基于人工智能技術的校園智能配送服務體系研究

陳舒暢，楊萬里，王春波，3*

（1.長春汽車工業高等專科學校 信息技術學院，吉林 長春 130013；2.一汽解放汽車有限公司，吉林長春 130011；3.長春理工大學 計算機科學技術學院，吉林 長春 130022）

1 研究背景

1.1 物流行業背景

隨著網購的不斷興起,物流行業逐漸成為我國經濟的主要驅動力量,并促進了相關就業市場的形成。同時,隨著人工智能、物聯網等新興信息技術的發展,物流行業逐漸呈現智慧化的新趨勢。

1.2 電商行業背景

近年來,我國電商持續發展,大學生成為網絡消費的主要人群。 權威數據顯示,僅2019 年一年,我國校園快遞量就高達30 億件,而且這一數據還在持續刷新。 顯然,快遞在大學校園中已必不可少,龐大的快遞量使得校園面臨著“最后一公里”的配送難題。

1.3 自動駕駛行業背景

2020 年新冠疫情全球暴發,成為短期內波及世界社會經濟的“黑天鵝”事件。 為響應國家號召,抑制新冠病毒的擴散,億萬國人居家隔離。 外出購買食物非常不便,此時,一批批不知疲倦的無人駕駛物流小車,載著果蔬食材每天往返于千家萬戶,給不便出門的隔離人員帶來了很多的便利和溫暖［1］。 我國很早就研發出了無人駕駛的物流車,但在此次疫情中它們的價值才得以最大化發揮,由此引發人們關注。

1.4 政策背景

《中國教育現代化2035》中指出要進一步加快改革現代信息化教育的步伐,由于我國政府越來越重視建設現代化信息教育,不少公司開始采用先進的科技力量為校園智能化服務獻策獻力。

2 無人配送發展現狀

近年來,快遞與外賣配送業務的增長呈突飛猛進之勢。 2019 年年底,我國的快遞和外賣配送量分別高達635 億件和185 億件,物流配送環節由于業務量的增長而產生巨大壓力,巨大的配送需求使末端配送開始出現勞動人口下降、用工難等問題。

新冠肺炎疫情背景下,線上訂單數量激增,導致配送人員數量不夠,因此不少解決方案應運而生,如便利店自提、共同配送以及自提柜等,這在一定程度上緩解了物流配送中存在的問題。 然而,由于外賣與快遞業務的持續增長,人力的支出費用也越來越高,而且當下存在的末端配送問題,僅僅依靠人力配送很難解決［2］。

最近幾年,由于人工智能、物聯網以及大數據的發展,研究無人配送這一物流服務的學者也越來越多,但能細化到滿足大學生需求的校園無人配送服務方面的研究卻少之又少,大多數研究只局限在引用其他領域無人配送方案［3］。 大學生是有著特殊需求的特殊群體,隨著校園外賣和快遞量的不斷增大,校園“最后一公里”配送仍存在許多問題需要解決。

末端配送的很多問題,包括“最后一公里”的配送難題,運用無人配送物流車在很大程度上都能予以解決,其作用主要有:其一,無人配送車有很大可能替代快遞三輪車和摩托車,便于治理交通環境,消除不確定的安全隱患；其二,有效降低了物流平臺對配送員的要求［4］。

3 校園末端配送需求調研與分析

3.1 需求調研

本項目通過調查問卷的方式對本校學生的外賣與快遞配送方式、學生訂外賣和快遞的狀態及意見進行了調查,提出的問題和分析結果如下。

3.1.1 學生每周使用快遞和外賣的頻率

平均每周至少訂1 次外賣和1 次網購的學生占比分別為80.35%和82.34%；當商品的價格和質量基本一致時,60.43%的學生認為店家的服務態度以及回復是否及時,都會對自己的選擇有影響。

3.1.2 制約校園快遞和外賣發展的因素

制約校園外賣和快遞發展的因素中,認為自己曾有破損或是丟失快遞、配送不及時且需自取、校園快遞不安全以及校園快遞工作人員態度不友好的學生占比分別為:69.28%,60.23%,38.16%以及48.63%,也有69.36%的同學認為食堂集中就餐排隊時間長而不愿在食堂就餐；78.23%的同學認為外賣進不了校園只能到指定地點取餐不方便。 制約校園快遞和外賣發展的因素如圖1 所示。

圖1 制約校園快遞和外賣發展的因素

3.1.3 喜歡接收校園快遞和外賣的方式

希望通過電話聯系快遞人員以確定取貨時間和地點、希望外賣與快遞直接送貨上門、喜歡到快遞站取件以及習慣到快遞柜取貨的學生占比分別為:5.11%,90.62%,32.68%以及53.88%。

從以上調查數據可以看出,目前校園快遞和外賣的末端配送面臨著一系列的困境。

3.2 需求分析

受到新冠疫情的影響,無人配送、自動駕駛以及人工智能等新興技術受到人們的關注,無人化的場景服務也因此受到青睞,在當前人們急需“無人配送”的情況下,依托人工智能技術的無人經濟也隨之突飛猛進地發展,而大學校園就是這一系列技術和應用的最佳實踐場地。

3.2.1 校園安全的需求

由于持續增加的快遞和外賣數量,校內送件的機動車也隨之增加,這在很大程度上對校園安全造成了隱患。

3.2.2 便捷取件的需求

學校當前的快遞大多集中管理,但設置的快遞驛站卻比較少,于是很多快遞被堆放在一起,非常不便于學生們取件。 學生下課時間處于取貨高峰期,學生們需要排起長隊取件,持續增加的快遞和外賣量與取件難的矛盾日益突出。

