增強現實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息管理系統研究的論文
摘要：處于發(fā)展階段的增強現實(shí)技術(shù)，雖然在顯示技術(shù)、空間識別與建模技術(shù)等方面還不成熟，但面向產(chǎn)品檢驗場(chǎng)景時(shí)，基于增強現實(shí)技術(shù)的信息管理系統具有解放雙手、自動(dòng)識別、虛實(shí)融合、實(shí)時(shí)交互、可視化等功能優(yōu)勢，同時(shí)在操作界面、人機交互、現場(chǎng)輔助、遠程指導、工作記錄等方面表現出顯著(zhù)的便捷性、安全性和高效性。本文在對增強現實(shí)技術(shù)的應用現狀等進(jìn)行闡述的同時(shí)，分析了產(chǎn)品檢驗信息化管理對新技術(shù)的需求，并在此基礎上開(kāi)展了基于增強現實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用建設，從而為企業(yè)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用開(kāi)拓一條全新的途徑，使企業(yè)在信息化時(shí)代走上更加快速發(fā)展的道路。
關(guān)鍵詞：增強現實(shí)技術(shù)；產(chǎn)品檢驗；信息管理；應用研究
一、引言
隨著(zhù)國民經(jīng)濟和信息科技的持續快速發(fā)展，信息管理系統（IMS，InformationManagementSystem）已逐漸成為現代企業(yè)管理中必不可少的工具。尤其對于大型企業(yè)而言，信息管理系統的普及程度直接影響著(zhù)企業(yè)決策水平和各項工作的完成效率。因此，信息管理系統對企業(yè)高效運行和長(cháng)期發(fā)展起著(zhù)至關(guān)重要的作用。當前，大部分企業(yè)已在逐步推進(jìn)信息管理系統的開(kāi)發(fā)和其在工作中的應用，但很多還是以通用計算機為平臺的管理軟件的開(kāi)發(fā)和應用。近年來(lái)，我國信息化建設進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期，以云計算、大數據、可穿戴移動(dòng)設備等為代表的現代信息通信技術(shù)，不斷推動(dòng)新興技術(shù)與傳統業(yè)務(wù)的深度融合，開(kāi)始引領(lǐng)新一輪信息化發(fā)展潮流。新興信息技術(shù)和設備具有較強的共享性和移動(dòng)性，可以幫助企業(yè)解決管理中的很多問(wèn)題。產(chǎn)品檢驗是指通過(guò)相關(guān)工具和儀器儀表對各種原材料、半成品、成品進(jìn)行特定的檢驗，以確定其是否滿(mǎn)足相應的技術(shù)標準、規格的過(guò)程。檢驗是產(chǎn)品研制和生產(chǎn)工作中的一個(gè)重要環(huán)節，是保證輸出產(chǎn)品滿(mǎn)足要求必不可少的一個(gè)環(huán)節。長(cháng)期以來(lái)，企業(yè)產(chǎn)品檢驗工作通過(guò)不斷挖掘管理和技術(shù)潛力，在很大程度上保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性。但隨著(zhù)產(chǎn)品數量的增多和制造技術(shù)的日趨復雜，以人力資源投入為主的傳統檢驗模式在檢驗效率和結果科學(xué)性方面早已無(wú)法滿(mǎn)足需求，而傳統信息管理系統因其可視化和便捷性程度低限制了信息化手段的普及速度。因此，我們有必要采取高新技術(shù)手段，研究高效智能工具，構建應用便捷、數據貫通、業(yè)務(wù)融合、全過(guò)程管控的產(chǎn)品檢驗現場(chǎng)支撐應用，形成強大的現場(chǎng)支持能力，全面提升檢驗工作的規范性和高效性，大力推動(dòng)企業(yè)管理工作向信息化、智能化轉變。增強現實(shí)技術(shù)作為一種近年新興的.技術(shù)，具有可視化程度強、方便快捷、成本和研發(fā)門(mén)檻低、應用范圍廣等顯著(zhù)特點(diǎn)，非常值得我們探索其在企業(yè)產(chǎn)品管理中的應用。
