增强现实（AR）技术在质量管理的应用研究

摘  要：增强现实（Augmented Reality，AR）技术广泛地应用在教育、医疗、物流和工业等领域在智能制造背景下的质量管理实践中，AR技术较多地用在巡回检验、设备维护、工业控制交互的智能化协同、精细化管理、风险管理、客户关系管理等。文章就当前质量管理中AR技术地应用现状以及应用前景进行探讨、综述。

关键词：增强现实;智能制造;质量创新

中图分类号：F253    文献标识码：A

Abstract： The augmented reality（Augmented Reality， AR）technology is widely used in the fields of education， medical treatment， logistics and industry. In the practice of quality management under the background of intelligent manufacturing， AR technology is mostly used in itinerant inspection， equipment maintenance， intelligent coordination of industrial control interaction， fine management， risk management and so on. At present， this paper discusses and summarizes the application status and prospect of AR technology in quality management.

Key words： augmented reality; intelligent manufacturing; quality innovation

在數字经济和人工智能时代，各行各业都试图利用最新科学技术来革新质量管理方法，提高质量水平。除了移动物联网、大数据、云计算等信息技术在质量管理中的广泛应用之外，AR技术较多地用在巡回检验、复杂系统装配、设备维护、工业控制交互的智能化协同、精细化管理、监控、风险管理等方面。

1  增强现实技术

增强现实技术（Augmented Reality Technique，AR），是在虚拟现实基础上发展起来的新技术，通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实世界的增强。这是一种结合虚拟化技术再来观察世界的方式。简单来说，就是将计算机生成的二维或三维信息覆盖在现实世界之上，实现对现实世界的补充[1-5]。增强现实（AR）允许计算机生成的三维模型实时叠加到现实世界的环境中。然后，模型可以被交互地操纵或探测，就好像它是现实世界的一部分一样。增强现实有三个特征：一是真实世界和虚拟世界的信息集成，即虚实融合;二是具有实时交互性;三是三维尺度空间中定位增添虚拟物体，即三维跟踪注册。其中，尤以实时的人机交互最为重要[5-6]。

增强现实技术随着AR眼镜技术的成熟和软硬件成本的下降，人们将2016年称为“AR/VR元年”[6]。随着国家新一代人工智能发展规划的重大战略发布，国内增强现实产业的发展迎来了新一轮机遇。据IDC预计2020年AR/VR市场全球支出规模将达到120.7亿美元，市场的崛起和产品的普及为增强现实技术的落地提供了绝佳的机会。增强现实技术和工业、制造业等垂直领域的融合发展，进一步推动了整个产业的技术落地。AR技术在机械制造、医疗、军事、电视转播、教育、建筑、旅游和农业等领域会得到更广泛的应用[7-9]。

2  增强现实在质量管理中的典型应用

2.1  在研发质量中的应用

在研发质量管理中，采用AR进行数字建模和数字仿真、数字孪生，提高开发的效率和开发质量。如某实木家具制造商FunkyChunky家具一直与可持续先进制造（SAM）项目合作，为其下一阶段的增长做好准备。它用增强现实软件FlexSim允许FunkyChunky家具对更改进行数字建模，以消除决策过程和建模生产流程，提高开发的效率和质量。

个性化定制的研发方面，在AR的帮助下，根据客户的房间进行家具样式和材质的选取。因此在AR技术帮助下，根据不同客户的应用场景，为客户进行量身订做的设计。满足用户个性化场景、个性化需求。如格力和亮风堂合作，在AR技术的帮助，用户可以调节空调风向，以适应室内空间布局，模拟真实送风，让家电真正做到贴合用户个性化场景、个性化需求。

