基于人臉識(shí)別的企業(yè)考勤系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

中國(guó)兵器裝備集團(tuán)自動(dòng)化研究所 王 鑫 樂(lè)晉昆

傳統(tǒng)企業(yè)考勤系統(tǒng)往往依賴(lài)身份識(shí)別的第三方物品，如專(zhuān)門(mén)卡片、感應(yīng)卡等，在考勤過(guò)程中，會(huì)對(duì)員工造成多次干擾，降低員工效率，且考勤結(jié)果需要人工二次轉(zhuǎn)錄，存在諸如失誤、人情等影響準(zhǔn)確率的不利因素，造成考勤數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。利用人臉識(shí)別技術(shù)，企業(yè)的考勤系統(tǒng)可以做到全過(guò)程對(duì)員工透明，不會(huì)對(duì)員工有任何干擾；同時(shí)由于人臉識(shí)別之后其直接輸出考勤記錄并錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，中間沒(méi)有人工參與，可以避免人為錯(cuò)誤。本文對(duì)基于人臉識(shí)別技術(shù)的企業(yè)考勤系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，根據(jù)需求做出系統(tǒng)的框架圖，并對(duì)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述，繪制出設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，以期對(duì)工業(yè)界提供一些參考思路。

近年來(lái)，隨著人臉識(shí)別算法大量采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，人臉識(shí)別的速度與準(zhǔn)確率已經(jīng)得到極大提升，不少針對(duì)特定場(chǎng)景的人臉識(shí)別應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)在我們的生活中，如火車(chē)站人臉驗(yàn)證、支付寶人臉付款、校園考勤管理等。在企業(yè)一級(jí)，同樣出現(xiàn)對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的業(yè)務(wù)需求，如企業(yè)考勤系統(tǒng)。

企業(yè)考勤系統(tǒng)是指針對(duì)企業(yè)的員工的上下班考勤記錄等相關(guān)情況開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)，通過(guò)這套系統(tǒng)，企業(yè)能夠督促并掌握員工出勤狀況，便于及時(shí)了解企業(yè)人力資源使用情況。傳統(tǒng)企業(yè)考勤系統(tǒng)分別經(jīng)歷了人工統(tǒng)計(jì)、打卡機(jī)打卡、感應(yīng)卡刷卡、指紋考勤和云考勤這五個(gè)階段。根據(jù)企業(yè)發(fā)展階段和應(yīng)用技術(shù)程度，這五種考勤方式依舊在被眾多企業(yè)廣泛使用。

但是，這些傳統(tǒng)考勤方式在實(shí)際運(yùn)用中都有其不可忽視的缺點(diǎn)。人工統(tǒng)計(jì)考勤方式需要依賴(lài)紙張和人工記錄，準(zhǔn)確率不高，同時(shí)耗時(shí)耗力；打卡機(jī)打卡考勤依賴(lài)專(zhuān)門(mén)的打卡紙片，同時(shí)依舊需要人工記錄，準(zhǔn)確率與資源利用率無(wú)法提高；感應(yīng)卡刷卡需要購(gòu)置專(zhuān)門(mén)的感應(yīng)卡，這種感應(yīng)卡往往容易受到外界影響而失效，造成企業(yè)成本增加；指紋考勤則規(guī)避了上述所有問(wèn)題，但是對(duì)于員工卻并不友善，有些員工加班過(guò)晚或者忘記按指紋，便會(huì)導(dǎo)致考勤失效；云考勤如釘釘打卡，雖然可以設(shè)置提醒項(xiàng)目，但是軟件彈跳的無(wú)關(guān)信息往往會(huì)對(duì)員工造成干擾，降低員工效率。

人臉識(shí)別技術(shù)則為企業(yè)規(guī)避上述所有問(wèn)題提供了一個(gè)可能。人臉識(shí)別技術(shù)擁有如下特點(diǎn)：

（1）人臉特征唯一，不可替代。作為整個(gè)生命周期中個(gè)人身份唯一標(biāo)識(shí)的人臉特征，具有不可復(fù)制不可替代的特點(diǎn)。運(yùn)用在考勤系統(tǒng)中，可以有效避免代簽等行為，確保員工準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)在崗上班。

