自動分揀技術(shù)在公共圖書館的應(yīng)用研究

林黎南

（汕頭市圖書館 廣東汕頭 515041）

1 引言

近些年來，黨和政府大力推動公共文化服務(wù)體系建設(shè)，相繼提出了“公共文化服務(wù)體系基本建立”和“基本公共服務(wù)均等化”等一系列目標(biāo)要求。隨著目標(biāo)的落實與規(guī)劃的實施，我國公共圖書館事業(yè)也迎來了較大的發(fā)展。第一，其表現(xiàn)在圖書館數(shù)量快速增長。據(jù)《中國圖書館年鑒》統(tǒng)計顯示，2011年全國公共圖書館有2 696家，2015年增加至3 139家，年均增長1.09%。第二，其表現(xiàn)在館藏總量的增加。2011年全國公共圖書館總藏量為41 804萬冊（件），2015年增長至83 844 萬冊（件）[1]，4年期間總藏量翻了將近一倍。第三，其表現(xiàn)在信息化水平得到了較大的提升。圖書館總分館建設(shè)致力于建設(shè)以市級館或區(qū)、縣級館為中心的總分館體系，帶動了包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道、社區(qū)、村居等基層館的飛躍式發(fā)展，也極大地提升了總館和基層館的信息化水平。

舒適的館舍環(huán)境、豐富的館藏文獻(xiàn)、便捷的借閱條件極大地刺激了讀者的閱讀需求。近些年來許多圖書館的辦證量、借閱量和還書量等關(guān)鍵指標(biāo)屢創(chuàng)新高，但同時給圖書館管理特別是文獻(xiàn)架位管理帶來了極大挑戰(zhàn)，而架位管理的基礎(chǔ)就是文獻(xiàn)分揀?？v觀當(dāng)前國內(nèi)公共圖書館的文獻(xiàn)分揀，大多依靠人工完成，分揀任務(wù)十分繁重且含量金不高、時效性差，無法滿足文獻(xiàn)快速流轉(zhuǎn)的要求，從而在日益增長的文化需求與圖書館設(shè)施瓶頸之間產(chǎn)生了新的矛盾。為了緩解這種矛盾，越來越多的圖書館開始探索自動分揀技術(shù)，引進(jìn)自動分揀系統(tǒng)，來解決圖書快速分揀與縮短流轉(zhuǎn)時效的現(xiàn)實難題。在分揀技術(shù)的研究上，近年來也在不斷創(chuàng)新與發(fā)展，包括堆塊式分揀技術(shù)、擋板式分揀技術(shù)、搖臂式分揀技術(shù)、斜導(dǎo)輪式分揀技術(shù)、交叉帶式分揀技術(shù)等。而應(yīng)用于圖書領(lǐng)域的自動分揀技術(shù)主要有移載分揀技術(shù)、交叉帶分揀技術(shù)[2]、滑塊分揀技術(shù)[3]和AGV機(jī)器人分揀技術(shù)4種。

2 適用于圖書的自動分揀技術(shù)

2.1 移載分揀技術(shù)

移載分揀是指在輸送線下側(cè)安裝有浮出裝置，當(dāng)貨物到達(dá)格口時浮出裝置把貨物托起從而實現(xiàn)分揀，其主要構(gòu)成包括環(huán)形移載輸送膠帶、升降驅(qū)動減速電機(jī)、輸送驅(qū)動減速電機(jī)、升降機(jī)架總成、支撐架體、電氣控制等。

移載分揀可應(yīng)用于機(jī)電、汽車、摩托車、輕工、家電、電子、物流等行業(yè)的輸送或裝配線上。其基本原理是：移載分揀安裝有升降減速電機(jī)，由其驅(qū)動帶有移載輸送總成的升降機(jī)架總成上升，當(dāng)高于主通道線體棍子柱表面時，輸送減速電機(jī)驅(qū)動環(huán)形傳動膠帶轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)物品由縱向輸送到橫向（主線到支線）或由橫向輸送到縱向垂直方向的物流輸送功能。

