基于人工智能技術(shù)的校園智能配送服務(wù)體系研究

陳舒暢，楊萬(wàn)里，王春波，3*

（1.長(zhǎng)春汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 信息技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130013；2.一汽解放汽車(chē)有限公司，吉林長(zhǎng)春 130011；3.長(zhǎng)春理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022）

1 研究背景

1.1 物流行業(yè)背景

隨著網(wǎng)購(gòu)的不斷興起,物流行業(yè)逐漸成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要驅(qū)動(dòng)力量,并促進(jìn)了相關(guān)就業(yè)市場(chǎng)的形成。同時(shí),隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)的發(fā)展,物流行業(yè)逐漸呈現(xiàn)智慧化的新趨勢(shì)。

1.2 電商行業(yè)背景

近年來(lái),我國(guó)電商持續(xù)發(fā)展,大學(xué)生成為網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)的主要人群。 權(quán)威數(shù)據(jù)顯示,僅2019 年一年,我國(guó)校園快遞量就高達(dá)30 億件,而且這一數(shù)據(jù)還在持續(xù)刷新。 顯然,快遞在大學(xué)校園中已必不可少,龐大的快遞量使得校園面臨著“最后一公里”的配送難題。

1.3 自動(dòng)駕駛行業(yè)背景

2020 年新冠疫情全球暴發(fā),成為短期內(nèi)波及世界社會(huì)經(jīng)濟(jì)的“黑天鵝”事件。 為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,抑制新冠病毒的擴(kuò)散,億萬(wàn)國(guó)人居家隔離。 外出購(gòu)買(mǎi)食物非常不便,此時(shí),一批批不知疲倦的無(wú)人駕駛物流小車(chē),載著果蔬食材每天往返于千家萬(wàn)戶(hù),給不便出門(mén)的隔離人員帶來(lái)了很多的便利和溫暖［1］。 我國(guó)很早就研發(fā)出了無(wú)人駕駛的物流車(chē),但在此次疫情中它們的價(jià)值才得以最大化發(fā)揮,由此引發(fā)人們關(guān)注。

1.4 政策背景

《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》中指出要進(jìn)一步加快改革現(xiàn)代信息化教育的步伐,由于我國(guó)政府越來(lái)越重視建設(shè)現(xiàn)代化信息教育,不少公司開(kāi)始采用先進(jìn)的科技力量為校園智能化服務(wù)獻(xiàn)策獻(xiàn)力。

2 無(wú)人配送發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái),快遞與外賣(mài)配送業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)呈突飛猛進(jìn)之勢(shì)。 2019 年年底,我國(guó)的快遞和外賣(mài)配送量分別高達(dá)635 億件和185 億件,物流配送環(huán)節(jié)由于業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)而產(chǎn)生巨大壓力,巨大的配送需求使末端配送開(kāi)始出現(xiàn)勞動(dòng)人口下降、用工難等問(wèn)題。

新冠肺炎疫情背景下,線(xiàn)上訂單數(shù)量激增,導(dǎo)致配送人員數(shù)量不夠,因此不少解決方案應(yīng)運(yùn)而生,如便利店自提、共同配送以及自提柜等,這在一定程度上緩解了物流配送中存在的問(wèn)題。 然而,由于外賣(mài)與快遞業(yè)務(wù)的持續(xù)增長(zhǎng),人力的支出費(fèi)用也越來(lái)越高,而且當(dāng)下存在的末端配送問(wèn)題,僅僅依靠人力配送很難解決［2］。

最近幾年,由于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)的發(fā)展,研究無(wú)人配送這一物流服務(wù)的學(xué)者也越來(lái)越多,但能細(xì)化到滿(mǎn)足大學(xué)生需求的校園無(wú)人配送服務(wù)方面的研究卻少之又少,大多數(shù)研究只局限在引用其他領(lǐng)域無(wú)人配送方案［3］。 大學(xué)生是有著特殊需求的特殊群體,隨著校園外賣(mài)和快遞量的不斷增大,校園“最后一公里”配送仍存在許多問(wèn)題需要解決。

