2021-2022年5G时代的智慧物流研究报告.pdf

2021-2022年5G时代的智慧物流研究报告 前 言 .1 1 物流技术的现状与发展趋势 .4 1.1 物流行业的发展进程 .4 1.2 新一代物流的热点技术 .5 1.2.1 物联网技术 .6 1.2.2 人工智能技术 .7 1.2.3 大数据与云计算技术 .9 1.2.4 区块链技术 . 10 1.2.5 智慧化物流架构 . 12 1.3 通信技术对于物流的重要性 . 13 1.3.1 移动通信技术在物流中的应用 . 13 1.3.2 WIFI无线通信技术在物流仓储中的普及 . 13 1.3.3 物联网通信技术对物流的促进 . 14 1.3.4 物流技术的进步依赖于高质量通信 . 15 1.4 新一代物流的发展趋势 . 15 2 5G网络技术研究及应用场景分析 . 16 2.1 移动通信技术的发展历程 . 16 2.2 5G的网络架构与关键技术 . 18 2.2.1 5G网络设计架构 . 18 2.2.2 5G网络中关键技术 . 20 2.3 5G技术的主流应用场景分析 . 23 2.3.1 即时可靠通信场景 (uRLLC) . 23 2.3.2 高能通信宽带场景 (eMBB) . 24 2.3.3 海量机器通信场景 (mMTC) . 24 3 5G网络与新一代物流 . 24 3.1 5G网络在物流行业中应用的优势分析 . 25 3.2 基于 5G网络的智慧化海量接入物流体系 . 26 3.2.1可视化智慧物流管理体系 . 26 3.2.2智慧化供应链体系 . 27 3.2.3智慧化物流追溯体系 . 28 3.3 基于 5G网络的新一代物流应用场景 . 29 3.3.1 5G推动物流仓储环境的智能化 . 30 3.3.2 基于 5G实现的全自动化物 流运输 . 31 3.3.3 基于 5G实现的增强现实物流应用 . 33 3.3.4 工业级物流监控依赖于 5G . 34 3.3.5 5G加速的物流数据计算平台 . 35 3.3.6 5G促进物流工业级视觉系统的实现 . 36 3.3.7 5G支撑区块链技术维 护物流安全 . 36 3.3.8 基于 5G的物流智能能源供给 . 37 3.4 基于 5G的新一代物流行业的未来 . 38 4 总结与展望 . 39 1 前 言 相峰 圆通速递副总裁 物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室主任 物流业未来的竞争和提升一定靠 企业 对新技术的掌握和应用，对产品和运营 做及时的创新调整，跟上客户的需求变化，不断创造价值。回顾以往物流行业的 每次变革，都可以看到技术突破和产业升级两股力量共同推动、互相碰撞，带来 日新月异的变化。因此，物流企业家不仅要紧跟市场，还一定要有技术的敏感度， 不断提升掌握新技术掌握新装备的能力，尤其是在当下。 众所周知， 2019 年将是中国 5G 商用的元年，我们相信 5G 技术作为会对物 流快递业带来巨大变革，值得我们物流人予以高度关注 。 首先，我们做物流都要追求“货物流、信息流、资金流”的“三流合一”，信 息技术是物流的支撑，所以我们常说邮政快递和电信业通过提供连接服务改变了 世界，我们做物流的必须关注信息技术的每一个发展动态。其次，新一代物流的 线上线下边界更为模糊，服务要求更加智慧和便捷。第三，随着新零售迅速发展， 移动互联网、物联网、人工智能、大数据、云计算和区块链等信息技术都在物流 领域深度应用，物流企业必须要根据用户的个性化需求，充分调动物流资源，有 效地支持制造、零售等领域的 创新，以实现高效、绿色、安全运行。 在讨论 5G 前，请让我们稍回顾一下 4G 时代发生了什么，我至今还记得 2013 年的两个技术关键问题是 4G 和移动互联网，我去参加行业会议，请教专家和我 的朋友王孝华先生， 4G 对物流来说意味着什么？他说，虽然还看不清 4G 技术 会具体带来什么产品和服务，但是他相信 4G 和移动互联网为我们带来生活方式 的深刻变化 ， 后来的发展验证了这个预见 。 今天我们都离不开智能手机 ， 我每天 要用 6 个多小时 “刷屏 ”， 因为离不开微信 、 支付宝 、 手机视频还有抖音等 4G 时 代风行的应用。我们身边的无数商业模式和业务内容深植 于 4G 网络之上。 我很赞成这样一句话，如果说 4G 改变了生活， 5G 则将改变世界。