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)標準化規(guī)范培訓重理論，輕實際，不夠直觀，參加培訓需要從生產(chǎn)中抽調(diào)人員，打亂正常排班，影響日常工作，培訓效果不佳。文章通過對煙草物流作業(yè)標準培訓現(xiàn)狀的分析，提出了基于AR技術(shù)的智慧物流作業(yè)標準可視化平臺，著力培養(yǎng)作業(yè)人員標準化意識，有效減少了無效勞動環(huán)節(jié)，降低了學習成本，提升了標準化能力。

關(guān)鍵詞：煙草物流;作業(yè)標準;AR技術(shù);3D交互技術(shù)

中圖分類號：TP311.13 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：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

如今我國煙草物流的飛速發(fā)展，人們對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，引進先進的現(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)工作者與社會的共同努力建設下，煙草行業(yè)終于得以實現(xiàn)重大突破，從開始的亦步亦趨，到如今的穩(wěn)定發(fā)展，煙草物流建設遵循著小起步點到大方向發(fā)展的自身原則，在市場上占據(jù)了一席之地。

雖然煙草行業(yè)在建設體系以及操作規(guī)范上已貫徹落實相關(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)的方式學習、掌握物流作業(yè)標準規(guī)范很難達到理想效果，因此這一系列的應用在推廣中遭遇到了各種困難，導致標準規(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，通過圖文、動畫模擬等新媒介，針對重要作業(yè)環(huán)節(jié)及崗位操作，建設并形成了一套可交互的統(tǒng)一標準規(guī)范。引導作業(yè)人員標準操作走向，將被動接受轉(zhuǎn)化成主動操作，給學習帶來新鮮感，在親身體驗過程中加深記憶與理解，進而實現(xiàn)相關(guān)規(guī)范、操作的掌握。

1 ?物流作業(yè)標準化分析

1.1 ?現(xiàn)狀及問題

物流作業(yè)標準化規(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)標準化規(guī)范的設計制作、管理、培訓和使用方面均存在不少問題。

1.1.1 ?原始素材獲取與維護困難

物流作業(yè)標準化規(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間，勞動強度很大。例如，僅一幅設備插圖，其中的設備多角度展示圖就很難詳細繪制，且形成的成果往往分散在各個班組的專業(yè)人員手中，缺乏集中共享管理途徑，重用性低。

1.1.2 ?不便于學習掌握

目前的物流作業(yè)標準化規(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)的動作流程、完成標準。由于靜態(tài)圖文缺乏互動能力，不夠直觀形象，難以被初學者理解與記憶，大量的生產(chǎn)作業(yè)知識即便是熟練者也難以記憶;使用者只能被動接受，只有通過現(xiàn)場反復觀摩、實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)標準化規(guī)范缺乏集中共享的管理途徑，一旦相關(guān)設備的生產(chǎn)作業(yè)資料變更、調(diào)整，勢必導致已經(jīng)發(fā)布的物流作業(yè)標準化規(guī)范難以及時更新，也無法保證所有相關(guān)部門、人員都能迅速獲取到相應的版本資料，很可能造成運維檢修上的問題，進而產(chǎn)生安全生產(chǎn)隱患。

1.2 ?平臺目標

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

通過智慧物流作業(yè)標準可視化平臺的建設，使傳統(tǒng)的作業(yè)標準化規(guī)范的學習更加生動和全面，讓作業(yè)人員主動發(fā)現(xiàn)操作過程中的問題，及時改正，進一步提高物流作業(yè)標準化水平。幫助煙草物流快速建立健全的標準化教育體系，同時開展多維度的作業(yè)標準化學習與培訓，增強作業(yè)人員標準化作業(yè)意識，有效推進標準化作業(yè)的實施，降低無效作業(yè)環(huán)節(jié)，提升人身安全保障，達到精益管理的目的。

1.3 ?應用前景

運用智慧物流作業(yè)標準可視化平臺可以明顯提高煙草物流在崗位標準認知的工作效率，從而降低工作成本，使作業(yè)人員充分的學習到標準規(guī)范的作業(yè)步驟，從而改變了習慣性違規(guī)的錯誤，從另一方面來看，該平臺極大地降低了作業(yè)人員的培訓成本，為作業(yè)人員培訓教學提供更為高效、優(yōu)秀的新模式。

