羅曉清 蔣莎 馬立虎 陳延斌

摘 要：在科技迅速發(fā)展的今天，網(wǎng)上購(gòu)物成了人們生活中必不可少的一部分，快遞以及其周邊行業(yè)也隨之興起壯大，然而，因網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物的出現(xiàn)，新興的快遞行業(yè)自身承載業(yè)務(wù)能力低下，尤在購(gòu)物量暴漲時(shí)期，頻頻出現(xiàn)“爆倉(cāng)”和“錯(cuò)件”等問(wèn)題繼而導(dǎo)致了“快遞不快”，使得快遞行業(yè)的發(fā)展止步不前。傳統(tǒng)的人工快遞分揀已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)龐大的物流，人工分揀不僅效率低且耗費(fèi)較大的人力，因此，為了減輕人工勞動(dòng)力設(shè)計(jì)了一款體積小，成本低，高效率的中小型自動(dòng)分揀系統(tǒng)。研制出代替落后人工分揀方式的自動(dòng)分揀物流包裹控制系統(tǒng)，成為了我們的關(guān)注焦點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了基于ARM的物流包裹分揀機(jī)控制系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分揀包裹并即時(shí)顯示信息以及實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，具有成本低、效率高的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：快遞 ARM 物流包裹分揀機(jī)

一、引言

據(jù)資料顯示，世界上有220多個(gè)廠家生產(chǎn)330多種PLC產(chǎn)品，而我國(guó)PLC生產(chǎn)廠有約33家，由此可見(jiàn)我國(guó)的生產(chǎn)能力和品牌產(chǎn)品極其匱乏，大多數(shù)存在中國(guó)制造并非中國(guó)創(chuàng)造。面對(duì)這一局勢(shì)，對(duì)我國(guó)PLC生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，高效的生產(chǎn)出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品并大規(guī)模生產(chǎn)成了我們面臨的一重要難題。20世紀(jì)20年代，荷蘭爾瑪公司研發(fā)了世界第一臺(tái)信件分揀設(shè)備，這為現(xiàn)在的自動(dòng)分揀設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)。20世紀(jì)40年代第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的誕生給大家?guī)?lái)了啟蒙，經(jīng)過(guò)不斷的研究，20世紀(jì)70年代后，電子計(jì)算機(jī)、廣電文字識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得自動(dòng)分揀技術(shù)得到了進(jìn)一步提高。中國(guó)在此方面也取得了巨大的突破，濟(jì)南藍(lán)劍物流科技有限公司研制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)軟件在中國(guó)玉溪紅塔集團(tuán)、廣東大長(zhǎng)江集團(tuán)、中國(guó)輕騎等知名企業(yè)得到應(yīng)用。我國(guó)在2016年上半年也突破了10萬(wàn)億的交易。根據(jù)《2016年（上）中國(guó)電子商務(wù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告》顯示，上半年電子商務(wù)交易額為10.5萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)37.6%，刷新了新紀(jì)錄。網(wǎng)購(gòu)量的暴增讓快遞行業(yè)發(fā)家致富也使其壓力巨大。根據(jù)相關(guān)人士估計(jì)，每日至少30%以上的快遞在分揀中心無(wú)法及時(shí)配送。企業(yè)是一個(gè)以盈利為目的的組織，并將效益大于成本作為運(yùn)營(yíng)主旨。各快遞公司已在某些區(qū)域分點(diǎn)使用，是否要大規(guī)模的普及使用成了目前備受關(guān)注的問(wèn)題之一。

二、國(guó)內(nèi)快遞分揀機(jī)主要特點(diǎn)

（1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物?？爝f智能自動(dòng)分揀系統(tǒng)在正常情況下不受氣候干擾，無(wú)時(shí)間限制以及人工疲勞工作的限制，大大減少了快遞在站點(diǎn)的堆積同時(shí)也提高了工作效率，由此看來(lái)自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀具有人工分揀系統(tǒng)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（2）分揀誤差率極低?？爝f智能自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率主要取決于所輸入的分揀信息的準(zhǔn)確性，而準(zhǔn)確性與輸入對(duì)象息息相關(guān)，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來(lái)識(shí)別貨物。

