王志剛 李志華 邵家勝 楊春蕾
1.海軍士官學(xué)校兵器系 安徽 蚌埠 233012;
2.青島軍械技術(shù)保障大隊 山東 青島 266100
隨著射頻識別(RFID)、虛擬交互、人工智能、無人超市、3D可視化技術(shù)和智能物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷成熟和應(yīng)用,資產(chǎn)無人智慧管理模式在地方企業(yè)得到了運用及推廣。
教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)是院校教學(xué)訓(xùn)練實施的物質(zhì)基礎(chǔ)和可靠保證,能否確保教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)始終處于堪用狀態(tài),是院校資產(chǎn)管理一個重點,也一直是管理的薄弱環(huán)節(jié),急需依托平臺優(yōu)化管理。針對資產(chǎn)管理現(xiàn)狀,提出了3D可視化智慧管理平臺研究課題。
1.1.1 管理部門無法直觀了解資產(chǎn)的基本情況。傳統(tǒng)管理模式是以報表形式呈現(xiàn)給資產(chǎn)管理部門,報表文字數(shù)據(jù)是無法直觀體現(xiàn)資產(chǎn)在哪、誰在管理、技術(shù)狀態(tài)如何、現(xiàn)需要校驗嗎、壽命周期到了沒有等情況。尤其是事關(guān)安全使用的數(shù)據(jù)更是無法直觀體現(xiàn),如:壓力表校驗、電池壽命周期等數(shù)據(jù)。以上數(shù)據(jù)若沒有安全警示管理,勢必對管理和使用帶來安全隱患。
1.1.2 海量原始數(shù)據(jù)重復(fù)性統(tǒng)計及動態(tài)數(shù)據(jù)更新及時問題突出。傳統(tǒng)的管理模式關(guān)于資產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量統(tǒng)計是通過“手工”進行記錄,資產(chǎn)普查時也是通過計算機填鴨式完成表格重復(fù)性統(tǒng)計,充滿大量低效的工作。同時,資產(chǎn)使用、資產(chǎn)移交、資產(chǎn)損壞、新增資產(chǎn)等動態(tài)數(shù)據(jù)更新與手工記錄不能及時同步,數(shù)據(jù)的真實性大打折扣。
1.1.3 資產(chǎn)全壽命中重使用輕管理的問題突出。院校資產(chǎn)管理主要依托“誰使用、誰管理”,而使用單位的專職管理人員、管理激勵機制的缺位,加之管理精細化程度不高,看似有人在管理,實則是無人管理。
1.1.4 教學(xué)訓(xùn)練時裝設(shè)備準備不足、遺漏等問題突出。實裝教學(xué)需提前準備所需裝設(shè)備,每項科目所需裝設(shè)備型號、數(shù)量大都不同,準備時極有可能出現(xiàn)遺漏問題,造成教學(xué)工作上的被動。
1.1.5 資產(chǎn)全壽命管理過程中不能及時維修問題突出。教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)全壽命是指產(chǎn)品從出廠列裝院校到報廢處理的全周期,期間包括儲存維護、使用管理、維修(含預(yù)防性維修)、計量標定等環(huán)節(jié)。而預(yù)防性維修等關(guān)鍵環(huán)節(jié)在院校資產(chǎn)管理過程中重視程度是不高的。
3D可視化智慧管理是指利用3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)的可視化管理平臺,將教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)以3D立體的方式,直觀、靈活且具有強烈真實感地呈現(xiàn)給資產(chǎn)管理人員。通過該平臺既可以縱覽全局,又可詳細觀察局部,具有圖形操作功能,如縮放、俯瞰、漫游等。在教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)上設(shè)置標注點,用戶終端可通過選中資產(chǎn)的標注點,平臺通過報表形式展示其列裝時間、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)參數(shù)、維修時間、使用情況等屬性信息。資產(chǎn)管理人員也可通過選中資產(chǎn)的標注點對資產(chǎn)信息進行科學(xué)修改。
針對人員身份識別,資產(chǎn)使用、借調(diào)、報廢等動態(tài)數(shù)據(jù),通過 RFID 技術(shù),自行錄入管理平臺數(shù)據(jù)庫,規(guī)避傳統(tǒng)“手工”作業(yè)模式,實現(xiàn)智慧管理。
3D可視化智慧管理平臺不僅要處理海量的圖形數(shù)據(jù)、模型文件、報表數(shù)據(jù),還要處理各種引擎及動態(tài)數(shù)據(jù)交互。因此,必須對平臺結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型進行分析。
