基于空間定位的快速裝車系統(tǒng)設計★

黃 利，左義海，高 潤，趙 斌，路 輝

（太原工業(yè)學院， 山西 太原 030008）

隨著我國電子商務的蓬勃發(fā)展和日益成熟，網(wǎng)購逐漸成了消費者主要的購物方式。與此同時，與網(wǎng)購緊密相連的快遞行業(yè)也得到了飛速發(fā)展。從快遞行業(yè)現(xiàn)狀分析了解到，受益網(wǎng)購電商崛起快遞業(yè)高景氣增長，2015年快遞業(yè)務量完成206億件，同增48%，最高日處理量超過1.6億件；預計2016年業(yè)務量完成275億件，同增34%。因此快遞行業(yè)發(fā)展過程中也暴露出一系列問題，尤其是在快遞終端部分，如暴力裝件導致快件包裝破損，派件途中找尋快件麻煩等問題。上述現(xiàn)狀都是快遞行業(yè)轉變升級中迫切需要解決的難題，為此我們針對快遞終端提出了一種基于空間定位的快速裝車系統(tǒng)設計。

1 裝置方案設計

本文所述的基于空間定位的快速裝車系統(tǒng)是基于快遞終端和傳統(tǒng)快遞車進行功能改進和機構創(chuàng)新設計，并結合計算機網(wǎng)絡信息技術與互聯(lián)網(wǎng)通信技術對傳統(tǒng)派送快件方式進行升級改進。該裝置的設計及應用旨在轉變快遞業(yè)終端部分的作業(yè)方式來提升快遞行業(yè)的服務能力，將自動化生產(chǎn)方式滲透到快遞行業(yè)中，加速推動快遞行業(yè)的發(fā)展。裝置主要分為：掃描記錄裝置、自動裝車裝置、新型快遞車三部分，如圖1所示。

圖1中的各模塊的功能及工作過程如下：

圖1 系統(tǒng)模型圖

1）掃描記錄裝置。此模塊主要是用來掃描快件上的信息，配合著自動裝車裝置給快遞在快遞車上拍好空間左邊，并打印出“座次表”（如表1）。主要由巴槍、電腦、打印機組成。通過無線連接是巴槍與電腦相連。巴槍掃描快件的信息通過無線連接傳送給電腦。因為此裝置是適用于快遞終端，所以需要收件人的詳細信息，這樣才能方便與快遞員派送快件。電腦接收巴槍掃描的信息，通過電腦程序記錄下來，按照掃描順序排好快件坐標。有打印機打印出快件“座次表”。

表1 快件“座次表”

2）自動裝車裝置。此模塊主要是實現(xiàn)自動裝車。自動裝車有助于解決人工暴力裝車，損壞快件現(xiàn)象，并節(jié)省一部分勞動力。主要由傳送帶、推桿機構、送板裝置、升降平臺組成，在裝車之前將快遞收集板（此收集板分為五列，每列寬為30 cm,沒列只放置三件快件）放在送板裝置上的指定位置，然后將由巴槍掃描后的快件放上傳送帶上運送到下一部分。經(jīng)過推桿機構運送到快遞收集板，快遞收集板“滿三進一”，裝完后再由送板機構將快遞收集板送到升降平臺，最后升降平臺將快遞收集板裝上快遞車，運行流程圖如圖2。

圖2 自動裝車裝置運行流程圖

3）新型快遞車。此模塊主要是為了方便快遞員配合快遞“座次表”使用，每個快遞在車上都有一個空間坐標，方便快遞員找尋快遞。節(jié)省派送快件的時間。此車是基于傳統(tǒng)的快遞車進行簡單的結構改造。經(jīng)過市場調查，快件大小80%不過25 cm×25 cm×25 cm。因此車廂采用全封閉化設計，并將車廂改裝為四層，每一層用快遞收集板（并且快遞收集板可拆卸與車廂分離）隔開，并且從上到下每一層的高度比例為3∶3∶3∶4，由于快件的包裝尺寸大部分在中小尺寸范圍內，所以將上面三層用于放置此類快件；最底層放置少數(shù)包裝尺寸超出常規(guī)范圍的快件。并且找取快件時，快遞車的車門是以側門開的方式打開，并且左右兩側皆可以打開，這樣的設計也方便了快遞員拿取快件，提高了快件的派送效率。

