自动分拣技术在公共图书馆的应用研究

林黎南

（汕头市图书馆 广东汕头 515041）

1 引言

近些年来，党和政府大力推动公共文化服务体系建设，相继提出了“公共文化服务体系基本建立”和“基本公共服务均等化”等一系列目标要求。随着目标的落实与规划的实施，我国公共图书馆事业也迎来了较大的发展。第一，其表现在图书馆数量快速增长。据《中国图书馆年鉴》统计显示，2011年全国公共图书馆有2 696家，2015年增加至3 139家，年均增长1.09%。第二，其表现在馆藏总量的增加。2011年全国公共图书馆总藏量为41 804万册（件），2015年增长至83 844 万册（件）[1]，4年期间总藏量翻了将近一倍。第三，其表现在信息化水平得到了较大的提升。图书馆总分馆建设致力于建设以市级馆或区、县级馆为中心的总分馆体系，带动了包括乡镇、街道、社区、村居等基层馆的飞跃式发展，也极大地提升了总馆和基层馆的信息化水平。

舒适的馆舍环境、丰富的馆藏文献、便捷的借阅条件极大地刺激了读者的阅读需求。近些年来许多图书馆的办证量、借阅量和还书量等关键指标屡创新高，但同时给图书馆管理特别是文献架位管理带来了极大挑战，而架位管理的基础就是文献分拣。纵观当前国内公共图书馆的文献分拣，大多依靠人工完成，分拣任务十分繁重且含量金不高、时效性差，无法满足文献快速流转的要求，从而在日益增长的文化需求与图书馆设施瓶颈之间产生了新的矛盾。为了缓解这种矛盾，越来越多的图书馆开始探索自动分拣技术，引进自动分拣系统，来解决图书快速分拣与缩短流转时效的现实难题。在分拣技术的研究上，近年来也在不断创新与发展，包括堆块式分拣技术、挡板式分拣技术、摇臂式分拣技术、斜导轮式分拣技术、交叉带式分拣技术等。而应用于图书领域的自动分拣技术主要有移载分拣技术、交叉带分拣技术[2]、滑块分拣技术[3]和AGV机器人分拣技术4种。

2 适用于图书的自动分拣技术

2.1 移载分拣技术

移载分拣是指在输送线下侧安装有浮出装置，当货物到达格口时浮出装置把货物托起从而实现分拣，其主要构成包括环形移载输送胶带、升降驱动减速电机、输送驱动减速电机、升降机架总成、支撑架体、电气控制等。

移载分拣可应用于机电、汽车、摩托车、轻工、家电、电子、物流等行业的输送或装配线上。其基本原理是：移载分拣安装有升降减速电机，由其驱动带有移载输送总成的升降机架总成上升，当高于主通道线体棍子柱表面时，输送减速电机驱动环形传动胶带转动，从而实现物品由纵向输送到横向（主线到支线）或由横向输送到纵向垂直方向的物流输送功能。

国内图书馆行业移载分拣技术应用较多，如图书馆带有自动分拣的自助借还设备或馆外还书机等。主要应用方式是与自助还书系统衔接，通过工业公共总线技术在其后附加了一节一节分拣装置，根据需要配置成3、5、7、9、11……类分拣系统，从而构成ACT-S整体式分拣系统。其优点是价格便宜，使用较多，适合于9个以下分拣口。缺点是故障较多，持续工作压力大，任何故障都需要系统停机检修。

2.2 交叉带式分拣技术

交叉带式分拣是把主驱动带式输送机和载有小型带式输送机的台车联接起来，当台车移动到特定位置时，通过皮带的转动就可以完成分拣任务。交叉带式分拣一般由导入单元、分拣机本体和分拣格口组成。其中核心部分为调速供件单元、导入单元及分拣机本体。

