基于人工智能的自动化选货系统设计

2022-07-25王占文

承德石油高等专科学校学报 2022年3期

王占文

(承德市可持续发展促进服务中心，河北承德 067000)

目前，人工智能技术已经在生产生活、医疗健康、环境保护等各方面广泛的应用。仓储物流作为一个快速发展的行业，深受人工智能的深刻影响。一些大型的电商平台和物流企业，都在致力于发展新一代智能物流设备及系统。中小企业也在根据自身的实际情况，对既有设备进行改造或优化升级。依托传统自动化设备的基本结构，将人工智能的基本算法融入其控制系统，实现设备在某些工况下的智能化，是一种可供中小企业选择的设计方案[1-4]。

1 智能化选货系统预期功能

某地区连锁超市为回馈消费者，会经常向会员发放一些赠品，包括各类试用品、节日礼品和小件用品等。为此，常需要安排多名工作人员进行赠品的发放，不仅会占用大量人力，并且还会因为临时安排的工作人不了解消费者的实际需求，而导致赠品选择不合适，得不到消费者认可等问题。为了节约人力成本，同时能够更好向消费者发放适合的产品，该超市计划引进一批智能化选货设备，以实现向消费者准确发放赠品。传统的自动化仓储系统难以满足在无人工干预的情况下自主选择赠品出库，人工干预的情况下会降低效率，人工智能算法恰好能解决这一问题。

1.1 结构功能

在结构上，主要遵循传统自动化立体仓库的设计思路，同时结合实际使用环境，进行结构上的具体设计。传统的自动化立体仓库，在结构设计上实现的功能主要包括货品入库和出库两个方面。一个典型的入库流程需要包括入库申请、货物准备、信息识别与分析、货位寻址及入库和库存信息更新等内容[5]，如图1所示。

出库作业的主要流程与入库作业相似，只是货品的流向不同，如图2所示。

本文所涉及到的智能化选货系统除具有相似流程的入库和出库功能外，特殊之处在于货品存储种类少，常以小型物品为主，且出库规模小，通常是可以设置在结账出口附近，消费者在完成付款后，能够快速响应，完成赠品出库。因此，可以设计小型储存货架，减小占地面积，同时采用提高人工补货频率的方式来弥补存储量的不足。对应的拣选设备，其对应的运动范围主要是X和Z向，宜采用适于扁平空间的直角坐标系结构。

1.2 数据处理功能

数据处理功能方面主要实现出入库信息记录、库存数据管理与更新、用户数据分析等。其中出入库信息记录、库存数据管理和库存数据更新主要是确定当前货品的种类、数量位置等信息，用户数据分析主要是确定该用户的消费习惯，用来实现给用户拣选适合的赠品，也是实现整个系统从自动化到智能化的关键。

整个存储区域，采用电子化标签的设计。即通过计算机对货位进行虚拟的区域划分，并赋予相应的标签，该标签同样赋给准备入库的货品，即相应的赠品。需要入库时，只需要操作人员将待入库物品放置在指定区域，即可完成图1所示的入库流程。当需要更新赠品内容时，只需要更改后台的电子标签，即可完成对新货品的货位分配与自动入库。

商家可以根据预期赠品的类型对货品进行分类，可以包括食品、用品、工具、服装等大类，大类下面还可以有小类，如食品可以包括儿童食品、零食、熟食、蔬菜等，每一小类还可以继续细分特征，包括价格，颜色，尺寸，重量，材质，口味等方面。系统会识别货品的信息后，将其存储在指定的区域。当需要向消费者发放赠品时，系统识别其用户信息，同样是以上述分类为基础，并从多个维度分析出用户的特点，判断出最适合的赠品并完成出库。

2 基于人工智能的自动化选货系统设计与实现

2.1 系统组成

基于人工智能的自动化选货系统，其基本组成应包含立体仓库、拣选设备、输送机、控制系统和其他附件等。其中立体仓库可以根据实际规模大小，配置不同数量的存储货位。拣选设备主要实现将货品放入相应的货位，或从目标货位将货品取出并转给输送机。各功能的实现，主要在于控制系统对后台的数据分析，并将分析结果发送给各结构运动控制器，控制器进而控制执行机构完成相应动作。为了更好的保障系统的稳定性、可靠性和安全性，还需要有其他辅助单元，如声光警报器装置等。图3为智能选货系统的组成图。

2.2 人工智能算法应用

本文使用朴素贝叶斯(Bayes)分类算法实现上述功能，其基本数学原理是贝叶斯公式：

(1)

式中P(c)表示事件C发生的概率，P(c|x)为事件C在事件x中发生的概率。

为了验证该算法在设计方案中应用的可行性，建立了一个含有300个用户模拟消费记录的简化数据模型。结合当前酒杯、玩具和口红三个赠品的特点，设定可供参考的关联标签为酒类、奶粉和化妆品，每个标签各选100名消费者，将其消费数据进行记录，用1表示发生此项消费，0表示未发生此项消费，如表1所示。据此，可以训练出一个数据模型，当一个新的消费数据出现时，便可以通过该模型预测其购买(需要)酒类、奶粉和化妆品的概率的大小，进而关联产生哪个赠品更适合。