增强现实技术的产品检验信息管理系统研究

摘要：处于发展阶段的增强现实技术，虽然在显示技术、空间识别与建模技术等方面还不成熟，但面向产品检验场景时，基于增强现实技术的信息管理系统具有解放双手、自动识别、虚实融合、实时交互、可视化等功能优势，同时在操作界面、人机交互、现场辅助、远程指导、工作记录等方面表现出显著的便捷性、安全性和高效性。本文在对增强现实技术的应用现状等进行阐述的同时，分析了产品检验信息化管理对新技术的需求，并在此基础上开展了基于增强现实技术的产品检验信息化管理应用建设，从而为企业的产品检验信息化管理应用开拓一条全新的途径，使企业在信息化时代走上更加快速发展的道路。

关键词：增强现实技术；产品检验；信息管理；应用研究

一、引言

随着国民经济和信息科技的持续快速发展，信息管理系统（IMS，InformationManagementSystem）已逐渐成为现代企业管理中必不可少的工具。尤其对于大型企业而言，信息管理系统的普及程度直接影响着企业决策水平和各项工作的完成效率。因此，信息管理系统对企业高效运行和长期发展起着至关重要的作用。当前，大部分企业已在逐步推进信息管理系统的开发和其在工作中的应用，但很多还是以通用计算机为平台的管理软件的开发和应用。近年来，我国信息化建设进入一个全新的发展时期，以云计算、大数据、可穿戴移动设备等为代表的现代信息通信技术，不断推动新兴技术与传统业务的深度融合，开始引领新一轮信息化发展潮流。新兴信息技术和设备具有较强的共享性和移动性，可以帮助企业解决管理中的很多问题。产品检验是指通过相关工具和仪器仪表对各种原材料、半成品、成品进行特定的检验，以确定其是否满足相应的技术标准、规格的过程。检验是产品研制和生产工作中的一个重要环节，是保证输出产品满足要求必不可少的一个环节。长期以来，企业产品检验工作通过不断挖掘管理和技术潜力，在很大程度上保证了产品质量的稳定性。但随着产品数量的增多和制造技术的日趋复杂，以人力资源投入为主的传统检验模式在检验效率和结果科学性方面早已无法满足需求，而传统信息管理系统因其可视化和便捷性程度低限制了信息化手段的普及速度。因此，我们有必要采取高新技术手段，研究高效智能工具，构建应用便捷、数据贯通、业务融合、全过程管控的产品检验现场支撑应用，形成强大的现场支持能力，全面提升检验工作的规范性和高效性，大力推动企业管理工作向信息化、智能化转变。增强现实技术作为一种近年新兴的技术，具有可视化程度强、方便快捷、成本和研发门槛低、应用范围广等显著特点，非常值得我们探索其在企业产品管理中的应用。

二、增强现实技术的应用现状

（一）增强现实技术概述

增强现实技术（AugmentedReality，简称AR）是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间、空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)，通过计算机等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官感知，从而达到超越现实的感官体验。增强现实技术将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。它包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段，提供了在一般情况下不同于人类可以感知的信息。增强现实技术本质上是数字媒体和真实世界之间的交互，它把现实变成一个巨大的电脑屏幕，提供了便携的计算机运算效果，是一种新颖、亲密、自然、虚实结合的人机交互方式，被认为是未来最好的人机交互界面。

（二）增强现实技术应用现状

增强现实技术应用主要包括企业级应用和消费级应用两部分。企业级应用有智能安防及军事、智能医疗、智能制造、汽车安全等。消费级别应用有教育培训、立体营销、互动娱乐、智慧旅游等。谷歌公司发布了一款名为“谷歌眼镜”的增强现实眼镜，它具有和智能手机一样的功能，可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向，以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件。以色列陆军C2SystemDepartment向微软购置两部AR眼镜HoloLens，用来帮助军队训练战术。富士通公司将增强现实技术应用于自身的设备点检，工作人员可在作业现场快速调取作业数据，实时录入各类信息，查询历史库存水平。我国某科研机构曾推出了一款“设备操作智能眼镜“，在触发指导程序后，可在实际场景中呈现包含视频、语音、文字、图片等多种形式的指导信息。根据摩尔定律以及现有制造工艺的发展情况来看，预计2020年，稳定支持AR计算、续航等能力的硬件设备将基本达标。同时，随着作为增强现实技术底层实现的人工智能技术亦将取得重大进展。增强现实技术必将迎来发展和应用的爆发期。

