楊茂昌
(廣東中質(zhì)檢測技術(shù)有限公司,廣東 廣州 510663)
設(shè)備監(jiān)理是指符合法定條件的單位接受委托人委托,依據(jù)國家有關(guān)法律法規(guī)、強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和采購合同,對(duì)設(shè)備質(zhì)量、投資、進(jìn)度和安全等所提供的專業(yè)化服務(wù)[1]。當(dāng)前我國重大設(shè)備呈現(xiàn)出投資規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜程度高、制造安裝周期長和生產(chǎn)運(yùn)營過程中難以替換等特點(diǎn),一旦發(fā)生質(zhì)量安全事故,勢必造成重大人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,因此必須引起高度重視。所以運(yùn)用設(shè)備監(jiān)理可視化管理,可以事先預(yù)防和消除各種隱患和異常,保障經(jīng)濟(jì)和人身安全。
1.1.1 設(shè)備監(jiān)理可視化管理
(1)現(xiàn)場可視化。設(shè)備監(jiān)理現(xiàn)場可視化是通過采用視像和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确椒ǎ乖O(shè)備采購方能有效掌握設(shè)備過程生產(chǎn)中的質(zhì)量、進(jìn)度、合同執(zhí)行等重要信息,及時(shí)對(duì)見證問題點(diǎn)進(jìn)行判定,并采取有效措施進(jìn)行解決。
在設(shè)備監(jiān)理現(xiàn)場可視化管理可使設(shè)備監(jiān)理過程存在的問題點(diǎn)和異常更容易暴露,及時(shí)做到事先預(yù)防和消除各種隱患和異常,使設(shè)備采購方和設(shè)備監(jiān)理人員能更直接地接觸到現(xiàn)場的事實(shí),可確保設(shè)備制造的符合性[2]。
當(dāng)前,現(xiàn)場可視化通常由設(shè)備監(jiān)理人員通過拍照、錄像、掃描等方式,對(duì)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)和檢查,利用通信網(wǎng)絡(luò)向各方傳遞相關(guān)的過程信息??梢暬蔀椴少彿?、監(jiān)理方和制造方人員提供共同見證的平臺(tái),實(shí)時(shí)確認(rèn)過程信息的符合性和有效性,對(duì)設(shè)備監(jiān)理工作質(zhì)量和效率的提高有著積極的作用。
(2)過程可視化。設(shè)備監(jiān)理過程可視化是指采用拍照或攝影等視像技術(shù),利用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确椒皶r(shí)傳遞過程信息數(shù)據(jù),并使原本不能直接觀察或復(fù)現(xiàn)的生產(chǎn)過程狀況在產(chǎn)生異?;蛟囼?yàn)失敗、雙方有異議時(shí)的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)過程的重現(xiàn)和可重復(fù)觀察。
設(shè)備監(jiān)理過程可視化的內(nèi)容主要涉及設(shè)備生產(chǎn)過程的各類因素:如生產(chǎn)環(huán)境、物料狀況、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定性、操作人員工作態(tài)度、工作狀態(tài)、產(chǎn)品制作過程可控性、過程檢測的準(zhǔn)確性等。
設(shè)備監(jiān)理過程可視化的主要關(guān)注點(diǎn)包括:設(shè)備生產(chǎn)車間環(huán)境、原材料及零部件、質(zhì)量控制;生產(chǎn)裝配人員及設(shè)備、工藝和檢測;出廠試驗(yàn)準(zhǔn)備及試驗(yàn)方案、包裝儲(chǔ)存的符合性;發(fā)運(yùn)裝車過程的合理性等。甚至可以延伸到設(shè)備的運(yùn)輸環(huán)節(jié),監(jiān)控運(yùn)輸過程是否存在異常等[3]。
現(xiàn)階段的設(shè)備監(jiān)理主要通過拍攝關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的照片和指定節(jié)點(diǎn)的部分錄像視頻,然后通過文件,通過郵箱或微信定時(shí)發(fā)送,時(shí)效性較差,存在一定的時(shí)間延誤,部分設(shè)備生產(chǎn)過程已經(jīng)不可復(fù)現(xiàn)。
(3)數(shù)據(jù)可視化。通過設(shè)備監(jiān)理數(shù)據(jù)可視化管理,直觀地將設(shè)備監(jiān)理過程各類數(shù)據(jù)及時(shí)有效的傳達(dá)到各相關(guān)方,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)過程的有效管控,達(dá)到及時(shí)溝通和有效處置目的。