（2）人臉特征提取方式簡(jiǎn)單，成本極低。不同于傳統(tǒng)考勤方式需要借助特殊物品，如打卡機(jī)、感應(yīng)卡和指紋識(shí)別器等，人臉圖像完全可以借助已有的監(jiān)控視頻設(shè)備或者手機(jī)攝像頭進(jìn)行獲得，不需要安裝專(zhuān)門(mén)設(shè)備，降低企業(yè)成本，方便考勤管理。

（3）人臉識(shí)別技術(shù)擁有無(wú)接觸無(wú)妨礙優(yōu)勢(shì)。人臉識(shí)別過(guò)程中，從圖像采集、特征提取到人臉識(shí)別整個(gè)過(guò)程，都不需要人工輔助，更不需要員工特別做某些輔助工作。整個(gè)過(guò)程中，考勤系統(tǒng)可以做到完全無(wú)接觸，員工完全無(wú)干擾，有利于員工精力的分散，提高效率。

（4）人臉識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確率高、識(shí)別速度快。運(yùn)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別技術(shù)，在多個(gè)公開(kāi)人臉數(shù)據(jù)集上已經(jīng)做到和人眼辨識(shí)相同或者更高的準(zhǔn)確率和識(shí)別速度。同時(shí)，人臉識(shí)別技術(shù)取代了人工看守，節(jié)省了企業(yè)人力資源。

（5）直接生成電子文檔。運(yùn)用人臉識(shí)別技術(shù)的考勤系統(tǒng)，可以直接根據(jù)人臉識(shí)別結(jié)果生成考勤記錄電子文檔，全程沒(méi)有認(rèn)為干涉，可以排除人工失誤或者人情因素等不利影響，使得企業(yè)考勤記錄更加完善準(zhǔn)確和易于長(zhǎng)期保存。

將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在考勤系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)考勤全過(guò)程無(wú)接觸無(wú)干擾，同步生成考勤記錄，完全避免了代簽和人工記錄等過(guò)程中造成的不準(zhǔn)確和時(shí)間浪費(fèi)等問(wèn)題。為此，本文就基于人臉識(shí)別的企業(yè)考勤系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，然后嘗試對(duì)考勤系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，包括技術(shù)結(jié)構(gòu)和功能體系的設(shè)計(jì)，最后對(duì)當(dāng)前人臉識(shí)別技術(shù)在企業(yè)考勤系統(tǒng)中的運(yùn)用提出一些建議，期望能夠?qū)υ擃I(lǐng)域的發(fā)展提供幫助。

1 需求分析

1.1 業(yè)務(wù)需求

總體而言，基于人臉識(shí)別技術(shù)的企業(yè)考勤系統(tǒng)應(yīng)該規(guī)避原有考勤系統(tǒng)的缺點(diǎn)，甚至是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原有考勤系統(tǒng)。首先，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到考勤系統(tǒng)對(duì)于員工的較少甚至無(wú)干擾。其次，系統(tǒng)應(yīng)該做到整個(gè)流程電子化智能化，從最初的人員簽到至最終的考勤報(bào)表形成，全程不需要或者較少的人工輔助。最后，為了能夠讓系統(tǒng)順暢運(yùn)行以及更好的滿(mǎn)足新的需求，系統(tǒng)應(yīng)該便于維護(hù)和拓展。

1.2 用戶(hù)需求

企業(yè)考勤系統(tǒng)主要為企業(yè)管理層、人力資源部門(mén)以及員工而設(shè)計(jì)。對(duì)員工而言，考勤系統(tǒng)需要能夠快速準(zhǔn)確地記錄員工考勤信息，進(jìn)一步的，為了防止對(duì)員工形成過(guò)多的干擾，考勤系統(tǒng)應(yīng)該盡量做到對(duì)員工透明無(wú)接觸。對(duì)人力資源部門(mén)而言，考勤系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一站式體驗(yàn)，即從員工人臉識(shí)別自動(dòng)簽到至考勤記錄數(shù)據(jù)生成，應(yīng)該全程自動(dòng)化且可見(jiàn)，同時(shí)通過(guò)設(shè)置不同參數(shù)，形成各種可視化的報(bào)表。對(duì)企業(yè)管理層而言，考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要邏輯清晰簡(jiǎn)潔，功能模塊化，擁有參數(shù)設(shè)置權(quán)限，易于體現(xiàn)公司管理理念。

