“黑科技”在設(shè)備維保系統(tǒng)中的應(yīng)用

(，　200023)

0　引　言

人工智能和VR、AR、MR領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)不知不覺滲透到人們的日常生活中，然而如何更好地利用這些技術(shù)將其應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域制造生產(chǎn)中，讓科技創(chuàng)新幫助提高生產(chǎn)力，是一個很值得深入探討的話題。通過長期在第一線致力于智能制造執(zhí)行系統(tǒng)的研發(fā)，對IT技術(shù)落地實際生產(chǎn)有了不少心得和體會，也在實際系統(tǒng)中有了成功應(yīng)用人工智能技術(shù)的成熟案例。通過本文希望讓更多人了解和應(yīng)用黑科技，為提升工業(yè)領(lǐng)域的信息化水平提供一些新思路。

1　黑科技介紹

1.1　人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)(Artificial Intelligence)，英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。 人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器[1]。它的關(guān)鍵在于首先是感知，通過從大量的數(shù)據(jù)中識別到有意義的特征對象，然后進(jìn)行推斷，在做出推斷前，必須了解更大的背景環(huán)境，并制訂一個實現(xiàn)目標(biāo)的計劃，推薦或者執(zhí)行最佳的行動方案，最后，我們必須能夠根據(jù)經(jīng)驗在每個階段調(diào)整算法，對它們進(jìn)行重新訓(xùn)練，使算法變得更智能[2]，總體實現(xiàn)方式如圖1所示。

圖1　人工智能關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)方式

人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域包括圖像識別、語言識別、智能機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理等。例如微軟開發(fā)的Cortana(中文名：微軟小娜)現(xiàn)在在Windows操作系統(tǒng)(win8.1起)上已經(jīng)大量被用戶使用，它就是一款微軟在機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能方面的嘗試，它可以設(shè)置提醒，無需鍵盤輸入識別自然語言，并能夠通過后臺觸發(fā)Bing搜索引擎來回答問題，用戶可以用語音來指揮PC,執(zhí)行任務(wù)甚至發(fā)送郵件等功能，它涉及了后臺大量的數(shù)據(jù)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識別技術(shù)和語義分析，從而實現(xiàn)了人機(jī)對話。

1.2　VR、AR、MR技術(shù)

這幾年來大熱的另外一個領(lǐng)域就是VR、AR、MR領(lǐng)域，這三種技術(shù)都是讓人們感覺加入了不同層次的虛擬世界。通過表1[3]能夠清晰地看清楚它們之間的不同之處。

表1　VR、AR、MR區(qū)別

2　實際應(yīng)用場景

2.1　自動領(lǐng)取派工單

在設(shè)備維保系統(tǒng)中，維修工人需要每天領(lǐng)取派工單，傳統(tǒng)系統(tǒng)的實現(xiàn)方式是專門人員通過相關(guān)維保系統(tǒng)打印輸出。如果利用win10操作系統(tǒng)本身自帶的Cortana，與維保系統(tǒng)進(jìn)行對接，這樣就再無需人工操作軟件進(jìn)行打印，實現(xiàn)無人化自動領(lǐng)取派工單。實現(xiàn)方式如下：

(1)定義語音命令文件

通過指定命令文件定義的AppName將應(yīng)用程序置于Cortana中進(jìn)行管理，當(dāng)Cortana聽到跟命令文件定義的ListenFor相同的語音指令時，開啟語音識別算法，在識別成功后觸發(fā)命令文件定義的Command Name所對應(yīng)的指令。

(2)加載語音命令文件

將前面定義好的語音命令文件加載到系統(tǒng)中，并以服務(wù)形式存在于后臺中。

(3)指定后臺服務(wù)程序

在工程的配置文件中指定后臺服務(wù)程序，該程序是自定義的js文件，通過綁定最終會被觸發(fā)調(diào)用。

(4)根據(jù)語音命令做具體的業(yè)務(wù)操作

當(dāng)Cortana收到指令后調(diào)用相關(guān)方法，可根據(jù)具體配置命令處理不同業(yè)務(wù)。

通過上述四個步驟，可以很方便地利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)無人打印的自動化工作，實現(xiàn)方式簡單，對開發(fā)人員要求也不高，由此可以擴(kuò)展出更多基于Cortana的應(yīng)用，極大提升應(yīng)用程序的智能性。