因为 4G 在带宽、时延和接入特性上仍然不能完全适应前面所述的物联网、人工智能等热 点技术，而 5G 的到来则会克服 4G 的诸多不足，给物流等领域带来革命性的变 革。国家发改委把 5G 誉为全球新一轮科技革命产业变革的代表核心技术之一， 也是实现万物互联人机交互的战略性信息基础设施。不仅我国政府高度重视 5G 发展，提出加快 5G 的商业步伐，欧美等发达国家都把 5G 视为新技术革命竞争 的制高点。 我们发现，新一代物流行业最大的特点是智慧性，因此在物联网技术、人 工 智能技术、大数据云计算技术和区块链技术这些核心技术的驱动下，新一代智慧 物流呈现出全新的架构体系。无论是各种核心技术的产品落地，还是整体智慧型 物流架构中传输层的需求，目前的网络技术并不能胜任。因此， 5G 网络技术是 一个关键性的驱动因素。 5G 的全面商用是新一代物流行业全面发展的一个重要 契机。 2 5G 具有很多关键技术，包括控制与转发分离技术、多元场景接入技术、移动 边缘计算技术 MECC、按需组网技术、大规模 MIMO 技术以及无线自组织网络 MESH 技术等。这些关键技术促成了 5G 的很多优势，例如控制转发分离技术使 得 5G 接入 灵活，时延较低；移动边缘 MECC 技术使得 5G 时延较低；网络切片 等组网技术使得 5G 业务拓展性较好等等。 5G 网络技术能够作为新一代物流行业的重要技术支撑，主要由于其具备具 有以下优势：高速度数据传输、传输低时延、海量接入特性、按需组网、移动边 缘计算、网络泛在能力高、功耗低、传输安全性高。在 5G 的推动下，一方面核 心技术例如人工智能、大数据与云计算、物联网以及区块链技的产品可以快速落 地为新一代物流服务；另一方面，物流架构中引入 5G 作为关键传输层技术，由 于其无缝接入特性使得其他通信技术的业务可以被有效接入和融合。 5G 在新一代物流行业中有很多应用场景，比较常见的是全自动化运输、智 能仓储还有增强现实应用等等。全自动化运输包括无人车快递运输、无人机配送 等等，因为 5G 的低时延特性，这类场景在新一代物流中很常见；智能仓储场景 得益于 5G 的海量接入特性，大量物联网设备将被无缝接入仓储环境中，形成智 能分拣、无人仓储以及智能佩戴等等应用；增强现实技术实现的场景包括协助员 工完成分拣，协助快递员识别门牌号等等。这些应用场景对于上游企业和广大用 户可以体验到更高的服务质量，当然需要企业投入更多的硬件资源，国家制定更 加合理的法律约束，例如自动 化 驾驶相关的交通法规。 另外， 5G 在新一代物流行业中也有一些特殊的场景，以 5G 加速的物流数据 计算平台场景为例，在物流运输过程中， GPS 导航系统可以通过 5G 获取远程云 物流平台提供的信息数据进行路径规划和故障避免；在冷链供应的物流体系中， 节点可以通过 5G 连接远程云物流架构实现温度调控和物品跟踪；在物流供应链 中，很多物流服务人员都需要使用终端设备， 5G 可以通过大数据中心和云计算 服务实现即时分析，为客户提供更加全面的物流服务；物流中有很多嵌入式设备， 基于 5G 和数据计算平台都可以对现实场景及时反馈，例如无人机配送。 5G 促进了物流大数据和云计算平台的发展，海量数据的来源将变得更加广 泛，不仅仅是上层应用中，更会是任意一个物流节点，这些数据都可以被上传云 端数据库，同时能够被及时更新。所以，在 5G 的作用下，无论是下游的物流企 业还是上游的电商企业，还是作为客户的广大消费群体，既是数据的产生者，也 是数据的搬运者，更是数据的得益者。从这一点论述， 5G 显然可以提升新一代 物流行业的服务质量和公信力。当然，虽然 5G 可以促进物流大数据和云计算平 台的高效运转，但是只能从数据传输质量角度发挥作用，还需要大数据存储策略 和云计算服务方案的高效执行 ， 才能有所保障。 另外，数据安全一直是各行业关注的问题，物流也不例外，任何一家电商平 台无论在 PC 端和移动端，还是后台系统都会有很多数据保护算法为相关应用护 航。 5G 因为具有高带宽特性，使得区块链能够更为高效地完成秘钥计算和数据 处理，和上游的电商平台的安全方案一起维护物流体系的安全，能够使得物流企 业和消费用户以及电商企业安心运转。基于 5G 支撑的区块链技术能够真实可靠 地记录和传递物流过程产生的资金信息、产品信息以及物流位置信息， 5G 技术 可以保证信息传递过程的实时性和高效性，提升行业整体效率。从这一角度讲， 区块链技术 维护了整个物流关 系产业链的安全，促进了行业的发展，但是区块链 应用对于硬件要求较高，例如需要使用到并行和分布式计算等等。