二、增強現實(shí)技術(shù)的應用現狀
�。ㄒ唬┰鰪姮F實(shí)技術(shù)概述
增強現實(shí)技術(shù)（AugmentedReality，簡(jiǎn)稱(chēng)AR）是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現實(shí)世界的一定時(shí)間、空間范圍內很難體驗到的實(shí)體信息(視覺(jué)信息、聲音、味道、觸覺(jué)等)，通過(guò)計算機等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實(shí)世界，被人類(lèi)感官感知，從而達到超越現實(shí)的感官體驗。增強現實(shí)技術(shù)將真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫(huà)面或空間同時(shí)存在。它包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場(chǎng)景融合等新技術(shù)與新手段，提供了在一般情況下不同于人類(lèi)可以感知的信息。增強現實(shí)技術(shù)本質(zhì)上是數字媒體和真實(shí)世界之間的交互，它把現實(shí)變成一個(gè)巨大的電腦屏幕，提供了便攜的計算機運算效果，是一種新穎、親密、自然、虛實(shí)結合的人機交互方式，被認為是未來(lái)最好的人機交互界面。
�。ǘ┰鰪姮F實(shí)技術(shù)應用現狀
增強現實(shí)技術(shù)應用主要包括企業(yè)級應用和消費級應用兩部分。企業(yè)級應用有智能安防及軍事、智能醫療、智能制造、汽車(chē)安全等。消費級別應用有教育培訓、立體營(yíng)銷(xiāo)、互動(dòng)娛樂(lè )、智慧的旅游等。谷歌公司發(fā)布了一款名為“谷歌眼鏡”的增強現實(shí)眼鏡，它具有和智能手機一樣的功能，可以通過(guò)聲音控制拍照、視頻通話(huà)和辨明方向，以及上網(wǎng)沖浪、處理文字信息和電子郵件。以色列陸軍C2SystemDepartment向微軟購置兩部AR眼鏡HoloLens，用來(lái)幫助軍隊訓練戰術(shù)。富士通公司將增強現實(shí)技術(shù)應用于自身的設備點(diǎn)檢，工作人員可在作業(yè)現場(chǎng)快速調取作業(yè)數據，實(shí)時(shí)錄入各類(lèi)信息，查詢(xún)歷史庫存水平。我國某科研機構曾推出了一款“設備操作智能眼鏡“，在觸發(fā)指導程序后，可在實(shí)際場(chǎng)景中呈現包含視頻、語(yǔ)音、文字、圖片等多種形式的指導信息。根據摩爾定律以及現有制造工藝的發(fā)展情況來(lái)看，預計2020年，穩定支持AR計算、續航等能力的硬件設備將基本達標。同時(shí)，隨著(zhù)作為增強現實(shí)技術(shù)底層實(shí)現的人工智能技術(shù)亦將取得重大進(jìn)展。增強現實(shí)技術(shù)必將迎來(lái)發(fā)展和應用的爆發(fā)期。
三、產(chǎn)品檢驗管理對信息化手段的需求分析
�。ㄒ唬┊a(chǎn)品檢驗管理現狀及存在問(wèn)題
產(chǎn)品檢驗是保證產(chǎn)品質(zhì)量、規范產(chǎn)品生產(chǎn)的重要手段。根據規定，檢驗主體根據合同及產(chǎn)品技術(shù)文件等對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗。若發(fā)現產(chǎn)品質(zhì)量與有關(guān)要求不一致時(shí)，檢驗主體把相關(guān)信息反饋給生產(chǎn)部門(mén)等單位，協(xié)助有關(guān)部門(mén)及時(shí)總結并解決問(wèn)題，從而有效降低產(chǎn)品再次不合格的概率。隨著(zhù)企業(yè)產(chǎn)品工藝技術(shù)水平的不斷提高，生產(chǎn)設備和檢測試驗設備更新速度加快。產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)逐步向數控化、智能化、柔性化轉變，生產(chǎn)效率提高很快。相應的，產(chǎn)品檢驗工作突出面臨以下問(wèn)題：一是大量的檢測輸出數據由人工紙質(zhì)記錄，保存檢索不便，查詢(xún)統計、歷史分析復雜煩瑣，效率低下；二是檢驗現場(chǎng)由人工判定各項指標是否符合產(chǎn)品標準，檢驗項及檢驗標準龐雜繁復，體量巨大，極易漏查或出錯；三是缺乏系統性的管理工具對檢驗管理過(guò)程中的工作進(jìn)行體系化記錄、控制、分析、評價(jià)；四是市場(chǎng)上存在的信息管理系統普遍存在便捷性差、實(shí)時(shí)指導性弱和可視化程度低等問(wèn)題，這在很大程度上制約了信息化管理手段在實(shí)際工作中的應用效率和普及程度。
