增強現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息管理系統(tǒng)研究

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摘要：處于發(fā)展階段的增強現(xiàn)實技術(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)品檢驗場景時，基于增強現(xiàn)實技術(shù)的信息管理系統(tǒng)具有解放雙手、自動識別、虛實融合、實時交互、可視化等功能優(yōu)勢，同時在操作界面、人機交互、現(xiàn)場輔助、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、工作記錄等方面表現(xiàn)出顯著的便捷性、安全性和高效性。本文在對增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀等進(jìn)行闡述的同時，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(chǔ)上開展了基于增強現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應(yīng)用建設(shè)，從而為企業(yè)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應(yīng)用開拓一條全新的途徑，使企業(yè)在信息化時代走上更加快速發(fā)展的道路。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù)；產(chǎn)品檢驗；信息管理；應(yīng)用研究

一、引言

隨著國民經(jīng)濟和信息科技的持續(xù)快速發(fā)展，信息管理系統(tǒng)（IMS，InformationManagementSystem）已逐漸成為現(xiàn)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(tǒng)的普及程度直接影響著企業(yè)決策水平和各項工作的完成效率。因此，信息管理系統(tǒng)對企業(yè)高效運行和長期發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，大部分企業(yè)已在逐步推進(jìn)信息管理系統(tǒng)的開發(fā)和其在工作中的應(yīng)用，但很多還是以通用計算機為平臺的管理軟件的開發(fā)和應(yīng)用。近年來，我國信息化建設(shè)進(jìn)入一個全新的發(fā)展時期，以云計算、大數(shù)據(jù)、可穿戴移動設(shè)備等為代表的現(xiàn)代信息通信技術(shù)，不斷推動新興技術(shù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的深度融合，開始引領(lǐng)新一輪信息化發(fā)展潮流。新興信息技術(shù)和設(shè)備具有較強的共享性和移動性，可以幫助企業(yè)解決管理中的很多問題。產(chǎn)品檢驗是指通過相關(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，以確定其是否滿足相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格的過程。檢驗是產(chǎn)品研制和生產(chǎn)工作中的一個重要環(huán)節(jié)，是保證輸出產(chǎn)品滿足要求必不可少的一個環(huán)節(jié)。長期以來，企業(yè)產(chǎn)品檢驗工作通過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(wěn)定性。但隨著產(chǎn)品數(shù)量的增多和制造技術(shù)的日趨復(fù)雜，以人力資源投入為主的傳統(tǒng)檢驗?zāi)Ｊ皆跈z驗效率和結(jié)果科學(xué)性方面早已無法滿足需求，而傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng)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(gòu)建應(yīng)用便捷、數(shù)據(jù)貫通、業(yè)務(wù)融合、全過程管控的產(chǎn)品檢驗現(xiàn)場支撐應(yīng)用，形成強大的現(xiàn)場支持能力，全面提升檢驗工作的規(guī)范性和高效性，大力推動企業(yè)管理工作向信息化、智能化轉(zhuǎn)變。增強現(xiàn)實技術(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)門檻低、應(yīng)用范圍廣等顯著特點，非常值得我們探索其在企業(yè)產(chǎn)品管理中的應(yīng)用。

二、增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）增強現(xiàn)實技術(shù)概述

增強現(xiàn)實技術(shù)（AugmentedReality，簡稱AR）是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間、空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音、味道、觸覺等)，通過計算機等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗。增強現(xiàn)實技術(shù)將真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。它包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段，提供了在一般情況下不同于人類可以感知的信息。增強現(xiàn)實技術(shù)本質(zhì)上是數(shù)字媒體和真實世界之間的交互，它把現(xiàn)實變成一個巨大的電腦屏幕，提供了便攜的計算機運算效果，是一種新穎、親密、自然、虛實結(jié)合的人機交互方式，被認(rèn)為是未來最好的人機交互界面。

（二）增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用主要包括企業(yè)級應(yīng)用和消費級應(yīng)用兩部分。企業(yè)級應(yīng)用有智能安防及軍事、智能醫(yī)療、智能制造、汽車安全等。消費級別應(yīng)用有教育培訓(xùn)、立體營銷、互動娛樂、智慧旅游等。谷歌公司了一款名為“谷歌眼鏡”的增強現(xiàn)實眼鏡，它具有和智能手機一樣的功能，可以通過聲音控制拍照、視頻通話和辨明方向，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，用來幫助軍隊訓(xùn)練戰(zhàn)術(shù)。富士通公司將增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于自身的設(shè)備點檢，工作人員可在作業(yè)現(xiàn)場快速調(diào)取作業(yè)數(shù)據(jù)，實時錄入各類信息，查詢歷史庫存水平。我國某科研機構(gòu)曾推出了一款“設(shè)備操作智能眼鏡“，在觸發(fā)指導(dǎo)程序后，可在實際場景中呈現(xiàn)包含視頻、語音、文字、圖片等多種形式的指導(dǎo)信息。根據(jù)摩爾定律以及現(xiàn)有制造工藝的發(fā)展情況來看，預(yù)計2020年，穩(wěn)定支持AR計算、續(xù)航等能力的硬件設(shè)備將基本達(dá)標(biāo)。同時，隨著作為增強現(xiàn)實技術(shù)底層實現(xiàn)的人工智能技術(shù)亦將取得重大進(jìn)展。增強現(xiàn)實技術(shù)必將迎來發(fā)展和應(yīng)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