推进物流企业 的基础设施和计算机资源建设是目前此应用场景急需关心的问题。 3 当然，我们相信 5G 它也不是一个一蹴而就的过程，它会沿着我们大致设想 的曲线进入到物流的应用，逐步发挥它的高速带宽、海量接入、低时延优势，为 我们创造更多高效的物流场景。 在刚刚结束的两会上，有的专家代表就提出利用 5G 技术发展工业互联网。那么，我们物流行业是不是可以对标学习工业互联网 来发展物流互联网，更好地服务上下游产业链，这是 一个值得深入研究的长远课 题。 因此， 我们物流信息互通共享及应用国家工程实验室对 5G 发展业高度重视， 联合南京邮电大学等院校 专家，对 5G 在物流领域的应用进行了前瞻性的系统研 究，完成了 5G 通信技术在新一代物流行业中的应用前瞻研究报告，供行业 参考。 借此机会， 物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室 愿意 积极配合国家 相关部门、协会，联合 联合科研院所、技术专家、标杆企业等主体，围绕 5G 技 术的行业应用推广，共同建设一个开放动态的研究生态圈，更好的抓住 5G 时代 赋予智慧物流发展的新机遇和新空间。 4 1 物流技术 的 现状 与 发展 趋势 物流服务 既 是 企业生产和销售的重要 保障 ，更是国民 生产生活的 关键 支撑 。所以，物流 就像一个国家的经脉血络，紧密地联系着生产者与消费者 。 尤其 21 世纪来 ， 随着计算机与 通信技术的蓬勃发展 ， 物流重要性更加 突 显 出来 。 1.1 物流 行业 的 发展进程 自从 十八大 召开 以来， 国家领导人 曾经多次 对各地物流企业进行 参观调研 ， 对物流业发 展 提出了重要指导 。 物流业发展中长期规划（ 2014-2020） 中认为 物流 行 业 是基础性和战 略性产业，能够提升国民经济的发展 。 物流行业发展与 零售业 变化 息息 相关 。 纵观零售业 发展历史 ， 从传统 线下模式 发展到电 商 模式 ， 再 到如今 出现 新的 零售 业 革命 。 无论是 京东 无界零售 理论 ， 还是 苏宁提出 智慧 零售 产业 ， 还是 阿里 畅想 的 新零售 规划 ，都是认为资金和商品是 新 零售系统的 关键因素 ，而新时 代 智能技术却是这关键因素的前提 ，最终 目的是 使得 供应端 能够 在 降低成本 需求 的同时 还能 实现高效率的运营 ，在 客户 端 更能实现 自由自在 、 任意形式 的 消费 体验 。 线下 时代 电商 时代 新零售 时代 自行货运 产运分离 第三方物流 B 2 C 快递 B 2 C 一体化 2 B 2 C 融合 新一代物流 时间 地位 图 1.1 物流演变历史 图 1.1 说明了 物流 行 业 发展与零售业发展休戚相关 ， 物流从简单线下的产品仓储和运输 发展到电商时代下的现代物流体系， 再 到今天各种 前沿 技术的融合，形成经济全球化条件下 的 新一代物流体系， 为新零售行业提供了服务保障 。 传统物流 更多是 物理意义上的 物品流动， 目的是 给企业带来 运营效 益 。 起初， 各家制造 商企业 开始建立自己的物流线用于 自家 商品的仓储、调度和运输，逐渐 演变 出 生产供应商和 经销商的关系， 接着 有一些私立的物流 团队承担运输任务， 至此 生产和物流开始 逐步 分离。 紧接着 ， 很多第三方物流公司如雨后春笋般出现，运输渠道也变得多样性， 物流线分布于 海 陆空。 与 这一时期的物流行业对应的是 线下零售时代，物流技术更注重于产品运输的效益， 既能够提高生产供应商的上产效率 ，也能够加快产品运输的效率。所以，传统物流技术和交 通行业紧密联系，很多 和 交通 相关 的热点技术被融入到物流行业中，例如物流网络的构建、 物流路径的智能选优、仓储选址以及物流航线规划等等。 直到 线下 零售 时代 后期， 计算机 热 潮开始 席卷全球 ，很多物流公司也具有了自 主 开发 的相关物流软件，例如用于物流路径的规 划系统，物流物品跟踪的 GPS 定位系统以及物流财会分析的 ERP 软件等等，这一现象正说 明了物流行业即将 被 注入计算机血液， 很快 零售业迎来了 电商时代 ，物流行 业 也 迎来了一个 5 全向繁荣的 阶段 ， 这一阶段经常被称为现代物流 。 现代物流业 开始 迅猛发展应该 得益于 电商事业的发展， 随着很多电子商务公司的出现， 物品运输不再局限于生产商和经销商之间 ，更是发展到每一个 消费者 身边，每个人都成为了 物流网络中的一个节点， 网民 在电子商务网站上下单一件 商 品，都会需要物流团队来提供 物 流 运输 服务。 