�。ǘ┊a(chǎn)品檢驗管理對信息化手段的需求分析
一是數據融合，檢驗信息實(shí)時(shí)呈現。應用智能眼鏡的圖形識別、智能感知等技術(shù)，快速識別產(chǎn)品，將產(chǎn)品圖號、基礎參數、生產(chǎn)部門(mén)、檢驗項目、檢驗標準等信息有效融合，動(dòng)態(tài)呈現檢驗清單，建設作業(yè)現場(chǎng)支撐服務(wù)能力。二是規范業(yè)務(wù)流程，統一檢驗過(guò)程。應用智能眼鏡的實(shí)時(shí)監控、視頻穿透、遠程支持等方式實(shí)現檢驗現場(chǎng)的遠程督導、檢驗過(guò)程的多方式記錄及跟蹤。有需要時(shí)可申請遠程協(xié)助，指揮工作人員統一完成各類(lèi)檢驗工作的管理和監控，實(shí)現檢驗資源的申請和調配，同時(shí)規范現場(chǎng)檢驗流程，提高檢驗的規范性和效率。
四、基于增強現實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用建設
�。ㄒ唬┛傮w思路
采用智能感知交互、可穿戴智能設備等科技前沿技術(shù)，以業(yè)務(wù)數據平臺為支撐，有效融合檢驗項目、產(chǎn)品圖號、技術(shù)參數、檢驗標準、生產(chǎn)部門(mén)等信息，延伸管理觸角，創(chuàng )新管理模式，全面輔助、監控產(chǎn)品檢驗全過(guò)程，提升現場(chǎng)作業(yè)的可視化、標準化及程序化水平，提高產(chǎn)品檢驗規范程度，使產(chǎn)品檢驗更高效、產(chǎn)品質(zhì)量更可靠。
�。ǘ┱w框架
基于增強現實(shí)技術(shù)的檢驗管理應用總體框架分為三部分，即智能全息AR眼鏡產(chǎn)品檢驗輔助應用、產(chǎn)品檢驗工作輔助管理平臺和系統后臺配置。智能全息AR眼鏡產(chǎn)品檢驗輔助應用是使用全息AR眼鏡輔助現場(chǎng)人員開(kāi)展產(chǎn)品檢驗工作，集成了檢驗過(guò)程跟蹤、檢驗現場(chǎng)輔助、遠程督導等功能。產(chǎn)品檢驗工作輔助管理平臺是全息AR眼鏡實(shí)現產(chǎn)品現場(chǎng)檢驗的后端支撐，接入檢驗項目、產(chǎn)品圖號、技術(shù)參數、檢驗標準、生產(chǎn)部門(mén)等數據為AR眼鏡提供數據輸入，匯集整理AR系統收集的現場(chǎng)信息生成規范格式的輸出數據，同時(shí)提供月報生成、歷史數據分析等功能。系統后臺配置實(shí)現對上層應用的技術(shù)支持，提供初始化設置、數據傳輸、語(yǔ)音解析、在線(xiàn)打印等功能。
五、建設內容
�。ㄒ唬┲悄苋R眼鏡產(chǎn)品檢驗輔助應用
1.檢驗現場(chǎng)輔助。檢驗人員佩戴AR眼鏡開(kāi)展檢驗。檢驗開(kāi)始前，在A(yíng)R眼鏡屏幕上列出本次檢驗的工作預覽和總體步驟；檢驗開(kāi)始后，檢驗人員通過(guò)AR眼鏡識別具體產(chǎn)品，與后臺系統實(shí)時(shí)交互，讀取產(chǎn)品圖號信息、技術(shù)參數、檢驗步驟、檢驗標準及風(fēng)險說(shuō)明，并在A(yíng)R眼鏡屏幕上動(dòng)態(tài)呈現。檢驗人員可通過(guò)手勢、語(yǔ)音等方式控制AR眼鏡，采用視頻、拍照、語(yǔ)音記錄等手段記錄現場(chǎng)狀況和檢驗過(guò)程。遇到疑難問(wèn)題時(shí)，檢驗人員可控制AR眼鏡顯示產(chǎn)品詳細業(yè)務(wù)數據及歷史問(wèn)題清單，或申請遠程協(xié)助，通過(guò)AR眼鏡的視頻穿透功能將現場(chǎng)情況直接呈現至遠程專(zhuān)家處，全面提高產(chǎn)品檢驗的標準化、流程化和智能化水平。