调速供件单元用于对待分拣物品进行速度和供件间距的调节，使得待分拣物品达到以分拣主机的输送速度及其所要求的供件间距供件上机的效果。导入单元起到与输送系统及分拣机本体对接的作用，为分拣主机前端对分拣主机进行导入供件的输送单元，主体前端导入单元采用刀型薄片皮带输送设备，确保主线输送系统与分拣机主体的顺利对接，避免物品上机时的卡塞。分拣机本体是实现物品分拣的核心部分，用于实现单本图书的区域化分拣作业。

相比于移载分拣而言，交叉带式分拣效率要高许多。移载分拣效率为2 000册/小时，交叉带式分拣效率可达3 000～10 000册/小时，且分拣迅速、准确，分拣差错率极低，还有一个最主要的原因就是对投入口图书的状态没有要求。另外，由于交叉带式分拣的分拣口数目可达数十至数百个，因此分拣能力强，适合于几百个格口的大规模分拣，系统稳定且分拣效率高。但是交叉带分拣机投入较大，设备占地面积大，40个格口需要300平方米，因此在分拣格口小于100个的时候并不经济，且任何故障都需要系统停机检修。目前国内公共图书馆中，广州图书馆采用的就是此类分拣。

2.3 滑块式分拣技术

滑块式分拣机是一种水平、高速的物流输送设备，板面由等宽、挤出成型的承载板组成，每块承载板上设置可以横向滑动的导向块，当分拣物品到达格口时，导向块在导向控制器的作用下依次推动分拣物品向格口方向滑动，从而推动分拣物品转移到分流的输送机上或分拣口处，完成分拣动作。

与移载分拣和交叉带式分拣相比，滑块式分拣采取防止滑块与滑块托板的间隙里夹、卡物品的设计，更适宜各种纸箱、塑料箱及其他不规则物品的分拣。同时它不要求物品有一个平整、稳定的底面，即使很薄的物品和很细的绳头也不会有夹、卡现象，甚至连一张名片也可以分拣出来，对分拣物品也没有任何损伤。这是因为滑块式分拣是通过滑块滑动来带动分拣物品，而滑块一般采用软质树脂，在滑块托板两端有树脂封口盖，可以有效防止将分拣物品表面划伤，对分拣物品不存在损伤，能最大程度地保证准确、安全分拣。

滑块式分拣相对比较成熟，每小时分拣量可达到5 000册左右，设备占地面积小，主要适用于100个以下分拣口的物流领域，设备造价比移载分拣和交叉带式分拣都要昂贵。在图书领域内，目前有上海新华书店和广东新华书店在应用。从应用的情况来看，适合于图书的小型物品分拣机只能从日本进口，后期实施维护成本会比较高，对一般的中小型图书馆而言难以承受。

2.4 AGV机器人分拣技术

AGV机器人又叫运载式机器人，是一种最新式的分拣技术。它采用物流自动控制系统，在中央计算机的控制调度下，通过机器人运载车在电磁感应、磁导引或激光导引等多种导引方式，按照生产计划沿着柔性可设定的工艺路径，信标定位、位置计算或计算机视觉等方式无轨导引运行，自动地将货物装载运输到指定的工位，完成物料装卸运输全自动化，并可完成特定作业要求，如装卸、牵引、移载、转向和升降等。

与其他分拣技术相比，AGV机器人具有如下特点：（1）运行速度快，平均速度可达3米/秒。据测算，1 000平米物流仓库，采用300台分拣机器人，每小时可完成近3万件的分拣量。（2）能快速辨别每一个分拣物品的信息，自主完成称重、读码、分拣等一系列工作流程。（3）具有多重安全防护功能，支持超声波避障检测、急停按钮、碰撞防护海绵等多级安全防护，实现安全可靠的运动控制。（4）通过无线网络通信对整个区域的运行情况和数据完成情况实时监控和交付，保证有效性和可靠性。（5）AGV机器人由于体积较小、高度灵敏和智能，通过多重系统算法，结合工业相机快速读码技术和机器人智能调度系统，以及基于大数据的智能入库管理技术、智能拣货、随机储存、智能分仓、调拨等，可以大幅提高分拣效率和自动化程度，降低出错率，有效避免出现“暴力分拣”造成的图书破损。