从这可以看出， 电子商务时代 重新定义了物流产业，其不再只是生产端与销售 端的 桥梁 ，而是直接 延伸到每个 消费者 。 物流从可以应对 B2C 零售模式到 B2C 一体化 零售 模式 ， 再到最终 可以应对 2B2C 融合零售模式 。 这一阶段中， 计算机技术 推动了物流行业的 进步，物流行业带动了电商的发展， 两者 相互支撑 才 形成 现代物流体系。 电商时代下 ， 现代 物流体系 依赖于计算机和现代通信技术，首 先 电商是计算机 技术 与零 售业的成功结合体，从阿里巴巴到后来的京东，再到后来数以千计的电商平台慢慢茁壮起来， 物流在此承担着不可忽视的作用。 其中 ， 物流的调度计算依赖于具有高速计算性能 的设备终 端 与最优的智能算法，物流的信息分享依赖于成熟的智能可视化技术与高质量的通信技术 ， 物流的平台一体化更依赖于各种高性能 的分布式计算机系统 ，物流产品的跟踪和追溯依赖于 日新月异的 物联网技术和 嵌入式通信技术 等等， 现代化物流体系 也因此 变成计算机技术和通 信技术驱动的大平台化架构 。 现如今，物流行业 急需 一场 革命 ， 才能 紧跟零售行业发展的脚步 ， 一起创造 零售业的新 时代，新一代物流技术 因此 呼之欲出。 以史为鉴 ，不难发现物流行业的发展一直稳步前趋 ， 与其说是为了加快脚步跟紧零售业的发展，不如说是物流技术从未停止前进的脚步，一直吸 收 其他 前沿技术 ， 完善 物流 行业中 存在 的不足。图 1.2 正 说明了物流行业 能够快速 发展的驱 动因素。 消费 与 产业 升级发展 人 货 场 参与和体验 定制化 泛化 场景多样性 技术 变革 人工智能 数据存储 大数据 云计算 。 。 。 物流行业 Driver 图 1.2 物流行业的驱动示意 物流行业 每一次变革都是 由 两股力量共同推动的结果即消费和产业的升级和 技术的突 破 。 这两股 驱动 力量 相辅相成 ， 共同 牵引供应链的 “权力中心 ”持续 进行 转移 ， 同时 物流在整 个商业系统中 也所担任的角色 同样 也在不断升级 。 通过上面 的 内容可以发现 ， 物流的发展大 部分是 由于 先进的信息技术推动，例如大数据、云计算、人工智能等计算机技术，物联网、 传感网、 GPS 等等。 下一节 本文 将会具体介绍新一代物流依赖的热点技术以及这些技术在物 流行业 中目前的 研究进展。 1.2 新一代 物流 的 热点 技术 新一代物流拥有短链、 智慧以及共生的 特征， 具有 快捷 、 方便 、 智能化的 优势 ，这些都 离不开计算机 、通信 技术 的推动。那么 本节将具体介绍 新一代物流中比较热门的技术。 6 1.2.1 物联网技术 物联网 （ The Internet of Things, IOT） 作为新一代信息技术， 成为 网络 通信 领域的重要分 支 。 首先，物联网 的 基础是 互联网 ， 互联网是物联网的基石 ， 更简单地描述就是物联网以互 联网为主要 核心 。其次， 物联网 通信方式不仅仅局限于人与人之间的通信 ， 更是将通信形式 转移到实际场景中任何两个物品之间 。因此，物联网技术通过射频识别 （ Radio Frequency Identification, RFID） 、全球定位系统 （ Global Positioning System, GPS） 、激光扫描器 、 红外感 感知层 传感器 执行器 R F I D 二维码 智能终端 网络层 通信模块 电信网 、 互联网 物联网 网关 延伸网 专用网 应用层 信息处理 应用集成 云计算大数据 网络管理 Web 服务 图 1.3 物联网架构 应器信息传感设备，按指定的协 议标准进行信息交换，从而可以智能地对物品进行 跟踪识别 以及监控维护等操作 。物联网可以单独进行局域网通信，也可以接入互联网，甚至可以和移 动通信网络等融合，直接实现人类社会与物理世界的信息整合。 因此 ， 物联网是一项交叉技 术， 具体 融合了前沿 一些关键技术 的 例如 传感器和嵌入式 等等。图 1.3 即基本 物联网架构。 智能终端 智能物流网关 信息采集设备 智慧农业 仓储管理 自动分拣 立体仓储 图 1.4 新一代 物流 中 物联网技术应用 物联网领域中有很多热门技术 ， 例如用于标签信息读写的 RFID、无线数据通信的传感 网 WSN、全球定位导航系统 GPS、车载系统、手持终端 PDA 以及大型物联网架构平台 NB- IOT 等等。