圖書自動分揀系統(tǒng)的應用圖書自動分揀系統(tǒng)的應用 2015/06/16 圖書館論壇雜志2015年第五期1圖書分揀系統(tǒng)的種類、特點和工作原理1.1分揀設備工作原理自動分揀系統(tǒng)設備包括圖書的條碼或RFID(無線射頻技術)識別系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)和樓層提升系統(tǒng)。原理是在每一冊圖書安裝RFID電子標簽或條形碼作為圖書的識別碼，在圖書進入圖書自動分揀設備后，RFID電子標簽中的圖書分類信息被設備上的RFID天線讀取，然后經(jīng)過系統(tǒng)判斷將圖書傳送到相應分類的分揀口進行歸類，并輸送到指定的樓層(地方)。1.2自動分揀系統(tǒng)選取原則選擇圖書自動分揀系統(tǒng)(設備)時，必須結合所在圖書館的實際條件，充分發(fā)揮分揀系統(tǒng)的優(yōu)勢?？傮w來說有以下原則：(1)根據(jù)借還圖書的數(shù)量，確定分揀設備速度；(2)根據(jù)圖書館場地的大小來確定使用直線分揀還是環(huán)形分揀方式；(3)根據(jù)服務樓層的高低來選擇水平、垂直還是混合型分揀方式；(4)根據(jù)經(jīng)費及自動化的程度，選擇半自動還是全自動的系統(tǒng)。如果分揀數(shù)量不大，要求不高，可以選擇簡單、費用不高的分揀系統(tǒng)(設備)；反之，則須選擇效率較高的分揀設備。2廣州圖書館圖書自動分揀系統(tǒng)建設分析2.1背景廣圖總建筑面積10萬平方米，其中地下面積為3.75萬平方米，地面面積為6.25萬平方米；地面高度為50米，地下二層，每層高7米，地上北樓十層，南樓八層，層高4.9米，南北二樓通過連廊相連。在平面布局上，北樓首層至八樓為讀者借閱區(qū)，九樓的西面為讀者閱讀區(qū)，東面為采編中心。南樓首層為閱讀體驗區(qū)，二至四層為青少年借閱區(qū)，五樓為電子信息區(qū)，六樓為多媒體閱讀區(qū)，七、八樓為個性化閱覽區(qū)?？紤]到地上用地面積較緊張，首層只設立還書的投入口，在首層與負一層分揀間之間設置一個圖書下傳裝置，預留井道尺寸為2.5m1.95m(長寬)。圖書自動分揀設備間設在負一層，長約為20m，寬約為10m。圖書經(jīng)分揀后，垂直分揀設備由負一層提升到各個樓層，提升高度約51米。經(jīng)過前期調(diào)研，目前國內(nèi)外廠家都難以實現(xiàn)一次性提升到這個高度且造價昂貴，為此，在設計之初，將垂直輸送井道分為二段，第一段在負一層至四層，第二段在四層至九層，各預留一個尺寸為2.5m1.4m(長寬)的井道，第四層為兩個井道的轉(zhuǎn)換層。2.2分揀輸送方式的選擇確定分揀輸送方式是制定方案的前提，需要根據(jù)分揀量，并結合機器參數(shù)進行選擇。根據(jù)新館的建筑特點和布局，有兩個方案可供選擇。方案一：圖書一冊冊地從還書設備終端經(jīng)過提升設備和自動分揀設備直接輸送到各樓層。方案二：圖書先一冊冊地從還書設備終端進入平面自動分揀系統(tǒng)，經(jīng)分揀后，批量放置圖書箱中，然后通過垂直輸送系統(tǒng)將圖書箱運送到各樓層。方案一的投入費用少，但分揀效率低，不能滿足新館對分揀量的需求。方案二可以很好地滿足新館對分揀量的需求，但投資費用比方案一高。由于樓層高、開放借閱程度高，預計供讀者開放借閱的圖書將接近300萬冊/年，因此分揀效率需大于等于3000冊/小時。新館定位是區(qū)域性的中心館，將來還要承擔起廣州地區(qū)圖書通借通還物流的需要，通過綜合對比，選取了方案二。