2.檢驗數據回傳。檢驗過(guò)程中，檢驗狀態(tài)及檢驗畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸至檢驗工作輔助管理平臺，管理人員對產(chǎn)品檢驗作業(yè)現場(chǎng)開(kāi)展實(shí)時(shí)跟蹤、統一調度、專(zhuān)業(yè)協(xié)助、遠程督導。檢驗完成后，AR眼鏡自動(dòng)生成單個(gè)產(chǎn)品的檢驗結果及過(guò)程數據，檢驗人員審核確認后數據回傳至檢驗工作輔助管理平臺。
�。ǘ┊a(chǎn)品檢驗工作輔助管理平臺
產(chǎn)品檢驗工作輔助管理平臺為全息智能AR眼鏡提供數據支撐，對全息智能AR眼鏡回傳的數據進(jìn)行整理應用和提取加工。1.標準管理。梳理拆解產(chǎn)品檢驗管理規定，按照產(chǎn)品大類(lèi)、產(chǎn)品類(lèi)型、檢驗流程、檢驗項目、檢驗規范等要素構建檢驗標準庫，實(shí)現產(chǎn)品檢驗標準作業(yè)全流程固化，并定期更新。輔助平臺按照產(chǎn)品類(lèi)型將產(chǎn)品檢驗標準庫與產(chǎn)品自動(dòng)綁定，生成單個(gè)產(chǎn)品的標準檢驗清單。2.過(guò)程管理。收集管理產(chǎn)品檢驗全過(guò)程的工作計劃、責任部門(mén)、業(yè)務(wù)環(huán)節、參與人員、現場(chǎng)檢驗過(guò)程數據等信息，建立以業(yè)務(wù)全過(guò)程為主線(xiàn)的產(chǎn)品檢驗工作架構。3.檢驗管理。將單個(gè)產(chǎn)品的現場(chǎng)檢驗工作定義為活動(dòng)，基于活動(dòng)開(kāi)展檢驗管理�；顒�(dòng)包括產(chǎn)品類(lèi)型、合同信息、生產(chǎn)部門(mén)、產(chǎn)品圖號等信息，按照產(chǎn)品類(lèi)型將活動(dòng)與檢驗清單關(guān)聯(lián)匹配，生成現場(chǎng)檢驗工作清單，支持工作人員佩戴AR眼鏡輔助開(kāi)展現場(chǎng)產(chǎn)品檢驗�；顒�(dòng)狀態(tài)包括編輯、待執行、待上傳、待確認、完成五種。待執行狀態(tài)的活動(dòng)可下載至AR眼鏡開(kāi)展現場(chǎng)執行，執行完成后活動(dòng)狀態(tài)修改為待上傳，從AR眼鏡回傳輔助管理平臺后活動(dòng)狀態(tài)修改為待確認，用戶(hù)結束數據確認后活動(dòng)狀態(tài)修改為完成。AR眼鏡連接輔助管理平臺后，自動(dòng)識別并下載待執行狀態(tài)的活動(dòng)。用戶(hù)佩戴AR眼鏡開(kāi)展現場(chǎng)作業(yè)，AR眼鏡按照現場(chǎng)檢驗工作清單識別裝備，篩選檢驗要求，將檢驗標準、檢驗項目等實(shí)時(shí)呈現在用戶(hù)眼前，協(xié)助現場(chǎng)檢驗工作的開(kāi)展。檢驗人員通過(guò)語(yǔ)音或手勢交互，控制語(yǔ)音、攝錄、拍照等功能，采集檢驗過(guò)程信息，記錄問(wèn)題數據�；顒�(dòng)執行完畢后，將AR眼鏡連接至輔助管理平臺，數據自動(dòng)識別并回傳。4.問(wèn)題管理。問(wèn)題管理是對產(chǎn)品檢驗過(guò)程中記錄的問(wèn)題進(jìn)行集中處理，完成問(wèn)題匯總、數據轉換、清單生成等工作�；顒�(dòng)回傳至輔助管理平臺后，平臺首先自動(dòng)調用語(yǔ)音解析功能將現場(chǎng)錄音轉換為文本格式，然后以活動(dòng)為單位匯總整理問(wèn)題描述、圖片信息和攝錄信息，形成活動(dòng)問(wèn)題記錄。檢驗人員對問(wèn)題記錄有新增、修改、刪除等權限�；顒�(dòng)確認完成后，問(wèn)題記錄按照規范格式自動(dòng)生成可下載或打印的清單。
�。ㄈ┫到y后臺配置
系統后臺配置通過(guò)服務(wù)接口為輔助應用和輔助平臺提供初始化設置、數據傳輸、語(yǔ)音解析、在線(xiàn)打印等底層功能。語(yǔ)音解析在語(yǔ)音通用SDK基礎上開(kāi)發(fā)，以減少技術(shù)難度，擴展應用場(chǎng)景。