2 ?主要技術(shù)難點和創(chuàng)新點

2.1 ?技術(shù)難點

智慧物流作業(yè)標準可視化平臺通過3D交互技術(shù)實現(xiàn)三維內(nèi)容的呈現(xiàn)和用戶交互，采用三維實時分布式渲染技術(shù)來實現(xiàn)無限大規(guī)模場景的實時渲染，與其他技術(shù)的比較具有畫面表現(xiàn)真實、互動性強、適合拓展物流作業(yè)標準可視化功能應用等特點。需要達到以下標準。

2.1.1 ?智能加載技術(shù)

智慧物流作業(yè)標準可視化平臺以增強現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality，AR）和3D交互技術(shù)為基礎，會使得移動終端承載大量的三維場景數(shù)據(jù)資源，因此對硬件的要求會比較高。為保證三維場景可以在移動端上流暢運行，需研究和實現(xiàn)一種智能的數(shù)據(jù)加載技術(shù)。

當AR圖像識別完畢后，三維引擎會根據(jù)呈現(xiàn)視角的距離，自動計算三維渲染數(shù)據(jù)，采用分布式加載方式，由近到遠的順序呈現(xiàn)三維內(nèi)容。引擎將遠處場景進行二次處理，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。同時三維引擎還應具備場景卸載功能，即在切換新場景時應對前一三維場景數(shù)據(jù)進行卸載，并完成初始化，確保最流暢的用戶體驗。

2.1.2 ?高效的渲染內(nèi)核

3D交互技術(shù)采用先進的軟件系統(tǒng)架構(gòu)對復雜的三維空間進行概括，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、支持跨平臺等特性外，該技術(shù)也對三維圖形的渲染效果做了長期、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。采用先進的渲染架構(gòu)和強大的材質(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

吸收先進的安全生產(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)建基于崗位職責劃分的智慧物流作業(yè)標準可視化平臺，不僅讓新入職員工通過可交互的學習方式迅速掌握生產(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)的問題并及時改進，從而保證現(xiàn)場作業(yè)的科學性和規(guī)范性。

3 ?建設思路及重點

3.1 ?建設思路

針對重要作業(yè)環(huán)節(jié)及崗位的操作，形成可交互的統(tǒng)一標準規(guī)范。通過圖文、動畫模擬、操作模擬等形式幫助生產(chǎn)作業(yè)人員了解相關(guān)知識，將被動接受轉(zhuǎn)化成主動操作，強化學習效果，降低培訓成本。

3.2 ?建設重點

3.2.1 ?三維動畫模擬

建設倉儲、分揀、配送、設備、車輛等作業(yè)環(huán)境三維模型，并為其制作場景及人物骨骼動畫，真實還原作業(yè)標準化流程，全方位立體展示和講解作業(yè)過程中的注意事項等內(nèi)容，幫助作業(yè)人員快速掌握作業(yè)標準化規(guī)范要求。構(gòu)建物流作業(yè)標準三維動畫，細致描述不同環(huán)節(jié)和流程下動作規(guī)范，讓學習更加具象，同時三維動畫以其形象直觀、表現(xiàn)力豐富的特點不僅可以激活作業(yè)人員的學習興趣，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。

3.2.2 ?富媒體交互集成重要信息提醒窗口，在學習培訓過程中，對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，通過點擊UI按鈕或交互熱點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行展示。方便作業(yè)人員對知識點的歸納與總結(jié)。如圖1所示。

3.2.3 ?操作模擬

智慧物流作業(yè)標準可視化平臺不僅可以演示標準化作業(yè)流程，還具備自由操作模式，對知識點鞏固和考核。在這種模式下，作業(yè)流程動畫將可劃分成多個步驟，由使用者進行自由選擇操作順序，一旦操作有誤，界面將會高亮閃爍，并彈出提示錯誤。這種學習方式可以有效的提高使用者的學習興趣，打破了以往被動接受的傳統(tǒng)教學模式，更好地鞏固知識要點，達到快速提高作業(yè)人員實際操作技能和標準化作業(yè)水平的目的。如圖2所示。