2.3流程設計2.3.1科學設計圖書分揀流程首先要確定圖書分揀口的任務和數(shù)量，根據(jù)新館的功能布局和業(yè)務情況，設置如下圖書分揀入口：(1)讀者的還書通過首層自助還書設備(自助投入)經(jīng)輸送系統(tǒng)將書刊送達負一層圖書分揀間進行圖書分揀(自動分揀設備)通過垂直輸送系統(tǒng)直接到達指定樓層；(2)工作人員在首層總服務臺(人工投入)通過輸送系統(tǒng)將圖書送達負一層圖書分揀間進行圖書分揀(自動分揀設備)通過垂直輸送系統(tǒng)將書刊、音像資料等直接到達指定樓層；(3)工作人員在九層將加工好的書刊音像資料(人工投入)通過垂直輸送系統(tǒng)直接送達指定樓層；(4)工作人員在各樓層將非本樓層的書刊音像資料(人工投入)通過垂直輸送系統(tǒng)直接送達指定樓層，或?qū)Y料通過自動分揀系統(tǒng)重新分揀后再送到指定樓層；(5)工作人員在負一層分揀間(人工投入)將書刊資料放進自動分揀設備內(nèi)進行分揀，然后送至各指定樓層。2.3.2采用無人干預全智能化的管理要求自動分揀設備圖書箱滿箱時自動傳輸?shù)酱怪狈謷C，然后直接輸送到指定樓層；空箱時會自動進入到空缺位置進行補箱，實行全自動的無人干預管理。2.4分揀設備的選型原則：高效、智能、節(jié)能需求確定后，就進入選擇設備的階段，新館對設備的選擇原則是：盡可能選擇占地面積小、噪音低、效率高；對分揀策略可靈活設置，方便對分揀口進行靈活調(diào)整；在圖書磨損小和維修方便的基礎上盡可能采用造價低的分揀設備。2.4.1采用自助式的投入口及投入模式設備有兩個投入模式：第一種是由工作人員對已辦理館內(nèi)人工還書業(yè)務的書籍進行投放，由于圖書已辦理還書手續(xù)，不需要經(jīng)過還書系統(tǒng)設備就可以直接放入皮帶輸送設備；第二種是由讀者通過帶有RFID識別系統(tǒng)的自助還書設備投入口投放圖書，圖書由設備自動辦理還書業(yè)務后，自動進入皮帶輸送設備。新館在首層自助服務區(qū)設置了5個讀者還書投入口，讓讀者自助還書。每個投入口的最大還書效率為600冊/小時，5個投入口還書的最大效率達3000冊/小時。另外在總服務臺內(nèi)設置一個圖書投入口，用于投放從服務臺人工歸還的圖書和館外24小時歸還的圖書。自助投入模式主要是通過還書終端和皮帶傳輸來實現(xiàn)。2.4.2采用節(jié)能式的投入口和傳輸系統(tǒng)選用螺旋式的傳送裝置，將圖書從首層傳送到負一層的自動分揀間，優(yōu)點是設備可以采用漸進式管理，圖書在傳輸線上一冊一冊地進行間斷式的啟動，待整條傳輸帶裝滿圖書時，才直接傳送到自動分揀設備，并啟動水平分揀設備進行分揀，這樣可以最大限度地節(jié)省設備的運行成本。2.4.3選用全自動、智能式的水平分揀設備由于新館自動分揀系統(tǒng)建設比土建建設滯后，圖書分揀間和提升井道只是根據(jù)土建建設情況預留，而自動分揀系統(tǒng)的設備是非標準設計的。根據(jù)新館的業(yè)務量和已建成的井道，在選擇平面自動分揀設備時，由于受到場地的限制，只能選擇唯一可行的直線型分揀，為讓圖書磨損最小，最終選擇了交叉帶式的分揀設備。該設備可處理圖書的參數(shù)：最大尺寸：320mm210mm50mm(長寬厚)，最小尺寸：203mm140mm5mm(長寬厚)；圖書重量：0.1kg2.5kg；輸送光盤盒尺寸(存儲多張光盤)最大為270mm145mm(長寬)，最小為195mm135mm(長寬)；機械效率7000冊/小時；實際分揀效率5500冊/小時。主要設備選好后，就要考慮物理分揀口的數(shù)量，根據(jù)場地的布置，最多只能設置32個分揀口。為節(jié)省人力資源，采用無人干預的全自動化操作，換箱時間一般只需要8秒鐘左右，效率可達到400-600箱/小時左右。通過圖書滿箱自動搬運及分揀機的空箱自動補格和解鎖，以實現(xiàn)分揀系統(tǒng)的無瓶頸、無人干預的全自動作業(yè)。2.4.4先進的低噪音垂直分揀設備垂直升運系統(tǒng)設備是目前多層傳輸效率最高的設備之一，廣泛用于在多樓層及同一樓層多層面的傳輸中。其優(yōu)點為占地面積小；在不同層面中被傳輸?shù)奈矬w可以同時“進”“出”“(升”“降”)，并且可連續(xù)、循環(huán)工作；每臺最大處理效率為900箱/小時，故而在現(xiàn)代物流設備領域中有著較高地位。