作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化在煙草物流中的探索與應(yīng)用

黃建平 彭弢 汲瀟濱

摘 ?要：經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范培訓(xùn)重理論，輕實(shí)際，不夠直觀，參加培訓(xùn)需要從生產(chǎn)中抽調(diào)人員，打亂正常排班，影響日常工作，培訓(xùn)效果不佳。文章通過對(duì)煙草物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)現(xiàn)狀的分析，提出了基于AR技術(shù)的智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)，著力培養(yǎng)作業(yè)人員標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)，有效減少了無效勞動(dòng)環(huán)節(jié)，降低了學(xué)習(xí)成本，提升了標(biāo)準(zhǔn)化能力。

關(guān)鍵詞：煙草物流;作業(yè)標(biāo)準(zhǔn);AR技術(shù);3D交互技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP311.13 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）12-0116-03

Abstract：It is found through investigation that the traditional logistics standardized operation training emphasizes theory，neglects reality and is not intuitive enough. It needs to transfer personnel from production to participate in the training，disrupts normal scheduling，affects daily work and the training effect is not good. Based on the analysis of the current situation of tobacco logistics operation standard training，this paper proposes an intelligent logistics operation standard visualization platform based on AR technology，which focuses on training operatorsstandardization awareness，reducing ineffective labor links，reducing learning costs and improving standardization ability.

Keywords：tobacco logistics;operation standard;AR technology;3D interactive technology

0 ?引 ?言

如今我國(guó)煙草物流的飛速發(fā)展，人們對(duì)于煙草流通渠道的眼界逐漸放寬，隨后，物流產(chǎn)業(yè)更是將信息流、商流和物流有效綜合利用，擺脫了傳統(tǒng)的商業(yè)物資流通方式，引進(jìn)先進(jìn)的現(xiàn)代流通技術(shù)，使得煙草更為快捷方便地被人們獲取。在相關(guān)工作者與社會(huì)的共同努力建設(shè)下，煙草行業(yè)終于得以實(shí)現(xiàn)重大突破，從開始的亦步亦趨，到如今的穩(wěn)定發(fā)展，煙草物流建設(shè)遵循著小起步點(diǎn)到大方向發(fā)展的自身原則，在市場(chǎng)上占據(jù)了一席之地。

雖然煙草行業(yè)在建設(shè)體系以及操作規(guī)范上已貫徹落實(shí)相關(guān)的制度與要求，但是由于員工文化水平參差不齊，通過傳統(tǒng)的方式學(xué)習(xí)、掌握物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范很難達(dá)到理想效果，因此這一系列的應(yīng)用在推廣中遭遇到了各種困難，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制度的普及一再停滯。

貴州省煙草公司畢節(jié)市公司卷煙物流配送中心一直秉承科技創(chuàng)新的理念，探索并研究以AR和3D等技術(shù)為基礎(chǔ)，通過圖文、動(dòng)畫模擬等新媒介，針對(duì)重要作業(yè)環(huán)節(jié)及崗位操作，建設(shè)并形成了一套可交互的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。引導(dǎo)作業(yè)人員標(biāo)準(zhǔn)操作走向，將被動(dòng)接受轉(zhuǎn)化成主動(dòng)操作，給學(xué)習(xí)帶來新鮮感，在親身體驗(yàn)過程中加深記憶與理解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相關(guān)規(guī)范、操作的掌握。

1 ?物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化分析

1.1 ?現(xiàn)狀及問題

物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范在煙草物流的安全生產(chǎn)工作中具有非常重要的作用，但物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的設(shè)計(jì)制作、管理、培訓(xùn)和使用方面均存在不少問題。

1.1.1 ?原始素材獲取與維護(hù)困難

物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范在編寫過程中，收集、整理素材工作常常占用編制人員大量時(shí)間，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。例如，僅一幅設(shè)備插圖，其中的設(shè)備多角度展示圖就很難詳細(xì)繪制，且形成的成果往往分散在各個(gè)班組的專業(yè)人員手中，缺乏集中共享管理途徑，重用性低。

1.1.2 ?不便于學(xué)習(xí)掌握

目前的物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范多為紙質(zhì)文件或Word文檔，大部分通過文字、表格來描述生產(chǎn)作業(yè)的動(dòng)作流程、完成標(biāo)準(zhǔn)。由于靜態(tài)圖文缺乏互動(dòng)能力，不夠直觀形象，難以被初學(xué)者理解與記憶，大量的生產(chǎn)作業(yè)知識(shí)即便是熟練者也難以記憶;使用者只能被動(dòng)接受，只有通過現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)觀摩、實(shí)際操作才能逐漸理解和掌握。