（一）產(chǎn)品檢驗管理現(xiàn)狀及存在問題

產(chǎn)品檢驗是保證產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)范產(chǎn)品生產(chǎn)的重要手段。根據(jù)規(guī)定，檢驗主體根據(jù)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(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量與有關(guān)要求不一致時，檢驗主體把相關(guān)信息反饋給生產(chǎn)部門等單位，協(xié)助有關(guān)部門及時總結(jié)并解決問題，從而有效降低產(chǎn)品再次不合格的概率。隨著企業(yè)產(chǎn)品工藝技術(shù)水平的不斷提高，生產(chǎn)設(shè)備和檢測試驗設(shè)備更新速度加快。產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)逐步向數(shù)控化、智能化、柔性化轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)效率提高很快。相應(yīng)的，產(chǎn)品檢驗工作突出面臨以下問題：一是大量的檢測輸出數(shù)據(jù)由人工紙質(zhì)記錄，保存檢索不便，查詢統(tǒng)計、歷史分析復(fù)雜煩瑣，效率低下；二是檢驗現(xiàn)場由人工判定各項指標(biāo)是否符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，檢驗項及檢驗標(biāo)準(zhǔn)龐雜繁復(fù)，體量巨大，極易漏查或出錯；三是缺乏系統(tǒng)性的管理工具對檢驗管理過程中的工作進(jìn)行體系化記錄、控制、分析、評價；四是市場上存在的信息管理系統(tǒng)普遍存在便捷性差、實時指導(dǎo)性弱和可視化程度低等問題，這在很大程度上制約了信息化管理手段在實際工作中的應(yīng)用效率和普及程度。

（二）產(chǎn)品檢驗管理對信息化手段的需求分析

一是數(shù)據(jù)融合，檢驗信息實時呈現(xiàn)。應(yīng)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(chǔ)參數(shù)、生產(chǎn)部門、檢驗項目、檢驗標(biāo)準(zhǔn)等信息有效融合，動態(tài)呈現(xiàn)檢驗清單，建設(shè)作業(yè)現(xiàn)場支撐服務(wù)能力。二是規(guī)范業(yè)務(wù)流程，統(tǒng)一檢驗過程。應(yīng)用智能眼鏡的實時監(jiān)控、視頻穿透、遠(yuǎn)程支持等方式實現(xiàn)檢驗現(xiàn)場的遠(yuǎn)程督導(dǎo)、檢驗過程的多方式記錄及跟蹤。有需要時可申請遠(yuǎn)程協(xié)助，指揮工作人員統(tǒng)一完成各類檢驗工作的管理和監(jiān)控，實現(xiàn)檢驗資源的申請和調(diào)配，同時規(guī)范現(xiàn)場檢驗流程，提高檢驗的規(guī)范性和效率。

四、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應(yīng)用建設(shè)

（一）總體思路

采用智能感知交互、可穿戴智能設(shè)備等科技前沿技術(shù)，以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)平臺為支撐，有效融合檢驗項目、產(chǎn)品圖號、技術(shù)參數(shù)、檢驗標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)部門等信息，延伸管理觸角，創(chuàng)新管理模式，全面輔助、監(jiān)控產(chǎn)品檢驗全過程，提升現(xiàn)場作業(yè)的可視化、標(biāo)準(zhǔn)化及程序化水平，提高產(chǎn)品檢驗規(guī)范程度，使產(chǎn)品檢驗更高效、產(chǎn)品質(zhì)量更可靠。