垂直分揀設備采用叉式傳送裝置翻叉用氣缸作為動力，由PLC輸出端口直接驅(qū)動電磁閥；進出口采用電機帶滾筒的傳輸，由固態(tài)繼電器作為驅(qū)動元件；其提升裝置采用四條精密滾子鏈，采用ABB的變頻控制器為驅(qū)動。垂直分揀機可實現(xiàn)最大重量50kg的整箱圖書輸送，圖書周轉(zhuǎn)箱可在負一層分揀間至9樓的10個樓層之間的任意方向進行自動連續(xù)搬運，從而完成圖書輸送以及空箱調(diào)度。3圖書分揀策略分析分揀設置的過程比較復雜，往往會遇到各種意想不到的事情。因此，要采用靈活多變的策略，以應對各種狀況。3.1利用不固定的分揀口策略來擴充分揀口數(shù)量圖書分揀從復雜程度上可分為簡單分揀、復雜分揀。簡單分揀只是對圖書進行一次性的分揀，而且分揀口基本上是固定的。復雜分揀可以對圖書進行多次分揀，分揀口是不固定的，可隨機分配?？紤]到場地小的因素，如果采用固定的分揀口，最多只能設32個，不能適應新館的需求。因此，新館選擇了不固定的分揀口方式，當圖書進入投入口時對圖書進行分析，自動根據(jù)批量圖書的分類計算結果得出此批圖書的最佳分揀口配置，以達到最理想的分揀效果。3.2以投入相對較少的方式來確認分揀箱圖書數(shù)量設置圖書規(guī)格、厚度和重量不一，如果圖書太輕，雖箱已滿，卻未能達到指定重量，那么箱子是不會自動進入垂直系統(tǒng)。如果按數(shù)量來計算，圖書有重有輕，有大有小，會出現(xiàn)相同數(shù)量的圖書有些箱子裝滿，而有些箱子裝不滿的情況。方案一是在設備內(nèi)裝置一個重量計算器，按重量來確定；方案二是按數(shù)量來確定?？紤]到成本并經(jīng)綜合衡量后，最終選擇按圖書數(shù)量來設置參數(shù)。3.3以最少的運營成本來設定分揀區(qū)域或書架數(shù)量根據(jù)前面所述，理論上固定的32個分揀口可以擴充為無限多個，但圖書或書架分揀數(shù)量是否科學合理，依然有待解決。因為分揀面積越小、書架數(shù)量越少，越有利于圖書的上架，但如果每次每個分揀口只有1冊圖書，那要不要運送到指定樓層？如果不運送，會長期占用了分揀口的寶貴資源；如果運送又浪費電費和加速機械磨損，加大了運營成本。所以不能單純從細分的角度來設置分揀口，只能根據(jù)實際使用情況進行靈活調(diào)整。4思考4.1設計工作應提前介入由于圖書自動分揀系統(tǒng)是非標準產(chǎn)品，只能根據(jù)使用者的需求進行設計和建設，這樣就要求使用者在土建建設時就要提前進行規(guī)劃，盡早確定設備供應商，利用設備供應商提供的場地面積、井道尺寸和用電負荷等相關參數(shù)來安排相應的土建項目，以免將來因場地不合而要訂造專門設備，從而令成本大增，嚴重者甚至難以實現(xiàn)。由于新館是由南北兩樓組成，北樓區(qū)域面積大，可供讀者借閱圖書多，而南樓區(qū)域面積較小，可供讀者借閱的圖書相對較少，在設計自動分揀方案時，曾考慮將南樓和24小時自助圖書館進行歸一設計，但由于自動分揀設計介入時間太遲，如果采用該方案一來經(jīng)費會增加更多，二來有些地方已經(jīng)沒有空間安裝分揀設備，現(xiàn)在的解決辦法只能是利用人力將該區(qū)域圖書運送到目的地。4.2關注噪音對圖書館環(huán)境和空間的影響圖書館要為讀者提供安靜的閱讀環(huán)境，對設備噪音的要求相對嚴格。因為圖書自動分揀設備要大量采用皮帶和滾軸甚至是氣動的設置，而這些產(chǎn)品的價格相差較大，一些材料價格低的只需要幾十元，而價格高的則要一百多元，低價材料的噪音比高價材料的噪音要高很多。4.3充分考慮系統(tǒng)的可擴充性隨著圖書館業(yè)務的擴大，圖書借閱量會相應增加，為適應不斷增加的業(yè)務量，自動分揀設備在規(guī)劃之初應為將來的發(fā)展留下可擴充的空間。因此，建議在投入口和分揀間的設計中預留空間，以滿足日后不斷增長的分揀需求。