設(shè)備監(jiān)理過程的數(shù)據(jù)可以分為以下幾類:①依據(jù)性數(shù)據(jù):產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、進(jìn)度等判斷的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。包括技術(shù)協(xié)議、工藝文件、設(shè)計(jì)文件、質(zhì)量管控文件等。②產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù):產(chǎn)品生產(chǎn)過程產(chǎn)生的上道工序交付檢查數(shù)據(jù)、產(chǎn)品生產(chǎn)過程各類如結(jié)構(gòu)尺寸、裝配螺栓緊固力矩大小等文件上要求的檢測數(shù)據(jù)等。③產(chǎn)品功能性數(shù)據(jù):主要是各類試驗(yàn)的數(shù)據(jù),如耐壓試驗(yàn)、雷電沖擊試驗(yàn)等。功能性符合的數(shù)據(jù)。④現(xiàn)場數(shù)據(jù):主要是對(duì)設(shè)備生產(chǎn)過程的符合性進(jìn)行判定的依據(jù)、結(jié)果和結(jié)論等。盡量減少和消滅設(shè)備生產(chǎn)過程的存在的隱患,也可以反映設(shè)備生產(chǎn)廠家的管理水平、現(xiàn)場生產(chǎn)人員的素質(zhì)、對(duì)工藝或方案的執(zhí)行情況。
目前,以上數(shù)據(jù)的獲得現(xiàn)階段主要通過現(xiàn)場監(jiān)理人員抄寫記錄、測量、拍照、掃描,、復(fù)印、錄像、工廠提供等方式獲得,并以文件方式發(fā)送,也存在監(jiān)理工作質(zhì)量和效率低、時(shí)效性差的問題。
(4)可視化作用。設(shè)備監(jiān)理可視化管理對(duì)設(shè)備生產(chǎn)的促進(jìn)作用體現(xiàn)在三個(gè)方面,一是促進(jìn)各相關(guān)方及時(shí)溝通提高生產(chǎn)效率;二是及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并糾正,保證設(shè)備質(zhì)量;三是各方實(shí)時(shí)互動(dòng),令問題的協(xié)調(diào)更快捷。
1.1.2 設(shè)備監(jiān)理可視化管理現(xiàn)狀
當(dāng)前,可視化管理在設(shè)備監(jiān)理過程應(yīng)用的情況:現(xiàn)場可視化和過程可視化主要通過關(guān)鍵生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)拍攝圖片和錄像進(jìn)行留存,主要作為見證憑據(jù),目的只是設(shè)備最終出現(xiàn)異?;蛟囼?yàn)失敗時(shí)進(jìn)行查驗(yàn)和三方檢查;數(shù)據(jù)可視化主要通過監(jiān)理人員抄錄或拍照進(jìn)行,仍不具備實(shí)時(shí)傳輸?shù)臈l件。
對(duì)設(shè)備監(jiān)理過程可視化重視不足,對(duì)獲取的圖像及視頻質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳遞及時(shí)性、多方實(shí)時(shí)互動(dòng)的要求不高等都是影響設(shè)備監(jiān)理可視化水平的重要原因。建立新型可視化平臺(tái),組織落實(shí)可視化新技術(shù)的應(yīng)用勢在必行[4]。
隨著電力設(shè)備技術(shù)質(zhì)量要求的不斷提高,當(dāng)前現(xiàn)場可視化的管理平臺(tái)已不能滿足設(shè)備監(jiān)理水平提高的需要。超高清影像、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))及5G移動(dòng)通信技術(shù)將能為設(shè)備監(jiān)理現(xiàn)場提供高質(zhì)量的影像和數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)傳遞。特別是大型變壓器、組合電器(GIS)等對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場管控、裝配質(zhì)量和試驗(yàn)細(xì)節(jié)要求高的設(shè)備,不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)制造現(xiàn)場、過程和數(shù)據(jù),而且在發(fā)現(xiàn)問題時(shí),可利用5G融合的不同應(yīng)用場景,實(shí)現(xiàn)業(yè)主、監(jiān)理和制造三方的互動(dòng),實(shí)時(shí)判斷,快速解決現(xiàn)場問題。因此,5G融合的超高清影像、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)是設(shè)備監(jiān)理可視化管理有效的解決方案。
2.1.1 5G 技術(shù)