1.1.3 ?更新工作滯后

由于物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范缺乏集中共享的管理途徑，一旦相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)資料變更、調(diào)整，勢(shì)必導(dǎo)致已經(jīng)發(fā)布的物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范難以及時(shí)更新，也無法保證所有相關(guān)部門、人員都能迅速獲取到相應(yīng)的版本資料，很可能造成運(yùn)維檢修上的問題，進(jìn)而產(chǎn)生安全生產(chǎn)隱患。

1.2 ?平臺(tái)目標(biāo)

畢節(jié)市公司卷煙物流配送中心為配合設(shè)備管理信息化建設(shè)工作，由儲(chǔ)配部牽頭，信息部配合，編制倉(cāng)儲(chǔ)、分揀設(shè)備運(yùn)維管理體系標(biāo)準(zhǔn)，包括設(shè)備操作及保養(yǎng)工作規(guī)程、設(shè)備操作作業(yè)指導(dǎo)書（設(shè)備SOP）、設(shè)備運(yùn)維管理標(biāo)準(zhǔn)、備品備件管理標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備運(yùn)維管理數(shù)據(jù)分析辦法、崗位作業(yè)指導(dǎo)書（崗位SOP）等。但是在這些作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的貫徹和執(zhí)行上，目前一直都是通過統(tǒng)一的授課進(jìn)行下達(dá)和講解，而這種傳統(tǒng)的教育模式會(huì)產(chǎn)生大量以圖文為主的標(biāo)準(zhǔn)化文件，不僅內(nèi)容復(fù)雜而且不夠直觀，作業(yè)人員很難快速獲取和掌握?qǐng)?zhí)行內(nèi)容，導(dǎo)致培訓(xùn)周期過長(zhǎng)，文件執(zhí)行力也將大打折扣。

通過智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)的建設(shè)，使傳統(tǒng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的學(xué)習(xí)更加生動(dòng)和全面，讓作業(yè)人員主動(dòng)發(fā)現(xiàn)操作過程中的問題，及時(shí)改正，進(jìn)一步提高物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平。幫助煙草物流快速建立健全的標(biāo)準(zhǔn)化教育體系，同時(shí)開展多維度的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，增強(qiáng)作業(yè)人員標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)意識(shí)，有效推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的實(shí)施，降低無效作業(yè)環(huán)節(jié)，提升人身安全保障，達(dá)到精益管理的目的。

1.3 ?應(yīng)用前景

運(yùn)用智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)可以明顯提高煙草物流在崗位標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知的工作效率，從而降低工作成本，使作業(yè)人員充分的學(xué)習(xí)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的作業(yè)步驟，從而改變了習(xí)慣性違規(guī)的錯(cuò)誤，從另一方面來看，該平臺(tái)極大地降低了作業(yè)人員的培訓(xùn)成本，為作業(yè)人員培訓(xùn)教學(xué)提供更為高效、優(yōu)秀的新模式。

2 ?主要技術(shù)難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 ?技術(shù)難點(diǎn)

智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)通過3D交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維內(nèi)容的呈現(xiàn)和用戶交互，采用三維實(shí)時(shí)分布式渲染技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無限大規(guī)模場(chǎng)景的實(shí)時(shí)渲染，與其他技術(shù)的比較具有畫面表現(xiàn)真實(shí)、互動(dòng)性強(qiáng)、適合拓展物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化功能應(yīng)用等特點(diǎn)。需要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 ?智能加載技術(shù)

智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，AR）和3D交互技術(shù)為基礎(chǔ)，會(huì)使得移動(dòng)終端承載大量的三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)資源，因此對(duì)硬件的要求會(huì)比較高。為保證三維場(chǎng)景可以在移動(dòng)端上流暢運(yùn)行，需研究和實(shí)現(xiàn)一種智能的數(shù)據(jù)加載技術(shù)。

當(dāng)AR圖像識(shí)別完畢后，三維引擎會(huì)根據(jù)呈現(xiàn)視角的距離，自動(dòng)計(jì)算三維渲染數(shù)據(jù)，采用分布式加載方式，由近到遠(yuǎn)的順序呈現(xiàn)三維內(nèi)容。引擎將遠(yuǎn)處場(chǎng)景進(jìn)行二次處理，降低模型精度和貼圖質(zhì)量，讓高質(zhì)量的圖像始終面向用戶最前端，以此來優(yōu)化提升渲染效率。同時(shí)三維引擎還應(yīng)具備場(chǎng)景卸載功能，即在切換新場(chǎng)景時(shí)應(yīng)對(duì)前一三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行卸載，并完成初始化，確保最流暢的用戶體驗(yàn)。