（二）整體框架

基于增強現(xiàn)實技術(shù)的檢驗管理應(yīng)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(yīng)用、產(chǎn)品檢驗工作輔助管理平臺和系統(tǒng)后臺配置。智能全息AR眼鏡產(chǎn)品檢驗輔助應(yīng)用是使用全息AR眼鏡輔助現(xiàn)場人員開展產(chǎn)品檢驗工作，集成了檢驗過程跟蹤、檢驗現(xiàn)場輔助、遠(yuǎn)程督導(dǎo)等功能。產(chǎn)品檢驗工作輔助管理平臺是全息AR眼鏡實現(xiàn)產(chǎn)品現(xiàn)場檢驗的后端支撐，接入檢驗項目、產(chǎn)品圖號、技術(shù)參數(shù)、檢驗標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)部門等數(shù)據(jù)為AR眼鏡提供數(shù)據(jù)輸入，匯集整理AR系統(tǒng)收集的現(xiàn)場信息生成規(guī)范格式的輸出數(shù)據(jù)，同時提供月報生成、歷史數(shù)據(jù)分析等功能。系統(tǒng)后臺配置實現(xiàn)對上層應(yīng)用的技術(shù)支持，提供初始化設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸、語音解析、在線打印等功能。

五、建設(shè)內(nèi)容

（一）智能全息AR眼鏡產(chǎn)品檢驗輔助應(yīng)用

1.檢驗現(xiàn)場輔助。檢驗人員佩戴AR眼鏡開展檢驗。檢驗開始前，在AR眼鏡屏幕上列出本次檢驗的工作預(yù)覽和總體步驟；檢驗開始后，檢驗人員通過AR眼鏡識別具體產(chǎn)品，與后臺系統(tǒng)實時交互，讀取產(chǎn)品圖號信息、技術(shù)參數(shù)、檢驗步驟、檢驗標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)險說明，并在AR眼鏡屏幕上動態(tài)呈現(xiàn)。檢驗人員可通過手勢、語音等方式控制AR眼鏡，采用視頻、拍照、語音記錄等手段記錄現(xiàn)場狀況和檢驗過程。遇到疑難問題時，檢驗人員可控制AR眼鏡顯示產(chǎn)品詳細(xì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及歷史問題清單，或申請遠(yuǎn)程協(xié)助，通過AR眼鏡的視頻穿透功能將現(xiàn)場情況直接呈現(xiàn)至遠(yuǎn)程專家處，全面提高產(chǎn)品檢驗的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化和智能化水平。2.檢驗數(shù)據(jù)回傳。檢驗過程中，檢驗狀態(tài)及檢驗畫面實時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(xiàn)場開展實時跟蹤、統(tǒng)一調(diào)度、專業(yè)協(xié)助、遠(yuǎn)程督導(dǎo)。檢驗完成后，AR眼鏡自動生成單個產(chǎn)品的檢驗結(jié)果及過程數(shù)據(jù)，檢驗人員審核確認(rèn)后數(shù)據(jù)回傳至檢驗工作輔助管理平臺。

（二）產(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(shù)據(jù)支撐，對全息智能AR眼鏡回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理應(yīng)用和提取加工。1.標(biāo)準(zhǔn)管理。梳理拆解產(chǎn)品檢驗管理規(guī)定，按照產(chǎn)品大類、產(chǎn)品類型、檢驗流程、檢驗項目、檢驗規(guī)范等要素構(gòu)建檢驗標(biāo)準(zhǔn)庫，實現(xiàn)產(chǎn)品檢驗標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)全流程固化，并定期更新。輔助平臺按照產(chǎn)品類型將產(chǎn)品檢驗標(biāo)準(zhǔn)庫與產(chǎn)品自動綁定，生成單個產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)檢驗清單。2.過程管理。收集管理產(chǎn)品檢驗全過程的工作計劃、責(zé)任部門、業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)、參與人員、現(xiàn)場檢驗過程數(shù)據(jù)等信息，建立以業(yè)務(wù)全過程為主線的產(chǎn)品檢驗工作架構(gòu)。3.檢驗管理。將單個產(chǎn)品的現(xiàn)場檢驗工作定義為活動，基于活動開展檢驗管理?；顒影óa(chǎn)品類型、合同信息、生產(chǎn)部門、產(chǎn)品圖號等信息，按照產(chǎn)品類型將活動與檢驗清單關(guān)聯(lián)匹配，生成現(xiàn)場檢驗工作清單，支持工作人員佩戴AR眼鏡輔助開展現(xiàn)場產(chǎn)品檢驗?；顒訝顟B(tài)包括編輯、待執(zhí)行、待上傳、待確認(rèn)、完成五種。待執(zhí)行狀態(tài)的活動可下載至AR眼鏡開展現(xiàn)場執(zhí)行，執(zhí)行完成后活動狀態(tài)修改為待上傳，從AR眼鏡回傳輔助管理平臺后活動狀態(tài)修改為待確認(rèn)，用戶結(jié)束數(shù)據(jù)確認(rèn)后活動狀態(tài)修改為完成。AR眼鏡連接輔助管理平臺后，自動識別并下載待執(zhí)行狀態(tài)的活動。用戶佩戴AR眼鏡開展現(xiàn)場作業(yè)，AR眼鏡按照現(xiàn)場檢驗工作清單識別裝備，篩選檢驗要求，將檢驗標(biāo)準(zhǔn)、檢驗項目等實時呈現(xiàn)在用戶眼前，協(xié)助現(xiàn)場檢驗工作的開展。檢驗人員通過語音或手勢交互，控制語音、攝錄、拍照等功能，采集檢驗過程信息，記錄問題數(shù)據(jù)?；顒訄?zhí)行完畢后，將AR眼鏡連接至輔助管理平臺，數(shù)據(jù)自動識別并回傳。4.問題管理。問題管理是對產(chǎn)品檢驗過程中記錄的問題進(jìn)行集中處理，完成問題匯總、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、清單生成等工作?；顒踊貍髦凛o助管理平臺后，平臺首先自動調(diào)用語音解析功能將現(xiàn)場錄音轉(zhuǎn)換為文本格式，然后以活動為單位匯總整理問題描述、圖片信息和攝錄信息，形成活動問題記錄。檢驗人員對問題記錄有新增、修改、刪除等權(quán)限?；顒哟_認(rèn)完成后，問題記錄按照規(guī)范格式自動生成可下載或打印的清單。