（3）分揀作業(yè)本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化。 建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無(wú)人化。

1.目前技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

1.1物流包裹分揀機(jī)的種類。物流包裹分揀機(jī)由輸送機(jī)械部分、電氣自動(dòng)控制部分以及計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)組合而成，根據(jù)不同要求可將包裹送至分揀道口上。根據(jù)用戶要求、場(chǎng)地大小、商品特點(diǎn)、體重及體積已研制出多類型的分揀機(jī)。按照其結(jié)構(gòu)不同可分為以下幾種類型：擋板式分揀機(jī)、浮出式分揀機(jī)、傾斜式分揀機(jī)、滑塊式分揀機(jī)托盤式分揀機(jī)、懸掛式分揀機(jī)和滾柱式分揀機(jī)。

1.2包裝標(biāo)識(shí)識(shí)別技術(shù)。包裝識(shí)別技術(shù)是快遞件追溯系統(tǒng)中的重要一環(huán)，主要通過(guò)條形碼、二維碼及射頻識(shí)別標(biāo)簽，使物流與信息流同步進(jìn)行，以便用戶進(jìn)行物流查詢。二維碼和射頻識(shí)別技術(shù)是目前主流的快遞件配送中的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。由于該技術(shù)具有快速掃描、體積小型化、形狀多樣化、抗污染能力和耐久性、可重復(fù)使用、穿透性和無(wú)屏障閱讀、數(shù)據(jù)的記憶容量大、安全性高的特點(diǎn)，使快遞在運(yùn)行識(shí)別重提高了信息采集的準(zhǔn)確性和效率。條碼和二維碼特點(diǎn)也十分鮮明，如數(shù)據(jù)容量更大、超越了字母數(shù)字的限制、條形碼相對(duì)尺寸小、具有抗損毀能力。因此被廣泛應(yīng)用。在產(chǎn)品配送過(guò)程中，通過(guò)讀取設(shè)備對(duì)產(chǎn)品包裝上的條碼及二維碼進(jìn)行掃描，迅速讀取快遞件所有的配送信息。這樣就大大地提高了快遞件配送的效率，降低了快遞件在配送過(guò)程中的運(yùn)營(yíng)成本。

1.3信息交換和處理技術(shù)。

（1）無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)。近幾年，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，為快遞件配送管理帶來(lái)了極大的便利，物流信息系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置的分支機(jī)構(gòu)、供應(yīng)商和客戶聯(lián)系起來(lái)，使得供應(yīng)鏈上的節(jié)點(diǎn)信息可以實(shí)時(shí)交互和共享。無(wú)線局域網(wǎng)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻的技術(shù)，使用電磁波，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，在空中進(jìn)行通信連接，使得無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)讓用戶透過(guò)它，達(dá)到"信息隨身化、便利走天下"的理想境界。如今人們利用他的特性將其運(yùn)用于分揀機(jī)各大系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)在物流信息的交換和處理能夠?qū)崟r(shí)而準(zhǔn)確的進(jìn)行，并將所儲(chǔ)存數(shù)據(jù)與處理結(jié)果進(jìn)行共享，使快遞件在配送過(guò)程中更加便利地進(jìn)行收發(fā)、盤點(diǎn)、分揀等工作。

