基于人工智能技术的校园智能配送服务体系研究

陈舒畅，杨万里，王春波，3*

（1.长春汽车工业高等专科学校 信息技术学院，吉林 长春 130013；2.一汽解放汽车有限公司，吉林长春 130011；3.长春理工大学 计算机科学技术学院，吉林 长春 130022）

1 研究背景

1.1 物流行业背景

随着网购的不断兴起,物流行业逐渐成为我国经济的主要驱动力量,并促进了相关就业市场的形成。同时,随着人工智能、物联网等新兴信息技术的发展,物流行业逐渐呈现智慧化的新趋势。

1.2 电商行业背景

近年来,我国电商持续发展,大学生成为网络消费的主要人群。 权威数据显示,仅2019 年一年,我国校园快递量就高达30 亿件,而且这一数据还在持续刷新。 显然,快递在大学校园中已必不可少,庞大的快递量使得校园面临着“最后一公里”的配送难题。

1.3 自动驾驶行业背景

2020 年新冠疫情全球暴发,成为短期内波及世界社会经济的“黑天鹅”事件。 为响应国家号召,抑制新冠病毒的扩散,亿万国人居家隔离。 外出购买食物非常不便,此时,一批批不知疲倦的无人驾驶物流小车,载着果蔬食材每天往返于千家万户,给不便出门的隔离人员带来了很多的便利和温暖［1］。 我国很早就研发出了无人驾驶的物流车,但在此次疫情中它们的价值才得以最大化发挥,由此引发人们关注。

1.4 政策背景

《中国教育现代化2035》中指出要进一步加快改革现代信息化教育的步伐,由于我国政府越来越重视建设现代化信息教育,不少公司开始采用先进的科技力量为校园智能化服务献策献力。

2 无人配送发展现状

近年来,快递与外卖配送业务的增长呈突飞猛进之势。 2019 年年底,我国的快递和外卖配送量分别高达635 亿件和185 亿件,物流配送环节由于业务量的增长而产生巨大压力,巨大的配送需求使末端配送开始出现劳动人口下降、用工难等问题。

新冠肺炎疫情背景下,线上订单数量激增,导致配送人员数量不够,因此不少解决方案应运而生,如便利店自提、共同配送以及自提柜等,这在一定程度上缓解了物流配送中存在的问题。 然而,由于外卖与快递业务的持续增长,人力的支出费用也越来越高,而且当下存在的末端配送问题,仅仅依靠人力配送很难解决［2］。

最近几年,由于人工智能、物联网以及大数据的发展,研究无人配送这一物流服务的学者也越来越多,但能细化到满足大学生需求的校园无人配送服务方面的研究却少之又少,大多数研究只局限在引用其他领域无人配送方案［3］。 大学生是有着特殊需求的特殊群体,随着校园外卖和快递量的不断增大,校园“最后一公里”配送仍存在许多问题需要解决。

末端配送的很多问题,包括“最后一公里”的配送难题,运用无人配送物流车在很大程度上都能予以解决,其作用主要有:其一,无人配送车有很大可能替代快递三轮车和摩托车,便于治理交通环境,消除不确定的安全隐患；其二,有效降低了物流平台对配送员的要求［4］。

3 校园末端配送需求调研与分析

3.1 需求调研

本项目通过调查问卷的方式对本校学生的外卖与快递配送方式、学生订外卖和快递的状态及意见进行了调查,提出的问题和分析结果如下。

3.1.1 学生每周使用快递和外卖的频率

平均每周至少订1 次外卖和1 次网购的学生占比分别为80.35%和82.34%；当商品的价格和质量基本一致时,60.43%的学生认为店家的服务态度以及回复是否及时,都会对自己的选择有影响。

3.1.2 制约校园快递和外卖发展的因素

制约校园外卖和快递发展的因素中,认为自己曾有破损或是丢失快递、配送不及时且需自取、校园快递不安全以及校园快递工作人员态度不友好的学生占比分别为:69.28%,60.23%,38.16%以及48.63%,也有69.36%的同学认为食堂集中就餐排队时间长而不愿在食堂就餐；78.23%的同学认为外卖进不了校园只能到指定地点取餐不方便。 制约校园快递和外卖发展的因素如图1 所示。

图1 制约校园快递和外卖发展的因素

3.1.3 喜欢接收校园快递和外卖的方式

希望通过电话联系快递人员以确定取货时间和地点、希望外卖与快递直接送货上门、喜欢到快递站取件以及习惯到快递柜取货的学生占比分别为:5.11%,90.62%,32.68%以及53.88%。

从以上调查数据可以看出,目前校园快递和外卖的末端配送面临着一系列的困境。

3.2 需求分析

受到新冠疫情的影响,无人配送、自动驾驶以及人工智能等新兴技术受到人们的关注,无人化的场景服务也因此受到青睐,在当前人们急需“无人配送”的情况下,依托人工智能技术的无人经济也随之突飞猛进地发展,而大学校园就是这一系列技术和应用的最佳实践场地。

3.2.1 校园安全的需求

由于持续增加的快递和外卖数量,校内送件的机动车也随之增加,这在很大程度上对校园安全造成了隐患。

3.2.2 便捷取件的需求

学校当前的快递大多集中管理,但设置的快递驿站却比较少,于是很多快递被堆放在一起,非常不便于学生们取件。 学生下课时间处于取货高峰期,学生们需要排起长队取件,持续增加的快递和外卖量与取件难的矛盾日益突出。

