淺論高校集成物流中心終端服務(wù)系統(tǒng)創(chuàng)新

王耘田 俞晟然 郭子鈺 秦寶 孟娜

【摘要】通過對高校物流服務(wù)中心（以菜鳥驛站為例）的包裹入庫和取出流程進(jìn)行再設(shè)計，以及對已有的智能快遞柜進(jìn)行創(chuàng)新性改造，探討人工智能技術(shù)在物流服務(wù)“最后一公里”中應(yīng)用的可行性。其中流程創(chuàng)新設(shè)計從包裹入庫與出庫時人工智能技術(shù)的應(yīng)用，以及包裹數(shù)量監(jiān)控和客戶信息管理等方面展開；貨柜結(jié)構(gòu)改造包括貨柜的規(guī)格，存儲結(jié)構(gòu)，貨柜內(nèi)部設(shè)計，抓取設(shè)備設(shè)計等方面。另外針對包裹運(yùn)輸過程監(jiān)控及數(shù)量監(jiān)控和客戶信息管理，主要應(yīng)用RFID技術(shù)，該技術(shù)可應(yīng)用至運(yùn)輸，配送，退換貨等各個環(huán)節(jié)，減少人為誤差，增加效率，并且貨柜設(shè)計還包括了計算機(jī)管理系統(tǒng)輔助RFID技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】物流；智能貨柜；RFID

一、已投入應(yīng)用的智能快遞柜的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)

目前，智能快遞柜發(fā)展比較成熟的類型是我們熟知的“自助存取柜”這種貨柜的工作原理是：快遞員將包裹放入一個指定的貨柜，然后將該貨柜的取貨碼短信告知顧客，顧客輸入取貨碼后，貨柜自動開啟取件。這種類型快遞柜的優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）方便快捷：便捷性的體現(xiàn)主要是：①時間便利，快遞柜全天24小時使用，讓收件者可自由安排時間。②地點(diǎn)便利，智能快遞柜都是集中設(shè)置，作為集約式物流服務(wù)中心的菜鳥驛站已經(jīng)在地點(diǎn)設(shè)置方面比其他分散的代收點(diǎn)取得了進(jìn)步。③操作便利，當(dāng)快遞員進(jìn)行快遞件配送時，只要按所給的操作流程將快遞件放進(jìn)智能柜后，收件人立即會收到一條系統(tǒng)自動發(fā)送的短信，提示收件人。收件人憑收到的取貨碼可隨時方便的取走快件。

（2）安全：以江蘇省南京市中國藥科大學(xué)為例，在菜鳥驛站入駐之前，各快遞公司代收點(diǎn)的快遞包裹管理很混亂，通常是將包裹直接卸下擺在地上或者臨時搭建的貨架上，身份的核驗(yàn)不嚴(yán)格，容易出現(xiàn)快遞錯拿和被盜的現(xiàn)象。菜鳥驛站入駐后，將各快遞公司的包裹集中管理，同時安裝監(jiān)控，上述情況出現(xiàn)一定緩解，但是由于菜鳥驛站完全由人工管理，包裹數(shù)量大，貨架擺放凌亂無序以及身份核驗(yàn)僅是拍照證件備查，所以相比于智能快遞柜“一個蘿卜一個坑”式的包裹入庫和輸入取貨碼開柜取貨的模式，存在安全隱患。因此智能快遞柜的安全性可以保證。

（二）缺點(diǎn)

這類快遞柜也有一些缺點(diǎn)導(dǎo)致其在高校，大型住宅區(qū)等地沒有大規(guī)模使用和推廣開。

（1）空間利用率低：智能快遞柜的規(guī)格是統(tǒng)一的，即每個快遞柜的體積大小是相同的，但是快遞包裹的體積大致分為大、中、小三類，但是快遞柜的規(guī)格是按照可以放進(jìn)體積較大的包裹而設(shè)計的，以便絕大多數(shù)包裹都可以放進(jìn)柜中，如此中型和小型的包裹也只能放進(jìn)一個比自身體積大很多的快遞柜中，而導(dǎo)致空間的浪費(fèi)和快遞柜占地面積的增大。