（2）電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)。EDI 就是按照商定的協(xié)議，將商業(yè)文件標(biāo)準(zhǔn)化和格式化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在貿(mào)易伙伴的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和自動(dòng)處理。俗稱"無(wú)紙化貿(mào)易"。在快遞發(fā)送系統(tǒng)中，電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)使得每天的發(fā)貨和運(yùn)貨定單清晰明了有計(jì)劃。系統(tǒng)通過(guò)電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)進(jìn)行分揀配貨，將物流條碼標(biāo)簽貼在貨物包裝箱上，同時(shí)把運(yùn)送貨物品種、數(shù)量、包裝等信息發(fā)送給物流運(yùn)輸業(yè)主和接收貨物業(yè)主。利用車載掃描讀數(shù)儀讀取貨物標(biāo)簽的物流條形碼，核實(shí)與先前收到的貨物運(yùn)輸數(shù)據(jù)是否一致，以確認(rèn)運(yùn)送貨物使得物流運(yùn)輸業(yè)主對(duì)貨物進(jìn)行整理、集裝、制作送貨清單并發(fā)送發(fā)貨信發(fā)送完成運(yùn)送業(yè)務(wù)信息和運(yùn)費(fèi)請(qǐng)示信息。利用掃描讀數(shù)儀讀取貨物標(biāo)簽的物流條碼，并與先前收到的貨物運(yùn)輸數(shù)據(jù)核對(duì)確認(rèn)，開出收貨發(fā)票，貨物入庫(kù)，同時(shí)通過(guò)電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)向物流運(yùn)輸業(yè)主和發(fā)送貨物業(yè)主發(fā)送收貨確認(rèn)信息。因此快遞件配送過(guò)程中的信息處理系統(tǒng)是快遞件配送管理的核心與中樞神經(jīng)。在快遞件配的送管理過(guò)程中，集成使用了條碼（二維碼）技術(shù)、射頻識(shí)別的技術(shù)、3S技術(shù)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了物流和資金流以及信息流的實(shí)時(shí)交互和共享，并且對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，極大的提高了快遞件配送管理水平。

2.物流的發(fā)展和趨勢(shì)。

2.1國(guó)內(nèi)物流系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展。中國(guó)物流系統(tǒng)設(shè)備從起步到發(fā)展，經(jīng)歷了40年。1975～1984 年，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)外技術(shù)研制出了我國(guó)的第一個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，有了重大的的突破。1985～1994 年，陸續(xù)公布了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加快了物流業(yè)的發(fā)展。1995～2004 年，物流技術(shù)行業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求的推動(dòng)與行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，使得供應(yīng)商通過(guò)引入各國(guó)先進(jìn)技術(shù)，為國(guó)產(chǎn)物流業(yè)提供系統(tǒng)化和自動(dòng)化的物流系統(tǒng)服務(wù)。同時(shí)，還向國(guó)外出口了中國(guó)制造的設(shè)備，使國(guó)產(chǎn)設(shè)備走向國(guó)際市場(chǎng)。2005～2014 年，中國(guó)物流行業(yè)的發(fā)展處于提升期和體系形成期的重要階段，再次我們需要轉(zhuǎn)變模式和調(diào)整工作結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)了 40 年的探索與學(xué)習(xí)，中國(guó)的物流業(yè)不斷發(fā)展與完善，至今擁有了全世界最大的物流市場(chǎng)之一。雖然取得了矚目的成效，但還是暴露了一些小問(wèn)題：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺少高精尖核心技術(shù)；（2）物流企業(yè)分布不均勻，結(jié)構(gòu)不完善，同時(shí)可供選擇的專業(yè)設(shè)備局限性很大；（3）國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)對(duì)其認(rèn)識(shí)膚淺，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象極為普遍，混亂的競(jìng)爭(zhēng)影響了行業(yè)的高效發(fā)展；（4）企業(yè)數(shù)量但是規(guī)模小，企業(yè)間缺少交流，產(chǎn)品模仿化嚴(yán)重，使有限的行業(yè)資源不能集中使用，使行業(yè)整體利潤(rùn)下降。

2.2 現(xiàn)代物流系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)資料顯示，2015 年我國(guó)物流業(yè)收益漲幅超過(guò)百分之五十，物流業(yè)的發(fā)展將會(huì)是呈現(xiàn)出現(xiàn)代化、特色化和創(chuàng)新化?，F(xiàn)如今運(yùn)用的自動(dòng)化物流系統(tǒng)都是建立在電、光、聲、傳感和超級(jí)處理器等技術(shù)的基礎(chǔ)上，它擁有可與 ERP 系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接的信息顯示系統(tǒng)、無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)、強(qiáng)大的存儲(chǔ)系統(tǒng)和分揀系統(tǒng)等。

