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，尤在購物量暴漲時期，頻頻出現(xiàn)“爆倉”和“錯件”等問題繼而導(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)對龐大的物流，人工分揀不僅效率低且耗費較大的人力，因此，為了減輕人工勞動力設(shè)計了一款體積小，成本低，高效率的中小型自動分揀系統(tǒng)。研制出代替落后人工分揀方式的自動分揀物流包裹控制系統(tǒng)，成為了我們的關(guān)注焦點。本文設(shè)計了基于ARM的物流包裹分揀機控制系統(tǒng)，它實現(xiàn)了自動分揀包裹并即時顯示信息以及實時監(jiān)控的功能，具有成本低、效率高的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：快遞 ARM 物流包裹分揀機

一、引言

據(jù)資料顯示，世界上有220多個廠家生產(chǎn)330多種PLC產(chǎn)品，而我國PLC生產(chǎn)廠有約33家，由此可見我國的生產(chǎn)能力和品牌產(chǎn)品極其匱乏，大多數(shù)存在中國制造并非中國創(chuàng)造。面對這一局勢，對我國PLC生產(chǎn)廠家來說，高效的生產(chǎn)出有自主知識產(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20年代，荷蘭爾瑪公司研發(fā)了世界第一臺信件分揀設(shè)備，這為現(xiàn)在的自動分揀設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)。20世紀40年代第一臺計算機的誕生給大家?guī)砹藛⒚?，?jīng)過不斷的研究，20世紀70年代后，電子計算機、廣電文字識別等先進技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得自動分揀技術(shù)得到了進一步提高。中國在此方面也取得了巨大的突破，濟南藍劍物流科技有限公司研制的自動分揀系統(tǒng)軟件在中國玉溪紅塔集團、廣東大長江集團、中國輕騎等知名企業(yè)得到應(yīng)用。我國在2016年上半年也突破了10萬億的交易。根據(jù)《2016年（上）中國電子商務(wù)市場數(shù)據(jù)監(jiān)測報告》顯示，上半年電子商務(wù)交易額為10.5萬億元，同比增長37.6%，刷新了新紀錄。網(wǎng)購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，每日至少30%以上的快遞在分揀中心無法及時配送。企業(yè)是一個以盈利為目的的組織，并將效益大于成本作為運營主旨。各快遞公司已在某些區(qū)域分點使用，是否要大規(guī)模的普及使用成了目前備受關(guān)注的問題之一。

二、國內(nèi)快遞分揀機主要特點

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

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

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

1.目前技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點。

1.1物流包裹分揀機的種類。物流包裹分揀機由輸送機械部分、電氣自動控制部分以及計算機信息系統(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、場地大小、商品特點、體重及體積已研制出多類型的分揀機。按照其結(jié)構(gòu)不同可分為以下幾種類型：擋板式分揀機、浮出式分揀機、傾斜式分揀機、滑塊式分揀機托盤式分揀機、懸掛式分揀機和滾柱式分揀機。

1.2包裝標識識別技術(shù)。包裝識別技術(shù)是快遞件追溯系統(tǒng)中的重要一環(huán)，主要通過條形碼、二維碼及射頻識別標簽，使物流與信息流同步進行，以便用戶進行物流查詢。二維碼和射頻識別技術(shù)是目前主流的快遞件配送中的自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，俗稱電子標簽，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(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、穿透性和無屏障閱讀、數(shù)據(jù)的記憶容量大、安全性高的特點，使快遞在運行識別重提高了信息采集的準確性和效率。條碼和二維碼特點也十分鮮明，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)品配送過程中，通過讀取設(shè)備對產(chǎn)品包裝上的條碼及二維碼進行掃描，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程中的運營成本。

1.3信息交換和處理技術(shù)。

（1）無線局域網(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了極大的便利，物流信息系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置的分支機構(gòu)、供應(yīng)商和客戶聯(lián)系起來，使得供應(yīng)鏈上的節(jié)點信息可以實時交互和共享。無線局域網(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)，在空中進行通信連接，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達到"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用于分揀機各大系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)在物流信息的交換和處理能夠?qū)崟r而準確的進行，并將所儲存數(shù)據(jù)與處理結(jié)果進行共享，使快遞件在配送過程中更加便利地進行收發(fā)、盤點、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)文件標準化和格式化，并通過計算機網(wǎng)絡(luò)，在貿(mào)易伙伴的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換和自動處理。俗稱"無紙化貿(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)貨和運貨定單清晰明了有計劃。系統(tǒng)通過電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)進行分揀配貨，將物流條碼標簽貼在貨物包裝箱上，同時把運送貨物品種、數(shù)量、包裝等信息發(fā)送給物流運輸業(yè)主和接收貨物業(yè)主。利用車載掃描讀數(shù)儀讀取貨物標簽的物流條形碼，核實與先前收到的貨物運輸數(shù)據(jù)是否一致，以確認運送貨物使得物流運輸業(yè)主對貨物進行整理、集裝、制作送貨清單并發(fā)送發(fā)貨信發(fā)送完成運送業(yè)務(wù)信息和運費請示信息。利用掃描讀數(shù)儀讀取貨物標簽的物流條碼，并與先前收到的貨物運輸數(shù)據(jù)核對確認，開出收貨發(fā)票，貨物入庫，同時通過電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)向物流運輸業(yè)主和發(fā)送貨物業(yè)主發(fā)送收貨確認信息。因此快遞件配送過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程中，集成使用了條碼（二維碼）技術(shù)、射頻識別的技術(shù)、3S技術(shù)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實現(xiàn)了物流和資金流以及信息流的實時交互和共享，并且對信息進行實時的處理，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。

