包裹跟踪定位等场景，5G技术也将发挥重要作用。 物流在国际贸易和区域发展中发挥着重要作用。在中国市场社会物流总额持续增长，在过去的2019年社会物流总额达298万亿元人民币，同比增长5.9%，物流行业是重要的支撑和保障，此外优质的物流服务和高效的运营也促进了经济商贸的进一步发展。随着经济贸易的深度合作和市场的扩大，商贸的供需复杂多变，商业模式呈多元化，供应商和消费者之间的交易和物品转移对物流服务也提出了更快速和更便捷交付的要求。为满足这些市场的需求，贴近上下游最后一公里的物流园区和配送网络成为物流服务升级和运营优化的重点。 在物流园区和配送环节上，面临的挑战包括工作环境差，人力劳动强度大，突发事件响应能力滞后，人员不足等及衍生的效率问题。通过数字化、自动化、和智能化来提高效率已成为物流行业的首要目标。虽然智能化的技术已经相对成熟，但亟需解决的一个基本问题是连接的问题。物流行业的有 效物联难以通过传统的通讯设施得到有效满足，体现在： ·物流园区/仓内作业生产上一般都使用传统Wi-Fi技术，易受干扰影响，导致通信不稳定和容量受限，甚至有效覆盖收缩，移动状态下的通信容易掉线，无法承载大规模密集的自动化应用如AGV小车作业。 ·物流园区涉及场地、人员、车辆、货品、作业设备的管理，消防安保是物流园区生产安全和质量保障的基础。视频监控被大量用于对仓内存储环境和生产过程，以及仓外园区非法入侵的实时监控和分析，提前预判险情或及时对险情采取应对措施以防止损失进一步扩大。摄像头目前的部署往往依赖于有线方式连接，不易于位置灵活调整。另外有布线困难情况下采用Wi-Fi无线回传方式，同样面临Wi-Fi传输性能和稳定性的问题。 2智能物流对无线场景需求 2 2.1物流全环节操作过程2.2典型物流场景5G需求分析 物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程，包括运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送等功能的具体运作。随着交通成本的下降，以及互联网电商的发展，物流行业不断发展壮大。物流已经成为了生活用品、生产物资等供应的核心支撑行业。 纵观全球，物流行业依然存在全球连接能力待提升、现代化程度不够高、物流成本需要进一步降低、质量效益待提升的问题。中高端、体系化、集约式物流服务与供应链服务严重不足已成为行业发展的短板。 由京东物流率先定义的5G时代的智能物流，是在物流的全环节，包括园区、仓储、枢纽、运输、配送场景，能够基于5G、物联网、人工智能、智能 硬件等关键技术，使物流各个环节具备自感知、自学习和自反应（决策）的能力，全面提升系统预测、决策和智能执行能力，促进降本增效，最大限度满足日益增长的客户需求的新基础设施。 京东物流指出智能物流的特征包括泛连接、数字化和智能化。 泛连接是指基于5G+IoT技术实现人和人、人和物、物和物之间的连接，万物互联，连接无所不在；数字化是指物联网作为物理世界和数字世界的连接器，将数百亿的连接对象连接起来，实现数据的量变和质变；智能化是指基于高质量的海量数据，通过人工智能、数据智能、机器智能等智能技术的加持提升物流生产效率，降低物流成本。 智能物流的泛连接，数字化，智能化要求依托5G网络设施，通过互联网和物联网，将物流全链路涉及的大量人员、车辆、货物、设备资产进行数据采集和数字化管理；进而基于数据的采集、分析、计算产生的智能决策。同时，产生的决策需要能及时分发给各个物流环节执行主体，以形成数字化、智能化的物流业务闭环管理。基于这样的闭环，实现决策和管理水平的提高，提升物流运营效率和资产利用率。依托5G，智能物流各个环节有望得到提升。 基于京东物流的应用部署，接下来将重点介绍两类核心的物流5G应用需求： 1.智能园区安防和智能仓库立体监控视觉AI应用 2.智能仓库和智能枢纽的无人机器人作业 2.2.1园区工业视觉监控以及AI分析 一、应用场景 物流园区是一个多系统、多层次的复杂系统，具有点多、线长、面广的特点。为保证园区的安全运转，不仅需要管理者拥有丰富的经验、知识，还要求操作人员具备较高的技术水平、安全意识和应变能力。 