正是上述这些物联网技术，使得物流中每一个节点能够融入物联网大框架中，使 得每一个独立的物流模块能够相互通讯，提升了物流运输的效率 并 构建了一体化的 物流 信息 7 平台。图 1.4 详细介绍 了 新一代 物流中的物联网应用 ， 下面 做更深入的 场景 分析 和 说明 ： （ 1） 射频识别 RFID 是新一代物流中使用最广泛的物联网技术 。 目前， 各大物流企业 利用 RFID 技术完成 了 物流环节中标签信息的流转，例如仓储管理过程中使用标签记录物品 信息、自动分拣系统根据电子标签读取物品具体 属性 、货物追溯过程中利用手持 PDA 和网 络系统完成物品 关键 信息的 录入 。 RFID 技术 采用无线射 频手段 实现 基于 双向通信的自动设 识别 系统 。 新一代物流 行业是 智慧 型 产业 ， 所以将会更加依赖 RFID 技术，通过电子标签标 记各种 运输的 物品， 各 物流节点 通过 RFID 技术 识别 并 获取物品 详细的 信息，物流企业 通过 RFID 技术能够 实时掌握物流运输过程 中产生 的各项 位置 数据 ， 从而 可以 智能地 对运输车辆 和货轮 调度 ， 进而 可以 实现 对物流配送可视化管理 的目的 。 （ 2） 车载 GPS 也是 物联网技术 应用在物流中的成功典范 ， GPS 系统 可以 对珍贵物品进 行 实时追踪 ，能够为 新一代物流行业 提供物流配送和动态调度功能，此外还能够帮助 物流 企 业在运输过程中优化车辆行驶路线和调度车辆进行装卸货物 等工作，使得 企业在低成本下创 造出 较高 利润。 （ 3） 无线传感器网络 是物联网 一种 工业应用 ， 对于新一代物流行业也具有非凡的意义 。 例如 在运输途中将传感器的数据及时上传远程数据库 ， 物流企业通过无线传 感器网络，能够 实现 人、物之间相互通信， 各项物流数据可以及时被更新上传 ， 保证物流数据的完整性 。 （ 4） 使用 NB-IOT 类似的物联网信息一体化平台，建立 智能物流网关，监控物品 流向 的信息 ，保密客 户产生的消费数据，实现权限性的数据查询，建立大数据分析体系等等 ,能够 形成集中控制的物流 型 物联网架构 。 （ 5） M2M 技术也是物联网和物流紧密相连的完美体现 ， 新一代物流行业中 ， 该项技术 能够 通过在机器内部有效嵌入无线通信 设备 ，实现物流 节点 与物品之间智能化、交互式的通 信。 M2M 在 新一代 物流行业中 的 主要功能是 能够 对物流运输的物品和设备 进行实时监控 ， 同时掌握实际的外界环境 ，帮助 企业科学地完成物流运输任务 。 因此 ，现代物流体系中物联网技术无处不在，以后新一代的物流也离不开物联网 技术 的 推动。 2018 年， IDC 和 SAP 的报告 中 预测 物联网将使 物流的 交付和供应链效率提高 15， 许多 行业内 专家正在利用这些新技术来改善 物流 系统和供应链 质量 ， 期望 创造更多收入 。 新 一代物流中物联网技术还将做的更多，例如物联网将改进仓库的运作方式，改进 作业 流程以 实现降低 配送中心 成本 的目的 ；物联网还将 被应 用在物流安全领域， 利用传感器 网络 来监测 盗窃行为并保护 物流 资产 安全 ； 另外， 物联网 还可以 被用在仓储管理 领域 实现全智能 一体化 仓储管理等等。总而言之，新一代物流离不开物联网技术的支撑。 1.2.2 人工智能技术 人工智能（ Artificial Intelligence, AI）也是一种 前沿的 交叉技术，主要目的是模拟人类思 维生产出一些智能化的系统，他们像人类一样在社会中发挥着 相应 的职能作用。近年来，人 工智能能够迅猛发展，主要动力来源于信息技术和智能设备，信息技术主要是计算机 技术 和 通信 技术 ，例如高等复杂的运算系统、能够处理数据量巨大的云计算平台和各种 高效 的通信 网络 系统 ，智能设备即指嵌入式设备以及其他芯片和边缘计算机 节点 等 。 图 1.5 详细描述了 AI 的整体架构 。 随着平台、算法、交互方式领域的不断更新和突破，新时代的人工智能技 术将主要以 AI+某一具体产业或行业的形态呈现出来，物流就是其一， AI+物流将会是下一 代物流体系的一个主要特性。 人工智能将会是新一代物流 行业 的 一项重要支撑技术， 图 1.5 中详细描述了在新一代物 流中人工智能技术的应用，下面做更深入的分析及场景说明： （ 1） 使用人工智能完成运输管理系统中的车货匹配 。