三、产品检验管理对信息化手段的需求分析

（一）产品检验管理现状及存在问题

产品检验是保证产品质量、规范产品生产的重要手段。根据规定，检验主体根据合同及产品技术文件等对产品进行检验。若发现产品质量与有关要求不一致时，检验主体把相关信息反馈给生产部门等单位，协助有关部门及时总结并解决问题，从而有效降低产品再次不合格的概率。随着企业产品工艺技术水平的不断提高，生产设备和检测试验设备更新速度加快。产品的研发生产逐步向数控化、智能化、柔性化转变，生产效率提高很快。相应的，产品检验工作突出面临以下问题：一是大量的检测输出数据由人工纸质记录，保存检索不便，查询统计、历史分析复杂烦琐，效率低下；二是检验现场由人工判定各项指标是否符合产品标准，检验项及检验标准庞杂繁复，体量巨大，极易漏查或出错；三是缺乏系统性的管理工具对检验管理过程中的工作进行体系化记录、控制、分析、评价；四是市场上存在的信息管理系统普遍存在便捷性差、实时指导性弱和可视化程度低等问题，这在很大程度上制约了信息化管理手段在实际工作中的应用效率和普及程度。

（二）产品检验管理对信息化手段的需求分析

一是数据融合，检验信息实时呈现。应用智能眼镜的图形识别、智能感知等技术，快速识别产品，将产品图号、基础参数、生产部门、检验项目、检验标准等信息有效融合，动态呈现检验清单，建设作业现场支撑服务能力。二是规范业务流程，统一检验过程。应用智能眼镜的实时监控、视频穿透、远程支持等方式实现检验现场的远程督导、检验过程的多方式记录及跟踪。有需要时可申请远程协助，指挥工作人员统一完成各类检验工作的管理和监控，实现检验资源的申请和调配，同时规范现场检验流程，提高检验的规范性和效率。

四、基于增强现实技术的产品检验信息化管理应用建设

（一）总体思路

采用智能感知交互、可穿戴智能设备等科技前沿技术，以业务数据平台为支撑，有效融合检验项目、产品图号、技术参数、检验标准、生产部门等信息，延伸管理触角，创新管理模式，全面辅助、监控产品检验全过程，提升现场作业的可视化、标准化及程序化水平，提高产品检验规范程度，使产品检验更高效、产品质量更可靠。

（二）整体框架

基于增强现实技术的检验管理应用总体框架分为三部分，即智能全息AR眼镜产品检验辅助应用、产品检验工作辅助管理平台和系统后台配置。智能全息AR眼镜产品检验辅助应用是使用全息AR眼镜辅助现场人员开展产品检验工作，集成了检验过程跟踪、检验现场辅助、远程督导等功能。产品检验工作辅助管理平台是全息AR眼镜实现产品现场检验的后端支撑，接入检验项目、产品图号、技术参数、检验标准、生产部门等数据为AR眼镜提供数据输入，汇集整理AR系统收集的现场信息生成规范格式的输出数据，同时提供月报生成、历史数据分析等功能。系统后台配置实现对上层应用的技术支持，提供初始化设置、数据传输、语音解析、在线打印等功能。

五、建设内容

（一）智能全息AR眼镜产品检验辅助应用

1.检验现场辅助。检验人员佩戴AR眼镜开展检验。检验开始前，在AR眼镜屏幕上列出本次检验的工作预览和总体步骤；检验开始后，检验人员通过AR眼镜识别具体产品，与后台系统实时交互，读取产品图号信息、技术参数、检验步骤、检验标准及风险说明，并在AR眼镜屏幕上动态呈现。检验人员可通过手势、语音等方式控制AR眼镜，采用视频、拍照、语音记录等手段记录现场状况和检验过程。遇到疑难问题时，检验人员可控制AR眼镜显示产品详细业务数据及历史问题清单，或申请远程协助，通过AR眼镜的视频穿透功能将现场情况直接呈现至远程专家处，全面提高产品检验的标准化、流程化和智能化水平。2.检验数据回传。检验过程中，检验状态及检验画面实时传输至检验工作辅助管理平台，管理人员对产品检验作业现场开展实时跟踪、统一调度、专业协助、远程督导。检验完成后，AR眼镜自动生成单个产品的检验结果及过程数据，检验人员审核确认后数据回传至检验工作辅助管理平台。