2 運行流程

此系統(tǒng)主要是為了解決快遞“最后一公里”問題。主要適用于小型區(qū)域內的快遞中轉站。當快遞從上一級中轉轉運送過來后，快遞員需要對其快件進行掃描錄入，此過程與該系統(tǒng)的掃描記錄模塊對接?？爝f員將掃描后尺寸小于25 cm立方體的的快件放入自動裝車裝置后，通過自動裝車裝置將快件裝上新型快遞車。超過尺寸的放在指定區(qū)域，快遞員人工裝車。此時掃描記錄模塊中的打印機會打印出快件“座次表”（打印出的快件“座次表”主要是為方便快遞員給哪些不方便自己下樓取件的客戶派送快件），電腦同時也會給收件人發(fā)送快件在快遞車上的坐標。

快遞員拿著快件“座次表”去派送快件。當收件人方便下樓取件時，只需要告訴快遞員自己快遞坐標?？爝f員迅速從車上找到快件。當收件人不方便取件或者需要將快遞放到代收點時，快遞員從快件“座次表”上找到該快件的坐標，然后在車上找到快件，其流程圖如圖3。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢分析

圖3 系統(tǒng)運行流程圖

現(xiàn)在的小型快遞中轉站中快件的裝車一般采用人工裝車，這樣就難以避免出現(xiàn)亂扔快件的現(xiàn)象，這樣容易破壞快件。從而造成不必要的麻煩。此系統(tǒng)采用自動裝車，能有效的解決暴力裝車的現(xiàn)象，并有效的減輕快遞員的勞動強度。

在提高快件找尋速度方面。有研究表明，影響真實場景搜索任務效績的因素主要包括目標模板的具體化程度、搜索場景畫面的混亂度和場景情景。在利用傳統(tǒng)視覺搜索任務進行的研究發(fā)現(xiàn)，目標的模板的具體化程度能夠系統(tǒng)的引導搜索，目標的具體化程度越高搜索反應時間就越短[7]。本文提出的快件“座次表”能大大提高搜索目標的具體化程度，找搜索效率有所提高。并有研究表明，隨著場景畫面混亂程度增加，搜索效績明顯下降[8]。在該系統(tǒng)中快件在快遞車上有序放置，每個快件有自己的坐標。極大的降低了找尋快件時場面的混亂程度，從而提高搜索效率。綜上，本文所設計的系統(tǒng)能大大提高快遞員找尋快件的速度，從而提高快件的派送效率。

為驗證有每個物體坐標后對搜索效率有所提高這一結論，現(xiàn)做以下實驗。

隨機選取27個不同大小的快遞，每個快遞上有不同的人名，然后隨機選7組人，每組10人做此實驗。先將27個快遞混亂的放在一個區(qū)域，然后將這27個人名隨機排列，所選的7組人依次按照隨機排列的人名，將混亂放置的快遞依次找出，記錄每組所用平均時間；然后將這27個快遞按照3行3列3層排好，依次給每個快遞上的一個坐標，然后將這27個人名隨機排列，所選7組人依次按照坐標將所有快遞找到。

每組在以上實驗中找到所有快遞所用平均時間見表2。

表2 搜索所用平均時間表 min

通過實驗可得，在混亂狀態(tài)下7組人找到每個快遞所用平均時間為18.05 min；在有每個紙片坐標時找到每個紙片所用平均時間為9.2 min。由此可得在有坐標的情況下搜索效率比混亂狀態(tài)下搜索效率高50%。

4 結語

基于空間定位的自動裝車系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)自動裝車，避免暴力裝車，還能節(jié)省勞動力；還能提高快件查找效率，從而提高快件派送效率。