物流企业 可以 利用人工智能技术 结合自身资源 打造全新的货运匹配平台。基于自身货源建立数字化货运平台，低价获取社会 8 运力。瞄准区域内非整车市场，结合自有货量和货运平台上的社会订单，提高拼货成功率和 车辆装载率，使得车源和货源可以在自有资源和社会资源之间高效分配，打造具有成本优势 的区域内配送 线路 。进一步聚焦同城货源，利用人工智能背后强大的业务逻辑和算法，帮助 自带货量的物流企业打造具有成本优势的同城配送 路线 。 基础设施 互联网 传感器 物联网 服务器 高性能 芯片 基础技术 大数据 云计算 AI 要素 数据资源 核心算法 运算能力 AI 技术 计算智能 感知智能 认知智能 AI 应用 具体 产品 解决 方案 实际 平台 图 1.5 AI 整 体架构 （ 2） 使用机器学习和深度学习完成无人物流驾驶和配送体系 ，无人驾驶技术可以解决 长途运输的困难性，提高物流运输的效率。 无人配送既可以 缩短 配送 时间， 解决当前劳动力 紧张的局面 ， 解决最后一公里的物流配送难题。 信息化 标准化 智能化 运输管理系统 无人驾驶 仓储管理系统 / R F I D 托盘标准化 A G V / A O I 包装标准化 无人车 / 快递柜 电子表单 智能客服 / 路由优化 大数据 图像识别 、 机器学习 图像识别 、 机器学习 图像识别 、 深度学习 图像识别 、 机器学习 语音识别 、 机器学习 运输 仓储 配送 管理 图 1.6 AI+物流 应用示意图 （ 3） 使用图像识别技术 实现 物流信息 自动化 录入 ， 推动物流数字化发展 。 计算机 视觉 识别、 深度学习 等技术 可以 提升手写运单机器 的 有效识别率 ，大幅度地避免 人工输单 ，同时 9 降低这一阶段产生的误差 。 （ 4） 使用语音识别技术和视频识别技术优化 智能客服系统， 这些人工智能领域的 计算 机 技术 可以用来 自动识别 物流企业 场院内外的人、物、设备、车的状态 ，并且 学习优秀的管 理 经验 和指挥调度 方案 等， 进而 逐步实现 对物流工作人员的 辅助决策 ， 甚至 可以实现 自动决 策。 （ 5） 仓储的智能分拣依赖于人工智能 ， 目前已经有很多物流企业开始使用自动分拣系 统 ， 通过人工智能算法完成物流产品的分拣 ， 完全不需要人为参与 ， 这样可以 解放 劳动 生产 力 ，为企业节省成本 。 （ 6） 人工智能 还能为 新一代物流行业提供 更加智慧的运营管理 模式 ，设置出可以自学 习和自适应的 运营规则引擎， 系统 能够 通过历史业务数据和目前业务条件制定运营决策 ，例 如 未来人工智能将 会协助电商平台在不同时期根据商品一些属性自主设置订单，包括订单的 交付日期、运费计算等等，同时可以能自主识别当前时期是否是高峰期还是常规期。 （ 7） 人工智能还能够 实现物流的内部智能调度系统， 通过对商品数量、体积等基础数 据分析，对各环节如包装、运输车辆等进行智能调度，如通过测算百万 SKU 商品的体积数 据和包装箱尺寸，利用深度学习算法技术，由系统智能地计算并推荐耗材和打包排序，从而 合理安排箱型和商品摆放方案。 这些人工智能技术 应用于 物流中 的 运输、仓储、配送以及管理 等 整个供应链各个环节中 ， 形成高效的物流体系。 新一代物流的发展离不开 AI 技术，因为全智能的物流行业相比现在 的物流更高效，可以更精准、高 速地为客户服务。在 AI 促进下， 物流产业开始出现 智慧供 应链。 智 慧供应链可以自上而下分为三个部分 ： 智慧化平台、数字化运营以及智能化作业等。 智慧化平台相当于物流的决策调度部分，数字化运营就是物流的神经中枢，智能化作业就是 物流的实际操作部分。智慧供应链依赖智慧化平台的计算、思考和决策，仰仗数字化运营平 台 物流参数 等进行有效建模，然后 通过模型 可以精准分析和估计，最后 形成 企业经营、自动 化运输和仓储调度作业的 最优 方案 。 1.2.3 大数据 与云计算 技术 在大数据环境下， 传统 的 数据库软件 例如关系型数据库不能有效地 对相关 内容进行 存储、 管理和抓取 的数据集合， 因为大数据 具有 体量 大 、 类别多、价值密度低 和 处理速度快 等特征 。 从传统数据库 到 大数 据 平台 的 发展 不仅仅是技术 需求上的蜕变 ，更 是 数据管理模式 的颠覆 。 大数据与云计算一般都会在一起被提及，相互促进 、 相互发展 。 