增強現實技術的產品檢驗信息管理系統研究的論文
摘要：處于發展階段的增強現實技術，雖然在顯示技術、空間識別與建模技術等方面還不成熟，但面向產品檢驗場景時，基于增強現實技術的信息管理系統具有解放雙手、自動識別、虛實融合、實時交互、可視化等功能優勢，同時在操作界面、人機交互、現場輔助、遠程指導、工作記錄等方面表現出顯著的便捷性、安全性和高效性。本文在對增強現實技術的應用現狀等進行闡述的同時，分析了產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實技術的產品檢驗信息化管理應用建設，從而為企業的產品檢驗信息化管理應用開拓一條全新的途徑，使企業在信息化時代走上更加快速發展的道路。
關鍵詞：增強現實技術；產品檢驗；信息管理；應用研究
一、引言
隨著國民經濟和信息科技的持續快速發展，信息管理系統（IMS，InformationManagementSystem）已逐漸成為現代企業管理中必不可少的工具。尤其對于大型企業而言，信息管理系統的普及程度直接影響著企業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高效運行和長期發展起著至關重要的作用。當前，大部分企業已在逐步推進信息管理系統的開發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和應用。近年來，我國信息化建設進入一個全新的發展時期，以云計算、大數據、可穿戴移動設備等為代表的現代信息通信技術，不斷推動新興技術與傳統業務的深度融合，開始引領新一輪信息化發展潮流。新興信息技術和設備具有較強的共享性和移動性，可以幫助企業解決管理中的很多問題。產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、規格的過程。檢驗是產品研制和生產工作中的一個重要環節，是保證輸出產品滿足要求必不可少的一個環節。長期以來，企業產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品質量的穩定性。但隨著產品數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手段，研究高效智能工具，構建應用便捷、數據貫通、業務融合、全過程管控的產品檢驗現場支撐應用，形成強大的現場支持能力，全面提升檢驗工作的規范性和高效性，大力推動企業管理工作向信息化、智能化轉變。增強現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產品管理中的應用。
二、增強現實技術的應用現狀
（一）增強現實技術概述
增強現實技術（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，是把原本在現實世界的一定時間、空間范圍內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，從而達到超越現實的感官體驗。增強現實技術將真實的環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。增強現實技術本質上是數字媒體和真實世界之間的交互，它把現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）增強現實技術應用現狀
增強現實技術應用主要包括企業級應用和消費級應用兩部分。企業級應用有智能安防及軍事、智能醫療、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。谷歌公司發布了一款名為“谷歌眼鏡”的增強現實眼鏡，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術。富士通公司將增強現實技術應用于自身的設備點檢，工作人員可在作業現場快速調取作業數據，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“，在觸發指導程序后，可在實際場景中呈現包含視頻、語音、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展情況來看，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，隨著作為增強現實技術底層實現的人工智能技術亦將取得重大進展。增強現實技術必將迎來發展和應用的爆發期。
三、產品檢驗管理對信息化手段的需求分析
（一）產品檢驗管理現狀及存在問題
產品檢驗是保證產品質量、規范產品生產的重要手段。根據規定，檢驗主體根據合同及產品技術文件等對產品進行檢驗。若發現產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部門等單位，協助有關部門及時總結并解決問題，從而有效降低產品再次不合格的概率。隨著企業產品工藝技術水平的不斷提高，生產設備和檢測試驗設備更新速度加快。產品的研發生產逐步向數控化、智能化、柔性化轉變，生產效率提高很快。相應的，產品檢驗工作突出面臨以下問題：一是大量的檢測輸出數據由人工紙質記錄，保存檢索不便，查詢統計、歷史分析復雜煩瑣，效率低下；二是檢驗現場由人工判定各項指標是否符合產品標準，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。
（二）產品檢驗管理對信息化手段的需求分析
一是數據融合，檢驗信息實時呈現。應用智能眼鏡的圖形識別、智能感知等技術，快速識別產品，將產品圖號、基礎參數、生產部門、檢驗項目、檢驗標準等信息有效融合，動態呈現檢驗清單，建設作業現場支撐服務能力。二是規范業務流程，統一檢驗過程。應用智能眼鏡的實時監控、視頻穿透、遠程支持等方式實現檢驗現場的遠程督導、檢驗過程的多方式記錄及跟蹤。有需要時可申請遠程協助，指揮工作人員統一完成各類檢驗工作的管理和監控，實現檢驗資源的申請和調配，同時規范現場檢驗流程，提高檢驗的規范性和效率。
四、基于增強現實技術的產品檢驗信息化管理應用建設
（一）總體思路
采用智能感知交互、可穿戴智能設備等科技前沿技術，以業務數據平臺為支撐，有效融合檢驗項目、產品圖號、技術參數、檢驗標準、生產部門等信息，延伸管理觸角，創新管理模式，全面輔助、監控產品檢驗全過程，提升現場作業的可視化、標準化及程序化水平，提高產品檢驗規范程度，使產品檢驗更高效、產品質量更可靠。
（二）整體框架
