增強現(xiàn)實技術的產(chǎn)品檢驗信息管理系統(tǒng)研究的論文
摘要：處于發(fā)展階段的增強現(xiàn)實技術，雖然在顯示技術、空間識別與建模技術等方面還不成熟，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、遠程指導、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)實技術的應用現(xiàn)狀等進行闡述的同時，分析了產(chǎn)品檢驗信息化管理對新技術的需求，并在此基礎上開展了基于增強現(xiàn)實技術的產(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。
關鍵詞：增強現(xiàn)實技術；產(chǎn)品檢驗；信息管理；應用研究
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)展起著至關重要的作用。當前，大部分企業(yè)已在逐步推進信息管理系統(tǒng)的開發(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發(fā)和應用。近年來，我國信息化建設進入一個全新的發(fā)展時期，以云計算、大數(shù)據(jù)、可穿戴移動設備等為代表的現(xiàn)代信息通信技術，不斷推動新興技術與傳統(tǒng)業(yè)務的深度融合，開始引領新一輪信息化發(fā)展潮流。新興信息技術和設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工具和儀器儀表對各種原材料、半成品、成品進行特定的檢驗，以確定其是否滿足相應的技術標準、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潛力，在很大程度上保證了產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性。但隨著產(chǎn)品數(shù)量的增多和制造技術的日趨復雜，以人力資源投入為主的傳統(tǒng)檢驗模式在檢驗效率和結果科學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手段，研究高效智能工具，構建應用便捷、數(shù)據(jù)貫通、業(yè)務融合、全過程管控的產(chǎn)品檢驗現(xiàn)場支撐應用，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、智能化轉變。增強現(xiàn)實技術作為一種近年新興的.技術，具有可視化程度強、方便快捷、成本和研發(fā)門檻低、應用范圍廣等顯著特點，非常值得我們探索其在企業(yè)產(chǎn)品管理中的應用。
二、增強現(xiàn)實技術的應用現(xiàn)狀
�。ㄒ唬┰鰪姮F(xiàn)實技術概述
增強現(xiàn)實技術（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，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)，通過計算機等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。增強現(xiàn)實技術將真實的環(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)實技術本質上是數(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、虛實結合的人機交互方式，被認為是未來最好的人機交互界面。
（二）增強現(xiàn)實技術應用現(xiàn)狀
增強現(xiàn)實技術應用主要包括企業(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(yī)療、智能制造、汽車安全等。消費級別應用有教育培訓、立體營銷、互動娛樂、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(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，用來幫助軍隊訓練戰(zhàn)術。富士通公司將增強現(xiàn)實技術應用于自身的設備點檢，工作人員可在作業(yè)現(xiàn)場快速調取作業(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，預計2020年，穩(wěn)定支持AR計算、續(xù)航等能力的硬件設備將基本達標。同時，隨著作為增強現(xiàn)實技術底層實現(xiàn)的人工智能技術亦將取得重大進展。增強現(xiàn)實技術必將迎來發(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
（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)品技術文件等對產(chǎn)品進行檢驗。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質量與有關要求不一致時，檢驗主體把相關信息反饋給生產(chǎn)部門等單位，協(xié)助有關部門及時總結并解決問題，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(shù)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題：一是大量的檢測輸出數(shù)據(jù)由人工紙質記錄，保存檢索不便，查詢統(tǒng)計、歷史分析復雜煩瑣，效率低下；二是檢驗現(xiàn)場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(tǒng)性的管理工具對檢驗管理過程中的工作進行體系化記錄、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(shù)據(jù)融合，檢驗信息實時呈現(xiàn)。應用智能眼鏡的圖形識別、智能感知等技術，快速識別產(chǎn)品，將產(chǎn)品圖號、基礎參數(shù)、生產(chǎn)部門、檢驗項目、檢驗標準等信息有效融合，動態(tài)呈現(xiàn)檢驗清單，建設作業(yè)現(xiàn)場支撐服務能力。二是規(guī)范業(yè)務流程，統(tǒng)一檢驗過程。應用智能眼鏡的實時監(jiān)控、視頻穿透、遠程支持等方式實現(xiàn)檢驗現(xiàn)場的遠程督導、檢驗過程的多方式記錄及跟蹤。有需要時可申請遠程協(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，以業(yè)務數(shù)據(jù)平臺為支撐，有效融合檢驗項目、產(chǎn)品圖號、技術參數(shù)、檢驗標準、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、標準化及程序化水平，提高產(chǎn)品檢驗規(guī)范程度，使產(chǎn)品檢驗更高效、產(chǎn)品質量更可靠。
（二）整體框架