2.2　自動報修

在設(shè)備發(fā)生故障的時候，傳統(tǒng)方式是報修人員通過手動輸入設(shè)備故障情況來進(jìn)行記錄以及通報給相關(guān)部門，這種方式對于報修人員來說有一定的工作量，無法做到反饋的及時性，上報工作有一定的延遲性。如果我們通過Azure智能云提供的認(rèn)知服務(wù)中的語音識別，報修人員只需語音報修，系統(tǒng)便可以實時同步識別用戶語義，將用戶的語音信息轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序可以識別的信息。實現(xiàn)方式如下：

(1)打開應(yīng)用程序的麥克風(fēng)接口

由于要進(jìn)行語音錄入，所以相關(guān)的語音設(shè)備必須保證開啟中，通過程序自動打開相關(guān)設(shè)備。

(2)創(chuàng)建語音數(shù)據(jù)源

開始錄制語音，并同步觸發(fā)后臺語音語義識別服務(wù)。

(3)建立通信機(jī)制

通過Websocket連接語音語義識別服務(wù)，通過輸入url地址(即為服務(wù)地址)來指定需要委托哪種服務(wù)。

(4)實時發(fā)送語音數(shù)據(jù)到后臺解析

實時對語音數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)格式的整理打包，通過Websocket發(fā)送到認(rèn)知服務(wù)進(jìn)行解析。

(5)監(jiān)聽解析反饋結(jié)果

將反饋回來的結(jié)果進(jìn)行前臺呈現(xiàn)和后臺相關(guān)處理，以節(jié)省大量錄入工作。

通過Azure智能云提供的認(rèn)知服務(wù)中的語音識別技術(shù)，非常方便地實現(xiàn)了實時報修的應(yīng)用場景，此服務(wù)可應(yīng)用在多種需要人工錄入的實際場景中，節(jié)省大量人工錄入的時間，為用戶提供更好的操作體驗。

2.3　智能機(jī)器人售后服務(wù)

在設(shè)備銷售之后的售后環(huán)節(jié)，大量人工客服的存在對于企業(yè)來說是一塊巨大的成本輸出，現(xiàn)在一些成功的電商都已經(jīng)引用了智能機(jī)器人在充當(dāng)客服的角色，在設(shè)備維保系統(tǒng)中如果能夠引用這項人工智能技術(shù)，將極大地降低運(yùn)營成本。Bot Framework就是一個能夠方便建立和部署高品質(zhì)機(jī)器人的框架，為用戶提供一個任何地點任何時間都可以和機(jī)器人對話的平臺。它包括Bot Builder SDK, Bot Connector, Developer Portal和 Bot Directory四個部分如圖2[4]所示。

圖2　Bot Framework組成

從圖2中可以看到，基于Bot Framework創(chuàng)建自己的對話機(jī)器人。通過添加一個Direct Line的通道，可以將對話機(jī)器人無縫嵌入到微信中去，結(jié)合LUIS(Language Understanding Intelligent Service)語言理解智能服務(wù),把對話機(jī)器人升級為可學(xué)習(xí)的人工智能機(jī)器人，實現(xiàn)方式如下:

(1)開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備

下載Bot Framework開發(fā)模板(Visual Studio Template - C#)和Bot Builder SDK - Source code and samples相關(guān)內(nèi)容。

(2)創(chuàng)建新工程

打開Visual Studio 2015，創(chuàng)建Bot Application。

(3)修改工程內(nèi)MessagesController.cs的Post方法

在這里可以自己編寫如何對話的邏輯，也可以引用LUIS進(jìn)行內(nèi)容的理解和分析，最終通過connector.Conversations.ReplyToActivityAsync函數(shù)進(jìn)行對話回復(fù)。