目前我國(guó)各大物流中心基本在運(yùn)用快遞智能分揀機(jī)，實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制搬運(yùn)車來(lái)完成包裹的收發(fā)，這使物流企業(yè)的整體運(yùn)作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。在此基礎(chǔ)上再結(jié)合高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了可視化物流管理，從而達(dá)到了資源有效循環(huán)的目的。

3.技術(shù)改進(jìn)及分析。本項(xiàng)目采用嵌入式 ARM 處理器，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有體積小、效率高、成本低及節(jié)約人工資源成本等優(yōu)點(diǎn)的快遞智能自動(dòng)分揀機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確快捷的自動(dòng)分揀包裹的功能。此分揀系統(tǒng)提高了工作的效率，縮短了從下訂單到收取包裹之間多余的等待時(shí)間，節(jié)省了分揀快遞時(shí)的的人力資源，并可以對(duì)揀區(qū)的情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，物流跟蹤可隨時(shí)查詢包裹所到達(dá)的站點(diǎn)，便于信息的管理。本項(xiàng)目中分揀部分的主要內(nèi)容是：

3.1分類裝置的設(shè)計(jì)：采用激光掃描技術(shù)來(lái)對(duì)包裹的條形碼進(jìn)行識(shí)別，在識(shí)別后，由此掃描器下方相對(duì)應(yīng)的推塊器件進(jìn)行順勢(shì)動(dòng)作，將被識(shí)別的包裹推入相應(yīng)的滑道。掃描器、推塊、分揀滑道這三部分是分揀包裹的一個(gè)整體流程，三者缺一不可。以此類推，根據(jù)包裹來(lái)設(shè)定分類，根據(jù)分類來(lái)設(shè)置分類裝置。

3.2輸送裝置的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)直流電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)環(huán)形輸送帶以勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)責(zé)運(yùn)送待揀的包裹到可識(shí)別條形碼的掃描器前。將已識(shí)別包裹運(yùn)送至指定位置，未識(shí)別包裹繼續(xù)進(jìn)行掃描識(shí)別，實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)條形碼掃描進(jìn)行區(qū)域分揀。

3.3分揀道口設(shè)計(jì)：是將已分揀出的商品經(jīng)過(guò)主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入到集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成的滑道，將商品從主輸送裝置送至集貨站臺(tái)，到達(dá)后由工作人員將該道口的所有商品集中后入庫(kù)儲(chǔ)存或者組配裝車進(jìn)行配送。

三、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)所控制的搬運(yùn)車自主完成了包裹出入庫(kù)，使物流企業(yè)的整體運(yùn)作達(dá)到了自動(dòng)化。將標(biāo)準(zhǔn)的物流箱單元化，并建立統(tǒng)一的以物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的平臺(tái)，上接托盤，下借助條形碼掃碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智慧物流箱物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。再結(jié)合高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流管理的可視化，達(dá)到資源循環(huán)與共享的目的。我國(guó)是物流業(yè)的大國(guó)，但不是物流業(yè)的強(qiáng)國(guó)。資源共享化水平低、產(chǎn)業(yè)支撐能力低、人才得不到保障以及安全性和環(huán)境保護(hù)等軟實(shí)力較弱，不能滿足我國(guó)部分物流在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的生存需求，因此掌握物流業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)尤為重要。當(dāng)今物流系統(tǒng)正朝著多方面發(fā)展：（1）環(huán)?；?，隨著社會(huì)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重，為了響應(yīng)低碳生活我們需建立低碳物流體系；（2）信息化，在信息高速發(fā)展的今天，我們應(yīng)利用無(wú)線通訊與數(shù)據(jù)辨別等高新信息技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物流設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控；（3）一體化，我們將硬件器件和軟件程序靈活組合，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性；（4）智能化，根據(jù)快遞智能分揀機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)降低人工成本，使物流邁向智能化；（5）柔性化，我們采用柔性化技術(shù)從而提高其適應(yīng)性及應(yīng)用性；（6）多樣化，滑道、分揀設(shè)備及立體倉(cāng)庫(kù)等物流設(shè)備將按用途、環(huán)境、材質(zhì)和規(guī)模等方面的不同劃分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分出了多種產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了多樣化。

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