基于增強現(xiàn)實技術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(tǒng)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(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、技術參數(shù)、檢驗標準、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)對上層應用的技術支持，提供初始化設置、數(shù)據(jù)傳輸、語音解析、在線打印等功能。
五、建設內(nèi)容
（一）智能全息AR眼鏡產(chǎn)品檢驗輔助應用
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、技術參數(shù)、檢驗步驟、檢驗標準及風險說明，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)品詳細業(yè)務數(shù)據(jù)及歷史問題清單，或申請遠程協(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)至遠程專家處，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(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)一調度、專業(yè)協(xié)助、遠程督導。檢驗完成后，AR眼鏡自動生成單個產(chǎn)品的檢驗結果及過程數(shù)據(jù)，檢驗人員審核確認后數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)支撐，對全息智能AR眼鏡回傳的數(shù)據(jù)進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(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)范等要素構建檢驗標準庫，實現(xiàn)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)品類型將產(chǎn)品檢驗標準庫與產(chǎn)品自動綁定，生成單個產(chǎn)品的標準檢驗清單。2.過程管理。收集管理產(chǎn)品檢驗全過程的工作計劃、責任部門、業(yè)務環(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)務全過程為主線的產(chǎn)品檢驗工作架構。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、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，用戶結束數(shù)據(jù)確認后活動狀態(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，將檢驗標準、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)。活動執(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行集中處理，完成問題匯總、數(shù)據(jù)轉換、清單生成等工作。活動回傳至輔助管理平臺后，平臺首先自動調用語音解析功能將現(xiàn)場錄音轉換為文本格式，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、刪除等權限�；顒哟_認完成后，問題記錄按照規(guī)范格式自動生成可下載或打印的清單。
�。ㄈ┫到y(tǒng)后臺配置
系統(tǒng)后臺配置通過服務接口為輔助應用和輔助平臺提供初始化設置、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基礎上開發(fā)，以減少技術難度，擴展應用場景。
六、基于增強現(xiàn)實技術的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用落地支撐措施研究
（一）數(shù)據(jù)中心建設
開展產(chǎn)品檢驗全業(yè)務數(shù)據(jù)中心的設計建設，構建應用落地數(shù)據(jù)基礎。
�。ǘ┩ㄐ啪W(wǎng)絡建設
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，搭建信息安全、數(shù)據(jù)貫通的基礎通信網(wǎng)絡，為應用落地提供網(wǎng)絡保障。
�。ㄈI(yè)務團隊建設
做好業(yè)務功能頂層設計和統(tǒng)一試點驗證，建設具有較高水平的信息化應用業(yè)務骨干團隊，實現(xiàn)應用落地的人才儲備。
七、基于增強現(xiàn)實技術的產(chǎn)品檢驗信息化管理應用落地問題研究
�。ㄒ唬┰鰪姮F(xiàn)實技術瓶頸有待突破
增強現(xiàn)實系統(tǒng)主要具有三項技術要素，即虛實結合、實時交互和三維注冊（又稱匹配或對準）。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，增強現(xiàn)實技術雖取得了長足發(fā)展，技術實現(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，技術實現(xiàn)涉及頭部姿態(tài)跟蹤、三維注冊、顯示設備、人機交互、系統(tǒng)評估等，但目前各項技術均缺乏統(tǒng)一的技術標準，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的成熟。這些技術瓶頸限制了增強現(xiàn)實技術在企業(yè)產(chǎn)品檢驗信息化管理中的實際應用。
�。ǘ┤鄙俪墒斓膰鴥�(nèi)軟硬件廠商
當前增強現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈具有技術驅動型特點，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)品等領域應用受到極大限制。八、結語本文對增強現(xiàn)實技術在產(chǎn)品檢驗信息化管理中的應用研究，是積極響應國家戰(zhàn)略要求、創(chuàng)新企業(yè)管理手段的新技術應用探索，目的是提前開展知識及技術儲備，為今后的推廣應用打下堅實基礎。增強現(xiàn)實技術已展現(xiàn)出廣闊的應用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿�。隨著市場競爭的日益激烈，增強現(xiàn)實技術必將為產(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)品檢驗的科學性和效率。但是，怎樣使用好AR設備、選取好軟件開發(fā)平臺并且找到該技術服務于產(chǎn)品質量管理領域的最佳方式，這需要我們做更加深入的探索研究。
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