3.2.3 校园防疫的需求

疫情期间,不少高校均施行封闭管理,这导致学生们的网购需求增加,但外卖和快递进校却比较困难,学校防疫秩序与学生的需求以及快递和外卖配送方面的矛盾和冲突日益严重。

3.2.4 学生消费空间升级的需求

近年来,大学生消费习惯日益改变和升级,仅靠当前学校所设置的服务功能已经无法解决其中的消费问题。 因此,本设计指出可以通过在校园中运用无人物流模式,从而解决物流进校难、排队长以及找货难等问题,为在校师生提供更便捷和安全的校园服务,也大大节省了教师和同学们的时间。

4 校园无人车配送方案

智慧校园无人车配送方案是伴随着后疫情时代的汽车工业发展、自动驾驶领域发展的逐渐扩大而开展的研究,是在当今社会环境条件下引发的、具有未来应用空间的研究。

智慧校园无人车配送方案由无人驾驶的智慧配送车和交互软件设计组成,聚焦人工智能和无人驾驶技术,构建了一套商业服务和无人配送车方案,改变了传统人工派件和快递柜固定取件的模式。 借助于无人配送车本身的L4 级驾驶能力,通过服务平台,本项目创建出线上与线下相结合、销售和配送一体化的智能校园服务系统。 智慧校园无人车配送方案可使学校中存在的配送难题得以安全、有效、快速地解决。

4.1 配送方式优化

4.1.1 无人配送车

配送方式上,本项目选用二次开发的无人物流车配送。 配送车基于人工智能和无人驾驶技术,其驾驶能力可达L4 级,具有智能配送、感知避让、路线规划、智能决策等能力。 配送车智能小巧,行驶安全,如果遇到人员流动的高峰期,无人配送车在拐弯前会自动开启转向灯,也会主动避让障碍物和人群等,并能自动识别道路标识和红绿灯,遵守交通规则。

小车具有大小不同的独立的箱柜和统一的显示屏,将商品投入合适的柜格之后可输入用户的手机号码和配送位置,无人车便会按照设定的路线,将商品配送到指定位置。 商品投入无人车后,系统会给用户发送配送通知和短信验证码,便于客户实时查看无人车所在的位置和整个运行路线,当无人车即将到达指定配送地点时会给用户发送取货消息,用户在到达指定位置后,在显示屏上输入验证码或手机号码即可完成取货。

无人配送车可分场景定义,校园内应用场景分为两个:第一个是快递配送场景,其无人车箱体相对较大；第二个是外卖配送场景,其无人车箱体相对较小,并在外观设计上作以区分。

4.1.2 配送服务平台

校内外商超、食堂、餐饮店、快递驿站等实体店可入驻配送服务平台,校内师生可以通过手机端App 或小程序选择商品或服务并下单,商家通过服务平台(商家版)收到订单信息后开始备货,并将商品放入无人配送车。

与无人配送车关联的服务平台内,可入驻学校内外的实体店,便于师生们下单购买商品,当商家收到订单信息后,进行备货然后放入无人配送车,并输入用户的手机号码和配送位置,无人配送车就会进行自动配送。 客户通过小程序或App 下单之后,可以查看订单信息；商家将商品存入无人配送车后,用户将会收到配送通知以及短信验证码,并可实时查看无人车所在的位置和整个运行路线；当无人车即将到达指定配送地点时会给用户发送取货消息；用户在到达指定位置后,在显示屏上输入验证码或手机号码即可完成取货。

4.2 对配送区域和线路进行规划

无人车在校园内配送,采用点到点的货物配送方式,学校内无人配送车可随意行驶,最远可抵达学校体育场。 在本方案中,首先将学校整体分成6 个区域,1 ～2 号楼设为区域Ⅰ,3～8 号楼设为区域Ⅱ,9～12 号楼设为区域Ⅲ,13～17 号楼设为区域Ⅳ,19 ～23 号楼设为区域Ⅴ,最后的Ⅵ区域则设定为新楼和体育场。 配送前,按照货物包裹分类和商品大小进行整理,按照指定的数量分批分次地放入配送车。 学校内6 个区域的位置各不相同,且各个区域离快递站的距离也不相同,配送模式建议从远到近或从近到远。

同时,设计者需在无人车运行的道路上,提前布置磁力导轨,这样无人车才能通过磁力导轨根据设定好的运行路线进行配送。 无人车到达目的地后,会暂时停止运行,待学生取货完成后继续行驶。 如果已经过了无人车所设定的时间,无人物流车则会向下一个目的地出发,这样可以提升货物配送的效率。

5 结语

为有效提升校园配送服务质量,解决大学生的外卖与快递需求,本项目立足于学校整体发展情况,持续展开创新模式,探索大学生末端配送方面的问题。 智慧校园无人车配送方案立足于人工智能技术、聚焦无人驾驶领域,一方面为了响应政策号召,实现智慧物流,一方面希望这一项目通过产、学、研、用等综合性培养人才的思维,进一步融合生产和教育,促进教学。