5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5th generation mobile networks),作為4G等系統(tǒng)后的延伸,在數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中承擔(dān)著極其重要的使命。5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于,數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò),最高可達(dá)10Gbit/s,比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快,比先前的4G快100倍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲,低于1ms,而4G為30~70ms。由于數(shù)據(jù)傳輸更快,5G網(wǎng)絡(luò)將不僅僅為手機(jī)用戶提供服務(wù),而且還將成為移動(dòng)辦公網(wǎng)絡(luò)提供商,為諸如設(shè)備監(jiān)理等現(xiàn)場辦公提供了平臺(tái)解決方案。
從設(shè)備監(jiān)理視角來看,5G時(shí)代,“人”、“設(shè)備”與“制造”等要素之間原有的互聯(lián)互通界線將被打破,所有要素都將存在于一個(gè)有機(jī)的數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)里,數(shù)據(jù)或者信息高質(zhì)量獲取,并將通過最優(yōu)化的方式進(jìn)行傳遞。
2.1.2 AR 技術(shù)
AR(Augmented Reality):增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種全新的人機(jī)交互技術(shù),利用這樣一種技術(shù),可以模擬真實(shí)的現(xiàn)場景觀,它是以交互性和構(gòu)想為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。AR技術(shù),不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息,而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來,兩種信息相互補(bǔ)充、疊加,包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及場景融合等新技術(shù)與新手段。在視覺化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中,用戶利用AR眼鏡、頭盔顯示器等,把真實(shí)畫面與電腦標(biāo)準(zhǔn)圖形、信息、數(shù)據(jù)多重合成在一起,便可進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)和判斷,對(duì)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行監(jiān)控。
設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場的高技能工人,他們操作繁雜、步驟多,容易出現(xiàn)遺漏或重復(fù)。如果工人佩戴AR眼鏡,根據(jù)全息畫面的指導(dǎo),進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的操作,可看到接下來的工作步驟,看到面前設(shè)備或物品的信息,看到工作行動(dòng)路線。不僅避免出錯(cuò),還能提高效率。如果工人遇到問題,佩戴AR眼鏡,與采購方專家遠(yuǎn)程連線,專家就能以工人的第一視角觀察情況,進(jìn)而了解問題所在。用眼球、手勢等自然的交互方式打開、調(diào)用服務(wù),這是一種大幅提升效率的實(shí)用技術(shù)。
AR眼鏡以安卓和windows系統(tǒng)的智能眼鏡為平臺(tái),采用大數(shù)據(jù)及智能感知交互等前沿技術(shù),具有定位、導(dǎo)航、語音識(shí)別、自動(dòng)拍照、遠(yuǎn)程交互等功能。借助AR眼鏡,可以自動(dòng)采集、記錄、分析處理實(shí)際觀測到的過程數(shù)據(jù)。
5G網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬、低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋等特性,在AR、超高清視頻及智能制造等領(lǐng)域應(yīng)用有著廣闊應(yīng)用前景,5G與AR的“無縫”融合應(yīng)用必將帶來設(shè)備監(jiān)理可視化管理的巨大變革。5G+AR融合應(yīng)用場景示意圖如圖1所示:
圖1 5G+AR 融合應(yīng)用場景示意圖
5G+AR融合應(yīng)用場景下的設(shè)備監(jiān)理可視化管理平臺(tái)由超高清視像系統(tǒng)、AR裝備和5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。
作為高清化媒體新一代革新技術(shù),超高清視像被業(yè)界認(rèn)為將是5G網(wǎng)絡(luò)最早實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的核心場景之一。超高清視像的典型特征就是大數(shù)據(jù)、高速率,按照產(chǎn)業(yè)主流標(biāo)準(zhǔn),5G網(wǎng)絡(luò)良好的承載力成為解決該場景需求的有效手段。當(dāng)前4K/8K超高清視像與5G技術(shù)結(jié)合的場景不斷出現(xiàn),成為設(shè)備監(jiān)理可視化管理的基礎(chǔ)應(yīng)用。超高清視像應(yīng)用場景指標(biāo)參數(shù)如表1所示。