2.2  在巡回检验和质量检验过程的应用

对设备进行智能巡检、点检，自动记录设备状态，对工序质量进行巡检和检验。基于多点识别技术、AR智能眼镜、AR远程协作系统等，可以进行远程巡检或现场巡检、质量检验等。并协助工作人员将巡检情况、巡检数据传回后台，并连接数据系统高效统计分析，并协助工人按时、保质保量的完成巡检工作，随时生成巡检记录，实时分析，提高了工作效率，提高了巡检过程的质量。如AR技术与产品服务电网巡检、石油化工行业的巡检等案例。使用AR对巡检过程进行管控，可以使用拍照、录像机进行实时记录;录制的视频可以实时同步到云存储，从而达到过程管控的目的;同时云端存储的内容为今后行为分析提供数据支持。

2.3  在装配质量提升中的应用

AR眼镜集成多种识别技术：人脸识别、图像识别等进行身份认证;现场工作人员可以通过AR眼镜与远程中心专家的实时音视频交互验证。AR的一个重要应用领域是大型复杂机械的组装、维修和检修。利用AR技术，将大量复杂的手册或指南内容以生动的3D图形表示，并直接与真实视野结合，直观形象地对每一步的工作进行现场指导。对工程技术人员而言，这远比翻看内容繁多的指导丛书要容易理解得多。专家也可以通过远程对工程技术人员进行指导。再者，利用3D图形重叠进行注释注解可以使技术上的指导更加清楚直观，还可以采用AR技术监控工人装配的质量，如果工人不小心装配，还可以进行语音报警提示，并引导员工装配。增加现实技术极大地提高了工作的质量和效率，如：施耐德电气母线公司的客户遍布全球各地，非标母线的定制及质量检测，客户需要随时了解一线制造装配最新情况，传统的电话和拍照方式，无法达到有效的沟通效果，使用AR远程协作，客户可以以第一视角、第一时间获取现场制造情况，并指导制造过程。该系统降低了施耐德电气的客户服务成本，提升了客户体验。

2.4  在设备管理与维修中的应用

AR技术除了对设备进行智能巡检、点检，自动记录设备状态外，在设备巡检和维修过程中，工程人员可以通过AR的语音系统，向数据后台或控制中心随时随地调取这台设备从入厂到现在的所有的故障情况维修记录、设备指标、使用情况等，对这台设备的历史有了一个非常明确的掌握，还可以随时随地调取工作流程信息，查看和设备情况一一对应的操作说明书、图纸、文件等材料，全程可以按照工作流程的提示来进行操作，完成工序，简单便捷。解放双手，边查看信息边操作;增加工作效率，能够显著提高首次维修成功率，提升维修速率。同时远程专家可以实时看见第一现场的設备状况、操作内容，并在画面中标注指导信息，传输相关文件，实时同步到现场人员佩戴的AR眼镜上，高效解决问题。如某公司设计了基于增强现实技术的动车组检修作业指导系统。对于利用文字图片展示复杂检修工序不够直观的问题，提出利用增强现实技术进行展示的方案。该解决方案可以提高动车组检修作业指导的便捷性、直观性和智能化水平。还可以进行设备监测、诊断或预测性维修以及实现工业物联网可视化。

2.5  在客户关系质量管理中的应用

借助于领先的AR技术，用“3DAR说明书”替代传统纸质说明书。视频说明书比较容易理解和清晰，为客户使用说明书方面提供便利，可以使客户体验更好。再如打造良好客户体验的另一个案例：如汽车的外观、内饰及数据参数生动地体现在3D场景中，使用户在移动端选车时就如同身临其境一般，甚至比线下具有更好的用户体验效果。进行AR线上线下联动营销，利用蓬勃发展的AR技术、在信息碎片化的大数据时代实现精准营销，AR正在迅速变为市场营销和广告最热门的趋势，作为一种全新的方式连接消费者。AR营销正在成为媒体首要讲故事的方式，可以拓展实际感受，提供独特的，令人感受深刻的交互，产生出乎意料的营销效果。通过AR技术在售后服务为客户解答问题、指导客户安装以及了解客户的需求。如：让AR深入上汽通用汽车的售前与售后服务环节。通过部件识别动态详解汽车的构造与功能，让用户快速上手并轻松获悉汽车“隐藏”技能，方便学习与处理突发问题，升级服务系统。