4 ?關(guān)鍵技術(shù)與應用

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)得到廣泛應用。其原理簡單來講，就是將虛擬物體通過利用攝像頭或傳感器疊加到真實的空間內(nèi)，讓用戶可以進行交互操作，切實身臨其境的體驗感。

基于AR技術(shù)的智慧物流作業(yè)標準可視化平臺，將不同的作業(yè)標準化規(guī)范分別設定為唯一圖像，進行渲染綁定，通過使用移動終端APP采集真實場景中的對應圖像，對其進行分析和重構(gòu)，以實現(xiàn)三維虛擬場景與真實場景的疊加融合。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多年的時間，其應用領(lǐng)域非常廣泛，如VR/AR領(lǐng)域、無人機領(lǐng)域、無人駕駛領(lǐng)域、機器人領(lǐng)域等。而本文重點研究的便是在SLAM技術(shù)在AR領(lǐng)域中的應用。根據(jù)SLAM技術(shù)獲取攝像頭當前視角下對三維虛擬場景的疊加渲染，這種相對完美的技術(shù)手段會讓虛實結(jié)合更加真實。

智慧物流作業(yè)標準可視化平臺基于對SLAM的開發(fā)和應用，為用戶提供了一種新的AR交互方式，不需要標記和初始化操作便可在環(huán)境中放置三維模型。將作業(yè)標準可視化AR虛擬內(nèi)容放置在環(huán)境中，算法自動檢測周圍特征點，AR虛擬內(nèi)容會根據(jù)特征點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。實現(xiàn)AR虛擬內(nèi)容自動貼合跟蹤真實物體表面，貼合環(huán)境表面運動，使虛擬物體與真實物體完美匹配，帶來更強的真實融合感。

4.3 ?3D交互技術(shù)

3D交互技術(shù)是三維軟件應用的基礎技術(shù)，該技術(shù)可實現(xiàn)眾多基于3D的互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)的三維呈現(xiàn)與交互方式，在實現(xiàn)物流作業(yè)標準可視化互動中，創(chuàng)建獨特的三維場景模型、三維物品模型、三維特效、三維互動熱點、圖文影音介紹、三維原理仿真等內(nèi)容，創(chuàng)建成獨立支持三維可視化互動的數(shù)據(jù)庫，保障數(shù)字化服務，以高體驗的三維視覺形式體現(xiàn)。

3D引擎作為實現(xiàn)3D交互的一種底層核心開發(fā)工具，有著為用戶創(chuàng)建三維虛擬場景的能力，并且引擎以C#的形式為編輯器和三維虛擬場景創(chuàng)建拖放式的腳本，用于API關(guān)聯(lián)與三維對象的驅(qū)動。支持Windows高級圖形API，包括DirectX 3D和OpenGL，對于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)揮硬件性能達到逼真的渲染效果。同時3D引擎支持三維場景的紋理壓縮、Mipmap和分辨率設置，并提供對凹凸映射、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態(tài)陰影功能。支持使用創(chuàng)建自定義頂點、Shader和CG級的表面著色器。

5 ?結(jié) ?論

經(jīng)過多年的實踐和發(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)得到廣泛應用。這幾種創(chuàng)新性技術(shù)手段的結(jié)合應用可以有效地解決傳統(tǒng)作業(yè)標準化規(guī)范文字資料不夠形象直觀，無法闡述復雜操作和常見錯誤的問題。本文充分考慮煙草物流現(xiàn)有SOP資源的統(tǒng)一收集、整理，采用先進的軟件平臺架構(gòu)，利用圖文、可交互式三維動畫將各崗位人員作業(yè)標準進行模擬演示，構(gòu)建基于AR的智慧物流作業(yè)標準可視化平臺，實現(xiàn)不同崗位的作業(yè)人員隨時隨地學習和掌握物流作業(yè)標準化規(guī)范，達到強化安全生產(chǎn)意識的目標。

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作者簡介：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)劃設計、物流技術(shù)應用。