基于Android智能手机的现场质量检验数据采集方法

李 成， 吴唐越

(上海电机学院 商学院， 上海 201306)

基于Android智能手机的现场质量检验数据采集方法

李 成， 吴唐越

(上海电机学院 商学院， 上海 201306)

产品质量检验数据大量存在于生产加工特别是装备制造现场，是质量管理和质量控制的基础。提出了一种以Android智能手机为手持现场质量检验数据采集终端、3G/WIFI网络为传输通路的现场质量检验数据采集方法，可以帮助质量检验人员非常方便的采集、处理现场质量检验数据。与传统的人工采集方法相比，本方法具有很好的移动性、便捷性，较好地解决了现场质量数据采集的难题，有效地弥补了PC互联网计算机管理系统的不足，为实现全面质量信息化管理奠定了坚实的基础。

智能手机； Android系统； 现场质量检验； 数据采集； 软件结构

现场质量检验是企业为了保证生产加工制造满足设计要求，判断产品质量是否合格的重要质量控制手段[1]。质量检验员不仅需要检测或采集现场质量数据，还需要将采集得到的质量数据与设计要求对比，以判断生产加工质量是否符合要求[2]，保证现场质量检验的准确性和快速性，对保证产品质量、提供生产效率，具有重要的影响[3]。

如今有一部分工业企业在现场使用具有例如RS-232/485等接口的自动化质量检验设备。这类设备可以基本实现实时的现场质量数据采集，并将实时数据传输至后台处理。但是，这类接口采集的收据需要和后台处理端有线连接，方可实现传输处理数据。所以，这类现场质量检验设备的局限性非常大，设备成本也非常高，并不能够大范围使用在工业现场；因此，大量的现场检验是人工利用传统量仪测量，检验结果大都利用纸笔纪录，存储、传递和处理是非数字化，特别是在单件小批量制造企业，纸笔纪录问题尤其突出[4]。在这类企业中，需要质量检验员拿着现场质量检验记录单到生产现场，测量现场质量数据并填写记录表。如果企业建有计算机辅助质量系统，则需要回到检验站点，在计算机系统中人工录入现场质量检验数据，才能得到数字化的质量数据，并且支持进行进一步的共享和处理[5-6]。这容易导致现场质量检验不及时，且极易发生由于二次录入计算机系统不准确等问题，此外还不能对检验员的现场检验提供有效的辅助信息支持[7]。

随着网络技术和微电子的发展，手机、平板电脑近年来迅猛发展，其功能日新月异，处理性能越来越高、通讯速度越来快、音视频/GPS等功能越来越多，已远超几年前的PDA个人数据终端[8]；Android、Ios、Windows Phone等3大移动操作系统为手机软件的开发提供了很好的平台[9]；而3G/WIFI协议的建立，则加快了信息的传递速度。所有这些，都让手机从单一的通讯设备变为一个手持信息交换平台[10]。

目前，国内已有众多类似的基于移动互联网技术，采用智能手机作为客户端的工程研究与应用，例如现场采集道路设施空间位置与属性数据及其三维场景[11]；研究利用移动互联网作为进行更高效的市场调研技术手段[12]；研发适合养护道班工人使用的干线公路养护数据采集系统，为道路信息系统提供数据基础[13]；采用智能手机进行公交数据的采集工作，实现公交数据的实时更新[14]；利用智能手机的智能感知功能多角度获取人体体征信息,从望、闻、问和切4方面能初步评估人体的健康状态[15]；以家用电脑、智能手机以及物联网技术为数字、通讯平台，构建家庭健康保健数据采集与处理系统[16]；在田间野外快速录入、及时传输作物品种田间测试数据，评价、筛选新品种[17]；配电网检修运行作业现场数据的及时采集、处理以及与调度中心实时、双向的信息交互[18]。

在工业现场使用智能手机辅助生产控制、质量管理等方面的应用还是比较少的。作者开发了基于Android智能手机的现场质量检数据采集系统，可很大程度上的代替原先效率低下的纸笔记录，让现场质量检验数据采集具有较好的移动性、便捷性，解决现场质量数据采集的难题[19]。