六、基于增強現實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用落地支撐措施研究
�。ㄒ唬⿺祿行慕ㄔO
開(kāi)展產(chǎn)品檢驗全業(yè)務(wù)數據中心的設計建設，構建應用落地數據基礎。
�。ǘ┩ㄐ啪W(wǎng)絡(luò )建設
研究滿(mǎn)足內外網(wǎng)安全防護要求的海量信息（含視頻）互通互聯(lián)技術(shù)，搭建信息安全、數據貫通的基礎通信網(wǎng)絡(luò )，為應用落地提供網(wǎng)絡(luò )保障。
�。ㄈI(yè)務(wù)團隊建設
做好業(yè)務(wù)功能頂層設計和統一試點(diǎn)驗證，建設具有較高水平的信息化應用業(yè)務(wù)骨干團隊，實(shí)現應用落地的人才儲備。
七、基于增強現實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用落地問(wèn)題研究
�。ㄒ唬┰鰪姮F實(shí)技術(shù)瓶頸有待突破
增強現實(shí)系統主要具有三項技術(shù)要素，即虛實(shí)結合、實(shí)時(shí)交互和三維注冊（又稱(chēng)匹配或對準）。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，增強現實(shí)技術(shù)雖取得了長(cháng)足發(fā)展，技術(shù)實(shí)現的重心和難點(diǎn)已經(jīng)變化，但上述三個(gè)要素仍然不可或缺。以AR眼鏡為例，技術(shù)實(shí)現涉及頭部姿態(tài)跟蹤、三維注冊、顯示設備、人機交互、系統評估等，但目前各項技術(shù)均缺乏統一的技術(shù)標準，大部分硬件及解決方案仍處于開(kāi)發(fā)階段，更自然的交互依賴(lài)于人工智能技術(shù)的成熟。這些技術(shù)瓶頸限制了增強現實(shí)技術(shù)在企業(yè)產(chǎn)品檢驗信息化管理中的實(shí)際應用。
�。ǘ┤鄙俪墒斓膰鴥溶浻布䦶S(chǎng)商
當前增強現實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈具有技術(shù)驅動(dòng)型特點(diǎn)，人工智能、計算機視覺(jué)、硬件實(shí)現等核心底層技術(shù)制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。微軟、谷歌、蘋(píng)果、三星、HTC、索尼、英特爾、高通等廠(chǎng)商紛紛在A(yíng)R領(lǐng)域投入巨資，布局未來(lái)發(fā)展。國內大量企業(yè)也布局AR行業(yè)，BAT等大公司也開(kāi)始推出各類(lèi)AR開(kāi)放平臺，以AR升級社交、支付、購物、出行。但目前大多數國內AR公司制作軟件（app）或基礎平臺，且均處于起步階段，缺少成熟的硬件制造廠(chǎng)商，安全保密性較差，軍工產(chǎn)品等領(lǐng)域應用受到極大限制。八、結語(yǔ)本文對增強現實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品檢驗信息化管理中的應用研究，是積極響應國家戰略要求、創(chuàng )新企業(yè)管理手段的新技術(shù)應用探索，目的是提前開(kāi)展知識及技術(shù)儲備，為今后的推廣應用打下堅實(shí)基礎。增強現實(shí)技術(shù)已展現出廣闊的應用前景和巨大的發(fā)展潛力。隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日益激烈，增強現實(shí)技術(shù)必將為產(chǎn)品的現場(chǎng)測試、問(wèn)題跟蹤、分析評估等一系列檢驗管理活動(dòng)提供一體化的全新操作環(huán)境，極大地提高產(chǎn)品檢驗的科學(xué)性和效率。但是，怎樣使用好AR設備、選取好軟件開(kāi)發(fā)平臺并且找到該技術(shù)服務(wù)于產(chǎn)品質(zhì)量管理領(lǐng)域的最佳方式，這需要我們做更加深入的探索研究。
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