(4)在Bot Framework的站點注冊Bot

Bot Framework的注冊網(wǎng)址是https://dev.botframework.com/bots/new。

(5)建立通信通道

選擇Direct Line方式建立連接通道，關(guān)鍵是要保留通信密鑰，為與微信對話做準(zhǔn)備工作。

(6)微信開發(fā)調(diào)用

微信中接受消息對話消息，通過前面建立的Direct Line調(diào)用Bot處理函數(shù)，并將接收到的回復(fù)消息反饋在微信對話列表中。

通過建立自己的對話機(jī)器人,可以代替日常售后人工客服大量重復(fù)的工作,在后臺處理可以結(jié)合圖像識別、知識搜索等眾多技術(shù),將對話平臺變得非常豐富,以滿足客戶的各種需求,從而達(dá)到減少或代替人工客戶從事售后工作的目的。

2.4　MR眼鏡應(yīng)用場景

MR眼鏡目前市面上最熱門的當(dāng)屬微軟的HoloLens眼鏡，它把全息對象置于現(xiàn)實世界之中和真實對象之上。全息對象可被固定于特定物理位置，或在全息視野中跟隨用戶。全息對象像真實對象一樣可看可聽。即使不在視野內(nèi)，也可通過環(huán)繞立體聲感知全息對象的空間位置。這得益于HoloLens透鏡帶來的外圍視覺，用戶可以自由地在真實的人、對象以及全息對象之間移動和交互。在設(shè)備維保系統(tǒng)中，通過佩戴HoloLens，維修工人可以解放雙手，通過手勢識別技術(shù)操作虛擬系統(tǒng)畫面，獲取維修的任務(wù)信息、配件信息、維修歷史等相關(guān)信息來輔助現(xiàn)場維修，在遇到疑難問題時更可以啟動遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)進(jìn)行在線共同診斷，將現(xiàn)場維修工人所在的現(xiàn)場情況實時在線分享給遠(yuǎn)程專家，為迅速解決疑難問題提供有效的途徑和手段。目前HoloLens除了發(fā)布原有的UWP應(yīng)用程序，還在3D上與Unity做了很好的結(jié)合，使得開發(fā)變得非?？焖儆行?。實現(xiàn)方式如下：

(1)開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備

下載Visual Studio 2015 Update 3、Windows 10 SDK (10.0.10586 or newer)、HoloLens Emulator、Unity for 3D Holographic view，在github中也有很多資源可供下載。

(2)在Unity 3D中建立新建工程

Unity 3D中按照建立工程向?qū)?chuàng)建項目。

(3)設(shè)置相關(guān)參數(shù)

在新建的工程中修改例如攝像機(jī)相關(guān)參數(shù)、工程設(shè)置參數(shù)等信息。

(4)添加想要展示的三維模型

添加或者導(dǎo)入想要展示的三維模型，并保存相關(guān)場景。

(5)將工程導(dǎo)出至Visual Studio中

在Unity 3D中將整個工程項目導(dǎo)出到Visual Studio中進(jìn)行開發(fā)和編譯。

(6)發(fā)布

在Visual Studio中發(fā)布工程，將應(yīng)用最終發(fā)布至模擬器HoloLens Emulator或者HoloLens設(shè)備中運(yùn)行。

通過上面的步驟可以看出，目前HoloLens開發(fā)的條件已經(jīng)很成熟，能夠非常便捷地進(jìn)行開發(fā)，MR眼鏡離我們的距離并不是遙不可及，而是近在咫尺的技術(shù)。

3　結(jié)束語

通過這些黑科技在實際場景中的應(yīng)用，讓設(shè)備維保系統(tǒng)在操作方式和使用效率上有了非常大的突破，給操作人員帶來了極大的便利性，將高不可攀的高科技落地到實際應(yīng)用中，讓科學(xué)技術(shù)改變生產(chǎn)，同時這些技術(shù)不僅僅可以運(yùn)用在設(shè)備維保領(lǐng)域，在工業(yè)領(lǐng)域中的設(shè)計環(huán)節(jié)、質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)、裝配環(huán)節(jié)等領(lǐng)域都可以充分利用這些技術(shù)來提高生產(chǎn)力。

參考文獻(xiàn)：

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[3] LIZA BROWN. Differences between VR, AR and MR[R/OL].(2017-03-13).https://filmora.wondershare.com/virtual-reality/difference-between-vr-ar-mr.html.

[4] MARY JO FOLEY. Inside Microsoft's build-a-bot strategy[R/OL].(2016-04-11).http://www.zdnet.com/article/inside-microsofts-build-a-bot-strategy/.