基于RFID的物流自動分揀系統(tǒng)研究與設(shè)計

李世正 姚 佳

（洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 洛陽 471000）

1 引言

進入21世紀(jì)以來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子商務(wù)技術(shù)的快速發(fā)展,電子商務(wù)正在逐漸改變企業(yè)的經(jīng)營方式和人們的購物方式,越來越多人喜歡這種方便、快捷是購物方式。電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展也促使了快遞物流行業(yè)的迅猛發(fā)展,2017年“雙十一”全網(wǎng)總銷售額達2539.7億元,產(chǎn)生包裹13.8億個,意味著有13億多個包裹需要運輸。物流行業(yè)也成為最近幾年發(fā)展最快的行業(yè)之一。同時,物流行業(yè)的發(fā)展也促進了電子商務(wù)的發(fā)展,消費者在判斷商家服務(wù)質(zhì)量時,快遞的送貨時間、服務(wù)質(zhì)量是其重要評判指標(biāo)。然而,當(dāng)前的物流行業(yè),尤其是在網(wǎng)購高峰期,經(jīng)常出現(xiàn)快遞包裹“爆倉”的情景,同時,快遞的暴力分揀、錯派、丟件等現(xiàn)象時有發(fā)生,導(dǎo)致客戶滿意度下降,嚴(yán)重影響了物流行業(yè)的聲譽、公司的經(jīng)濟效益和長遠(yuǎn)發(fā)展。造成這種現(xiàn)象的原因主要是短期內(nèi)收入太多快遞包裹,當(dāng)前的人工分揀模式不能及時地進行分揀。同時,人工分揀直接導(dǎo)致勞動力成本的增加,在當(dāng)前物流配送過程中,人工成本是最大的成本,若不在技術(shù)上做出改善,隨著勞動力價格的上漲,人工成本在物流配送中成本占比還將不斷提高[1,2]。因此,利用現(xiàn)有的信息化、自動化技術(shù)對物理行業(yè)的業(yè)務(wù)處理流程進行改進優(yōu)化,提高物流行業(yè)作業(yè)配送效率,成為物流行業(yè)研究的重點。

20世紀(jì),國外就開始自動分揀技術(shù)、分揀設(shè)備的研究,并將研究成果投入實際應(yīng)用中。實際使用經(jīng)驗顯示,大型分揀系統(tǒng)前期投入較大,運營費用較高,成本回收期較長[3,4]。因此,設(shè)計一種適合中小企業(yè)、投入成本較低的分揀系統(tǒng)成為當(dāng)前物流行業(yè)的迫切需求。本文在分析了物流配送流程和RFID技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,提出了一種基于RFID的物流自動分揀系統(tǒng)方案設(shè)計。論文首先對物流快遞行業(yè)的現(xiàn)狀進行了分析,分析物流快遞的配送流程和RFID在自動分揀中的優(yōu)勢,對基于RFID的物流自動分揀系統(tǒng)的架構(gòu)和系統(tǒng)工作流程進行了論述,并對系統(tǒng)的效率進行了分析。

2 相關(guān)知識

2.1 快遞業(yè)務(wù)流程及存在的不足

快遞業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

圖1 快遞處理流程

快遞處理流程主要包括如下過程[7]:

（1）客戶需要發(fā)貨時,提出發(fā)貨請求；（2）快遞公司根據(jù)發(fā)貨請求上門收取客戶包裹,或者客戶直接將包裹送到公司網(wǎng)點；（3）客戶填寫包裹郵寄信息；（4）快遞公司根據(jù)郵寄信息、包裹重量等信息進行結(jié)算,完成包裹攬收；（5）快遞公司進行人工分揀,并將信息錄入到后臺數(shù)據(jù)庫中,并對快遞包裹進行掃描；（6）將包裹發(fā)往集散中心,到達集散中心后還需要進行逐件掃描和人工分揀；（7）包裹裝車運輸,在裝車時還要進行逐件掃描,如果快遞需要中轉(zhuǎn)也要進行多次掃描；（8）快遞到達目的地集散中心,需要再次掃描；（9）快遞到達目的網(wǎng)點,對包裹進行再次掃描、分揀,然后進行派送。

以上快遞處理流程,存在以下幾方面的問題[8]:

（1）在集散中心進行包裹分揀需要耗費大量的分揀人員,不但效率較低還增加了企業(yè)的人力成本。

（2）在進行人工分揀時,由于分揀人員的專業(yè)水平和體力原因,存在一定程度的錯誤率。

（3）當(dāng)快遞包裹發(fā)送位置變化后,即使配送目的地屬于同一地區(qū),也需要逐件進行掃描,才能對包裹進行跟蹤。

2.2 RFID技術(shù)快遞分揀系統(tǒng)的優(yōu)勢

快遞分揀系統(tǒng)是對快遞包裹按照設(shè)定的指令對其進行自動分揀,并將分揀結(jié)果輸送到指定位置。自動分揀是當(dāng)前快遞包裹配送的重要環(huán)節(jié),可以極大地節(jié)省人工成本,提高工作效率和包裹分揀的正確率。