AGV机器人最典型的应用当属京东无人仓库。由于其具有系统稳定、部署灵活、维护方便、单个机器人故障不影响整体等多重优势，目前包括顺丰、中国邮政EMS等都已经开始采用AGV机器人实现快递物品的分拣。

2.5 四种分拣技术比较分析

按40个格口计算，对移载分拣、交叉带式分拣、滑块式分拣和AGV机器人分拣4种分拣技术从分拣效率、优点、缺点、典型应用及费用情况进行比较分析（见表1）。

表1 4种分拣技术比较分析

3 AGV机器人在图书馆的应用前景分析

AGV机器人图书分拣是一项新生事物，它通过融合图书馆行业与机器人产业，创新性地将AGV机器人应用于图书馆领域，解决图书馆实际分拣需求，目前在图书馆尚无应用先例。

相比于人工分拣的科技含量低且枯燥乏味，AGV机器人通过动态路径、自动识别、可视化、接口设计等技术运用，在降低人力成本的同时大幅提升了分拣效率，且具有非常强的视觉冲击效果。我们通过人工分拣与AGV机器人分拣在5类分拣和25类分拣的效率分析，可初步看出AGV机器人在图书馆的应用前景。

3.1 5类分拣效率

为保证公平性，人工分拣和AGV机器人分拣只需要完成5个分拣目的地，图书分拣总量则为20 000册/天，具体比较分析如表2所示。

表2 5类分拣效率比较分析

3.2 25类分拣效率

25类分拣不同于5类分拣，25类分拣难度加大，需要两次分拣完成：第一次需粗分拣5类，第二次再次5类分拣，通过两次分拣完成25类分拣。事实上，人工分拣无法完成25类分拣，因为人工分拣适用少量分拣，依靠色标、大类等人工模糊的标识无法完成细分拣，具体见表3。

3.3 应用前景分析

通过5类分拣效率与25类分拣效率的人工分拣与AGV机器人分拣比较分析，我们不难发现，分拣量越大，分拣越细，人工分拣越难实现，故人工分拣适用于短时间、低强度、低数量、5类以下粗分拣。随着图书馆自动化程度的提升，大部分图书将通过24小时还书机完成，高峰时期每天超过几千册图书积攒需要人工搬运并分拣，分拣的劳动强度将是馆员难以承受的。

考虑到总分馆建设的大流通分拣现状与趋势，分拣目的地将多达几十个，这已超出了人工分拣的范畴，而这正适合于AGV机器人分拣。AGV机器人分拣可实现全自动化分拣，只要在设计分拣效率内，机器人分拣的分拣强度不受限制，分拣目的地和分拣时间也不受限制，从而降低馆员劳动强度，因此AGV机器人在图书分拣中将大有可为。但我们也需要看到，AGV机器人分拣可能会造成少部分图书破损的情况。

4 结语

为缓解读者与日俱增的阅读需求与公共图书馆设施瓶颈之间产生的矛盾，满足文献快速流转的要求，我国公共图书馆纷纷引进了自动分拣技术。目前，适用于图书的自动分拣技术包括移载分拣技术、交叉带式分拣技术、滑块式分拣技术和AGV机器人分拣技术等。由于经费投入的因素，我国大部分公共图书馆采用的是移载分拣技术，还有一小部分的公共图书馆采用的是交叉带式分拣技术。而AGV机器人分拣技术作为一种最新型的自动分拣技术，在图书馆行业的使用并不多，但相比其他分拣技术，它拥有部署灵活、维护方便等特点，更能够精准地完成大量分拣工作，而且受到的限制更少，更符合我国公共图书馆未来发展的趋势与需求。相信在以后我国公共图书馆的建设发展中，这项技术将得到普及应用。