末端配送的很多問(wèn)題,包括“最后一公里”的配送難題,運(yùn)用無(wú)人配送物流車(chē)在很大程度上都能予以解決,其作用主要有:其一,無(wú)人配送車(chē)有很大可能替代快遞三輪車(chē)和摩托車(chē),便于治理交通環(huán)境,消除不確定的安全隱患；其二,有效降低了物流平臺(tái)對(duì)配送員的要求［4］。

3 校園末端配送需求調(diào)研與分析

3.1 需求調(diào)研

本項(xiàng)目通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式對(duì)本校學(xué)生的外賣(mài)與快遞配送方式、學(xué)生訂外賣(mài)和快遞的狀態(tài)及意見(jiàn)進(jìn)行了調(diào)查,提出的問(wèn)題和分析結(jié)果如下。

3.1.1 學(xué)生每周使用快遞和外賣(mài)的頻率

平均每周至少訂1 次外賣(mài)和1 次網(wǎng)購(gòu)的學(xué)生占比分別為80.35%和82.34%；當(dāng)商品的價(jià)格和質(zhì)量基本一致時(shí),60.43%的學(xué)生認(rèn)為店家的服務(wù)態(tài)度以及回復(fù)是否及時(shí),都會(huì)對(duì)自己的選擇有影響。

3.1.2 制約校園快遞和外賣(mài)發(fā)展的因素

制約校園外賣(mài)和快遞發(fā)展的因素中,認(rèn)為自己曾有破損或是丟失快遞、配送不及時(shí)且需自取、校園快遞不安全以及校園快遞工作人員態(tài)度不友好的學(xué)生占比分別為:69.28%,60.23%,38.16%以及48.63%,也有69.36%的同學(xué)認(rèn)為食堂集中就餐排隊(duì)時(shí)間長(zhǎng)而不愿在食堂就餐；78.23%的同學(xué)認(rèn)為外賣(mài)進(jìn)不了校園只能到指定地點(diǎn)取餐不方便。 制約校園快遞和外賣(mài)發(fā)展的因素如圖1 所示。

圖1 制約校園快遞和外賣(mài)發(fā)展的因素

3.1.3 喜歡接收校園快遞和外賣(mài)的方式

希望通過(guò)電話(huà)聯(lián)系快遞人員以確定取貨時(shí)間和地點(diǎn)、希望外賣(mài)與快遞直接送貨上門(mén)、喜歡到快遞站取件以及習(xí)慣到快遞柜取貨的學(xué)生占比分別為:5.11%,90.62%,32.68%以及53.88%。

從以上調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出,目前校園快遞和外賣(mài)的末端配送面臨著一系列的困境。

3.2 需求分析

受到新冠疫情的影響,無(wú)人配送、自動(dòng)駕駛以及人工智能等新興技術(shù)受到人們的關(guān)注,無(wú)人化的場(chǎng)景服務(wù)也因此受到青睞,在當(dāng)前人們急需“無(wú)人配送”的情況下,依托人工智能技術(shù)的無(wú)人經(jīng)濟(jì)也隨之突飛猛進(jìn)地發(fā)展,而大學(xué)校園就是這一系列技術(shù)和應(yīng)用的最佳實(shí)踐場(chǎng)地。

3.2.1 校園安全的需求

由于持續(xù)增加的快遞和外賣(mài)數(shù)量,校內(nèi)送件的機(jī)動(dòng)車(chē)也隨之增加,這在很大程度上對(duì)校園安全造成了隱患。

3.2.2 便捷取件的需求

學(xué)校當(dāng)前的快遞大多集中管理,但設(shè)置的快遞驛站卻比較少,于是很多快遞被堆放在一起,非常不便于學(xué)生們?nèi)〖?學(xué)生下課時(shí)間處于取貨高峰期,學(xué)生們需要排起長(zhǎng)隊(duì)取件,持續(xù)增加的快遞和外賣(mài)量與取件難的矛盾日益突出。

3.2.3 校園防疫的需求

疫情期間,不少高校均施行封閉管理,這導(dǎo)致學(xué)生們的網(wǎng)購(gòu)需求增加,但外賣(mài)和快遞進(jìn)校卻比較困難,學(xué)校防疫秩序與學(xué)生的需求以及快遞和外賣(mài)配送方面的矛盾和沖突日益嚴(yán)重。