根據(jù)院校教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)管理功能性需求,一是要實現(xiàn)管理平臺的數(shù)據(jù)權(quán)限使用及設(shè)置功能、數(shù)據(jù)輸入(如RFID 數(shù)據(jù)輸入及讀寫)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)顯示、特殊數(shù)據(jù)設(shè)置等功能。
根據(jù)平臺結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型,首先將資產(chǎn)區(qū)分情況,對資產(chǎn)進行科學(xué)分類,如裝備類、設(shè)備類、器材類等。然后,對各類別資產(chǎn)進行信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計。最后,將信息數(shù)據(jù)與臺賬進行整合,以修訂和完善豐富資產(chǎn)信息數(shù)據(jù)。
各院校教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)不盡相同,需根據(jù)實際,合理對其進行信息數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計整合。
2.1.1 裝備信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計。裝備信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計包括:裝備存放位置、裝備類型(教學(xué)用、展示用、實踐教學(xué)類、訓(xùn)練用等)、堪用裝備名稱及數(shù)量、停用裝備名稱及數(shù)量、現(xiàn)用裝備名稱及數(shù)量、限用裝備名稱及數(shù)量、損壞裝備名稱及數(shù)量、封存裝備名稱及數(shù)量、以用代儲裝備名稱及數(shù)量、報廢留用裝備名稱及數(shù)量、送廠維修裝備名稱及數(shù)量、待上交裝備名稱及數(shù)量、裝備對應(yīng)教學(xué)課程名稱、裝備對應(yīng)訓(xùn)練科目名稱等信息數(shù)據(jù)[1]。
2.1.2 設(shè)備信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計。設(shè)備信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計包括:設(shè)備存放位置、設(shè)備類型(專用類、通用類)、設(shè)備名稱及規(guī)格型號、設(shè)備來源、設(shè)備配套器材、堪用設(shè)備名稱及數(shù)量、停用設(shè)備名稱及數(shù)量、現(xiàn)用設(shè)備名稱及數(shù)量、限用設(shè)備名稱及數(shù)量、損壞設(shè)備名稱及數(shù)量、封存設(shè)備名稱及數(shù)量、以用代儲設(shè)備名稱及數(shù)量、報廢留用設(shè)備名稱及數(shù)量、送廠維修設(shè)備名稱及數(shù)量、待上交設(shè)備名稱及數(shù)量、設(shè)備對應(yīng)裝備名稱及數(shù)量、設(shè)備對應(yīng)教學(xué)課程名稱、設(shè)備對應(yīng)訓(xùn)練科目名稱等信息數(shù)據(jù)。
2.1.3 器材及其他信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計。器材是指用于教學(xué)訓(xùn)練所有的專業(yè)或通用器具。其他方面主要是指用于操作使用的專用通用工具和裝設(shè)備保養(yǎng)所用潤滑油等耗材。包括:存放工具柜位置、類型、器材名稱及數(shù)量、耗材名稱及數(shù)量、耗材使用周期、器材對應(yīng)裝備名稱及數(shù)量、器材對應(yīng)教學(xué)課程名稱及數(shù)量、器材對應(yīng)訓(xùn)練科目名稱及數(shù)量、耗材對應(yīng)裝備使用維護數(shù)量等信息數(shù)據(jù)。
2.1.4 各類數(shù)據(jù)與臺賬信息整合。該操作主要目的是豐富原始數(shù)據(jù),確保各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計的完整性及準確性。內(nèi)容包括校對數(shù)據(jù)和豐富數(shù)據(jù)兩項內(nèi)容。校對數(shù)據(jù)一是要與上級資產(chǎn)管理部門拉單對賬,查看數(shù)據(jù)統(tǒng)計是否有誤,二是與生產(chǎn)廠家溝通、調(diào)閱相關(guān)資料,保證數(shù)據(jù)的準確性。豐富數(shù)據(jù)是在現(xiàn)用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,通過對調(diào)閱生產(chǎn)廠家技術(shù)資料的方式,豐富現(xiàn)有數(shù)據(jù)。
