Trong bài viết này, hệ thống phân loại bưu phẩm tự động được xây dựng dựa trên công nghệ AI nhằm tối ưu hóa quá trình phân loại sản phẩm, giảm tỉ lệ sai sót do nguyên nhân từ con người, giảm chi phí nhân công, rút ngắn thời gian giao hàng trong lĩnh vực logistic.
TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 AUTOMATIC PARCEL SORTING SYSTEM WITH AI TECHNOLOGY Vu Thuy Hang* TNU - University of Information and Communication Technology ARTICLE INFO Received: 15/11/2021 Revised: 25/02/2022 Published: 25/02/2022 KEYWORDS Artificial Intelligence Automatically Guided Vehicle Parcels Logistics Transport ABSTRACT In this paper, an automatic parcel sorting system was built based on AI technology to optimize the product classification process, reduce the error rate due to human causes, reduce labor costs, shorten delivery time in logistics services Based on that, helps logistics businesses save costs and improve service quality The results of the system include a part that recognizes the letter on the package to classify the parcels by address, and the AGV (Automatically Guided Vehicle) controlled from the AI System by WI-FI connecting to transport parcels to each fixed compartment In addition, the system also has Monitoring software that displays the location of AGV, the location of the warehouses as well as the number of parcels on each location HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU PHẨM TỰ ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ AI Vũ Thúy Hằng Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thơng – ĐH Thái Ngun THƠNG TIN BÀI BÁO Ngày nhận bài: 15/11/2021 Ngày hoàn thiện: 25/02/2022 Ngày đăng: 25/02/2022 TỪ KHĨA Cơng nghệ AI AGV Bưu phẩm Logistics Vận chuyển TÓM TẮT Trong báo này, hệ thống phân loại bưu phẩm tự động xây dựng dựa cơng nghệ AI nhằm tối ưu hóa q trình phân loại sản phẩm, giảm tỉ lệ sai sót ngun nhân từ người, giảm chi phí nhân cơng, rút ngắn thời gian giao hàng lĩnh vực logistic Từ góp phần giúp doanh nghiệp logistics tiết kiệm chi phí, nâng cao chất lượng dịch vụ Kết hệ thống xây dựng bao gồm phận nhận diện chữ in bao bì bưu phẩm để phân loại bưu phẩm theo địa chỉ, phận xe tự hành AGV (Automatically Guided Vehicle) điều khiển từ phận AI thông qua kết nối WI-FI thực vận chuyển bưu phẩm khoang hàng cố định Ngồi ra, hệ thống cịn có phần mềm theo dõi có chức hiển thị vị trí xe tự hành, vị trí kho hàng số lượng bưu phẩm khoang hàng DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.5256 Email: vthang@ictu.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn 127 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 Giới thiệu Logistics chuỗi cung ứng ngành quan trọng kinh tế Đối với Việt Nam, logistics xác định ngành dịch vụ quan trọng cấu tổng thể kinh tế quốc dân, đóng vai trị hỗ trợ kết nối thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội nước địa phương [1] Hiện nay, Việt Nam đánh giá có nhiều hội để thúc đẩy phát triển ngành dịch vụ logistics [2] Cụ thể, hệ thống hạ tầng giao thông đường bộ, cảng hàng không, cảng biển, kho bãi, hạ tầng thương mại, trung tâm logistics không ngừng mở rộng với quy mô lớn, rộng khắp Cùng với đó, dịch vụ kèm đã, đáp ứng kịp thời yêu cầu đa dạng thị trường Một yếu tố quan trọng để đo lường chất lượng dịch vụ logistics yếu tố khả đáp ứng thể qua mong muốn, sẵn sàng nhân viên phục vụ cung cấp dịch vụ cho khách hàng [3] Đặc biệt, thời đại phát triển công nghệ 4.0 [4], khách hàng muốn thỏa mãn nhu cầu sở hữu