2.1.2 ?高效的渲染內(nèi)核

3D交互技術(shù)采用先進(jìn)的軟件系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)復(fù)雜的三維空間進(jìn)行概括，直觀地勾勒出豐富的立體畫面。三維圖形技術(shù)除了架構(gòu)靈活、支持跨平臺(tái)等特性外，該技術(shù)也對(duì)三維圖形的渲染效果做了長(zhǎng)期、深入的研究。從早期的固定管線渲染，到最新的基于GPU的可編程管線Shader渲染。該技術(shù)始終與當(dāng)前三維圖形的畫質(zhì)保持最前沿的聯(lián)系，不斷推出易于使用、可再編輯的各種三維圖形效果，提供了多種效果，如特效類的材質(zhì)，如后期類特效，如氣體、液體類物資等。采用先進(jìn)的渲染架構(gòu)和強(qiáng)大的材質(zhì)系統(tǒng)，將硬件能力發(fā)揮到極致，可滿足虛擬仿真等高畫質(zhì)要求。

2.2 ?技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

吸收先進(jìn)的安全生產(chǎn)管理理念，通過利用AR技術(shù)、SLAM技術(shù)、3D交互技術(shù)等前沿科技手段，構(gòu)建基于崗位職責(zé)劃分的智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)，不僅讓新入職員工通過可交互的學(xué)習(xí)方式迅速掌握生產(chǎn)中需要的技能和故障處理方式，還可以協(xié)助老員工發(fā)現(xiàn)工作中可能出現(xiàn)的問題并及時(shí)改進(jìn)，從而保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的科學(xué)性和規(guī)范性。

3 ?建設(shè)思路及重點(diǎn)

3.1 ?建設(shè)思路

針對(duì)重要作業(yè)環(huán)節(jié)及崗位的操作，形成可交互的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。通過圖文、動(dòng)畫模擬、操作模擬等形式幫助生產(chǎn)作業(yè)人員了解相關(guān)知識(shí)，將被動(dòng)接受轉(zhuǎn)化成主動(dòng)操作，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，降低培訓(xùn)成本。

3.2 ?建設(shè)重點(diǎn)

3.2.1 ?三維動(dòng)畫模擬

建設(shè)倉(cāng)儲(chǔ)、分揀、配送、設(shè)備、車輛等作業(yè)環(huán)境三維模型，并為其制作場(chǎng)景及人物骨骼動(dòng)畫，真實(shí)還原作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化流程，全方位立體展示和講解作業(yè)過程中的注意事項(xiàng)等內(nèi)容，幫助作業(yè)人員快速掌握作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范要求。構(gòu)建物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三維動(dòng)畫，細(xì)致描述不同環(huán)節(jié)和流程下動(dòng)作規(guī)范，讓學(xué)習(xí)更加具象，同時(shí)三維動(dòng)畫以其形象直觀、表現(xiàn)力豐富的特點(diǎn)不僅可以激活作業(yè)人員的學(xué)習(xí)興趣，而且還可以幫助作業(yè)人員更好的理解紙質(zhì)文件中的知識(shí)。

3.2.2 ?富媒體交互集成重要信息提醒窗口，在學(xué)習(xí)培訓(xùn)過程中，對(duì)于難以理解或不易表述清楚的重要環(huán)節(jié)加入了圖文交互，通過點(diǎn)擊UI按鈕或交互熱點(diǎn)便可以快速獲取相關(guān)信息，以圖文或視頻等富媒體形式進(jìn)行展示。方便作業(yè)人員對(duì)知識(shí)點(diǎn)的歸納與總結(jié)。如圖1所示。

3.2.3 ?操作模擬

智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)不僅可以演示標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，還具備自由操作模式，對(duì)知識(shí)點(diǎn)鞏固和考核。在這種模式下，作業(yè)流程動(dòng)畫將可劃分成多個(gè)步驟，由使用者進(jìn)行自由選擇操作順序，一旦操作有誤，界面將會(huì)高亮閃爍，并彈出提示錯(cuò)誤。這種學(xué)習(xí)方式可以有效的提高使用者的學(xué)習(xí)興趣，打破了以往被動(dòng)接受的傳統(tǒng)教學(xué)模式，更好地鞏固知識(shí)要點(diǎn)，達(dá)到快速提高作業(yè)人員實(shí)際操作技能和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平的目的。如圖2所示。

4 ?關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

4.1 ?AR技術(shù)

AR技術(shù)作為近幾年非常熱門的研究領(lǐng)域，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。其原理簡(jiǎn)單來講，就是將虛擬物體通過利用攝像頭或傳感器疊加到真實(shí)的空間內(nèi)，讓用戶可以進(jìn)行交互操作，切實(shí)身臨其境的體驗(yàn)感。