基于增強現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眼鏡產品檢驗輔助應用、產品檢驗工作輔助管理平臺和系統后臺配置。智能全息AR眼鏡產品檢驗輔助應用是使用全息AR眼鏡輔助現場人員開展產品檢驗工作，集成了檢驗過程跟蹤、檢驗現場輔助、遠程督導等功能。產品檢驗工作輔助管理平臺是全息AR眼鏡實現產品現場檢驗的后端支撐，接入檢驗項目、產品圖號、技術參數、檢驗標準、生產部門等數據為AR眼鏡提供數據輸入，匯集整理AR系統收集的現場信息生成規范格式的輸出數據，同時提供月報生成、歷史數據分析等功能。系統后臺配置實現對上層應用的技術支持，提供初始化設置、數據傳輸、語音解析、在線打印等功能。
五、建設內容
（一）智能全息AR眼鏡產品檢驗輔助應用
1.檢驗現場輔助。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眼鏡識別具體產品，與后臺系統實時交互，讀取產品圖號信息、技術參數、檢驗步驟、檢驗標準及風險說明，并在AR眼鏡屏幕上動態呈現。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眼鏡顯示產品詳細業務數據及歷史問題清單，或申請遠程協助，通過AR眼鏡的視頻穿透功能將現場情況直接呈現至遠程專家處，全面提高產品檢驗的標準化、流程化和智能化水平。2.檢驗數據回傳。檢驗過程中，檢驗狀態及檢驗畫面實時傳輸至檢驗工作輔助管理平臺，管理人員對產品檢驗作業現場開展實時跟蹤、統一調度、專業協助、遠程督導。檢驗完成后，AR眼鏡自動生成單個產品的檢驗結果及過程數據，檢驗人員審核確認后數據回傳至檢驗工作輔助管理平臺。
（二）產品檢驗工作輔助管理平臺
產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眼鏡回傳的數據進行整理應用和提取加工。1.標準管理。梳理拆解產品檢驗管理規定，按照產品大類、產品類型、檢驗流程、檢驗項目、檢驗規范等要素構建檢驗標準庫，實現產品檢驗標準作業全流程固化，并定期更新。輔助平臺按照產品類型將產品檢驗標準庫與產品自動綁定，生成單個產品的標準檢驗清單。2.過程管理。收集管理產品檢驗全過程的工作計劃、責任部門、業務環節、參與人員、現場檢驗過程數據等信息，建立以業務全過程為主線的產品檢驗工作架構。3.檢驗管理。將單個產品的現場檢驗工作定義為活動，基于活動開展檢驗管理。活動包括產品類型、合同信息、生產部門、產品圖號等信息，按照產品類型將活動與檢驗清單關聯匹配，生成現場檢驗工作清單，支持工作人員佩戴AR眼鏡輔助開展現場產品檢驗。活動狀態包括編輯、待執行、待上傳、待確認、完成五種。待執行狀態的活動可下載至AR眼鏡開展現場執行，執行完成后活動狀態修改為待上傳，從AR眼鏡回傳輔助管理平臺后活動狀態修改為待確認，用戶結束數據確認后活動狀態修改為完成。AR眼鏡連接輔助管理平臺后，自動識別并下載待執行狀態的活動。用戶佩戴AR眼鏡開展現場作業，AR眼鏡按照現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在用戶眼前，協助現場檢驗工作的開展。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，記錄問題數據。活動執行完畢后，將AR眼鏡連接至輔助管理平臺，數據自動識別并回傳。4.問題管理。問題管理是對產品檢驗過程中記錄的問題進行集中處理，完成問題匯總、數據轉換、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。活動確認完成后，問題記錄按照規范格式自動生成可下載或打印的清單。
（三）系統后臺配置
系統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、數據傳輸、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，以減少技術難度，擴展應用場景。
六、基于增強現實技術的產品檢驗信息化管理應用落地支撐措施研究
（一）數據中心建設
開展產品檢驗全業務數據中心的設計建設，構建應用落地數據基礎。
（二）通信網絡建設
研究滿足內外網安全防護要求的海量信息（含視頻）互通互聯技術，搭建信息安全、數據貫通的基礎通信網絡，為應用落地提供網絡保障。
（三）業務團隊建設
做好業務功能頂層設計和統一試點驗證，建設具有較高水平的信息化應用業務骨干團隊，實現應用落地的人才儲備。
七、基于增強現實技術的產品檢驗信息化管理應用落地問題研究
（一）增強現實技術瓶頸有待突破
增強現實系統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）。經過幾十年的發展，增強現實技術雖取得了長足發展，技術實現的重心和難點已經變化，但上述三個要素仍然不可或缺。以AR眼鏡為例，技術實現涉及頭部姿態跟蹤、三維注冊、顯示設備、人機交互、系統評估等，但目前各項技術均缺乏統一的技術標準，大部分硬件及解決方案仍處于開發階段，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實技術在企業產品檢驗信息化管理中的實際應用。
（二）缺少成熟的國內軟硬件廠商
當前增強現實產業鏈具有技術驅動型特點，人工智能、計算機視覺、硬件實現等核心底層技術制約產業發展。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，布局未來發展。國內大量企業也布局AR行業，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商，安全保密性較差，軍工產品等領域應用受到極大限制。八、結語本文對增強現實技術在產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、創新企業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。增強現實技術已展現出廣闊的應用前景和巨大的發展潛力。隨著市場競爭的日益激烈，增強現實技術必將為產品的現場測試、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境，極大地提高產品檢驗的科學性和效率。但是，怎樣使用好AR設備、選取好軟件開發平臺并且找到該技術服務于產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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