（2）性價比低：一套成規(guī)模的智能快遞柜價格昂貴，另外快遞柜使用頻率高，快遞員放快遞，客戶取快遞，都要開關(guān)快遞柜，如果快遞柜設(shè)置的地點(diǎn)客戶群較大，則快遞柜的折舊速度較快，整套快遞柜的性價比變低。若在某些居民小區(qū)設(shè)智能快遞柜，由于小區(qū)居民數(shù)量的限制，快遞柜利用率相對不高，因此這類智能快遞柜是不錯的選擇。但是如果在高校，情況則完全不同。首先高校人數(shù)眾多，且主要以年輕人為主，網(wǎng)購是其主要的購物方式之一，所以網(wǎng)購的頻率較高，導(dǎo)致高校快遞的數(shù)量要比居民區(qū)等高出很多，快遞柜的使用頻率相當(dāng)高，折舊更快。從目前市場行情看，一套可以放40件包裹的快遞柜，價格在4000元～4500元左右，如果引進(jìn)控制貨柜的計算機(jī)和系統(tǒng)，價格則在22000元左右，顯然這樣價格的快遞柜是無法在日均3000件包裹的高校物流中心推廣應(yīng)用。

二、基于高校集成物流服務(wù)中心智能快遞柜的設(shè)計

設(shè)計分為流程設(shè)計與貨柜結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用了RFID技術(shù)，計算機(jī)信息管理系統(tǒng)以及貨柜存取路徑的優(yōu)化方法。

（一）入庫出庫流程的設(shè)計

1.包裹入庫

首先，新包裹進(jìn)入入貨口，由計算機(jī)掃描單號，識別包裹體積并判斷是否需要大型取貨口。其次，由機(jī)械臂抓取包裹移動至大（?。┤胴浛?，進(jìn)行存貨。最后，確認(rèn)存貨完畢后，將單號信息上傳至數(shù)據(jù)庫，并生成取貨驗(yàn)證碼，以短信的形式發(fā)送給顧客。

2.包裹出庫

首先，客戶憑短信驗(yàn)證碼進(jìn)行取貨，將驗(yàn)證碼輸入系統(tǒng)后，由系統(tǒng)判斷包裹所在的貨柜。其次，機(jī)械臂在升降裝置和水平傳輸裝置的運(yùn)動下，從貨柜抓取包裹至取貨口。最后，包裹取走后，貨柜中的壓力傳感器因感受不到壓力，會將包裹已取走的信息上傳計算機(jī)，計算機(jī)更新庫存。

（二）設(shè)備設(shè)計與相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

1.貨柜設(shè)計

首先，貨柜規(guī)格：貨柜規(guī)格分大小兩種，大型貨柜的規(guī)格1000mm×800mm×800mm，用來存放體積較大的包裹；小型貨柜的規(guī)格500mm×400mm×400mm，用來存放體積中等和較小的包裹。對于少數(shù)超大型包裹，可采取集中存放由顧客自行領(lǐng)取或者上門配送。其次，貨柜結(jié)構(gòu)：貨柜外部為顧客操作界面和取貨口，共設(shè)置兩個大小取貨口，分別按照大貨柜和小貨柜的規(guī)格存放。貨柜內(nèi)部采用托盤存儲方式，為多排多列的存儲結(jié)構(gòu)，每個貨柜中安裝無線傳感器和壓力傳感器，以便隨時獲取包裹的信息和包裹的入貨取貨狀態(tài)。貨柜的檢測功能有高度檢測、重量檢測

2.抓取設(shè)備設(shè)計

抓取設(shè)備結(jié)構(gòu)由互相垂直的導(dǎo)軌形成的導(dǎo)軌面以及可旋轉(zhuǎn)升降桿和機(jī)械臂組成。水平傳送導(dǎo)軌可以使抓取臂前后左右移動，在導(dǎo)軌上方有一根垂直于導(dǎo)軌面的可旋轉(zhuǎn)升降桿，可以控制抓取臂的上下移動，抓取設(shè)備的各組成部分成相互垂直的結(jié)構(gòu)。通過抓取臂的運(yùn)動和抓取可以實(shí)現(xiàn)包裹在不同貨位上的存取。