教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)信息數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計整合是信息整理的基礎(chǔ),信息整理是關(guān)鍵,是平臺架構(gòu)的第二步工作,也是平臺架構(gòu)的依據(jù)和條件。教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)信息整理根據(jù)數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理、狀態(tài)數(shù)據(jù)整理和動態(tài)數(shù)據(jù)整理。
2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理?;A(chǔ)數(shù)據(jù)是體現(xiàn)資產(chǎn)本身屬性和來源的原始信息,一般情況是不隨時間發(fā)生改變的。其包括資產(chǎn)名稱、資產(chǎn)類型、資產(chǎn)用途、主要參數(shù)、主要功能、資產(chǎn)來源、入校(帳)時間、資產(chǎn)生產(chǎn)廠家、采購成本、資產(chǎn)配套信息、對應(yīng)課程、對應(yīng)訓(xùn)練科目等。
2.2.2 狀態(tài)數(shù)據(jù)整理。狀態(tài)數(shù)據(jù)是指定期或定時檢查后的更新數(shù)據(jù),體現(xiàn)資產(chǎn)狀態(tài)的變化。其包括資產(chǎn)性質(zhì)(如新品、堪用、報廢品、報廢留用等)、資產(chǎn)使用單位、資產(chǎn)管理部門、存放位置、資產(chǎn)數(shù)量、資產(chǎn)完好率、資產(chǎn)故障(時間、產(chǎn)生故障部位、原因分析、解決故障措施等)、資產(chǎn)維修(時間、維修廠家、維修內(nèi)容等)、資產(chǎn)報廢(時間、經(jīng)手人等)、資產(chǎn)管理負責人等數(shù)據(jù)。
2.2.3 動態(tài)數(shù)據(jù)整理。動態(tài)數(shù)據(jù)是指資產(chǎn)在使用管理過程中隨時發(fā)生變化的數(shù)據(jù)和預(yù)警數(shù)據(jù)。使用管理過程中動態(tài)數(shù)據(jù)包括:資產(chǎn)是否在使用、資產(chǎn)是否異常、維護保養(yǎng)時間、使用人、使用時間、資產(chǎn)出入庫時間、借用人、出借人、借出時間、歸還時間等。
預(yù)警數(shù)據(jù)是指針對裝設(shè)備的使用壽命、大修時間、中修時間,按照廠家和軍標設(shè)置,采取倒計時的方式,當使用以上設(shè)置的時間到了,平臺會自行在資產(chǎn)信息欄處提示警告信息。
動態(tài)數(shù)據(jù)是對資產(chǎn)使用管理、進行防護和預(yù)警的重要參考信息,通過對變化數(shù)據(jù)的分析處理,及早發(fā)現(xiàn)可能存在的運行風險和安全隱患,并采取有效的防范措施。
通過以上三種類型數(shù)據(jù)的整理后,將不同的狀態(tài)數(shù)據(jù)與功能一一進行映射??梢暬芾砥脚_提供多種數(shù)據(jù)處理子功能,并同3D模型相關(guān)聯(lián),可根據(jù)管理人員的不同需求提供不同解決方案。
教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)3D可視化管理的核心是各類數(shù)據(jù),各類數(shù)據(jù)的處理通過映射給客戶端,服務(wù)于管理人員??蛻舳烁鶕?jù)不同的需求,需要進行數(shù)據(jù)信息的檢查、更新、錄入和數(shù)據(jù)輸出等操作。3D可視化管理平臺就是借助3D技術(shù)和可視化的管理理念,將數(shù)據(jù)圖形化,提供直觀可視的服務(wù)。因此,可視化資產(chǎn)管理平臺是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以3D技術(shù)為手段,以提供查詢、輸出報表、使用自動登記、鮮活生動的多視角數(shù)據(jù)信息的直觀管理等多種功能。3D可視化智慧管理平臺架構(gòu)由三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,分別是:應(yīng)用層、圖形驅(qū)動層和數(shù)據(jù)層。其總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。
圖1 3D可視化智慧管理平臺總體構(gòu)架設(shè)計
應(yīng)用層包括信息加載模塊、人機交互模塊、報表輸出模塊、綜合查詢模塊、智能控制模塊、運行管理模塊等6個模塊組成[2]。信息加載模塊用于加載多個實驗室場景信息和實驗室內(nèi)存放的教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)3D模型,通過分級式設(shè)計管理提高系統(tǒng)運行速度;人機交互模塊主要用于管理人員展示數(shù)據(jù)信息和接收管理人員的操作指令;報表輸出模塊是文字數(shù)據(jù)輸出的主要形式,根據(jù)管理人員的需要輸出指定資產(chǎn)信息數(shù)據(jù),有效提高工作效率,借助計算機改善繁重的重復(fù)性手工數(shù)據(jù)登記、統(tǒng)計等工作;運行管理模塊和綜合查詢模塊是為使用人員或管理人員提供輸入功能,其中,綜合查詢模塊可以查詢當前的資產(chǎn)信息、資產(chǎn)的出入庫記錄、維修保養(yǎng)記錄、報廢銷毀記錄、報警及消除報警記錄、檢查記錄、催還提醒、匯總查詢都可以通過系統(tǒng)自動生成的報表直接查看;智能控制模塊是應(yīng)用層的關(guān)鍵模塊,通過該模塊可以為教學(xué)訓(xùn)練科目提供設(shè)備、工具配套服務(wù)功能,以減少教員教學(xué)準備工作量。
