在无锡苏南硕放机场附近,有个快递包裹自动分拣中心,大大小小的包裹正被传送带自动分发到代表不同地区的收集袋中。这不是一条普通的传送带,而是一套自动分拣设备,装备有自主研发的图像型全向大视野高景深自动扫码系统。系统在读取条码信息后,从数据库可以获得每个包裹的地址信息,从而实现自动分拣。
日前,这套自动分拣设备的研发者、中国科学院微电子研究所(以下简称微电子所)研究员李功燕告诉《中国科学报》,我们应用图像处理、人工智能、工业物联网等技术,将‘汗水物流’转变为‘智慧物流’。
说起这套物流包裹自动分拣系统,李功燕告诉记者:系统的技术原理来自团队在2007年开发的果蔬分选系统。我国是世界上最大的果蔬生产国,年产量达到10亿吨,辐射带动相关产业实现产值超过3万亿元。
然而,一些问题也随之暴露。李功燕团队通过调研发现,国内果蔬采后商品化处理比例不足30%(发达国家高达80%以上);产地采后腐烂损耗高达20%~30%,直接经济损失超过4000亿元;产地商品化处理技术、产品、装备与国际存在较大差距,严重影响我国果蔬产品商品性和市场竞争力。
2007年起,微电子所与江西绿萌、赣南师范大学合作,联合开发基于重量、表面视觉、含糖量融合的果蔬分选系统。
据李功燕介绍,项目初期成果于2008年底实现产业化,并大规模应用于赣南脐橙。随后,果蔬分选系统在国内25个省市先后安装了600余套,出口11个国家和地区,目前在国内同类产品的高端市场比例已经达到80%以上。在此基础上,李功燕团队的技术成果于2011年获得江西省科技进步奖二等奖。
2018年微电子所与江西绿萌等单位共同成功申报科技部重点研发项目‘优质果蔬智能化品质分级技术装备研发’,进一步推动果蔬智能分拣技术创新发展。
近年来,物流快递产业呈规模爆炸式增长趋势。统计显示,我国快递业务量连续5年稳居世界第一,对世界增长贡献率超过50%,成为世界物流业的动力源和稳定器。来自国家邮政局官方网站的消息显示,2018年全国完成快递投送507.1亿件。
目前,快递行业7家企业上市,市值接近万亿元。马云曾指出,中国快递用10年时间,将一个不能称之为行业的行业,做成了一个超过了美国近一百年积累的行业。然而,在中国快递行业发展的背后流淌着无数快递员的汗水。
2014年,李功燕团队通过调研发现,之前的果蔬分选系统的技术原理也可以应用于物流包裹分拣系统。
当时国内的快递分拣系统大多依靠进口,价格很高,而通过技术创新完全可以将价格降至国外产品的四分之一甚至五分之一。于是,在一年多的技术攻关后,团队推出了物流包裹分拣系统原理样机。原理样机研发成功后,如何寻找到第一个试用的客户是摆在团队面前的主要难题。李功燕回忆道,我们前后花了近一年的时间,遍访了国内主要的快递企业,终于得到一家民营快递企业给予试用的机会。
2016年5月,中科微至智能制造科技江苏有限公司(以下简称中科微至)在江苏省锡山经济技术开发区成立,李功燕多了一个身份——中科微至的创始人。2018年,在中科院弘光项目支持下,中科院给予李功燕团队5000万元的科研经费。
随后,微电子所联合中科院物联网研究发展中心、微电子所昆山分所和中科微至,在小件自动分拣技术基础上,进一步创新性地研发了大件包裹自动分拣系统、经济型动态秤系统以及直线型分拣系统,初步构建了具有自主知识产权的物流智能装备产品体系。
在无锡硕放机场的快递包裹自动分拣中心,设备采用单层线结构,总长近300米,每小时可分拣快递包裹3.6万件。
这还不是最快的,李功燕介绍,中科微至开发的物流智能装备最快纪录是1秒钟扫描20件,1小时分拣7.2万件,出错率只有万分之一。以前由人工操作的快递分拣工作,现在只需要一个工人在入货口将包裹放上供包机,经过主线自动扫码装置,系统利用大分辨率图像传感、高速信息处理等技术,在1平方米范围内可扫描任意高度的货物条码,再由数据驱动包裹传送至相应区域分拣口时,包裹便会滑入收集袋内。
来自中国邮政的数据显示,一家中等城市的快递企业分拨中心分拣工人近600人,每人每小时的快件处理能力约为1200件。若采用自动化分拣设备,可以节省人力超过60%。自动分拣取代人工分拣,大幅度提高了快递中转效率。
2018年7月,中科院院长白春礼在《微电子所物流核心智能装备系统产业化工作进展、思路和建议》中作出批示,鼓励团队早日实现国际领先的物流装备企业的目标,体现中科院在智慧物流领域引领科技创新的中流砥柱作用。中科院也正从院级层面筹备成立‘智能物流装备工程实验室’。
截至2019年5月,中科微至累计销售成套装备超260台套,超额完成阶段任务指标。从40多人的创业团队发展到300多人,从果蔬分选到快递分拣,李功燕希望团队未来能在智能制造、工业控制集成电路等领域拓展新的产业方向。