王耘田 俞晟然 郭子鈺 秦寶 孟娜

【摘要】通過(guò)對(duì)高校物流服務(wù)中心（以菜鳥(niǎo)驛站為例）的包裹入庫(kù)和取出流程進(jìn)行再設(shè)計(jì)，以及對(duì)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(jì)從包裹入庫(kù)與出庫(kù)時(shí)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(kāi)；貨柜結(jié)構(gòu)改造包括貨柜的規(guī)格，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，貨柜內(nèi)部設(shè)計(jì)，抓取設(shè)備設(shè)計(jì)等方面。另外針對(duì)包裹運(yùn)輸過(guò)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(gè)環(huán)節(jié)，減少人為誤差，增加效率，并且貨柜設(shè)計(jì)還包括了計(jì)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(lèi)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(gè)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(dòng)開(kāi)啟取件。這種類(lèi)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(shí)間便利，快遞柜全天24小時(shí)使用，讓收件者可自由安排時(shí)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(niǎo)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(shí)，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(huì)收到一條系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送的短信，提示收件人。收件人憑收到的取貨碼可隨時(shí)方便的取走快件。

（2）安全：以江蘇省南京市中國(guó)藥科大學(xué)為例，在菜鳥(niǎo)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(shí)搭建的貨架上，身份的核驗(yàn)不嚴(yán)格，容易出現(xiàn)快遞錯(cuò)拿和被盜的現(xiàn)象。菜鳥(niǎo)驛站入駐后，將各快遞公司的包裹集中管理，同時(shí)安裝監(jiān)控，上述情況出現(xiàn)一定緩解，但是由于菜鳥(niǎo)驛站完全由人工管理，包裹數(shù)量大，貨架擺放凌亂無(wú)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(gè)蘿卜一個(gè)坑”式的包裹入庫(kù)和輸入取貨碼開(kāi)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(lèi)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(méi)有大規(guī)模使用和推廣開(kāi)。

（1）空間利用率低：智能快遞柜的規(guī)格是統(tǒng)一的，即每個(gè)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(lèi)，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(jì)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(gè)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(jià)比低：一套成規(guī)模的智能快遞柜價(jià)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(kāi)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(jià)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(duì)不高，因此這類(lèi)智能快遞柜是不錯(cuò)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(gòu)是其主要的購(gòu)物方式之一，所以網(wǎng)購(gòu)的頻率較高，導(dǎo)致高?？爝f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(chǎng)行情看，一套可以放40件包裹的快遞柜，價(jià)格在4000元～4500元左右，如果引進(jìn)控制貨柜的計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)，價(jià)格則在22000元左右，顯然這樣價(jià)格的快遞柜是無(wú)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(jì)

設(shè)計(jì)分為流程設(shè)計(jì)與貨柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用了RFID技術(shù)，計(jì)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(kù)出庫(kù)流程的設(shè)計(jì)

1.包裹入庫(kù)

首先，新包裹進(jìn)入入貨口，由計(jì)算機(jī)掃描單號(hào)，識(shí)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(dòng)至大（?。┤胴浛冢M(jìn)行存貨。最后，確認(rèn)存貨完畢后，將單號(hào)信息上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，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(kù)

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(dòng)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(huì)將包裹已取走的信息上傳計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)更新庫(kù)存。

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

1.貨柜設(shè)計(jì)

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(lái)存放體積較大的包裹；小型貨柜的規(guī)格500mm×400mm×400mm，用來(lái)存放體積中等和較小的包裹。對(duì)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(mén)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(gè)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(pán)存儲(chǔ)方式，為多排多列的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，每個(gè)貨柜中安裝無(wú)線傳感器和壓力傳感器，以便隨時(shí)獲取包裹的信息和包裹的入貨取貨狀態(tài)。貨柜的檢測(cè)功能有高度檢測(cè)、重量檢測(cè)

2.抓取設(shè)備設(shè)計(jì)

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(dòng)，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(dòng)，抓取設(shè)備的各組成部分成相互垂直的結(jié)構(gòu)。通過(guò)抓取臂的運(yùn)動(dòng)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(duì)列中，為了避免個(gè)別任務(wù)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在數(shù)學(xué)模型中加入任務(wù)的等待時(shí)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(guò)程的運(yùn)行路徑。

4.計(jì)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(tái)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)在管理處，安裝CTMIS軟件的查詢模塊，用于包裹信息、自動(dòng)貨柜使用情況、貨柜信息等的查詢和包裹數(shù)據(jù)庫(kù)的管理；另一臺(tái)放在物流服務(wù)中心，用于中心日常出入庫(kù)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(jì)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(shí)，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(kù)：將存入的包裹信息，快遞單號(hào)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，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(dòng)更新庫(kù)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(shí)閱讀多個(gè)RFID電子標(biāo)簽，閱讀速度快識(shí)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(chǔ)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(xiě)器。當(dāng)快遞通過(guò)傳送帶入柜時(shí)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(hào)，地址等，并且記錄快遞所進(jìn)入的位置。根據(jù)后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而通知收件人來(lái)取件。收件人根據(jù)取件號(hào)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(guò)查找快遞所在的位置，根據(jù)快遞柜的抓取設(shè)備來(lái)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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)快遞的精確掃描和準(zhǔn)確定位，為快遞入柜和個(gè)人能夠正確取件做鋪墊。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)包裹入庫(kù)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(jì)其占用情況，外部采用計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行客戶信息管理以及統(tǒng)計(jì)包裹流量。同時(shí)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(shí)間抓取包裹。

參考文獻(xiàn)

[1]陶塘.生產(chǎn)企業(yè)系統(tǒng)化配送模式的建立與運(yùn)作（下）[J].中國(guó)物資流通，2000（8）.

[2]常亞平，呂彪.電子商務(wù)環(huán)境下配送模式選擇[J].中國(guó)物流與采購(gòu)，2007（22）.