3.2.3 校園防疫的需求

疫情期間,不少高校均施行封閉管理,這導致學生們的網購需求增加,但外賣和快遞進校卻比較困難,學校防疫秩序與學生的需求以及快遞和外賣配送方面的矛盾和沖突日益嚴重。

3.2.4 學生消費空間升級的需求

近年來,大學生消費習慣日益改變和升級,僅靠當前學校所設置的服務功能已經無法解決其中的消費問題。 因此,本設計指出可以通過在校園中運用無人物流模式,從而解決物流進校難、排隊長以及找貨難等問題,為在校師生提供更便捷和安全的校園服務,也大大節省了教師和同學們的時間。

4 校園無人車配送方案

智慧校園無人車配送方案是伴隨著后疫情時代的汽車工業發展、自動駕駛領域發展的逐漸擴大而開展的研究,是在當今社會環境條件下引發的、具有未來應用空間的研究。

智慧校園無人車配送方案由無人駕駛的智慧配送車和交互軟件設計組成,聚焦人工智能和無人駕駛技術,構建了一套商業服務和無人配送車方案,改變了傳統人工派件和快遞柜固定取件的模式。 借助于無人配送車本身的L4 級駕駛能力,通過服務平臺,本項目創建出線上與線下相結合、銷售和配送一體化的智能校園服務系統。 智慧校園無人車配送方案可使學校中存在的配送難題得以安全、有效、快速地解決。

4.1 配送方式優化

4.1.1 無人配送車

配送方式上,本項目選用二次開發的無人物流車配送。 配送車基于人工智能和無人駕駛技術,其駕駛能力可達L4 級,具有智能配送、感知避讓、路線規劃、智能決策等能力。 配送車智能小巧,行駛安全,如果遇到人員流動的高峰期,無人配送車在拐彎前會自動開啟轉向燈,也會主動避讓障礙物和人群等,并能自動識別道路標識和紅綠燈,遵守交通規則。

小車具有大小不同的獨立的箱柜和統一的顯示屏,將商品投入合適的柜格之后可輸入用戶的手機號碼和配送位置,無人車便會按照設定的路線,將商品配送到指定位置。 商品投入無人車后,系統會給用戶發送配送通知和短信驗證碼,便于客戶實時查看無人車所在的位置和整個運行路線,當無人車即將到達指定配送地點時會給用戶發送取貨消息,用戶在到達指定位置后,在顯示屏上輸入驗證碼或手機號碼即可完成取貨。

無人配送車可分場景定義,校園內應用場景分為兩個:第一個是快遞配送場景,其無人車箱體相對較大；第二個是外賣配送場景,其無人車箱體相對較小,并在外觀設計上作以區分。

4.1.2 配送服務平臺

校內外商超、食堂、餐飲店、快遞驛站等實體店可入駐配送服務平臺,校內師生可以通過手機端App 或小程序選擇商品或服務并下單,商家通過服務平臺(商家版)收到訂單信息后開始備貨,并將商品放入無人配送車。

與無人配送車關聯的服務平臺內,可入駐學校內外的實體店,便于師生們下單購買商品,當商家收到訂單信息后,進行備貨然后放入無人配送車,并輸入用戶的手機號碼和配送位置,無人配送車就會進行自動配送。 客戶通過小程序或App 下單之后,可以查看訂單信息；商家將商品存入無人配送車后,用戶將會收到配送通知以及短信驗證碼,并可實時查看無人車所在的位置和整個運行路線；當無人車即將到達指定配送地點時會給用戶發送取貨消息；用戶在到達指定位置后,在顯示屏上輸入驗證碼或手機號碼即可完成取貨。

4.2 對配送區域和線路進行規劃

無人車在校園內配送,采用點到點的貨物配送方式,學校內無人配送車可隨意行駛,最遠可抵達學校體育場。 在本方案中,首先將學校整體分成6 個區域,1 ～2 號樓設為區域Ⅰ,3～8 號樓設為區域Ⅱ,9～12 號樓設為區域Ⅲ,13～17 號樓設為區域Ⅳ,19 ～23 號樓設為區域Ⅴ,最后的Ⅵ區域則設定為新樓和體育場。 配送前,按照貨物包裹分類和商品大小進行整理,按照指定的數量分批分次地放入配送車。 學校內6 個區域的位置各不相同,且各個區域離快遞站的距離也不相同,配送模式建議從遠到近或從近到遠。

同時,設計者需在無人車運行的道路上,提前布置磁力導軌,這樣無人車才能通過磁力導軌根據設定好的運行路線進行配送。 無人車到達目的地后,會暫時停止運行,待學生取貨完成后繼續行駛。 如果已經過了無人車所設定的時間,無人物流車則會向下一個目的地出發,這樣可以提升貨物配送的效率。

5 結語

為有效提升校園配送服務質量,解決大學生的外賣與快遞需求,本項目立足于學校整體發展情況,持續展開創新模式,探索大學生末端配送方面的問題。 智慧校園無人車配送方案立足于人工智能技術、聚焦無人駕駛領域,一方面為了響應政策號召,實現智慧物流,一方面希望這一項目通過產、學、研、用等綜合性培養人才的思維,進一步融合生產和教育,促進教學。