hàng hóa nhanh Chính yếu tố khiến thị trường giao nhận hàng hóa nổ đua tranh khốc liệt tốc độ giao hàng Theo báo cáo logictics Việt Nam năm 2020 với chủ đề cắt giảm chi phí logictisc đơn hàng nội địa, gần 33% doanh nghiệp có thời gian thực đơn hàng từ 3-10 ngày, gần 6,4% số doanh nghiệp có thời gian dài hơn, khoảng 11-20 ngày Gần ¼ số doanh nghiệp tham gia khảo sát có thời gian thực đơn hàng ngắn, ngày Số doanh nghiệp có thời gian thực đơn hàng nội địa dài tuần chiếm tỷ trọng 15% [5] Qua số liệu thấy, tỷ lệ doanh nghiệp có thời gian thực đơn hàng dài cao Một số nguyên nhân doanh nghiệp cung cấp dịch vụ logistics Việt Nam ứng dụng công nghệ vào hoạt động kinh doanh cịn trình độ thấp Đặc biệt, nhiều doanh nghiệp vận chuyển sử dụng việc chia chọn sản phẩm phương pháp thủ cơng, việc có hạn chế tỷ lệ sai sót cao, tốn thời gian phân loại, chi phí nhân cơng cho q trình phân loại sản phẩm lớn Chính vậy, việc xây dựng áp dụng hệ thống phân loại bưu phẩm tự động dựa theo địa góp phần đem lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp chuyển phát nhanh, giúp giảm thời gian phân loại bưu phẩm, giảm tỷ lệ sai sót, giảm số lượng nhân công vấn đề nhiều doanh nghiệp Logistics trọng [6] Hệ thống ứng dụng cơng nghệ AI với khả nhận diện xác tới 91% địa in sẵn bao bì thơng thường, hàng hóa chia theo line riêng biệt [7] Công nghệ kết nối IoT AI để vận hành, kiểm tra, giám sát quản lý liệu từ xa giúp giám sát, phân tích đưa phương án tình trạng hàng hóa giúp giải rủi ro nhanh chóng Xây dựng hệ thống 2.1 Giải pháp Để xây dựng hệ thống, giải pháp đưa sau: Sử dụng camera xây dựng chương trình AI (Artificial Intelligence) thay cho nhân lực kiểm đếm phân loại sản phẩm đầu vào Xây dựng hệ thống chuyên chở giao diện chương trình theo dõi số lượng bưu phẩm theo khu vực 2.2 Xây dựng hệ thống 2.2.1 Sơ đồ ngữ cảnh hệ thống Sơ đồ ngữ cảnh hệ thống thể hình Ở bưu phẩm vào khu phân loại camera chụp lại hình ảnh, sau phận AI (Artificial Intelligence) xử lý phân tích Dựa kích thước sản phẩm, địa nhận in bao bì, phận AI phân loại bưu phẩm kho khác để vận chuyển đến địa phương tương ứng Việc vận chuyển bưu phẩm kho trợ giúp thông qua phận xe tự hành AGV (Automatically Guided Vehicle), điều khiển từ phận AI thông qua kết nối WI-FI http://jst.tnu.edu.vn 128 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 Hình Sơ đồ ngữ cảnh hệ thống 2.2.2 Sơ đồ khối hệ thống Hình Sơ đồ khối hệ thống Hệ thống bao gồm ba thành phần với mơ hình bao gồm: AI SYSTEM: Bao gồm hệ thống nhận diện hình ảnh phát triển tảng Python [8], kết hợp Raspberry Pi Camera Hệ thống có nhiệm vụ phân tích hình ảnh bưu phẩm, phát địa in bao bì, điều khiển AGV cập nhật liệu lên Database AGV (Automatically Guided Vehicle): Xe tự hành điều khiển từ hệ thống AI thông qua kết nối TCP/IP Socket, di chuyển theo đường line có sẵn thơng báo vị trí lên hệ thống AI để người vận hành tiện theo dõi MONITORING SYSTEM: Hệ thống theo dõi vận hành thời gian thực phát triển ngôn ngữ Java, kết nối tới sở liệu SQLServer Hệ thống giúp người vận hành quản lý hệ thống theo dõi điều khiển AGV tùy theo hồn cảnh khác Hình thể linh phẩm để xây dựng hệ thống http://jst.tnu.edu.vn 129 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 Hình Các linh phẩm sử dụng xây dựng hệ thống Kết Hệ thống hồn thiện hoạt động theo quy trình biểu diễn hình 4: Hình Quy trình hoạt động hệ thống Bưu phẩm vận chuyển băng chuyền để đưa vào hệ thống phân loại bưu phẩm Đầu tiên, hệ thống AI chụp hình bưu phẩm, sau