RFID（Radio Frequency Identification,射頻識別）技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中一種常用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、航空工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5,6]。RFID技術(shù)應(yīng)用于快遞分揀中具有以下優(yōu)勢:（1）可以對快遞包裹從受理到簽收全流程中的各環(huán)節(jié)進行管理,基于RFID技術(shù)的快遞分揀系統(tǒng)首先將RFID標(biāo)簽打印到快遞包裹中,由于RFID標(biāo)簽相對于條形碼標(biāo)簽的存儲量較大,可以將快遞包裹的配送信息,如寄件人信息、收件人信息、包裹屬性（重量、資費、時間等）等一并寫入標(biāo)簽中,可以實現(xiàn)包裹的深度分揀,提高分揀效率。同時,可以實現(xiàn)對包裹進行全程跟蹤、遺失查找等。（2）減少包裹在配送過程中的多業(yè)務(wù)交接環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的包裹配送過程中,很多交接環(huán)節(jié)是必不可少的,但工作確實是重復(fù)的,基于RFID技術(shù)的分揀系統(tǒng)在一定程度可以減少一些重復(fù)性的工作,如可以減少核對和掃描的次數(shù)。

3 基于RFID快遞自動分揀系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

基于RFID快遞自動分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從圖2中可以看出,當(dāng)自動分揀系統(tǒng)運行時,集散中心的快遞包裹（在收件時,已粘貼RFID標(biāo)簽）被順序地放到1號傳送帶上,經(jīng)1號傳送帶進行傳輸,到達讀卡區(qū)時,RFID讀卡器對RFID電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)進行讀取,并將數(shù)據(jù)傳送到控制器進行處理,根據(jù)處理結(jié)果發(fā)送控制信號給單片機控制3號電機正反轉(zhuǎn)和光電開關(guān)。當(dāng)快遞包裹根據(jù)電子標(biāo)簽送到指定道口后,由4號、5號、6號傳送帶進行傳輸,以完成快遞包裹的分揀。當(dāng)包裹傳送到指定道口后下一個包裹經(jīng)過讀卡器,控制器對其信息進行處理,以此往返,實現(xiàn)包裹自動分揀?；赗FID的快遞包裹自動分揀的流程可描述如下,具體如圖3所示。

圖2 基于RFID快遞包裹自動分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 快遞包裹自動分揀系統(tǒng)流程圖

在本系統(tǒng)中1號電機、2號電機和3號電機的工作存在著一定的時序關(guān)系,4號、5號、6號電機處于一直工作狀態(tài)?？刂齐姍C按照既定時序運動是本系統(tǒng)設(shè)計的難點,理清各個電機運行順序可以提高快遞包裹的分揀效率。在本系統(tǒng)設(shè)計中,系統(tǒng)開始運行后,1號、2號電機開始運行,將包裹運送到2號傳送帶上。此時1號、2號電機減速運行,3號電機將包裹運送到指定位置后,包裹經(jīng)1號傳送帶到達2號傳送帶上,3號電機反向運行到初始位置,完成一個包裹的傳送,此時第二個包裹已經(jīng)到達3號電機。電機運行的時序圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)中電機運行時序圖

3.2 效率分析

在快遞配送中,包裹分揀是其中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),分揀效率是分揀系統(tǒng)的關(guān)鍵考核指標(biāo),上述快遞包裹自動分揀系統(tǒng)的效率分析如下:當(dāng)系統(tǒng)開始正常運行時,一般傳送帶的運行速度為24M/min,包裹之間平均間隔為X,則1號傳送帶運送包裹到2號傳送帶的時間為X/24,大概估算一個包裹從1號傳送帶經(jīng)2號傳送帶扭轉(zhuǎn)后,到達3號傳送帶的時間為1.2秒,由于整個系統(tǒng)是流水線式工作,一段時間內(nèi)單個包裹的分揀時間基本為從1號傳送帶起,到達3號傳送帶的時間。根據(jù)以上推算,每小時大約分揀包裹2000個。

4 結(jié)束語

包裹分揀是物流配送中的重要環(huán)節(jié),采用自動分揀技術(shù)可以極大地提高包裹的分揀效率,減少了人工成本。與既有的自動分揀系統(tǒng)相比,基于RFID物流自動分揀系統(tǒng)具有體積小、部署成本低等優(yōu)勢,適合中小快遞公司對物流貨物自動分揀的需求。

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