圖1 基于人臉識(shí)別的企業(yè)考勤系統(tǒng)框架

圖2 基于人臉識(shí)別的企業(yè)考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

1.3 產(chǎn)品建模

基于上述業(yè)務(wù)需求和用戶(hù)需求，我們可以初步設(shè)計(jì)企業(yè)考勤系統(tǒng)框架，如圖1所示。企業(yè)在考勤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源部分，系統(tǒng)借助人臉識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)簽到功能，可以有效確保員工考勤數(shù)據(jù)來(lái)源的準(zhǔn)確性，同時(shí)做到員工簽到過(guò)程的無(wú)打擾。人力資源部門(mén)擁有管理員權(quán)限，添加或者刪除員工信息，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特定員工考勤報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出和可視化，以及整體員工的考勤數(shù)據(jù)可視化等。管理層則擁有更高權(quán)限，能夠?qū)φ麄€(gè)考勤系統(tǒng)模塊和參數(shù)進(jìn)行設(shè)置調(diào)節(jié)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了最終方便數(shù)據(jù)導(dǎo)出與可視化，企業(yè)考勤系統(tǒng)可以考慮采用SpringMVC架構(gòu)。該架構(gòu)是典型的教科書(shū)式的MVC架構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)，且方便后期開(kāi)發(fā)者進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)拓展。在該架構(gòu)上，用戶(hù)可以在web端直接觀看數(shù)據(jù)所形成的可視化視圖，操作簡(jiǎn)單，屏蔽了復(fù)雜技術(shù)細(xì)節(jié)，對(duì)使用者較為友好。

SpringMVC由模型層、視圖層和控制層組成，模型層又進(jìn)一步分為業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層。數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層根據(jù)業(yè)務(wù)層傳遞的命令，對(duì)從人臉識(shí)別模塊形成的考勤數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，包括增刪查改。業(yè)務(wù)層則從控制層接受數(shù)據(jù)，根據(jù)自身規(guī)則協(xié)調(diào)模型層完成業(yè)務(wù)邏輯操作，返回控制層需要的數(shù)據(jù)?？刂茖迂?fù)責(zé)用戶(hù)交互，根據(jù)從視圖層獲取的用戶(hù)命令，向模型層索取所需數(shù)據(jù)。而視圖層則主要負(fù)責(zé)從模型層獲取數(shù)據(jù)，給用戶(hù)以可視化展示，并將用戶(hù)請(qǐng)求傳遞給控制層。當(dāng)模型層數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，視圖層相應(yīng)展示部分也會(huì)發(fā)生變化，從而確保底層考勤數(shù)據(jù)與展示數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確一致。

通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)，考勤系統(tǒng)可以在對(duì)員工沒(méi)有任何干擾的情況下，獲得諸如簽到、曠工、早退、遲到、怠工等考勤信息。這些考勤信息實(shí)時(shí)輸出并保存為電子文檔，存儲(chǔ)在企業(yè)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的考勤信息，SpringMVC可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)增刪查改、導(dǎo)出以及可視化考勤信息。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

結(jié)語(yǔ)：隨著企業(yè)對(duì)低成本高效率的管理系統(tǒng)要求的提高，傳統(tǒng)企業(yè)考勤系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足企業(yè)要求。人臉識(shí)別技術(shù)在無(wú)接觸無(wú)感知、高準(zhǔn)確率高速度等方面相比人工方式具有顯著優(yōu)勢(shì)。利用人臉識(shí)別技術(shù)，企業(yè)可以在不干擾員工的情況下，自動(dòng)完成考勤系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)的收集展示和導(dǎo)出，可以較大提高考勤系統(tǒng)效率。本文進(jìn)行了基于人臉識(shí)別技術(shù)的企業(yè)考勤系統(tǒng)的需求分析，做出系統(tǒng)的大致框架，隨后對(duì)具體的技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，給出了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，包括人臉識(shí)別在內(nèi)的人工智能技術(shù)必將在諸如企業(yè)考勤系統(tǒng)等管理系統(tǒng)中起到越來(lái)越大的作用。