tiến hành xử lý nhận dạng chữ viết bưu phẩm Hệ thống tiến hành so sánh chữ viết nhận dạng với liệu lưu sở liệu (SQL Server), có liệu tương ứng, hệ thống gửi tin nhắn đến AGV thông qua kết nối TCP/IP để AGV tiến hành vận chuyển bưu phẩm đến điểm khoang tương ứng Khi AGV di chuyển, đọc tag RFID gửi tin nhắn thơng báo vị trí hệ thống AI hệ thống tiến hành cập nhật vị trí trạng thái AGV vào sở liệu để người vận hành theo dõi http://jst.tnu.edu.vn 130 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 Trên PC cá nhân người vận hành cài đặt phần mềm theo dõi vận hành hệ thống Trên hiển thị đồ di chuyển AGV, vị trí, trạng thái AGV, khu vực kho phân loại số lượng bưu phẩm kho Người vận hành thêm mới, sửa, xóa, thay đổi vị trí kho phân loại, vẽ lại đồ theo thực tế khu vực phân loại bưu phẩm 3.1 Hệ thống AI Hệ thống AI bao gồm chương trình nhận diện xử lý ảnh phát triển ngôn ngữ Python, tảng Raspberry Pi Ngoài hệ thống AI cịn có chức kết nối tới AGV qua TCP/IP Socket [9], kết nối sở liệu SQL Server Hệ thống AI System xử lý hình ảnh thơng qua bước thể hình 5, cụ thể sau: Hình Các bước hệ thống AI xử lý hình ảnh Nhận diện bưu phẩm: Sử dụng thuật toán Sobel Filter để nhận diện bưu phẩm có dạng khối hộp vng Nhị phân hóa: Nhị phân hóa hình ảnh lấy vùng có độ tương phản cao nhất, hỗ trợ việc phát vùng chứa chữ viết Morphology Closing: Loại bỏ nhiễu hình thái, nhận dạng vị trí chữ viết Cắt lấy khu vực có chữ viết Tách riêng chữ viết Nhận dạng chữ viết thông qua tập liệu training thuật tốn K-Nearest Neighbors (KNN) Hình thể kết xử lý nhận diện chữ in bưu phẩm hệ thống Sau kiểm tra xong, thông tin địa bưu phẩm bôi xanh viền để tiện cho người theo dõi biết địa bưu phẩm hàng hóa so sánh thành công Chữ màu đỏ gốc để đối chứng kết (kết có chữ màu đen, viền màu xanh lá) Hình Kết xử lý nhận diện chữ viết http://jst.tnu.edu.vn 131 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 3.2 AGV (Xe tự hành) Hình Hình ảnh AGV Hình hình ảnh xe tự hành với tỉ lệ kích thước 1:5 so với xe tự hành sử dụng thực tế Lưu đồ thuật toán điều khiển AGV thể hình AGV kết nối điều khiển từ hệ thống AI dựa TCP/IP Socket, với Socket server xe tự hành Socket client hệ thống AI Xe tự hành vận hành tối đa tiếng cho lần sạc đầy pin thực tế có nhiều xe tự hành hoạt động liên tục để đáp ứng nhu cầu phân loại bưu phẩm với số lượng lớn Hình Lưu đồ thuật tốn điều khiển AGV Các bước vận hành AGV thể hình 9: Bước 1: AGV vị trí xuất phát Khi có bưu phẩm lưng, hệ thống AI sau nhận diện bưu phẩm địa bưu phẩm gửi lệnh di chuyển cho AGV Ở xe mang bưu phẩm có địa PB_TN, hệ thống AI sau nhận dạng bưu phẩm PB_TN gửi lệnh cho AGV bắt đầu di chuyển đến vị trí PB_TN Bước 2: Xe bám đường theo vạch đen dán thể hình 10, đến điểm đặt kho hàng gạt servo đẩy bưu phẩm vào kho http://jst.tnu.edu.vn 132 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 Bước 3: Sau đọc mã RFID xe gửi lại thông tin cho web quản lý để cập nhật số lượng, vị trí phần mềm Sau xe quay lại vị trí ban đầu tiếp tục đợi lệnh Bước Bước Hình Các bước AGV vận hành Bước 3.3 Chương trình theo dõi vận hành Chương trình theo dõi vận hành phát triển dựa ngơn ngữ Java, có chức hiển thị vị trí xe tự hành, vị trí kho hàng số lượng bưu phẩm kho hàng Phần mềm theo dõi kết nối tới sở liệu SQL Server, chứa thông tin cập nhật mà hệ thống AI thu thập từ AGV hệ thống Hình 10 thể giao diện phần mềm Hình 10 Hình ảnh phần mềm máy tính Ý nghĩa đối tượng giao diện phần mềm: Đường di chuyển AGV Điểm theo dõi Dùng để