浅论高校集成物流中心终端服务系统创新

王耘田 俞晟然 郭子钰 秦宝 孟娜

【摘要】通过对高校物流服务中心（以菜鸟驿站为例）的包裹入库和取出流程进行再设计，以及对已有的智能快递柜进行创新性改造，探讨人工智能技术在物流服务“最后一公里”中应用的可行性。其中流程创新设计从包裹入库与出库时人工智能技术的应用，以及包裹数量监控和客户信息管理等方面展开；货柜结构改造包括货柜的规格，存储结构，货柜内部设计，抓取设备设计等方面。另外针对包裹运输过程监控及数量监控和客户信息管理，主要应用RFID技术，该技术可应用至运输，配送，退换货等各个环节，减少人为误差，增加效率，并且货柜设计还包括了计算机管理系统辅助RFID技术。

【关键词】物流；智能货柜；RFID

一、已投入应用的智能快递柜的优缺点

（一）优点

目前，智能快递柜发展比较成熟的类型是我们熟知的“自助存取柜”这种货柜的工作原理是：快递员将包裹放入一个指定的货柜，然后将该货柜的取货码短信告知顾客，顾客输入取货码后，货柜自动开启取件。这种类型快递柜的优点如下。

（1）方便快捷：便捷性的体现主要是：①时间便利，快递柜全天24小时使用，让收件者可自由安排时间。②地点便利，智能快递柜都是集中设置，作为集约式物流服务中心的菜鸟驿站已经在地点设置方面比其他分散的代收点取得了进步。③操作便利，当快递员进行快递件配送时，只要按所给的操作流程将快递件放进智能柜后，收件人立即会收到一条系统自动发送的短信，提示收件人。收件人凭收到的取货码可随时方便的取走快件。

（2）安全：以江苏省南京市中国药科大学为例，在菜鸟驿站入驻之前，各快递公司代收点的快递包裹管理很混乱，通常是将包裹直接卸下摆在地上或者临时搭建的货架上，身份的核验不严格，容易出现快递错拿和被盗的现象。菜鸟驿站入驻后，将各快递公司的包裹集中管理，同时安装监控，上述情况出现一定缓解，但是由于菜鸟驿站完全由人工管理，包裹数量大，货架摆放凌乱无序以及身份核验仅是拍照证件备查，所以相比于智能快递柜“一个萝卜一个坑”式的包裹入库和输入取货码开柜取货的模式，存在安全隐患。因此智能快递柜的安全性可以保证。

（二）缺点

这类快递柜也有一些缺点导致其在高校，大型住宅区等地没有大规模使用和推广开。

（1）空间利用率低：智能快递柜的规格是统一的，即每个快递柜的体积大小是相同的，但是快递包裹的体积大致分为大、中、小三类，但是快递柜的规格是按照可以放进体积较大的包裹而设计的，以便绝大多数包裹都可以放进柜中，如此中型和小型的包裹也只能放进一个比自身体积大很多的快递柜中，而导致空间的浪费和快递柜占地面积的增大。

（2）性价比低：一套成规模的智能快递柜价格昂贵，另外快递柜使用频率高，快递员放快递，客户取快递，都要开关快递柜，如果快递柜设置的地点客户群较大，则快递柜的折旧速度较快，整套快递柜的性价比变低。若在某些居民小区设智能快递柜，由于小区居民数量的限制，快递柜利用率相对不高，因此这类智能快递柜是不错的选择。但是如果在高校，情况则完全不同。首先高校人数众多，且主要以年轻人为主，网购是其主要的购物方式之一，所以网购的频率较高，导致高校快递的数量要比居民区等高出很多，快递柜的使用频率相当高，折旧更快。从目前市场行情看，一套可以放40件包裹的快递柜，价格在4000元～4500元左右，如果引进控制货柜的计算机和系统，价格则在22000元左右，显然这样价格的快递柜是无法在日均3000件包裹的高校物流中心推广应用。

二、基于高校集成物流服务中心智能快递柜的设计

设计分为流程设计与货柜结构设计，使用了RFID技术，计算机信息管理系统以及货柜存取路径的优化方法。

（一）入库出库流程的设计

1.包裹入库

首先，新包裹进入入货口，由计算机扫描单号，识别包裹体积并判断是否需要大型取货口。其次，由机械臂抓取包裹移动至大（小）入货口，进行存货。最后，确认存货完毕后，将单号信息上传至数据库，并生成取货验证码，以短信的形式发送给顾客。

