人工智能正在改變物流自動化的方式,,將為勞動密集型產(chǎn)業(yè)帶來革新
2021-08-26
作者:凌華科技平臺產(chǎn)品中心嵌入式平臺及模塊事業(yè)處產(chǎn)品總監(jiān)蔡雨利Zane Tsai
來源:凌華科技
自動化利用技術(shù)的手段,讓人類可以完成更多的任務(wù),。在物流領(lǐng)域,,自動化的潛力巨大且其帶來的好處也是顯而易見的,,尤其是當(dāng)運營方式出現(xiàn)巨大變化或者需求不斷增加的情況下。擴大運營規(guī)模通常需要增加額外的員工,,而這些員工通常沒辦法立刻上崗,,尤其是其他行業(yè)也有類似需求的時候。如何在市場波動的情況下做出快速的反應(yīng),,需要在整個運營的過程中具有快速的行動力以及其他額外的能力,。
物流自動化可以根據(jù)需求的變化快速實現(xiàn)增容。將物流自動化提升到戰(zhàn)略性的地位之后,,不僅可以提高生產(chǎn)力,,而且還可以減少人為錯誤,進而提高工作效率,。有了合適的物流自動化軟件,、硬件和平臺資源,即使在需求較低的時期,,對運營成本的影響也比較小,,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于要維持大量人力所需要的成本。隨著需求的增加,,運營的能力已經(jīng)準(zhǔn)備就緒并且能夠快速啟動,。雖然這些方式能夠為物流公司帶來所需的靈活性,可以快速響應(yīng)需求的變化,,但是,,仍然有機會做得更多。
人工智能將放大物流自動化的影響力
將人工智能引入物流自動化將大大增強人工智能的影響力,。人工智能可以減少常見的半技能任務(wù)(如對產(chǎn)品進行分類和分揀)中的錯誤,。利用自主移動機器人AMR可以提升包裹投遞的效率,包括最昂貴的最后一公里的投遞,。人工智能幫助自主移動機器人AMR進行路線的規(guī)劃和特征的識別,,比如人、障礙物,、交付門戶和門口等,。
將物流自動化集成到任何環(huán)境中時,都會帶來一定的挑戰(zhàn),。它可以像動力傳送帶代替重復(fù)過程一樣的簡單,,也可以像將具備協(xié)作能力的自主機器人引入工作場所一樣復(fù)雜。當(dāng)人工智能被加入到自動化和集成的過程中時,,挑戰(zhàn)將變得更加復(fù)雜,,但是受益也會隨之增加,。
隨著解決方案之間的互聯(lián)互通,以及對流程之中其他階段的了解更加深入,,各個自動化元素的效率也會隨之提高,。將人工智能置于產(chǎn)生數(shù)據(jù)和采取行動的設(shè)備附近,我們稱之為邊緣人工智能,。而邊緣人工智能的采用正重新定義物流自動化,。
邊緣人工智能的發(fā)展極其迅速,其用途不僅限于物流自動化,。將人工智能置于網(wǎng)絡(luò)邊緣的好處必須與資源的可用性保持一定的平衡,,例如電力、環(huán)境操作條件,、物流位置以及可用空間,。
在邊緣處實施推理
邊緣計算讓計算和數(shù)據(jù)更加緊密地結(jié)合在一起。在傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,,大多數(shù)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送到(云)服務(wù)器,并在那里進行數(shù)據(jù)的處理,,再把結(jié)果返回到網(wǎng)絡(luò)的邊緣(如邊緣處的物理設(shè)備),。只有云計算才引入了對延遲的考慮,而這樣的方式對于時間敏感型的系統(tǒng)來說是不可接受的,。這里舉個邊緣計算發(fā)揮作用的例子,,在分揀過程中,從本地捕獲和處理包裹的圖像數(shù)據(jù),,可以讓物流自動化系統(tǒng)在短短的0.2秒內(nèi)就可以做出響應(yīng),。而系統(tǒng)這部分的網(wǎng)絡(luò)延遲則會讓分揀過程變得更慢,不過,,邊緣計算則可以消除這個潛在的瓶頸,。
雖然邊緣計算讓計算更接近數(shù)據(jù),但將人工智能引入到邊緣側(cè),,可以讓過程變得更加靈活,,而且不容易出錯。同樣地,,最后一公里的物流很大程度上依賴人工,,但使用邊緣人工智能的自主移動機器人AMR卻可以改善這一現(xiàn)狀。
引入人工智能對物流自動化中使用的硬件和軟件來說,,將產(chǎn)生重大的影響,,并且存在越來越多的潛在解決方案。通常,,用于訓(xùn)練人工智能模型的解決方案不適合在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)部署模型,。用于訓(xùn)練的處理資源是為服務(wù)器而設(shè)計的,,其對能耗和內(nèi)存等資源的需求幾乎是不限制的。而在邊緣,,能耗和內(nèi)存則是有限制的,。
異構(gòu)的趨勢
在硬件方面,大型的多核處理器不太適合邊緣人工智能應(yīng)用,。相反地,,開發(fā)人員正在專項針對邊緣人工智能部署優(yōu)化的異構(gòu)硬件解決方案。這種方案包括了CPU和GPU,,當(dāng)然,,還可以擴展到ASIC、MCU和FPGA,。某些架構(gòu)(例如GPU)擅長并行處理,,而其他架構(gòu)(例如CPU)則更擅長順序處理。今天,,沒有一種單一的架構(gòu)可以真正做到為人工智能應(yīng)用提供最佳的解決方案,。總體的趨勢是使用能夠提供最佳解決方案的硬件來配置整個系統(tǒng),,而不是使用同一架構(gòu)的多個實例,。