表1 超高清視像應(yīng)用場景指標(biāo)參數(shù)
AR裝備是近眼現(xiàn)實(shí)、感知交互、渲染處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸和內(nèi)容制作等新一代信息技術(shù)相互融合的產(chǎn)物,新形勢下高質(zhì)量AR業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、時(shí)延要求逐漸提升,速率從25Mbps逐步提高到3.5Gbps,時(shí)延從30ms降低到5ms以下。AR業(yè)務(wù)指標(biāo)要求如表2所示。
表2 AR 業(yè)務(wù)指標(biāo)要求
AR裝備作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的載體,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、視頻輸入轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、動(dòng)作捕捉跟蹤系統(tǒng)、視頻顯示系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)等組成。在設(shè)備監(jiān)理過程中,AR借助于計(jì)算機(jī)圖形和可視化技術(shù),通過傳感技術(shù)將虛擬對(duì)象準(zhǔn)確放在真實(shí)環(huán)境中 ,借助顯示設(shè)備將虛擬現(xiàn)象與真實(shí)環(huán)境融為一體,通過比對(duì)、驗(yàn)證和判定,確定現(xiàn)場設(shè)備制造的情況。
憑借5G超寬帶高速傳輸能力,可以解決AR互動(dòng)體驗(yàn)不強(qiáng)和終端移動(dòng)性差等痛點(diǎn)問題,推動(dòng)可視化管理升級(jí)。當(dāng)前制造業(yè)企業(yè)面臨數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。運(yùn)營商可以依托5G服務(wù)提供商的優(yōu)勢,為諸如設(shè)備監(jiān)理等現(xiàn)場辦公提供了平臺(tái)解決方案。5G與4G部分關(guān)鍵性能指標(biāo)對(duì)比如表3所示。
表3 5G 與4G 部分關(guān)鍵性能指標(biāo)對(duì)比
設(shè)備監(jiān)理可視化智慧管理包括基礎(chǔ)環(huán)境、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫群、云交換平臺(tái)、應(yīng)用及其服務(wù)體系、保障體系五個(gè)方面,兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)通信、信息數(shù)據(jù)收集、設(shè)備自動(dòng)化,集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的管理體系。通過采用5G融合的AR技術(shù),在可視化監(jiān)理、預(yù)警和決策的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)監(jiān)理、預(yù)警和決策智慧化的管理目標(biāo)。從而使設(shè)備監(jiān)理從靜態(tài)到持續(xù)升級(jí)的動(dòng)態(tài)管理,從孤立的監(jiān)理活動(dòng)到“人物”和“物物”對(duì)話的跨場景銜接,從簡單固化的可視化邁向自主進(jìn)化的智慧化管理。
5G融合的AR技術(shù)在設(shè)備監(jiān)理可視化過程的應(yīng)用,改變了傳統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)理可視化管理模式,使監(jiān)理現(xiàn)場、過程和數(shù)據(jù)的可視化變得更加直觀,信息數(shù)據(jù)的采集、分析愈發(fā)精準(zhǔn)和便捷,5G移動(dòng)通信技術(shù)提供了高速率的傳輸平臺(tái),保證了制造現(xiàn)場的設(shè)備質(zhì)量和工作效率。同時(shí),5G融合的AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能化管理,簡化了現(xiàn)場見證,降低了設(shè)備監(jiān)理成本,使設(shè)備監(jiān)理效益得到進(jìn)一步提升。
5G融合的AR技術(shù)使監(jiān)理現(xiàn)場實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在管理各方面前,采購方能遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場的情況。當(dāng)設(shè)備制造過程發(fā)現(xiàn)問題時(shí),還能發(fā)起互動(dòng),及時(shí)對(duì)問題進(jìn)行分析,并提出改進(jìn)和解決辦法。根據(jù)設(shè)備監(jiān)理的要求,采購、監(jiān)理和制造各方還能利用可視化平臺(tái)定期召開協(xié)調(diào)會(huì)議,使設(shè)備監(jiān)理的質(zhì)量和進(jìn)度得到進(jìn)一步的保障,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)理的質(zhì)量控制目標(biāo)[5]。