1 现场质量检验数据采集系统

基于智能手机的现场质量检验数据采集系统将采用Android智能手机为前端数据采集设备。首先，识别检验对象、采集相关质量检验数据，通过3G/WIFI上传到客户服务器；其次，服务器可通过分析处理，将相关的信息通过网络传递给智能手机，实现现场质量检验的实时双向交互。

1.1软件结构

本文基于B/S模式开发，因为： ① 智能手机作为手持设备，最大的特点是可移动性，为此C/S模式是不适合的。② 其安装和维护方便，便于在数量众多的现场质量检验工作中应用。③ 可以比较容易和企业现有各种信息系统兼容，作为其最低层的信息采集终端。

1.2系统功能

主要功能分为3个部分： ① 现场数据的采集和上传。手持端软件的主要内容包括检验对象的快速识别，检验数据的快速采集，以及实时上传服务器等功能。② 现场数据的存储和处理。服务器对采集到的数据加以存储、处理。③ 现场辅助信息支持。由服务器端向现场提供所需要的辅助信息支持，如设计要求、设计图纸、检验要求、检验规程等。系统功能如图1所示。

图1 现场质量检验数据采集系统功能Fig.1 Functions of on-site quality inspection data collection

1.3软件设计

该系统软件主要在Android平台下开发设计[11]。系统软件功能框如图2所示。根据软件框图设计出了基于Android手机端的操作流程图如图3所示。

图2 基于智能手机现场质量检验数据采集系统软件框图Fig.2 Software block diagram of the on-site qualityinspection data collection based on Android

图3 现场质量检验数据采集操作流程Fig.3 Operation of on-site quality inspection data collection

从软件结构框图可以看出，本软件在Android端主要以识别设备、采集现场数据以及信息回馈为主，辅助以用户登陆和退出界面的UI设计。

登陆界面设计成常规的用户名/密码型，从而可以保证现场质量检验数据的安全。在产品识别界面中，用户可以通过代码或条码扫描来确定产品采集项，在条码扫瞄中，调用了摄像头模块扫瞄产品条码，而代码录入则是录入产品代码。根据采集项采集产品的现场质量检验数据，将初始数据填补，获得此产品的现场质量检验数据。信息回馈则是在数据传输至后台分析后，将回馈数据返回至手机端，完成一次现场质量检验数据采集。

2 现场质量检验数据采集系统的实现

现场质量检验数据采集系统主要由软件系统和手持智能终端设备等组成。其中，软件系统包括手持端软件和后台软件两部分。后者可是通用的ERP/MES/IQS等系统，也可根据实际需要定制开发的质量管理系统，本文的主要工作是开发了手持端原型软件。部分功能及软件界面如下。

(1) 安装及登录。图4(a)是在手机端安装成功的界面，点击桌面图标，即可启动手机端软件，打开登录页面[2]；图4(b)是登录界面，输入〈用户名〉和〈密码〉[3]，点击〈登录〉按键[4]以进入系统。如果没有输入用户名或密码，系统会弹出提示。

(2) 系统主界面及查询界面。登录后进入如图5(a)的系统主界面。用户可选择数据采集[2]，查询[3]或其他功能，系统会显示当前登录的用户名[4]。选择[5]退出系统。

(3) 查询界面。点击主页的〈数据采集〉，进入如图5(b)所示的查询界面，用户可通过两种方式识别产品： ① 输入产品编号(如001)[1]，点击查询按钮[2]。② 点击扫描按钮[3]，打开条码扫描页面，扫描产品条码，自动查询出产品信息[4]。

图4 原型系统安装及登录界面Fig.4 Typical software installation and login window

图5 原型系统主界面及查询界面Fig.5 Main window and enquiry window

(4) 产品信息明细初始界面。识别产品后，进入如图6所示的产品信息明细初始页面，可以查看产品001的所有详细的初始信息。点击[1]进入产品信息回馈页面，点击[2]进行现场照片回馈，点击[3]返回上一页。