這種趨勢指向了異構(gòu),其中有許多不同架構(gòu)的硬件處理解決方案,,通過配置進行協(xié)同工作,,而不是使用多個設(shè)備(所有設(shè)備都基于相同的處理器)的同一架構(gòu)。能夠為任何給定的任務(wù)引入正確的解決方案,,或者在特定設(shè)備上整合多個任務(wù),,這樣可以提供更大的可擴展性能,以及優(yōu)化的每瓦和/或每美元性能,。
從同構(gòu)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向異構(gòu)處理需要一個龐大的解決方案生態(tài)系統(tǒng),,以及具備在硬件和軟件級別上配置這些解決方案的成熟的能力。這就是為什么要與一家有能力與所有芯片供應(yīng)商建立合作伙伴關(guān)系的供應(yīng)商合作的原因,,因為這個供應(yīng)商能夠為邊緣計算提供解決方案,,并與客戶一起合作開發(fā)具備擴展能力和靈活能力的系統(tǒng)。
此外,,這些解決方案使用Linux等通用開源技術(shù),,以及機器人操作系統(tǒng)ROS2等專業(yè)技術(shù)。事實上,,越來越多的開源資源正在開發(fā)之中,,以支持物流和邊緣人工智能。從這個角度來看,沒有單一的“正確的”的軟件解決方案,,運行軟件的硬件平臺也是如此,。
利用模塊化的方法構(gòu)建邊緣計算
為了提高靈活性并減少被供應(yīng)商綁定,凌華科技在硬件層面上開發(fā)了一種模塊化的方法,,這樣可以讓任何解決方案中的硬件配置變得更加靈活,。實際上,硬件級別的模塊化可以讓工程師更改系統(tǒng)硬件的任何部分,,例如處理器,,而且不會造成系統(tǒng)范圍的中斷。
在部署邊緣人工智能等新技術(shù)時,,“升級”底層平臺(無論是軟件,,處理器等)的能力尤為重要。每一代新的處理器和模塊技術(shù)通常為網(wǎng)絡(luò)邊緣的推理引擎提供了更好的功率/性能的平衡,,因此能夠快速利用這些性能和功率增益,,把整個物流自動化系統(tǒng)的中斷降到最低的程度,并且邊緣人工智能系統(tǒng)設(shè)計也是一個明顯的優(yōu)勢,。
通過使用微服務(wù)架構(gòu)和Docker容器技術(shù),,將硬件中的模塊化擴展到軟件中。如果有更優(yōu)化的處理器解決方案可用,,即使它來自不同的制造商,,軟件利用處理器也是模塊化的,可以替代之前的處理器,,而無需更改系統(tǒng)的其余部分。軟件容器還提供了一種簡單而強大的方式,,可以添加新的功能以運行在邊緣人工智能中,。
容器(Container)內(nèi)的軟件也可以是模塊化的。凌華科技用于人工智能視覺產(chǎn)品的Edge Vision Analytics(EVA)SDK(軟件開發(fā)套件)就是一個典型的例子,。該平臺基于Gstreamer,,專注于構(gòu)建人工智能視覺管道所需要的基本功能。人工智能視覺管道的每個階段都使用現(xiàn)成的開源插件(自身包含模塊)來簡化管道的開發(fā),。這些插件包括圖像捕獲和處理,、人工智能推理、后處理和分析,。
硬件和軟件的模塊化和容器的方法,,最大程度減少了被供應(yīng)商綁定的危險,這就意味著解決方案不依賴于任何特定的平臺,。它還增加了平臺和應(yīng)用之間的抽象,,使得最終用戶更容易開發(fā)自己的,不依賴于任何平臺的應(yīng)用程序。
我們通過一個數(shù)據(jù)庫來簡化升級的過程,,該數(shù)據(jù)庫在組件可以用時對其進行表征,。使用該數(shù)據(jù)庫,工程師可以選擇適合的產(chǎn)品,,以實現(xiàn)推理性能和系統(tǒng)資源之間的完美平衡,。
物流自動化最重要的要求之一就是要實時響應(yīng)。因此,,與一個在軟硬件組合開發(fā)系統(tǒng)方面有著豐富經(jīng)驗,,并且能滿足應(yīng)用需求的供應(yīng)商合作是非常重要的。凌華科技的方法就是使用可以與專業(yè)的第三方技術(shù)(如LiDAR傳感器)集成的模塊,。
結(jié)論
在物流自動化中部署邊緣人工智能不需要更換整個系統(tǒng),。首先需要評估工作空間并確定可以真正從人工智能中獲益的階段。主要的目標(biāo)是降低運營支出的同時提高效率,,尤其是在勞動力短缺的時期可以應(yīng)對需求的增加,。
越來越多的科技公司致力于開發(fā)人工智能解決方案,但是大多數(shù)公司通常只針對云計算,,而不是邊緣計算,。在邊緣側(cè),其運行條件是不同的,,資源可能有限,,甚至可能需要專網(wǎng)。
通過使用人工智能等技術(shù),,自動化在物流運營中將持續(xù)增長并得以擴展,。這些系統(tǒng)解決方案需要特別設(shè)計,用以滿足惡劣的運行環(huán)境,,這與云或者數(shù)據(jù)中心的需求截然不同,。我們使用模塊化的方法解決這個問題,這個方法提供了極具競爭力的解決方案,、更短的開發(fā)周期和靈活的平臺,。