đánh dấu vị trí AGV đồ AGV cấp hàng AGV quay lại điểm nguồn Kho hàng số lượng bưu phẩm kho Kết luận Bài báo trình bày trình thiết kế hệ thống phân chia bưu phẩm tự động dựa công nghệ AI góp phần mang lại hiệu cao lĩnh vực logistics, giúp giảm thiểu thời gian phân loại sản phẩm, tăng tính xác, giảm chi phí nhân cơng; từ giúp tối giản thời gian giao hàng cho người dùng, nâng cao chất lượng dịch vụ mảng chuyển phát nhanh sản phẩm nói riêng http://jst.tnu.edu.vn 133 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 127 - 134 ngành Logistics nói chung Hệ thống hoạt động nhận diện xác địa in bưu phẩm, xe vận chuyển hàng địa khoang hàng nhận diện, giao diện quản lý máy tính để theo dõi vận hành hệ thống dễ sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES [1] L M N Pham “The Supply Chain and Logistics of Vietnam in the Context of International Economic Integration,” Canadian Center of Science and Education, vol 13, no 7, pp 27-44, 2020 [2] F Evangelista, B K Low, and M T Nguyen, “How shopping motives, store attributes and demographic factors influence store format choice in Vietnam: A logistic regression analysis," Asia Pacific Journal of Marketing and Logistics, vol 32, no 1, pp 149-168, 2019 [3] L S Tran, N B T Tran, and K T Dao, “SERVQUAL model - The effective solution for Vietnamese logistics providers to improve services quality,” (in Vietnamese), Industry and Trade Magazine Publication Of Scientific Research And Technological Application Results, no 10, May 2020 [Online] Available: https://tapchicongthuong.vn/ [Accessed Jun 29, 2020] [4] D Kozma, P Varga, and C Hegedüs, “Supply Chain Management and Logistics 4.0 - A Study on Arrowhead Framework Integration,” IEEE Xplore, 8th International Conference on Industrial Technology and Management (ICITM), 2019, pp 12-16 [5] Ministry of Industry and Trade, Vietnam Logistic Report 2020 - cutting logistics costs Industry and Trade publishing house, (in Vietnamese), 2020, pp 24-25 [6] S Pokharel, “Perception on information and communication technology perspectives in logistics - A study of transportation and warehouse sectors in Singapore,” The Journal of Enterprise Information Management, vol 18, pp 136-149, 2005 [7] L Dörr, F Brandt, M Pouls, and A Naumann, “Fully-Automated Packaging Structure Recognition in Logistics Environments,” IEEE Xplore, International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), 2020, pp 526-533 [8] S Parveen, “A Motion Detection System in Python and Opencv,” IEEE Xplore, 2021 Third International Conference on Intelligent Communication Technologies and Virtual Mobile Networks (ICICV), 2021, pp 1378-1382 [9] D S Lee and J S Lim, “Design of Compact Data Integration and Convergence Device Using Esp8266 Module,” Journal of the Korea Convergence Society, vol 8, no 2, pp 15-20, 2017 http://jst.tnu.edu.vn 134 Email: jst@tnu.edu.vn ... linh phẩm sử dụng xây dựng hệ thống Kết Hệ thống hoàn thiện hoạt động theo quy trình biểu diễn hình 4: Hình Quy trình hoạt động hệ thống Bưu phẩm vận chuyển băng chuyền để đưa vào hệ thống phân loại. .. phân loại, vẽ lại đồ theo thực tế khu vực phân loại bưu phẩm 3.1 Hệ thống AI Hệ thống AI bao gồm chương trình nhận diện xử lý ảnh phát triển ngôn ngữ Python, tảng Raspberry Pi Ngồi hệ thống AI. .. lượng bưu phẩm kho Kết luận Bài báo trình bày trình thiết kế hệ thống phân chia bưu phẩm tự động dựa cơng nghệ AI góp phần mang lại hiệu cao lĩnh vực logistics, giúp giảm thiểu thời gian phân loại