云计算作为一种远程计算 工 具 ，可以提供强大的计算能力， 高效地 支撑着 大数据 存储、管理和分析，已经成为大数据时 代不可或缺的工具。 现代物流行业已经不再 局限于 传统物流，节点的数量每天以千万的数量 级 增长，每天产生的物流数量可以以亿计数，物流中产生的数据种类繁多 ，所以物流数据的 处理已经完全 达到 大数据 量级 。 物流数据又具有时效性，对于客户和供应商来讲，数据的处 理速度就是第一要义，所以云计算也 必然 是 物流计算框架的必要组件。 物流中使用的云计算框架由云请求端、应用服务平台以及云提供端三个重要部分组成。 云提供端通过 QR 或者条形码、 RFID、电子标签和 传感器等技术 能够 对货 物信息进行 智能 感知 ； 然后 ， 通过虚拟 自动化 技术创建 虚拟资源池， 实现了 基础架构即服务（ IaaS）云业务 模式 ； 最后，提供端的业务层 主要 工作是 协调业务 间的流转，定时向用户 提供 SDK 接口 、 以及平台对接的 Web Service 及 消息队列服务 等。 应用服务平台 以 大数据 和云计算为 支撑 下 的操作平台，可以 提供核心服务 ，也可以 向云提供端提供 管理 和维护等 相关 功能。 物流架 构中的大数据技术 应用 的方式主要 是 辅助数据的存储、管理和决策以及用户消费的分析 等 等 。 物流数据源 包括 地理 位置 信息、 物流 车 辆的路径以及其他 社交媒体 产生的物流信息 等。 10 中间层 主要包括 物流管理 的 大数 据服务，可以实现物流 数据 的 服务注册、 物流模型的建立 、 物流数据的 动态生成、 物流数据 请求 的 分解、 物流数据查询处理的 结果 重组反馈 等功能 ，且 具有 向上层 物流 应用模块提供数据 查询 、数据 挖掘分析 和数据 报表 可视化等服务 的能力 。 新一代物流中离不开大数据和云计算的服务支撑， 下面做更深入的分析及场景说明： （ 1） 例如物流配送中心的选址问题 ， 近几年前沿的研究报告中，大数据和云计算技术 为配送选址提供了 很多参考方案 ，并且已经通过 很多实践取得丰厚的成果 。 （ 2） 云计算与大数据还可以实现路径监控、 物流 资源 的合理分配 等功能，有利于 实现 车辆调度、优化路线、信息查询等相关计算； 物流资源 指运输资源和存储资源 ， 只需要 从海 量的数据中提取当前的 需求信息，同时对已配置和将要配置的资源进行优化，从而实现对物 流资源的合理利用 。 （ 3） 云计算与大数据技术还可以实现多级配送，一级配送中心直接通过数据仓库和大 数据挖掘技术等对订单需求量、装卸能力等进行有效分析，实现对物品品种和数量的可控预 测，二级配送点辅助一级配送中心进行送货，可以达到避免货物长期囤积等状况， 实现 优质 的服务水平。 （ 4） 在物流决策中，大数据技术 与云计算技术应用十分广泛， 竞争环境的分析与决策 和 物流供给与需求 分析 都需要庞大的物流数据分析 和高性能物流计算 。在竞争环境分析中， 为了达到利益的最大化，需要与合适的物流或电商等企业合作，预测 竞争对手的 发展动向 。 物流的供给与需求匹配方面，如果分析特殊时期和 相应 区域 的物流 供需信息 ， 可以 进行合理 的配送管理。 （ 5） 物流业务 易于多变 同时 随机不可预测 ，通过大数据分析 与云计算 ，可以有效了解 消费者偏好，预判消费者的消费可能，提前做好货品调配，合理规划物流路线方案等，从而 在物流高峰时期，物流运输 效率仍能保持高水准 。 （ 6） 最后管理层面上，新一代物流中离不开大数据和云计算实现智能决策，大数据技 术可以对客户习惯与偏好进行归类，从而可以为用户提供专业并且个性的服务。 大数据技术与 云计算技术将为未来的新一代物流行业提供强大的数据支撑和计算服务， 新一代物流行业无论在资源调度、物流配送 、 决策管理还是数据分析上都将出现质量的飞跃。 1.2.4 区块链技术 区块链作为近两年最为热点的前沿技术，也将 成 为新一代物流行业中广泛运用的核心 支撑技术。 区块链技术 利用块链式数据结构来验证 数据 后再进行存储 ， 生成新数据节点 算法 主要依靠 一种 分布式节点共识算法 ，最后 通过 密码学 来保证 链上数据安全性，能够被安全读 取， 同时 可以 通过 由脚本代码组成的智能合约来 自动化 编程和操作数据 ，总 而言之 区块链完 全是 一种全新的分布式基础架构与计算方式。 