基于AR技術(shù)的智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)，將不同的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范分別設(shè)定為唯一圖像，進(jìn)行渲染綁定，通過使用移動(dòng)終端APP采集真實(shí)場(chǎng)景中的對(duì)應(yīng)圖像，對(duì)其進(jìn)行分析和重構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)三維虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景的疊加融合。將可交互內(nèi)容呈現(xiàn)在屏幕上。

4.2 ?SLAM技術(shù)

即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（Simultaneous Localization And Map-ping，SLAM）技術(shù)至今已發(fā)展了已經(jīng)30多年的時(shí)間，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如VR/AR領(lǐng)域、無人機(jī)領(lǐng)域、無人駕駛領(lǐng)域、機(jī)器人領(lǐng)域等。而本文重點(diǎn)研究的便是在SLAM技術(shù)在AR領(lǐng)域中的應(yīng)用。根據(jù)SLAM技術(shù)獲取攝像頭當(dāng)前視角下對(duì)三維虛擬場(chǎng)景的疊加渲染，這種相對(duì)完美的技術(shù)手段會(huì)讓虛實(shí)結(jié)合更加真實(shí)。

智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)基于對(duì)SLAM的開發(fā)和應(yīng)用，為用戶提供了一種新的AR交互方式，不需要標(biāo)記和初始化操作便可在環(huán)境中放置三維模型。將作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化AR虛擬內(nèi)容放置在環(huán)境中，算法自動(dòng)檢測(cè)周圍特征點(diǎn)，AR虛擬內(nèi)容會(huì)根據(jù)特征點(diǎn)貼合跟蹤在物體表面并持續(xù)跟蹤。紋理越豐富，跟蹤越穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)AR虛擬內(nèi)容自動(dòng)貼合跟蹤真實(shí)物體表面，貼合環(huán)境表面運(yùn)動(dòng)，使虛擬物體與真實(shí)物體完美匹配，帶來更強(qiáng)的真實(shí)融合感。

4.3 ?3D交互技術(shù)

3D交互技術(shù)是三維軟件應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)眾多基于3D的互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的三維呈現(xiàn)與交互方式，在實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化互動(dòng)中，創(chuàng)建獨(dú)特的三維場(chǎng)景模型、三維物品模型、三維特效、三維互動(dòng)熱點(diǎn)、圖文影音介紹、三維原理仿真等內(nèi)容，創(chuàng)建成獨(dú)立支持三維可視化互動(dòng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，保障數(shù)字化服務(wù)，以高體驗(yàn)的三維視覺形式體現(xiàn)。

3D引擎作為實(shí)現(xiàn)3D交互的一種底層核心開發(fā)工具，有著為用戶創(chuàng)建三維虛擬場(chǎng)景的能力，并且引擎以C#的形式為編輯器和三維虛擬場(chǎng)景創(chuàng)建拖放式的腳本，用于API關(guān)聯(lián)與三維對(duì)象的驅(qū)動(dòng)。支持Windows高級(jí)圖形API，包括DirectX 3D和OpenGL，對(duì)于DirectX的版本可以良好的支持到12，OpenGL的版本可以支持到4.0，充分發(fā)揮硬件性能達(dá)到逼真的渲染效果。同時(shí)3D引擎支持三維場(chǎng)景的紋理壓縮、Mipmap和分辨率設(shè)置，并提供對(duì)凹凸映射、反射映射、視差映射、屏幕空間環(huán)境遮擋（SSAO）以及使用陰影映射的動(dòng)態(tài)陰影功能。支持使用創(chuàng)建自定義頂點(diǎn)、Shader和CG級(jí)的表面著色器。

5 ?結(jié) ?論

經(jīng)過多年的實(shí)踐和發(fā)展，AR、SLAM、3D交互技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，目前在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。這幾種創(chuàng)新性技術(shù)手段的結(jié)合應(yīng)用可以有效地解決傳統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范文字資料不夠形象直觀，無法闡述復(fù)雜操作和常見錯(cuò)誤的問題。本文充分考慮煙草物流現(xiàn)有SOP資源的統(tǒng)一收集、整理，采用先進(jìn)的軟件平臺(tái)架構(gòu)，利用圖文、可交互式三維動(dòng)畫將各崗位人員作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模擬演示，構(gòu)建基于AR的智慧物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同崗位的作業(yè)人員隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)和掌握物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，達(dá)到強(qiáng)化安全生產(chǎn)意識(shí)的目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：黃建平（1974.03—），男，漢族，貴州大方人，工程師，工商管理碩士，研究方向：物流規(guī)劃設(shè)計(jì)、物流技術(shù)應(yīng)用。