（二）产品检验工作辅助管理平台

产品检验工作辅助管理平台为全息智能AR眼镜提供数据支撑，对全息智能AR眼镜回传的数据进行整理应用和提取加工。1.标准管理。梳理拆解产品检验管理规定，按照产品大类、产品类型、检验流程、检验项目、检验规范等要素构建检验标准库，实现产品检验标准作业全流程固化，并定期更新。辅助平台按照产品类型将产品检验标准库与产品自动绑定，生成单个产品的标准检验清单。2.过程管理。收集管理产品检验全过程的工作计划、责任部门、业务环节、参与人员、现场检验过程数据等信息，建立以业务全过程为主线的产品检验工作架构。3.检验管理。将单个产品的现场检验工作定义为活动，基于活动开展检验管理。活动包括产品类型、合同信息、生产部门、产品图号等信息，按照产品类型将活动与检验清单关联匹配，生成现场检验工作清单，支持工作人员佩戴AR眼镜辅助开展现场产品检验。活动状态包括编辑、待执行、待上传、待确认、完成五种。待执行状态的活动可下载至AR眼镜开展现场执行，执行完成后活动状态修改为待上传，从AR眼镜回传辅助管理平台后活动状态修改为待确认，用户结束数据确认后活动状态修改为完成。AR眼镜连接辅助管理平台后，自动识别并下载待执行状态的活动。用户佩戴AR眼镜开展现场作业，AR眼镜按照现场检验工作清单识别装备，筛选检验要求，将检验标准、检验项目等实时呈现在用户眼前，协助现场检验工作的开展。检验人员通过语音或手势交互，控制语音、摄录、拍照等功能，采集检验过程信息，记录问题数据。活动执行完毕后，将AR眼镜连接至辅助管理平台，数据自动识别并回传。4.问题管理。问题管理是对产品检验过程中记录的问题进行集中处理，完成问题汇总、数据转换、清单生成等工作。活动回传至辅助管理平台后，平台首先自动调用语音解析功能将现场录音转换为文本格式，然后以活动为单位汇总整理问题描述、图片信息和摄录信息，形成活动问题记录。检验人员对问题记录有新增、修改、删除等权限。活动确认完成后，问题记录按照规范格式自动生成可下载或打印的清单。

（三）系统后台配置

系统后台配置通过服务接口为辅助应用和辅助平台提供初始化设置、数据传输、语音解析、在线打印等底层功能。语音解析在语音通用SDK基础上开发，以减少技术难度，扩展应用场景。

六、基于增强现实技术的产品检验信息化管理应用落地支撑措施研究

（一）数据中心建设

开展产品检验全业务数据中心的设计建设，构建应用落地数据基础。

（二）通信网络建设

研究满足内外网安全防护要求的海量信息（含视频）互通互联技术，搭建信息安全、数据贯通的基础通信网络，为应用落地提供网络保障。

（三）业务团队建设

做好业务功能顶层设计和统一试点验证，建设具有较高水平的信息化应用业务骨干团队，实现应用落地的人才储备。

七、基于增强现实技术的产品检验信息化管理应用落地问题研究

（一）增强现实技术瓶颈有待突破

增强现实系统主要具有三项技术要素，即虚实结合、实时交互和三维注册（又称匹配或对准）。经过几十年的发展，增强现实技术虽取得了长足发展，技术实现的重心和难点已经变化，但上述三个要素仍然不可或缺。以AR眼镜为例，技术实现涉及头部姿态跟踪、三维注册、显示设备、人机交互、系统评估等，但目前各项技术均缺乏统一的技术标准，大部分硬件及解决方案仍处于开发阶段，更自然的交互依赖于人工智能技术的成熟。这些技术瓶颈限制了增强现实技术在企业产品检验信息化管理中的实际应用。

（二）缺少成熟的国内软硬件厂商

当前增强现实产业链具有技术驱动型特点，人工智能、计算机视觉、硬件实现等核心底层技术制约产业发展。微软、谷歌、苹果、三星、HTC、索尼、英特尔、高通等厂商纷纷在AR领域投入巨资，布局未来发展。国内大量企业也布局AR行业，BAT等大公司也开始推出各类AR开放平台，以AR升级社交、支付、购物、出行。但目前大多数国内AR公司制作软件（app）或基础平台，且均处于起步阶段，缺少成熟的硬件制造厂商，安全保密性较差，军工产品等领域应用受到极大限制。

八、结语本文对增强现实技术在产品检验信息化管理中的应用研究，是积极响应国家战略要求、创新企业管理手段的新技术应用探索，目的是提前开展知识及技术储备，为今后的推广应用打下坚实基础。增强现实技术已展现出广阔的应用前景和巨大的发展潜力。随着市场竞争的日益激烈，增强现实技术必将为产品的现场测试、问题跟踪、分析评估等一系列检验管理活动提供一体化的全新操作环境，极大地提高产品检验的科学性和效率。但是，怎样使用好AR设备、选取好软件开发平台并且找到该技术服务于产品质量管理领域的最佳方式，这需要我们做更加深入的探索研究。

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