2.包裹出库

首先，客户凭短信验证码进行取货，将验证码输入系统后，由系统判断包裹所在的货柜。其次，机械臂在升降装置和水平传输装置的运动下，从货柜抓取包裹至取货口。最后，包裹取走后，货柜中的压力传感器因感受不到压力，会将包裹已取走的信息上传计算机，计算机更新库存。

（二）设备设计与相关技术应用

1.货柜设计

首先，货柜规格：货柜规格分大小两种，大型货柜的规格1000mm×800mm×800mm，用来存放体积较大的包裹；小型货柜的规格500mm×400mm×400mm，用来存放体积中等和较小的包裹。对于少数超大型包裹，可采取集中存放由顾客自行领取或者上门配送。其次，货柜结构：货柜外部为顾客操作界面和取货口，共设置两个大小取货口，分别按照大货柜和小货柜的规格存放。货柜内部采用托盘存储方式，为多排多列的存储结构，每个货柜中安装无线传感器和压力传感器，以便随时获取包裹的信息和包裹的入货取货状态。货柜的检测功能有高度检测、重量检测

2.抓取设备设计

抓取设备结构由互相垂直的导轨形成的导轨面以及可旋转升降杆和机械臂组成。水平传送导轨可以使抓取臂前后左右移动，在导轨上方有一根垂直于导轨面的可旋转升降杆，可以控制抓取臂的上下移动，抓取设备的各组成部分成相互垂直的结构。通过抓取臂的运动和抓取可以实现包裹在不同货位上的存取。

3.基于遗传算法的立体货柜存取路线的优化在任务队列中，为了避免个别任务等待时间过长，在数学模型中加入任务的等待时间。运用遗传算法具有快速全局搜索能力，求解速度快等特点，优化抓取臂定位包裹并进行抓取的過程的运行路径。

4.计算机管理控制系统

（1）系统构成：该系统共配置两台计算机，一台在管理处，安装CTMIS软件的查询模块，用于包裹信息、自动货柜使用情况、货柜信息等的查询和包裹数据库的管理；另一台放在物流服务中心，用于中心日常出入库业务的处理及货位的维护管理。

（2）系统功能：货柜的管理；包裹货柜的导航；包裹存取管理；货柜的计算机远程调度及控制功能；综合查询。

（3）系统流程：首先，初始化：进行货柜管理，明确货柜的使用情况，哪些货柜已被占用，哪些可用。其次，存取管理：当有包裹要存入或取出时，定位相应的货位或包裹位置，并操控抓取设备进行抓取。再次，管理包裹数据库：将存入的包裹信息，快递单号上传至数据库，匹配包裹和相应的顾客信息，并生成取货码短信发给顾客。最后，当包裹存入或取出成功后，自动更新库存信息。

三、RFID技术应用

目前，快递包裹粘贴二维码以录入客户信息，但二维码安全性不高并且使用效率略低，而RFID阅读器可同时阅读多个RFID电子标签，阅读速度快识别更准确，是二维码扫描速度的100～1000倍，以及RFID电子标签可以存储更多客户信息。RFID在智能快递柜的应用为：在快递上去除普通的二维码，增加RFID电子标签，在智能快递柜上设置RFID读写器。当快递通过传送带入柜时实现快速扫描，以确定RFID标签中所携带的快递信息，其中包括快递人姓名，手机号，地址等，并且记录快递所进入的位置。根据后台对数据处理，进而通知收件人来取件。收件人根据取件号或刷卡或者是扫描二维码的方式进行取件，智能快递柜通过查找快递所在的位置，根据快递柜的抓取设备来取快递从而传递给收件人。

在智能快递柜和快递上应用RFID，可以在快递入柜时实现对快递的精确扫描和准确定位，为快递入柜和个人能够正确取件做铺垫。

四、结语

综上所述，根据包裹入库和取件流程，设备的整体结构可分为抓取臂和货柜，货柜内部采用压力传感器统计其占用情况，外部采用计算机信息管理系统进行客户信息管理以及统计包裹流量。同时包裹的RFID标签有助于系统定位包裹位置及信息录入；另外采用基于遗传算法的立体货柜存取路线的优化方法，有助于抓取臂用最短的时间抓取包裹。

参考文献

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[2]常亚平，吕彪.电子商务环境下配送模式选择[J].中国物流与采购，2007（22）.