國內(nèi)圖書館行業(yè)移載分揀技術(shù)應(yīng)用較多，如圖書館帶有自動分揀的自助借還設(shè)備或館外還書機(jī)等。主要應(yīng)用方式是與自助還書系統(tǒng)銜接，通過工業(yè)公共總線技術(shù)在其后附加了一節(jié)一節(jié)分揀裝置，根據(jù)需要配置成3、5、7、9、11……類分揀系統(tǒng)，從而構(gòu)成ACT-S整體式分揀系統(tǒng)。其優(yōu)點是價格便宜，使用較多，適合于9個以下分揀口。缺點是故障較多，持續(xù)工作壓力大，任何故障都需要系統(tǒng)停機(jī)檢修。

2.2 交叉帶式分揀技術(shù)

交叉帶式分揀是把主驅(qū)動帶式輸送機(jī)和載有小型帶式輸送機(jī)的臺車聯(lián)接起來，當(dāng)臺車移動到特定位置時，通過皮帶的轉(zhuǎn)動就可以完成分揀任務(wù)。交叉帶式分揀一般由導(dǎo)入單元、分揀機(jī)本體和分揀格口組成。其中核心部分為調(diào)速供件單元、導(dǎo)入單元及分揀機(jī)本體。

調(diào)速供件單元用于對待分揀物品進(jìn)行速度和供件間距的調(diào)節(jié)，使得待分揀物品達(dá)到以分揀主機(jī)的輸送速度及其所要求的供件間距供件上機(jī)的效果。導(dǎo)入單元起到與輸送系統(tǒng)及分揀機(jī)本體對接的作用，為分揀主機(jī)前端對分揀主機(jī)進(jìn)行導(dǎo)入供件的輸送單元，主體前端導(dǎo)入單元采用刀型薄片皮帶輸送設(shè)備，確保主線輸送系統(tǒng)與分揀機(jī)主體的順利對接，避免物品上機(jī)時的卡塞。分揀機(jī)本體是實現(xiàn)物品分揀的核心部分，用于實現(xiàn)單本圖書的區(qū)域化分揀作業(yè)。

相比于移載分揀而言，交叉帶式分揀效率要高許多。移載分揀效率為2 000冊/小時，交叉帶式分揀效率可達(dá)3 000～10 000冊/小時，且分揀迅速、準(zhǔn)確，分揀差錯率極低，還有一個最主要的原因就是對投入口圖書的狀態(tài)沒有要求。另外，由于交叉帶式分揀的分揀口數(shù)目可達(dá)數(shù)十至數(shù)百個，因此分揀能力強(qiáng)，適合于幾百個格口的大規(guī)模分揀，系統(tǒng)穩(wěn)定且分揀效率高。但是交叉帶分揀機(jī)投入較大，設(shè)備占地面積大，40個格口需要300平方米，因此在分揀格口小于100個的時候并不經(jīng)濟(jì)，且任何故障都需要系統(tǒng)停機(jī)檢修。目前國內(nèi)公共圖書館中，廣州圖書館采用的就是此類分揀。

2.3 滑塊式分揀技術(shù)

滑塊式分揀機(jī)是一種水平、高速的物流輸送設(shè)備，板面由等寬、擠出成型的承載板組成，每塊承載板上設(shè)置可以橫向滑動的導(dǎo)向塊，當(dāng)分揀物品到達(dá)格口時，導(dǎo)向塊在導(dǎo)向控制器的作用下依次推動分揀物品向格口方向滑動，從而推動分揀物品轉(zhuǎn)移到分流的輸送機(jī)上或分揀口處，完成分揀動作。

與移載分揀和交叉帶式分揀相比，滑塊式分揀采取防止滑塊與滑塊托板的間隙里夾、卡物品的設(shè)計，更適宜各種紙箱、塑料箱及其他不規(guī)則物品的分揀。同時它不要求物品有一個平整、穩(wěn)定的底面，即使很薄的物品和很細(xì)的繩頭也不會有夾、卡現(xiàn)象，甚至連一張名片也可以分揀出來，對分揀物品也沒有任何損傷。這是因為滑塊式分揀是通過滑塊滑動來帶動分揀物品，而滑塊一般采用軟質(zhì)樹脂，在滑塊托板兩端有樹脂封口蓋，可以有效防止將分揀物品表面劃傷，對分揀物品不存在損傷，能最大程度地保證準(zhǔn)確、安全分揀。