2.6  通过智能包装，提高质量管理的水平

增强现实技术在智能包装中的应用，现实和虚拟世界应用可以得到连接。增强现实技术在不同包装材质上的应用、增强包装产品信息传递面、增强包装产品社交化、突破传统包装营销应用效果、替代传统纸质说明书等，随着技术的不断发展，智能包装通过创新思维在包装中加入更多的新技术、新工艺，使其既具有传统的功能，还具有新的应用方向，如RFID盘点检测、检测产品温度和新鲜度等。通过智能包装，提高质量管理的水平。

2.7  基于物联网协同平台的质量监控、管理可视化与风险管控中的应用

构建先进的远程控制+AR+IoT的平台，广泛应用在工业互联网各个领域，助力企业数字化转型、智能制造升级。通过智能眼镜来监测、诊断或预测性维修，实现工业物联网可视化;头戴计算机和AR眼镜具有解放双手，全语音操控等独特优势，依托自主研发的配套软件，可实现远程协作、数字化工作流等多种应用系统。将一线员工、后方专家、现场设备、工作信息、物联平台等元素融合为完整的“人、物、数”协同体系，协助实现数字化企业的全面建设。在这个平台上，还可以创建友好的人机交互界面，实现了基于文字、图片和动画等多元方式的交互式虚拟培训，为操作人员提供在线的工艺培训功能，此外也可对加工人员进行离线操作培训，缩短培训周期。还可以同步数据信息，3D模型、视频等多种内容辅助;培训和操作同步进行，降低工序风险。通过VR/AR技术与客户产品相结合，可快速准确地让用户掌握产品功能和使用流程规范，亦可与工作流程相结合，快速让新人上手，及时纠正错误，节约培训成本，同时可以实现远程操控功能，降低人员出行成本，大幅提升工作效率。如菲尼克斯电气和亮风台合作“AR柔性制造生产线”系统，引入人脸识别、AR等新技术，提高企业个性化服务能力，系统中AR、智能物流、智能包装、定制配送等智能体系相互配合，保障生产线的智能化管控。亮风台已与菲尼克斯电气达成战略合作，共同打造“AR智能制造工作平台”。在海尔全球首家智能+5G互联工厂、欧洲海尔智慧洗衣机互联工厂、天津海尔洗衣机互联工厂等系列工厂中，亮风台AR成为其中重要组成，应用于多种场景。亮风台已与海尔智研院达成战略合作，在智能制造多个环节展开合作，共同推动AR在海尔、海尔生态伙伴体系的商业落地。再如当生产现场出现故障时，数字化运维中的后台平台第一时间接到报警，并及时跟踪故障的解决情况、根因分析、避免再发生、提高运维效率。

3  结  论

总之，在数字经济已来的今天，除了质量工具、质量管理技术方法创新之外，拥有质量创新的新思维尤为重要。AR在制造业、服务业、教育、医疗、政府管理、金融、零售业、建筑、媒体、旅游、军事、农业等各行各业中应用越来越广泛。在越来越多的公司中，部署增强现实（AR），以提高他们的工作场所绩效、知识转移以及员工生产力。有学者的研究结果表明：AR引入有很大的影响和长期利益的潜力;AR有可能提高产品开发的合规性和减少错误。高定制成本和互操作性，是目前采用AR的主要障碍。当AR技术应用广泛时，基于AR技术质量管理创新机会就会大幅增加，让我们期待着这一天的早日到来。

参考文献：

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[9] 程雁飞. 增强现实在智能包装中的应用趋势[J]. 包装工程，2018（7）：27-30.

收稿日期：2020-12-07

作者简介：王福红（1975-），女，山东德州人，上海建桥学院商学院，博士，研究方向：复杂网络、超网络、供应链质量管理。