5G融合的AR技術(shù)在設(shè)備監(jiān)理中的應(yīng)用與采購、監(jiān)理和制造三方相關(guān),各組織應(yīng)深入了解新技術(shù)應(yīng)用對(duì)設(shè)備監(jiān)理帶來的變革和提升。在三方的配合下,推動(dòng)5G融合的AR技術(shù)在設(shè)備監(jiān)理中的應(yīng)用。
5G融合的AR技術(shù)涉及到計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子、通信甚至于影視文學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí),若在在設(shè)備監(jiān)理過程中推廣應(yīng)用,應(yīng)具備以下條件:
(1)基礎(chǔ)環(huán)境:主要包括感應(yīng)器、測量儀器、5G通信的網(wǎng)絡(luò)硬件、監(jiān)控?cái)z像頭,定位器、AR裝備等。
(2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫群:包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、傳感信息數(shù)據(jù)庫、日志數(shù)據(jù)庫、和交換數(shù)據(jù)庫等四大數(shù)據(jù)庫。
(3)云交換平臺(tái):實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換和計(jì)算。提供軟件接口平臺(tái),或提供計(jì)算服務(wù),或者作為服務(wù)器。
(4)應(yīng)用及其服務(wù)體系:包括信息管理系統(tǒng)、日志管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會(huì)議系統(tǒng)、智能感應(yīng)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)等。
(5)保障體系:包括安全保障體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和管理保障體系三個(gè)方面,從技術(shù)安全,運(yùn)行安全和管理安全三方面構(gòu)建安全防范體系。
采購、監(jiān)理和制造三方根據(jù)設(shè)備監(jiān)理全過程需要,制定5G融合的AR技術(shù)應(yīng)用規(guī)范,明確各方的職責(zé)、權(quán)利和權(quán)限,并對(duì)各方行為進(jìn)行約束。
(1)采購方一般只對(duì)必要的見證點(diǎn)進(jìn)行見證。
(2)監(jiān)理方則按照設(shè)備監(jiān)理規(guī)定的見證點(diǎn)對(duì)全過程進(jìn)行見證。
(3)制造方則對(duì)生產(chǎn)制造和試驗(yàn)全過程進(jìn)行監(jiān)控。
5G融合的AR技術(shù)應(yīng)用,各方需承擔(dān)相應(yīng)的保密責(zé)任,必要時(shí)可申請實(shí)時(shí)互動(dòng)。
目前,設(shè)備監(jiān)理可視化管理仍處于拍照、錄像及簡單的文件傳輸階段,5G和AR技術(shù)也處于應(yīng)用場景推廣中。針對(duì)設(shè)備監(jiān)理的特點(diǎn),5G融合的AR技術(shù)在可視化管理上創(chuàng)新,對(duì)設(shè)備監(jiān)理質(zhì)量、效率的提升具有積極的促進(jìn)作用。因此,5G融合的AR技術(shù)在設(shè)備監(jiān)理可視化應(yīng)用的推廣具有重要的意義。
5G融合的AR技術(shù)在設(shè)備監(jiān)理可視化應(yīng)用方面的推廣工作主要有:
(1)5G融合的AR技術(shù)應(yīng)用場景、范圍和規(guī)則的確定。
(2)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、5G網(wǎng)絡(luò)和AR裝備的硬件實(shí)現(xiàn)和配置優(yōu)化。
(3)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā)和調(diào)試。
(4)設(shè)備監(jiān)理見證點(diǎn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)與AR技術(shù)的應(yīng)用匹配。
5G融合的AR技術(shù)在設(shè)備監(jiān)理可視化管理過程中的應(yīng)用,促進(jìn)了設(shè)備監(jiān)理可視化傳統(tǒng)模式的轉(zhuǎn)變,全面提升了設(shè)備監(jiān)理的質(zhì)量和效率,并為采購、監(jiān)理和制造三方提供了實(shí)時(shí)互動(dòng)的平臺(tái),是重大設(shè)備采購、監(jiān)理和生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和技術(shù)水平提升的有效模式,具有較高的推廣價(jià)值。