图6 原型系统产品信息明细初始界面Fig.6 Detail of first-set window

(5) 产品数据回馈界面和实际产品信息明细界面。点击〈产品详细信息〉进入图7(a)所示的产品数据回馈页面，根据现场采集的数据，将初始的产品信息，价格〈100.0〉宽度〈20.0〉高度〈30.0〉修改为实际产品信息，价格〈350.0〉宽度〈550.0〉高度〈65.0〉并点击提交。系统返回如图7(b)所示的产品信息页面，产品信息更新为回馈修改后的实际值[1]。

图7 原型系统产品数据回馈界面及实际产品信息明细界面Fig.7 Prototype data feedback interface and actualproduct detail interface

(6) 产品照片采集及回馈界面。点击图8(a)产品详细信息页面中相机按钮[1]，进入拍照回馈页面图8(b)，拍摄产品照片并提交，系统返回产品详细信息页面，在图8(a)〈照片回馈〉下面出现新拍照的文件名和时间[2]。点击该文件，可对照片进行预览。

图8 原型系统产品照片采集及回馈界面Fig.8 Interface of prototype pictureacquisition and feedback

3 现场质量检验数据采集方法的拓展应用

本系统不仅可基于智能手机用于现场质量检验数据的采集，还可广泛用于其他诸多工业现场。

(1) 生产现场生产加工现场动态看板。特别是与企业的ERP系统、RFID/条码等识别技术相结合之后，可以非常方便地为现场生产人员提供生产计划调度、加工工艺要求等多方面的信息。

(2) 设备现场安装与维护。产品的运行维护很难形成智能化状态，然而，通过信息的智能交互，通知该设备维护的时间、具体部件、要求等，形成智能的运行维护。

(3) 设备巡检。大多数设备需要不定期的巡检，为了加快如电力传输设备的巡检，本系统结合GPS的定位功能可以达到快速、准确的信息采集，完成设备巡检工作。

(4) 抄表。结合RFID/条码等的识别功能，可快速采集、传输仪器抄表数据；还可与曾经的抄表信息对比，从中判断出该仪器运行是否正常。

(5) 仓储物流。与GPS和RFID连接后，可获悉该商品的物流类型、物流路径、所处位置等。从而加快物流的速度和准确性，达到信息化的物流。

4 结 语

与传统现场质量检验数据采集方法相比，基于Android智能手机的现场质量检验数据采集具有几大优势： ① 简化录入工作，提供工作效率。通过Android智能手机记录现场数据，使得现场质量检验数据的采集工作实现了简捷、规范和数字化；② 提高了现场质量检验数据采集的及时性和准确性；③ 降低了信息化成本。由于采用的是移动通信方式(3G/WIFI)；因此，不需要额外的网络布线施工，也降低了系统维护难度。

未来，如果该系统与制造企业中的PDM/CAD/CAPP/ERP/MES/IQS等制造信息系统进行良好的融合，则可以为企业采集到更充分的底层质量数据，为企业实现全面的质量信息化提供坚实的保障，该系统具有很好的工程应用前景。

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Field Collection of Quality Inspection Data Using Android-Based System

LICheng,WUTangyue

(School of Business, Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China)

Product quality inspection is important in production, which is the basis of quality management and quality control, especially for equipment manufacturing enterprises. This paper presents a new method using a smartphone as the field data collection apparatus and 3G/WiFi as the communication channel to collect local data. This helps makes field quality inspection data collection convenient. Compared with manual data collection, the method has good mobility and accuracy. It lays a foundation for the total quality management using the modern information technology.

smartphone; Android system; field quality inspection; data collection; software structure

2013 - 05 - 10

教育部人文社会科学研究青年基金项目资助(12YJA630055)；上海市教育委员会科研创新项目资助(12YZ184)；上海电机学院科研启动经费项目资助(11C410)；上海电机学院重点学科资助(10XKJ01)

李 成(1967-)，男，副教授，博士，主要研究方向为质量与可靠性工程、制造信息化工程等， E-mail: lc1008@126.com

2095 - 0020(2014)01 -0043 - 05

TP 274.2

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