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將“汗水物流”轉變為“智慧物流”

  
    在無錫蘇南碩放機場附近,有個快遞包裹自動分揀中心,大大小小的包裹正被傳送帶自動分發到代表不同地區的收集袋中。

“這不是一條普通的傳送帶,而是一套自動分揀設備,裝備有自主研發的圖像型全向大視野高景深自動掃碼系統。系統在讀取條碼信息后,從數據庫可以獲得每個包裹的地址信息,從而實現自動分揀。”日前,這套自動分揀設備的研發者、中國科學院微電子研究所(以下簡稱微電子所)研究員李功燕告訴《中國科學報》,“我們應用圖像處理、人工智能、工業物聯網等技術,將‘汗水物流’轉變為‘智慧物流’。”

從果蔬分選說起

說起這套物流包裹自動分揀系統,李功燕告訴記者:“系統的技術原理來自團隊在2007年開發的果蔬分選系統。”

我國是世界上最大的果蔬生產國,年產量達到10億噸,輻射帶動相關產業實現產值超過3萬億元。

然而,一些問題也隨之暴露。李功燕團隊通過調研發現,國內果蔬采后商品化處理比例不足30%(發達國家高達80%以上);產地采后腐爛損耗高達20%~30%,直接經濟損失超過4000億元;產地商品化處理技術、產品、裝備與國際存在較大差距,嚴重影響我國果蔬產品商品性和市場競爭力。

以贛南臍橙為例,贛南臍橙規?;N植后,采后商品化處理成為推動贛南臍橙品牌化、國際化的重要手段。長期以來,贛南臍橙產地商品化處理技術、產品、裝備與國際存在較大差距,嚴重影響贛南臍橙的商品性和市場競爭力。

2007年起,微電子所與江西綠萌、贛南師范大學合作,聯合開發基于重量、表面視覺、含糖量融合的果蔬分選系統。據李功燕介紹,項目初期成果于2008年底實現產業化,并大規模應用于贛南臍橙。隨后,果蔬分選系統在國內25個省市先后安裝了600余套,出口11個國家和地區,目前在國內同類產品的高端市場比例已經達到80%以上。

在此基礎上,李功燕團隊的技術成果于2011年獲得江西省科技進步獎二等獎。2018年微電子所與江西綠萌等單位共同成功申報科技部重點研發項目“優質果蔬智能化品質分級技術裝備研發”,進一步推動果蔬智能分揀技術創新發展。

“果蔬分選系統不僅實現了產業轉型升級,還發揮延長產業鏈、提升價值鏈的作用,促進農民增收和農業增效。”李功燕說,“我們將果蔬分選系統成功轉讓之后,也開始思考下一步的應用方向。”

行業顛覆性創新

近年來,物流快遞產業呈規模爆炸式增長趨勢。統計顯示,我國快遞業務量連續5年穩居世界第一,對世界增長貢獻率超過50%,成為世界物流業的動力源和穩定器。

來自國家郵政局官方網站的消息顯示,2018年全國完成快遞投送507.1億件。目前,快遞行業7家企業上市,市值接近萬億元。馬云曾指出,中國快遞用10年時間,將一個不能稱之為行業的行業,做成了一個超過了美國近一百年積累的行業。

然而,在中國快遞行業發展的背后流淌著無數快遞員的汗水。以人工分揀快遞為例,需要一個個揀貨員手動掃描快遞包裹的條碼,再根據包裹上粘貼的快遞單信息將其放到代表相應配送位置的區域,“不僅工作量大,而且效率低下、容易出錯。”李功燕說。

2014年,李功燕團隊通過調研發現,之前的果蔬分選系統的技術原理也可以應用于物流包裹分揀系統。“當時國內的快遞分揀系統大多依靠進口,價格很高,而通過技術創新完全可以將價格降至國外產品的四分之一甚至五分之一。”于是,在一年多的技術攻關后,團隊推出了物流包裹分揀系統原理樣機。

“原理樣機研發成功后,如何尋找到第一個試用的客戶是擺在團隊面前的主要難題。”李功燕回憶道,“我們前后花了近一年的時間,遍訪了國內主要的快遞企業,終于得到一家民營快遞企業給予試用的機會。”當年,這家快遞公司急需自動分揀設備,因國外設備昂貴的價格而苦惱。“經過半年時間的測試和團隊不斷改進技術,樣機的性能指標完全滿足客戶的需求,我們也拿到了進入這個行業的通行證。”

這也推動著實驗室里的科研成果向應用市場的轉化。2016年5月,中科微至智能制造科技江蘇有限公司(以下簡稱中科微至)在江蘇省錫山經濟技術開發區成立,李功燕多了一個身份——中科微至的創始人。

2018年,在中科院弘光項目支持下,中科院給予李功燕團隊5000萬元的科研經費。隨后,微電子所聯合中科院物聯網研究發展中心、微電子所昆山分所和中科微至,在小件自動分揀技術基礎上,進一步創新性地研發了大件包裹自動分揀系統、經濟型動態秤系統以及直線型分揀系統,初步構建了具有自主知識產權的物流智能裝備產品體系。

1秒鐘掃描20件

在無錫碩放機場的快遞包裹自動分揀中心,設備采用單層線結構,總長近300米,每小時可分揀快遞包裹3.6萬件。這還不是最快的,李功燕介紹,中科微至開發的物流智能裝備最快紀錄是1秒鐘掃描20件,1小時分揀7.2萬件,出錯率只有萬分之一。

以前由人工操作的快遞分揀工作,現在只需要一個工人在入貨口將包裹放上供包機,經過主線自動掃碼裝置,系統利用大分辨率圖像傳感、高速信息處理等技術,在1平方米范圍內可掃描任意高度的貨物條碼,再由數據驅動包裹傳送至相應區域分揀口時,包裹便會滑入收集袋內。

來自中國郵政的數據顯示,一家中等城市的快遞企業分撥中心分揀工人近600人,每人每小時的快件處理能力約為1200件。若采用自動化分揀設備,可以節省人力超過60%。“自動分揀取代人工分揀,大幅度提高了快遞中轉效率。”李功燕說。

2018年7月,中科院院長白春禮在《微電子所物流核心智能裝備系統產業化工作進展、思路和建議》中作出批示,鼓勵團隊早日實現國際領先的物流裝備企業的目標,體現中科院在智慧物流領域引領科技創新的中流砥柱作用。中科院也正從院級層面籌備成立“智能物流裝備工程實驗室”。

截至2019年5月,中科微至累計銷售成套裝備超260臺套,超額完成階段任務指標。

從40多人的創業團隊發展到300多人,從果蔬分選到快遞分揀,李功燕希望團隊未來能在智能制造、工業控制集成電路等領域拓展新的產業方向。

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