区块链技术 自从被提出后就 被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后的颠覆性创新的科 技 ， 最开始应用在金融业， 最著名的 案例 就是比特币 。区块链 具有共享账本 、 智能合约、 隐 私保护、 共识机制几个关键特点，使得区块链技术能够被广泛应用在各行业中包含行业中的 金融体系。 新一代物流行业 非常合适区块链技术， 物流生态系统 从外观可以看出由 多个参与 方组成 的利益共同体， 快 递物流行业中的涉及的多流融合的业务场景非常适合区块链技术发 挥它的价值和效果。 应用区块链技术可以显著提高快递物流行业中结算业务的处理速度及效 率，有 效解决物品的追溯防伪问题，充分保证信息安全以及寄、收件人的隐私。 如 下图 1.7， 区块链在新一代物流行业主要有四大应用场景， 下面做更深入的分析及场 景说明 ： 11 物流企业 保险 商家 买家 政府 商品保价 商品出售 服务购买 行业监管 区块链 身份 账户 商品 理赔 区块链 身份 账户 商品 公益组织 公益活动 扶贫商家 商品出售 买家 服务购买 政府 行业监管 区块链 公司 黑名单 行为 其他企业 政府 黑名单共享 行业监管 区块链 公司 安全 规则 其他企业 政府 安全事件 共享 行业监管 图 1.7 新一代 物流中 区块链技术应用 （ 1） 区块链技术在新一代物流 行业中应用 中 最为广泛的是 快递 保价场景， 物流企业 在 物流 商品运输 过程中需要 保险公司 为其 提供商品保价， 在这过程中有三个角色 包括 商家 、 卖 家、 和 政府 ， 商家提供产品销售渠道、 卖家 提供报价服务以及 政府提供 行业监管 。 关键 要把 下面几个关键信息进行上链 ， 例如 商品的物流详情、账户、身份、理赔、其他参考数据等信 息记录 等等 。 在整个 基于区块链的 物流保价流程中 ，当 物流客户 在 对签收 包裹 后， 系统 自动 会 触发账户 的 理赔，合约 就可以 正常结束同时 保费自动 进行 清算。如果 保价过程中 物流 出现 问题件或者遗失件的时候， 保险公司 会 进入 理赔流程。 （ 2） 区块链技术可以 对物流中公益快递事业形成促进作用， 公益活动中物流企业也需要 承担公益物品的运输， 在此场景中 公益组织 方 需要 维护公益活动的执行 ，扶贫商家提供公益 商品的销售 等。 区块链 在这里记录的信息主要是 公益商品的 物流详情， 一旦公益商品的 包裹 被 签收后 区块链上就会进行记录完善 ， 系统 自动触发从物流公司的公益账户转移到公益组织 的账户上。 区块链技术使得公益快递事业更加透明化，增加物流企业的公信力。 （ 3） 区块链技术还可以 在新一代物流行业中形成黑名单共享平台， 快递从业人员 中有很 多 黑名单，目前 只是在线下通过口口相传为主 。区块链技术 可以为物流企业间提供一个黑名 单共享平台， 让每个公司 都可以将具有不良记录的工作人员 记录到区块链上，其他公司也可 以 共享，当其他公司登陆系统可以立即 查询，而且 这些黑名单数据不可以被修改， 能够 被永 久 追溯到 。 （ 4） 区块链技术能够协助 国家对 新一代物流行业的安全监管。 区块链由于具有分布式账 本的特性，每当物流公司出现了安全隐患事件的时候，就会将有效信息记录于区块链上，并 且被监管机构实时监控且永久不可更改。 这样区块链就可以帮助新一代物流行业建立更加完 善安全的监管体制。 （ 5） 除了上面四点 关于物流安全的场景，区块链技术在新一代物流行业中还将有很多其 他业务应用，例如产品 的 防伪溯源， 从生产到销售 过程中 每类 物流商品都会从很多节点流转， 在关键的环节节点，我们 为其 设置一个秘钥 ， 上面携带了这件物品的全部真实信息并且不可 篡 改； 区块链的存储方案 在新一代物流行业中 还可以 自主决定物品的运输路线和日程安排， 12 对比以往的物流数据 ， 对自己的运输路线和日程设计不断优化 ； 对于快件冒领情况， 只需要 查 下区块链即可， 这可以促进物流实名制 。 区块链技术 因为具有 透明性和去中心化的特点，使得其与物流 特征 非常相似，物流过程 中产生的信息记录在区块链中就不可修改，而且每个物流节点都可以从中获取对自己有用的 信息，使得新一代物流行业更加安全透明并且高效。 1.2.5 智慧化物流架构 从物联网、人工智能、云计算、大数据到 区块链 ，这些新一代物流中 的 核心技术说明了 新一代物流架构将会以智慧为主要特征， 下面 用分层设计的方式描述 智慧化的物流架构 ， 如 图