3.2.4 學(xué)生消費(fèi)空間升級(jí)的需求

近年來(lái),大學(xué)生消費(fèi)習(xí)慣日益改變和升級(jí),僅靠當(dāng)前學(xué)校所設(shè)置的服務(wù)功能已經(jīng)無(wú)法解決其中的消費(fèi)問(wèn)題。 因此,本設(shè)計(jì)指出可以通過(guò)在校園中運(yùn)用無(wú)人物流模式,從而解決物流進(jìn)校難、排隊(duì)長(zhǎng)以及找貨難等問(wèn)題,為在校師生提供更便捷和安全的校園服務(wù),也大大節(jié)省了教師和同學(xué)們的時(shí)間。

4 校園無(wú)人車(chē)配送方案

智慧校園無(wú)人車(chē)配送方案是伴隨著后疫情時(shí)代的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展、自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)展的逐漸擴(kuò)大而開(kāi)展的研究,是在當(dāng)今社會(huì)環(huán)境條件下引發(fā)的、具有未來(lái)應(yīng)用空間的研究。

智慧校園無(wú)人車(chē)配送方案由無(wú)人駕駛的智慧配送車(chē)和交互軟件設(shè)計(jì)組成,聚焦人工智能和無(wú)人駕駛技術(shù),構(gòu)建了一套商業(yè)服務(wù)和無(wú)人配送車(chē)方案,改變了傳統(tǒng)人工派件和快遞柜固定取件的模式。 借助于無(wú)人配送車(chē)本身的L4 級(jí)駕駛能力,通過(guò)服務(wù)平臺(tái),本項(xiàng)目創(chuàng)建出線(xiàn)上與線(xiàn)下相結(jié)合、銷(xiāo)售和配送一體化的智能校園服務(wù)系統(tǒng)。 智慧校園無(wú)人車(chē)配送方案可使學(xué)校中存在的配送難題得以安全、有效、快速地解決。

4.1 配送方式優(yōu)化

4.1.1 無(wú)人配送車(chē)

配送方式上,本項(xiàng)目選用二次開(kāi)發(fā)的無(wú)人物流車(chē)配送。 配送車(chē)基于人工智能和無(wú)人駕駛技術(shù),其駕駛能力可達(dá)L4 級(jí),具有智能配送、感知避讓、路線(xiàn)規(guī)劃、智能決策等能力。 配送車(chē)智能小巧,行駛安全,如果遇到人員流動(dòng)的高峰期,無(wú)人配送車(chē)在拐彎前會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟轉(zhuǎn)向燈,也會(huì)主動(dòng)避讓障礙物和人群等,并能自動(dòng)識(shí)別道路標(biāo)識(shí)和紅綠燈,遵守交通規(guī)則。

小車(chē)具有大小不同的獨(dú)立的箱柜和統(tǒng)一的顯示屏,將商品投入合適的柜格之后可輸入用戶(hù)的手機(jī)號(hào)碼和配送位置,無(wú)人車(chē)便會(huì)按照設(shè)定的路線(xiàn),將商品配送到指定位置。 商品投入無(wú)人車(chē)后,系統(tǒng)會(huì)給用戶(hù)發(fā)送配送通知和短信驗(yàn)證碼,便于客戶(hù)實(shí)時(shí)查看無(wú)人車(chē)所在的位置和整個(gè)運(yùn)行路線(xiàn),當(dāng)無(wú)人車(chē)即將到達(dá)指定配送地點(diǎn)時(shí)會(huì)給用戶(hù)發(fā)送取貨消息,用戶(hù)在到達(dá)指定位置后,在顯示屏上輸入驗(yàn)證碼或手機(jī)號(hào)碼即可完成取貨。

無(wú)人配送車(chē)可分場(chǎng)景定義,校園內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景分為兩個(gè):第一個(gè)是快遞配送場(chǎng)景,其無(wú)人車(chē)箱體相對(duì)較大；第二個(gè)是外賣(mài)配送場(chǎng)景,其無(wú)人車(chē)箱體相對(duì)較小,并在外觀設(shè)計(jì)上作以區(qū)分。

4.1.2 配送服務(wù)平臺(tái)

校內(nèi)外商超、食堂、餐飲店、快遞驛站等實(shí)體店可入駐配送服務(wù)平臺(tái),校內(nèi)師生可以通過(guò)手機(jī)端App 或小程序選擇商品或服務(wù)并下單,商家通過(guò)服務(wù)平臺(tái)(商家版)收到訂單信息后開(kāi)始備貨,并將商品放入無(wú)人配送車(chē)。