該平臺支持對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)實時更新,管理人員可實施錄入與更改設(shè)備的采購入校、運行時間、故障分析、借用、維修和報廢處理等相關(guān)基礎(chǔ)、狀態(tài)、動態(tài)信息數(shù)據(jù),以保持系統(tǒng)信息的準確性和及時性。
該圖層用于構(gòu)造資產(chǎn)對象的三維模型,高速逼真地再現(xiàn)仿真環(huán)境,實時地響應(yīng)交互操作。在該功能層中包含了數(shù)據(jù)采集、點云的多視配準、點云的網(wǎng)格曲面重建、網(wǎng)格模型的孔洞修復(fù)、網(wǎng)格模型簡化、可見性判斷及紋理映射等關(guān)鍵技術(shù)。
數(shù)據(jù)層包括3D圖形數(shù)據(jù)、資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、資產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、資產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)庫、模型文件、報表文件等。3D圖形數(shù)據(jù)是對可視化的場景、資產(chǎn)分布位置、資產(chǎn)相對場景比例等;模型文件主要包括教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)3D模型,包括裝備模型、器材模型、設(shè)備模型、設(shè)施模型、教學(xué)設(shè)備模型等多類型模型。報表文件是指根據(jù)用戶需要制定各類型報表,包括:資產(chǎn)使用報表、資產(chǎn)維修報表、資產(chǎn)移交報表、資產(chǎn)報廢報表、資產(chǎn)借用報表等。
3D可視化智慧管理平臺一項重要的功能是人機交互功能。由管理平臺提供人機交互界面,用于接收和識別不同信號,以合理、清晰的方式提供、服務(wù)于平臺管理和使用人員。
場景漫游交互技術(shù)由交互界面、場景編輯器、交互圖形驅(qū)動等組成,以實現(xiàn)在屏幕上進行可視化交互操作。交互界面可提供場景漫游交互具有各種圖形操作功能,如縮放、俯瞰、漫游等,滿足多樣化展示需求;場景編輯器可提供高靈活度場景編輯,用戶可自由添加3D場景。交互圖形驅(qū)動技術(shù)是指通過3D建模技術(shù),建立實驗室場景、裝備、設(shè)備、器材、設(shè)施等資產(chǎn)基礎(chǔ)3D模型,形成一個完整的實驗室場景3D數(shù)字模型。
3D可視化智慧管理平臺由建設(shè)單位指定管理,管理人員平時要做到平臺的技術(shù)維護,平臺的數(shù)據(jù)及時更新、使用人員權(quán)限設(shè)置以及協(xié)助上級單位進行數(shù)據(jù)的查詢和調(diào)出等。
4.2.1 動態(tài)數(shù)據(jù)更新。資產(chǎn)隨時間推移會產(chǎn)生數(shù)量、類型、名稱、用途、性能等變化,這就需要管理人員及時通過對平臺信息的編輯,更正數(shù)據(jù)。管理人員可通過應(yīng)用層的信息加載模塊對其進行更新。動態(tài)數(shù)據(jù)更新必須由管理權(quán)限的人員實施,并報上級資產(chǎn)管理部門批準。
4.2.2 使用人員權(quán)限設(shè)置。管理人員可根據(jù)使用人員的變化,隨時更改使用人員的使用權(quán)限。如增加、刪減使用人員姓名和權(quán)限設(shè)置。管理平臺系統(tǒng)具有用戶角色和配置信息的分配功能。
4.2.3 數(shù)據(jù)查詢及調(diào)出。數(shù)據(jù)查詢及調(diào)出基于應(yīng)用層的綜合查詢模塊,實現(xiàn)資產(chǎn)管理中數(shù)據(jù)的查詢和調(diào)出,以實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命過程中數(shù)據(jù)的查詢和調(diào)出功能。
系統(tǒng)提供全面的設(shè)備臺賬三維管理功能,實驗室內(nèi)部的各種主要設(shè)備、工裝等,通過點擊設(shè)備和工裝的3D模型,在輸出窗口顯示設(shè)備的臺賬信息,臺賬信息可以編輯和修改,也可以通過專門表格導(dǎo)人。調(diào)出接口采用通用的USB技術(shù),便于與打印機連接,形成打印報表。
3D可視化智慧管理平臺采用無源標簽式RFID技術(shù)實現(xiàn)使用人員與平臺的交互操作。
