鄭 微，陳志偉

（上海立信會計金融學(xué)院 統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院，上海 201806）

1 物流行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著電子商務(wù)的發(fā)展，企業(yè)的銷售范圍擴(kuò)大，企業(yè)傳統(tǒng)的銷售方式以及消費者的購物方式也都發(fā)生改變，使得送貨上門等物流服務(wù)成為必然，促進(jìn)了我國物流行業(yè)的興起。

但與國外物流、倉儲行業(yè)發(fā)展水平相比，我國物流、倉儲行業(yè)目前尚處于發(fā)展中階段，中國的物流系統(tǒng)效率相對較低，降低物流成本有相當(dāng)大的空間，主要原因包括以下3個方面。

（1）與物流發(fā)展相關(guān)的制度和政策法規(guī)尚未完善。我國現(xiàn)代物流的發(fā)展仍處于起步階段，與企業(yè)發(fā)展息息相關(guān)的各種制度的改革還遠(yuǎn)不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要。企業(yè)在改善自身物流效率時，必然要在企業(yè)內(nèi)外重新配置物流資源，而制度和法規(guī)的缺陷阻礙了企業(yè)對物流資源的再分配。這些必然會影響企業(yè)物流效率的提高。

（2）缺少綜合性物流服務(wù)。從發(fā)達(dá)國家來看，現(xiàn)代物流的功能是設(shè)計、執(zhí)行以及管理客戶供應(yīng)鏈中的物流需求，以最低成本提供客戶需要的物流管理和服務(wù)。目前，我國多數(shù)物流企業(yè)仍停留在傳統(tǒng)物流上，這與電子商務(wù)所提供的高效率、低成本的現(xiàn)代物流服務(wù)差距較大，信息收集、加工、處理、運用能力、物流的專門知識，物流的統(tǒng)籌策劃和精細(xì)化組織與管理能力都明顯不足。

（3）條塊分割的物流管理和流通體制制約著物流業(yè)的發(fā)展。電子商務(wù)下，物流的專業(yè)化分工特點雖然日益明顯，但是，我國目前的物流行業(yè)管理仍沿用計劃經(jīng)濟(jì)時期的部門分割體制，其自上而下的縱向隸屬和管理格局，嚴(yán)重制約著物流整體的統(tǒng)籌和規(guī)劃，妨礙著物流的社會化進(jìn)程，制約著電子商務(wù)的進(jìn)一步推廣。

2 基于機(jī)器視覺的物流空間配置系統(tǒng)的提出及設(shè)計

目前，為了方便物流管理和提高物流效率，已經(jīng)有一部分自動導(dǎo)向搬運車（Automated Guided Vehicle，AGV）、Click&Pick系統(tǒng)、Fetch和Freight機(jī)器人等智能機(jī)器人進(jìn)入智能物流。然而，現(xiàn)階段的物流倉庫中，在裝箱環(huán)節(jié)需要大量的人力支持，且空間利用率參差不齊，效率低下。針對這一現(xiàn)狀，筆者提出一款基于機(jī)器視覺的物流空間配置系統(tǒng)。

該系統(tǒng)設(shè)計的目的是為了提高裝箱的空間利用率，同時直接替代人力完成貨物的裝箱堆垛，提高貨物裝載的空間利用率的同時減少人力成本。

系統(tǒng)主要由圖像采集設(shè)備、機(jī)械手臂、物流車、可旋轉(zhuǎn)的托盤、傳送帶及機(jī)器視覺軟件和空間配置軟件構(gòu)成。

其具體工作流程為貨物通過傳送帶運輸待裝載區(qū)域，在傳送帶的指定位置有單目圖像采集設(shè)備對其進(jìn)行機(jī)器視覺識別，在極短時間內(nèi)清晰采集各待裝載貨物的圖像，并利用自主算法得到貨物的參數(shù)。然后，使用空間配置軟件通過后臺設(shè)置的各種原則進(jìn)行綜合考量，打印出運輸工具所配載的待裝載貨物編號以及直觀的3D裝箱圖。最后，通過機(jī)械手完成獲取抓取和裝箱堆垛，以此達(dá)到自動化的需求。

3 機(jī)器視覺

目前，使用機(jī)器視覺來采集貨物三維尺寸在物流行業(yè)中應(yīng)用較少，而且在圖像采集方面多為雙目攝像頭，單目攝像頭的運用較少。本文提出將機(jī)器視覺應(yīng)用于物流行業(yè)，采集貨物三維尺寸，在計算機(jī)中建立貨物的三維模型，以方便后續(xù)計算裝箱算法。

因此，采集流程為貨物擺放機(jī)器前，平臺預(yù)先設(shè)置定位點，通過攝像頭捕捉一幀圖像。拍攝后，對圖像進(jìn)行canny邊緣檢測。然后通過霍夫變換得到圖像中的直線，根據(jù)直線形成的交點再進(jìn)行第二次的處理，識別出各個交點的二維坐標(biāo)。最后通過二維三維變換的自主算法，將所得交點的二維左邊轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)，得出貨物的位置、大小。

將實物圖中二維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為三維坐標(biāo)，如圖1所示。

4 空間配置算法

隨著物流標(biāo)準(zhǔn)化的推行，貨物裝箱問題在物流中越來越常見，優(yōu)良的裝載方案不僅能兼顧車輛的貨物布局合理性及運輸安全性，還能節(jié)約單位貨物的運輸成本、提高工作效率。在物流領(lǐng)域，良好的裝載規(guī)劃可以提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)經(jīng)營成本，是提升產(chǎn)品市場競爭力的重要途徑。

圖1 二維轉(zhuǎn)三維

目前，許多學(xué)者以箱體空間利用率、所用箱體數(shù)、載重利用率為優(yōu)化目標(biāo)來開展相關(guān)研究，且以前者為最多。如何琨[1]、趙中凱[2]、Jose等[3]和Kang等[4]以箱體填充率為優(yōu)化目標(biāo)，對三維裝箱問題的高效計算方法進(jìn)行了研究。張瑩等[5]以使用最少車廂裝載一定數(shù)量貨物為優(yōu)化目標(biāo)，通過定義貨物的底面支撐系數(shù)，對帶有支撐限制的三維裝箱問題進(jìn)行了研究。游偉等[6]以空間利用率、載重利用率以及重心偏移量為優(yōu)化目標(biāo)，對鐵路集裝箱貨物裝載算法進(jìn)行了研究。Alvarez等[7]以裝載成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，對異構(gòu)三維裝載算法進(jìn)行了研究。Roeva[8]對重心偏移量進(jìn)行了優(yōu)化。

三維裝箱問題有著較強(qiáng)的現(xiàn)實應(yīng)用，因此解決該類問題具有強(qiáng)烈的現(xiàn)實意義。然而，該問題受到箱體與貨物種類、數(shù)量以及重量配置、后進(jìn)先出原則等約束條件的限制，對該問題的探索還存在一定瓶頸。目前，國內(nèi)外對異構(gòu)箱體三維裝箱問題的研究相對較少，期望將來能夠增加投入，加深對此問題的研究力度。

5 結(jié)語

本文基于對物流行業(yè)倉庫現(xiàn)存問題的分析，提出了一個基于機(jī)器視覺的物流空間配置系統(tǒng)的設(shè)計，以此提高物流倉庫效率，減少人力成本投入。但本系統(tǒng)需要單目視覺技術(shù)的研究投入及三維裝箱的空間配置問題的研究，具體的操作有待進(jìn)一步實踐探究。