传统物流园区为降低企业损失、排查安全风险、检查设备运转状况、保障人员安全，往往设定一套复杂的巡检机制和出入园的检查制度，使之适用于企业的安全生产管理及人员操作规范。为减少巡检次数，保证事故的可追溯性，物流园区在现场逐步推广摄像头和报警器，该方案在一定程度上解决了现场监控问题。 另一方面，物流园区内有众多的仓库，需要频繁进行入库、上架、拣货、复核、打包、出库等操作，仓库内存在人员异常、货物异常、场地异常状况。当前采用摄像头采集视频，中央大屏监控的方式保证仓库的安全生产，但该方法同样需要人的参与，无法避免经验匮乏性、认知模糊性等主观因素带来的监控误判，且需要增加对应的管理成本。 物联网视频识别技术利用各类摄像头（全景摄像头、高空远望摄像头、红外摄像头）实现了仓库的人员识别、行为识别、货物识别等功能，各类摄像头能够配合应用使用，向指定用户、网站发送指令，并对相应事件触发相关指令。 泛连接人和人，人和物，物和物 数字化数据的量变和质变 智能化智能化技术加持，反哺生产 图1智能物流的特征 二、网络需求 园区监控所需摄像头众多，清晰度不够，传感器密度较高，当前以光纤、Wi-Fi为主的建设成本高，且传输性能受限，无法进一步支撑更大范围和更大密度摄像头、传感器部署，同时，由于本地带宽受限，上传云端高清视频传输过慢的问题，无法实现全部园区的视频异常识别。 图2仓库吊装部署摄像头图4云化AGV高密度集群部署应用场景图5视觉机械臂平台拆垛码垛场景 2.2.2无人仓储智能设备 一、应用场景： 在当前的智能仓储中，搬运AGV、AMR、机械臂等智能设备通过Wi-Fi无线与控制系统、运维系统进行指令与数据的通信。随着业务增长，仓储智能设备种类越来越多、规模越来越大，设备与控制系统、运维平台的通信量也随之增大。对无线网络通信带宽、可靠性及通信延时要求都非常高。 当前主要面临的挑战包括： 1.单一的AP无法覆盖整个仓库范围，需要架设多个AP进行覆盖，这样导致AGV在移动中存在切换AP热点带来的漫游可靠性及业务中断的问题。 2.采用二维码导航或基于激光SLAM导航的AGV，存在项目实施和维护难度大，激光导航信息易丢失等问题，需要人工搬回特定位置重定位。3.智能设备的控制器硬件种类繁多，本地算力 需求变化多样，导致研发投入大，周期长，灵活不足，硬件资源升级困难等问题。 4.WCS(WarehouseControlSystem)、 图3AGV系统组网图 WMS(WarehouseManagementSystem)、地面控制系统、运维系统等服务集群采用本地部署方式，并通过局域网与仓储智能设备进行通信，系统部署难度大、成本高、实施周期长、硬件资源存在忙时闲时利用不均衡，远程维护困难。 5.仓内各种智能设备通过Wi-Fi连接到公共网络，同时工作存在一定互相干扰。如果实现全部由现有无线网络接入，则又存在接入数量瓶颈。 二、网络需求 基于5G的云化仓储智能设备高密度集群部署解决方案，网络需求详细描述如下。 ·仓内的网络采用室分系统进行覆盖，所有信号源自一个AAU，可以避免AGV在移动中存在的漫游问题。 ·室内分布系统的建设，可以做到一次建设复合使用的效果，避免每个产品独立建设造成的成本浪费。 ·对比现有无线的接入数量和无线通信机制（LBT），使用5G可以比较好的解决这两个问题。 ·将仓储智能设备主控上运行的导航定位、激光雷达、视觉图像识别及环境感知等需要复杂计算能力需求、WCS、WMS、地面控制系统、运维平台的需求上移到5G的边缘计算服务器，以满足AGV不断丰富的应用场景和日益增长的计算力需求。 ·将传感器数据采集、运动控制/紧急避障等实时性要求更高的模块仍然保留在AGV、ARM、机械臂等智能设备本体以满足安全性等要求。 图6基于5G的云化AGV高密度集群部署应用 5G智能物流 3 2 3.15G的关键技术 图7基于5G的云化AGV高密度集群部署应用 在视觉机械臂平台中，设备与云平台传输控制指令、状态反馈、传感器数据等。其中，上行数据包括：数据Index，元数据【SKU，重量，三维尺寸，RGB图像，深度数据，条形码位置，纹理信息】等；下行数据包括反馈结果（SKU，重量，三维尺寸）。 5G三大关键技术在于更强的连接、端到端定制网络的切片、边云协同部署的边缘计算。 首先5G