2.1國內(nèi)物流系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展。中國物流系統(tǒng)設(shè)備從起步到發(fā)展，經(jīng)歷了40年。1975～1984 年，經(jīng)過學(xué)習(xí)國外技術(shù)研制出了我國的第一個自動化立體倉庫，有了重大的的突破。1985～1994 年，陸續(xù)公布了相關(guān)技術(shù)標準，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，市場需求的推動與行業(yè)規(guī)模不斷擴大，使得供應(yīng)商通過引入各國先進技術(shù)，為國產(chǎn)物流業(yè)提供系統(tǒng)化和自動化的物流系統(tǒng)服務(wù)。同時，還向國外出口了中國制造的設(shè)備，使國產(chǎn)設(shè)備走向國際市場。2005～2014 年，中國物流行業(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)過了 40 年的探索與學(xué)習(xí)，中國的物流業(yè)不斷發(fā)展與完善，至今擁有了全世界最大的物流市場之一。雖然取得了矚目的成效，但還是暴露了一些小問題：（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，同時可供選擇的專業(yè)設(shè)備局限性很大；（3）國內(nèi)多數(shù)企業(yè)對其認識膚淺，低價競爭現(xiàn)象極為普遍，混亂的競爭影響了行業(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)品模仿化嚴重，使有限的行業(yè)資源不能集中使用，使行業(yè)整體利潤下降。

2.2 現(xiàn)代物流系統(tǒng)的特點及發(fā)展趨勢。據(jù)資料顯示，2015 年我國物流業(yè)收益漲幅超過百分之五十，物流業(yè)的發(fā)展將會是呈現(xiàn)出現(xiàn)代化、特色化和創(chuàng)新化。現(xiàn)如今運用的自動化物流系統(tǒng)都是建立在電、光、聲、傳感和超級處理器等技術(shù)的基礎(chǔ)上，它擁有可與 ERP 系統(tǒng)無縫對接的信息顯示系統(tǒng)、無人運輸系統(tǒng)、強大的存儲系統(tǒng)和分揀系統(tǒng)等。

目前我國各大物流中心基本在運用快遞智能分揀機，實現(xiàn)了用計算機控制搬運車來完成包裹的收發(fā)，這使物流企業(yè)的整體運作實現(xiàn)了自動化。在此基礎(chǔ)上再結(jié)合高新技術(shù)實現(xiàn)了可視化物流管理，從而達到了資源有效循環(huán)的目的。

3.技術(shù)改進及分析。本項目采用嵌入式 ARM 處理器，設(shè)計了一個具有體積小、效率高、成本低及節(jié)約人工資源成本等優(yōu)點的快遞智能自動分揀機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了準確快捷的自動分揀包裹的功能。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間，節(jié)省了分揀快遞時的的人力資源，并可以對揀區(qū)的情況實時監(jiān)控，物流跟蹤可隨時查詢包裹所到達的站點，便于信息的管理。本項目中分揀部分的主要內(nèi)容是：

3.1分類裝置的設(shè)計：采用激光掃描技術(shù)來對包裹的條形碼進行識別，在識別后，由此掃描器下方相對應(yīng)的推塊器件進行順勢動作，將被識別的包裹推入相應(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整體流程，三者缺一不可。以此類推，根據(jù)包裹來設(shè)定分類，根據(jù)分類來設(shè)置分類裝置。

3.2輸送裝置的設(shè)計：設(shè)計直流電機來驅(qū)動環(huán)形輸送帶以勻速運轉(zhuǎn)，負責(zé)運送待揀的包裹到可識別條形碼的掃描器前。將已識別包裹運送至指定位置，未識別包裹繼續(xù)進行掃描識別，實現(xiàn)經(jīng)過條形碼掃描進行區(qū)域分揀。

3.3分揀道口設(shè)計：是將已分揀出的商品經(jīng)過主輸送機（或主傳送帶）進入到集貨區(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，到達后由工作人員將該道口的所有商品集中后入庫儲存或者組配裝車進行配送。

三、結(jié)語

計算機所控制的搬運車自主完成了包裹出入庫，使物流企業(yè)的整體運作達到了自動化。將標準的物流箱單元化，并建立統(tǒng)一的以物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的平臺，上接托盤，下借助條形碼掃碼系統(tǒng)，實現(xiàn)智慧物流箱物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。再結(jié)合高新技術(shù)實現(xiàn)物流管理的可視化，達到資源循環(huán)與共享的目的。我國是物流業(yè)的大國，但不是物流業(yè)的強國。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)境保護等軟實力較弱，不能滿足我國部分物流在國際市場競爭中的生存需求，因此掌握物流業(yè)發(fā)展的新趨勢尤為重要。當(dāng)今物流系統(tǒng)正朝著多方面發(fā)展：（1）環(huán)保化，隨著社會的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境污染嚴重，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)利用無線通訊與數(shù)據(jù)辨別等高新信息技術(shù)，來實現(xiàn)對物流設(shè)備的實時監(jiān)控；（3）一體化，我們將硬件器件和軟件程序靈活組合，從而增強了系統(tǒng)的靈活性；（4）智能化，根據(jù)快遞智能分揀機設(shè)計來降低人工成本，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)備及立體倉庫等物流設(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準細分出了多種產(chǎn)品，實現(xiàn)了多樣化。

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