與無(wú)人配送車(chē)關(guān)聯(lián)的服務(wù)平臺(tái)內(nèi),可入駐學(xué)校內(nèi)外的實(shí)體店,便于師生們下單購(gòu)買(mǎi)商品,當(dāng)商家收到訂單信息后,進(jìn)行備貨然后放入無(wú)人配送車(chē),并輸入用戶(hù)的手機(jī)號(hào)碼和配送位置,無(wú)人配送車(chē)就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)配送。 客戶(hù)通過(guò)小程序或App 下單之后,可以查看訂單信息；商家將商品存入無(wú)人配送車(chē)后,用戶(hù)將會(huì)收到配送通知以及短信驗(yàn)證碼,并可實(shí)時(shí)查看無(wú)人車(chē)所在的位置和整個(gè)運(yùn)行路線(xiàn)；當(dāng)無(wú)人車(chē)即將到達(dá)指定配送地點(diǎn)時(shí)會(huì)給用戶(hù)發(fā)送取貨消息；用戶(hù)在到達(dá)指定位置后,在顯示屏上輸入驗(yàn)證碼或手機(jī)號(hào)碼即可完成取貨。

4.2 對(duì)配送區(qū)域和線(xiàn)路進(jìn)行規(guī)劃

無(wú)人車(chē)在校園內(nèi)配送,采用點(diǎn)到點(diǎn)的貨物配送方式,學(xué)校內(nèi)無(wú)人配送車(chē)可隨意行駛,最遠(yuǎn)可抵達(dá)學(xué)校體育場(chǎng)。 在本方案中,首先將學(xué)校整體分成6 個(gè)區(qū)域,1 ～2 號(hào)樓設(shè)為區(qū)域Ⅰ,3～8 號(hào)樓設(shè)為區(qū)域Ⅱ,9～12 號(hào)樓設(shè)為區(qū)域Ⅲ,13～17 號(hào)樓設(shè)為區(qū)域Ⅳ,19 ～23 號(hào)樓設(shè)為區(qū)域Ⅴ,最后的Ⅵ區(qū)域則設(shè)定為新樓和體育場(chǎng)。 配送前,按照貨物包裹分類(lèi)和商品大小進(jìn)行整理,按照指定的數(shù)量分批分次地放入配送車(chē)。 學(xué)校內(nèi)6 個(gè)區(qū)域的位置各不相同,且各個(gè)區(qū)域離快遞站的距離也不相同,配送模式建議從遠(yuǎn)到近或從近到遠(yuǎn)。

同時(shí),設(shè)計(jì)者需在無(wú)人車(chē)運(yùn)行的道路上,提前布置磁力導(dǎo)軌,這樣無(wú)人車(chē)才能通過(guò)磁力導(dǎo)軌根據(jù)設(shè)定好的運(yùn)行路線(xiàn)進(jìn)行配送。 無(wú)人車(chē)到達(dá)目的地后,會(huì)暫時(shí)停止運(yùn)行,待學(xué)生取貨完成后繼續(xù)行駛。 如果已經(jīng)過(guò)了無(wú)人車(chē)所設(shè)定的時(shí)間,無(wú)人物流車(chē)則會(huì)向下一個(gè)目的地出發(fā),這樣可以提升貨物配送的效率。

5 結(jié)語(yǔ)

為有效提升校園配送服務(wù)質(zhì)量,解決大學(xué)生的外賣(mài)與快遞需求,本項(xiàng)目立足于學(xué)校整體發(fā)展情況,持續(xù)展開(kāi)創(chuàng)新模式,探索大學(xué)生末端配送方面的問(wèn)題。 智慧校園無(wú)人車(chē)配送方案立足于人工智能技術(shù)、聚焦無(wú)人駕駛領(lǐng)域,一方面為了響應(yīng)政策號(hào)召,實(shí)現(xiàn)智慧物流,一方面希望這一項(xiàng)目通過(guò)產(chǎn)、學(xué)、研、用等綜合性培養(yǎng)人才的思維,進(jìn)一步融合生產(chǎn)和教育,促進(jìn)教學(xué)。