（三）系統(tǒng)后臺配置

系統(tǒng)后臺配置通過服務(wù)接口為輔助應(yīng)用和輔助平臺提供初始化設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸、語音解析、在線打印等底層功能。語音解析在語音通用SDK基礎(chǔ)上開發(fā)，以減少技術(shù)難度，擴展應(yīng)用場景。

六、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應(yīng)用落地支撐措施研究

（一）數(shù)據(jù)中心建設(shè)

開展產(chǎn)品檢驗全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計建設(shè)，構(gòu)建應(yīng)用落地數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（二）通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

研究滿足內(nèi)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(shù)據(jù)貫通的基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，為應(yīng)用落地提供網(wǎng)絡(luò)保障。

（三）業(yè)務(wù)團隊建設(shè)

做好業(yè)務(wù)功能頂層設(shè)計和統(tǒng)一試點驗證，建設(shè)具有較高水平的信息化應(yīng)用業(yè)務(wù)骨干團隊，實現(xiàn)應(yīng)用落地的人才儲備。

七、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)品檢驗信息化管理應(yīng)用落地問題研究

（一）增強現(xiàn)實技術(shù)瓶頸有待突破

增強現(xiàn)實系統(tǒng)主要具有三項技術(shù)要素，即虛實結(jié)合、實時交互和三維注冊（又稱匹配或?qū)?zhǔn)）。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，增強現(xiàn)實技術(shù)雖取得了長足發(fā)展，技術(shù)實現(xiàn)的重心和難點已經(jīng)變化，但上述三個要素仍然不可或缺。以AR眼鏡為例，技術(shù)實現(xiàn)涉及頭部姿態(tài)跟蹤、三維注冊、顯示設(shè)備、人機交互、系統(tǒng)評估等，但目前各項技術(shù)均缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大部分硬件及解決方案仍處于開發(fā)階段，更自然的交互依賴于人工智能技術(shù)的成熟。這些技術(shù)瓶頸限制了增強現(xiàn)實技術(shù)在企業(yè)產(chǎn)品檢驗信息化管理中的實際應(yīng)用。

（二）缺少成熟的國內(nèi)軟硬件廠商

當(dāng)前增強現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈具有技術(shù)驅(qū)動型特點，人工智能、計算機視覺、硬件實現(xiàn)等核心底層技術(shù)制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。微軟、谷歌、蘋果、三星、HTC、索尼、英特爾、高通等廠商紛紛在AR領(lǐng)域投入巨資，布局未來發(fā)展。國內(nèi)大量企業(yè)也布局AR行業(yè)，BAT等大公司也開始推出各類AR開放平臺，以AR升級社交、支付、購物、出行。但目前大多數(shù)國內(nèi)AR公司制作軟件（app）或基礎(chǔ)平臺，且均處于起步階段，缺少成熟的硬件制造廠商，安全保密性較差，軍工產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用受到極大限制。八、結(jié)語本文對增強現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品檢驗信息化管理中的應(yīng)用研究，是積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略要求、創(chuàng)新企業(yè)管理手段的新技術(shù)應(yīng)用探索，目的是提前開展知識及技術(shù)儲備，為今后的推廣應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。增強現(xiàn)實技術(shù)已展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著市場競爭的日益激烈，增強現(xiàn)實技術(shù)必將為產(chǎn)品的現(xiàn)場測試、問題跟蹤、分析評估等一系列檢驗管理活動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(shè)備、選取好軟件開發(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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作者:王智 單位:陸軍某軍事代表室