滑塊式分揀相對比較成熟，每小時分揀量可達(dá)到5 000冊左右，設(shè)備占地面積小，主要適用于100個以下分揀口的物流領(lǐng)域，設(shè)備造價比移載分揀和交叉帶式分揀都要昂貴。在圖書領(lǐng)域內(nèi)，目前有上海新華書店和廣東新華書店在應(yīng)用。從應(yīng)用的情況來看，適合于圖書的小型物品分揀機(jī)只能從日本進(jìn)口，后期實施維護(hù)成本會比較高，對一般的中小型圖書館而言難以承受。

2.4 AGV機(jī)器人分揀技術(shù)

AGV機(jī)器人又叫運(yùn)載式機(jī)器人，是一種最新式的分揀技術(shù)。它采用物流自動控制系統(tǒng)，在中央計算機(jī)的控制調(diào)度下，通過機(jī)器人運(yùn)載車在電磁感應(yīng)、磁導(dǎo)引或激光導(dǎo)引等多種導(dǎo)引方式，按照生產(chǎn)計劃沿著柔性可設(shè)定的工藝路徑，信標(biāo)定位、位置計算或計算機(jī)視覺等方式無軌導(dǎo)引運(yùn)行，自動地將貨物裝載運(yùn)輸?shù)街付ǖ墓の唬瓿晌锪涎b卸運(yùn)輸全自動化，并可完成特定作業(yè)要求，如裝卸、牽引、移載、轉(zhuǎn)向和升降等。

與其他分揀技術(shù)相比，AGV機(jī)器人具有如下特點：（1）運(yùn)行速度快，平均速度可達(dá)3米/秒。據(jù)測算，1 000平米物流倉庫，采用300臺分揀機(jī)器人，每小時可完成近3萬件的分揀量。（2）能快速辨別每一個分揀物品的信息，自主完成稱重、讀碼、分揀等一系列工作流程。（3）具有多重安全防護(hù)功能，支持超聲波避障檢測、急停按鈕、碰撞防護(hù)海綿等多級安全防護(hù)，實現(xiàn)安全可靠的運(yùn)動控制。（4）通過無線網(wǎng)絡(luò)通信對整個區(qū)域的運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)完成情況實時監(jiān)控和交付，保證有效性和可靠性。（5）AGV機(jī)器人由于體積較小、高度靈敏和智能，通過多重系統(tǒng)算法，結(jié)合工業(yè)相機(jī)快速讀碼技術(shù)和機(jī)器人智能調(diào)度系統(tǒng)，以及基于大數(shù)據(jù)的智能入庫管理技術(shù)、智能揀貨、隨機(jī)儲存、智能分倉、調(diào)撥等，可以大幅提高分揀效率和自動化程度，降低出錯率，有效避免出現(xiàn)“暴力分揀”造成的圖書破損。

AGV機(jī)器人最典型的應(yīng)用當(dāng)屬京東無人倉庫。由于其具有系統(tǒng)穩(wěn)定、部署靈活、維護(hù)方便、單個機(jī)器人故障不影響整體等多重優(yōu)勢，目前包括順豐、中國郵政EMS等都已經(jīng)開始采用AGV機(jī)器人實現(xiàn)快遞物品的分揀。

2.5 四種分揀技術(shù)比較分析

按40個格口計算，對移載分揀、交叉帶式分揀、滑塊式分揀和AGV機(jī)器人分揀4種分揀技術(shù)從分揀效率、優(yōu)點、缺點、典型應(yīng)用及費(fèi)用情況進(jìn)行比較分析（見表1）。