3.基于遺傳算法的立體貨柜存取路線的優(yōu)化在任務(wù)隊列中，為了避免個別任務(wù)等待時間過長，在數(shù)學(xué)模型中加入任務(wù)的等待時間。運(yùn)用遺傳算法具有快速全局搜索能力，求解速度快等特點(diǎn)，優(yōu)化抓取臂定位包裹并進(jìn)行抓取的過程的運(yùn)行路徑。

4.計算機(jī)管理控制系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)構(gòu)成：該系統(tǒng)共配置兩臺計算機(jī)，一臺在管理處，安裝CTMIS軟件的查詢模塊，用于包裹信息、自動貨柜使用情況、貨柜信息等的查詢和包裹數(shù)據(jù)庫的管理；另一臺放在物流服務(wù)中心，用于中心日常出入庫業(yè)務(wù)的處理及貨位的維護(hù)管理。

（2）系統(tǒng)功能：貨柜的管理；包裹貨柜的導(dǎo)航；包裹存取管理；貨柜的計算機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)度及控制功能；綜合查詢。

（3）系統(tǒng)流程：首先，初始化：進(jìn)行貨柜管理，明確貨柜的使用情況，哪些貨柜已被占用，哪些可用。其次，存取管理：當(dāng)有包裹要存入或取出時，定位相應(yīng)的貨位或包裹位置，并操控抓取設(shè)備進(jìn)行抓取。再次，管理包裹數(shù)據(jù)庫：將存入的包裹信息，快遞單號上傳至數(shù)據(jù)庫，匹配包裹和相應(yīng)的顧客信息，并生成取貨碼短信發(fā)給顧客。最后，當(dāng)包裹存入或取出成功后，自動更新庫存信息。

三、RFID技術(shù)應(yīng)用

目前，快遞包裹粘貼二維碼以錄入客戶信息，但二維碼安全性不高并且使用效率略低，而RFID閱讀器可同時閱讀多個RFID電子標(biāo)簽，閱讀速度快識別更準(zhǔn)確，是二維碼掃描速度的100～1000倍，以及RFID電子標(biāo)簽可以存儲更多客戶信息。RFID在智能快遞柜的應(yīng)用為：在快遞上去除普通的二維碼，增加RFID電子標(biāo)簽，在智能快遞柜上設(shè)置RFID讀寫器。當(dāng)快遞通過傳送帶入柜時實(shí)現(xiàn)快速掃描，以確定RFID標(biāo)簽中所攜帶的快遞信息，其中包括快遞人姓名，手機(jī)號，地址等，并且記錄快遞所進(jìn)入的位置。根據(jù)后臺對數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而通知收件人來取件。收件人根據(jù)取件號或刷卡或者是掃描二維碼的方式進(jìn)行取件，智能快遞柜通過查找快遞所在的位置，根據(jù)快遞柜的抓取設(shè)備來取快遞從而傳遞給收件人。

在智能快遞柜和快遞上應(yīng)用RFID，可以在快遞入柜時實(shí)現(xiàn)對快遞的精確掃描和準(zhǔn)確定位，為快遞入柜和個人能夠正確取件做鋪墊。

四、結(jié)語

綜上所述，根據(jù)包裹入庫和取件流程，設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)可分為抓取臂和貨柜，貨柜內(nèi)部采用壓力傳感器統(tǒng)計其占用情況，外部采用計算機(jī)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行客戶信息管理以及統(tǒng)計包裹流量。同時包裹的RFID標(biāo)簽有助于系統(tǒng)定位包裹位置及信息錄入；另外采用基于遺傳算法的立體貨柜存取路線的優(yōu)化方法，有助于抓取臂用最短的時間抓取包裹。

參考文獻(xiàn)

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