4.3.1 使用人員信息智能錄入。當使用人員使用資產(chǎn)時,需使用RFID 手持式閱讀卡通過刷卡的形式與平臺進行信息交互,平臺會自行錄入使用人員的個人信息,改變傳統(tǒng)的人員登記方式。
4.3.2 教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)使用情況智能錄入。教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)使用情況能夠?qū)崿F(xiàn)智能錄入,其前提條件是在每項資產(chǎn)上設(shè)置RFID無源標簽,這樣當使用人員領(lǐng)取資產(chǎn)時,平臺閱讀器掃描資產(chǎn)上的RFID標簽,并同步傳輸至平臺管理系統(tǒng)[3]。
4.3.3 智慧調(diào)閱教學(xué)訓(xùn)練所需資產(chǎn)信息。管理平臺還具有一項重要功能是為教員自行配置教學(xué)訓(xùn)練科目所需的裝設(shè)備、工具等,降低教員教學(xué)準備工作量。
4.3.4 教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)使用過程中特殊情況標注。資產(chǎn)在使用過程中如果出現(xiàn)故障、損壞、丟失、借出、維修中等特殊情況,應(yīng)在3D資產(chǎn)模型進行標注,標注內(nèi)容為上述情況??梢暬腔酃芾砥脚_后臺數(shù)據(jù)庫會自行記錄故障、損壞、丟失、借出、維修中等特殊情況發(fā)生時間、發(fā)生原因;綜合控制模塊也根據(jù)資產(chǎn)的特殊情況,暫不能借出或為教學(xué)準備配置以上的特殊資產(chǎn)。
實驗室的建設(shè)及管理水平是一流院校的一項重要指標。3D可視化智慧管理平臺通過對可視化資產(chǎn)管理平臺結(jié)構(gòu)模型的分析,設(shè)計出以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、3D模型為手段、多種功能服務(wù)為重點的三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并將3D建模技術(shù)應(yīng)用于用戶交互界面,實現(xiàn)了院校教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)的可視化管理,具有很大的應(yīng)用價值,提高辦校的品質(zhì)。
通過3D可視化智慧管理平臺,可實現(xiàn)教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)全壽命的智能化管理。管理過程涉及了從采購入校到列裝存放、從新品到報廢品、從維修到維護、從教學(xué)資產(chǎn)準備到歸還歸位等各個方面,保證了全過程、全時段對資產(chǎn)的使用、管理精細化管理,確保了管理的科學(xué)性。
3D可視化智慧管理平臺,將院校教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)以3D立體的方式呈現(xiàn)給資產(chǎn)管理人員,通過該平臺既可以縱覽全局,又可詳細觀察局部。將真實的資產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入到可視化管理平臺中,即可看到與實際相符的3D虛擬實驗室環(huán)境??梢暬芾砥脚_為資產(chǎn)管理提供直觀、靈活且具有強烈真實感的監(jiān)控手段,同時又可以文字與報表形式輸出資產(chǎn)信息,可更好地計劃和控制資產(chǎn)管理工作,實現(xiàn)資產(chǎn)管理的可視化。
傳統(tǒng)的教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)管理在規(guī)定的時間需向資產(chǎn)管理部門提供資產(chǎn)使用、資產(chǎn)采購、資產(chǎn)維修、資產(chǎn)處理等信息,然傳統(tǒng)的手工統(tǒng)計一方面會造成數(shù)據(jù)的真實性丟失,另一方面數(shù)據(jù)的統(tǒng)計不及時、工作量繁重,與現(xiàn)代管理模式差距甚遠。3D可視化智慧管理平臺通過信息自行錄入,及時記錄資產(chǎn)管理數(shù)據(jù),最終可通過報表的方式打印出來,可直接提供給資產(chǎn)管理部門,解決傳統(tǒng)模式的弊端。
3D可視化智慧管理平臺已經(jīng)開始應(yīng)用于智慧校園、智慧社區(qū)等多種場所,基于強大的、面向行業(yè)級應(yīng)用的三維圖形渲染引擎,結(jié)合最新的GIS、BIM、VR、AR、全景圖等技術(shù),聯(lián)手物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能,為學(xué)校提供覆蓋教學(xué)管理、設(shè)備管理、預(yù)警管理等全方位的數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn),大大提高了院校教學(xué)訓(xùn)練資產(chǎn)管理的效率,讓管理更為人性化、智能化、精細化,提升了辦校品質(zhì)、豐富了辦校內(nèi)涵。