表1 4種分揀技術(shù)比較分析

3 AGV機(jī)器人在圖書館的應(yīng)用前景分析

AGV機(jī)器人圖書分揀是一項新生事物，它通過融合圖書館行業(yè)與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)新性地將AGV機(jī)器人應(yīng)用于圖書館領(lǐng)域，解決圖書館實際分揀需求，目前在圖書館尚無應(yīng)用先例。

相比于人工分揀的科技含量低且枯燥乏味，AGV機(jī)器人通過動態(tài)路徑、自動識別、可視化、接口設(shè)計等技術(shù)運(yùn)用，在降低人力成本的同時大幅提升了分揀效率，且具有非常強(qiáng)的視覺沖擊效果。我們通過人工分揀與AGV機(jī)器人分揀在5類分揀和25類分揀的效率分析，可初步看出AGV機(jī)器人在圖書館的應(yīng)用前景。

3.1 5類分揀效率

為保證公平性，人工分揀和AGV機(jī)器人分揀只需要完成5個分揀目的地，圖書分揀總量則為20 000冊/天，具體比較分析如表2所示。

表2 5類分揀效率比較分析

3.2 25類分揀效率

25類分揀不同于5類分揀，25類分揀難度加大，需要兩次分揀完成：第一次需粗分揀5類，第二次再次5類分揀，通過兩次分揀完成25類分揀。事實上，人工分揀無法完成25類分揀，因為人工分揀適用少量分揀，依靠色標(biāo)、大類等人工模糊的標(biāo)識無法完成細(xì)分揀，具體見表3。

3.3 應(yīng)用前景分析

通過5類分揀效率與25類分揀效率的人工分揀與AGV機(jī)器人分揀比較分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，分揀量越大，分揀越細(xì)，人工分揀越難實現(xiàn)，故人工分揀適用于短時間、低強(qiáng)度、低數(shù)量、5類以下粗分揀。隨著圖書館自動化程度的提升，大部分圖書將通過24小時還書機(jī)完成，高峰時期每天超過幾千冊圖書積攢需要人工搬運(yùn)并分揀，分揀的勞動強(qiáng)度將是館員難以承受的。

考慮到總分館建設(shè)的大流通分揀現(xiàn)狀與趨勢，分揀目的地將多達(dá)幾十個，這已超出了人工分揀的范疇，而這正適合于AGV機(jī)器人分揀。AGV機(jī)器人分揀可實現(xiàn)全自動化分揀，只要在設(shè)計分揀效率內(nèi)，機(jī)器人分揀的分揀強(qiáng)度不受限制，分揀目的地和分揀時間也不受限制，從而降低館員勞動強(qiáng)度，因此AGV機(jī)器人在圖書分揀中將大有可為。但我們也需要看到，AGV機(jī)器人分揀可能會造成少部分圖書破損的情況。

4 結(jié)語

為緩解讀者與日俱增的閱讀需求與公共圖書館設(shè)施瓶頸之間產(chǎn)生的矛盾，滿足文獻(xiàn)快速流轉(zhuǎn)的要求，我國公共圖書館紛紛引進(jìn)了自動分揀技術(shù)。目前，適用于圖書的自動分揀技術(shù)包括移載分揀技術(shù)、交叉帶式分揀技術(shù)、滑塊式分揀技術(shù)和AGV機(jī)器人分揀技術(shù)等。由于經(jīng)費(fèi)投入的因素，我國大部分公共圖書館采用的是移載分揀技術(shù)，還有一小部分的公共圖書館采用的是交叉帶式分揀技術(shù)。而AGV機(jī)器人分揀技術(shù)作為一種最新型的自動分揀技術(shù)，在圖書館行業(yè)的使用并不多，但相比其他分揀技術(shù)，它擁有部署靈活、維護(hù)方便等特點，更能夠精準(zhǔn)地完成大量分揀工作，而且受到的限制更少，更符合我國公共圖書館未來發(fā)展的趨勢與需求。相信在以后我國公共圖書館的建設(shè)發(fā)展中，這項技術(shù)將得到普及應(yīng)用。