基于Android智能手機的現場質量檢驗數據采集方法

李 成， 吳唐越

(上海電機學院 商學院， 上海 201306)

基于Android智能手機的現場質量檢驗數據采集方法

李 成， 吳唐越

(上海電機學院 商學院， 上海 201306)

產品質量檢驗數據大量存在于生產加工特別是裝備制造現場，是質量管理和質量控制的基礎。提出了一種以Android智能手機為手持現場質量檢驗數據采集終端、3G/WIFI網絡為傳輸通路的現場質量檢驗數據采集方法，可以幫助質量檢驗人員非常方便的采集、處理現場質量檢驗數據。與傳統的人工采集方法相比，本方法具有很好的移動性、便捷性，較好地解決了現場質量數據采集的難題，有效地彌補了PC互聯網計算機管理系統的不足，為實現全面質量信息化管理奠定了堅實的基礎。

智能手機； Android系統； 現場質量檢驗； 數據采集； 軟件結構

現場質量檢驗是企業為了保證生產加工制造滿足設計要求，判斷產品質量是否合格的重要質量控制手段[1]。質量檢驗員不僅需要檢測或采集現場質量數據，還需要將采集得到的質量數據與設計要求對比，以判斷生產加工質量是否符合要求[2]，保證現場質量檢驗的準確性和快速性，對保證產品質量、提供生產效率，具有重要的影響[3]。

如今有一部分工業企業在現場使用具有例如RS-232/485等接口的自動化質量檢驗設備。這類設備可以基本實現實時的現場質量數據采集，并將實時數據傳輸至后臺處理。但是，這類接口采集的收據需要和后臺處理端有線連接，方可實現傳輸處理數據。所以，這類現場質量檢驗設備的局限性非常大，設備成本也非常高，并不能夠大范圍使用在工業現場；因此，大量的現場檢驗是人工利用傳統量儀測量，檢驗結果大都利用紙筆紀錄，存儲、傳遞和處理是非數字化，特別是在單件小批量制造企業，紙筆紀錄問題尤其突出[4]。在這類企業中，需要質量檢驗員拿著現場質量檢驗記錄單到生產現場，測量現場質量數據并填寫記錄表。如果企業建有計算機輔助質量系統，則需要回到檢驗站點，在計算機系統中人工錄入現場質量檢驗數據，才能得到數字化的質量數據，并且支持進行進一步的共享和處理[5-6]。這容易導致現場質量檢驗不及時，且極易發生由于二次錄入計算機系統不準確等問題，此外還不能對檢驗員的現場檢驗提供有效的輔助信息支持[7]。

隨著網絡技術和微電子的發展，手機、平板電腦近年來迅猛發展，其功能日新月異，處理性能越來越高、通訊速度越來快、音視頻/GPS等功能越來越多，已遠超幾年前的PDA個人數據終端[8]；Android、Ios、Windows Phone等3大移動操作系統為手機軟件的開發提供了很好的平臺[9]；而3G/WIFI協議的建立，則加快了信息的傳遞速度。所有這些，都讓手機從單一的通訊設備變為一個手持信息交換平臺[10]。

目前，國內已有眾多類似的基于移動互聯網技術，采用智能手機作為客戶端的工程研究與應用，例如現場采集道路設施空間位置與屬性數據及其三維場景[11]；研究利用移動互聯網作為進行更高效的市場調研技術手段[12]；研發適合養護道班工人使用的干線公路養護數據采集系統，為道路信息系統提供數據基礎[13]；采用智能手機進行公交數據的采集工作，實現公交數據的實時更新[14]；利用智能手機的智能感知功能多角度獲取人體體征信息,從望、聞、問和切4方面能初步評估人體的健康狀態[15]；以家用電腦、智能手機以及物聯網技術為數字、通訊平臺，構建家庭健康保健數據采集與處理系統[16]；在田間野外快速錄入、及時傳輸作物品種田間測試數據，評價、篩選新品種[17]；配電網檢修運行作業現場數據的及時采集、處理以及與調度中心實時、雙向的信息交互[18]。

在工業現場使用智能手機輔助生產控制、質量管理等方面的應用還是比較少的。作者開發了基于Android智能手機的現場質量檢數據采集系統，可很大程度上的代替原先效率低下的紙筆記錄，讓現場質量檢驗數據采集具有較好的移動性、便捷性，解決現場質量數據采集的難題[19]。

1 現場質量檢驗數據采集系統

基于智能手機的現場質量檢驗數據采集系統將采用Android智能手機為前端數據采集設備。首先，識別檢驗對象、采集相關質量檢驗數據，通過3G/WIFI上傳到客戶服務器；其次，服務器可通過分析處理，將相關的信息通過網絡傳遞給智能手機，實現現場質量檢驗的實時雙向交互。

1.1軟件結構

本文基于B/S模式開發，因為： ① 智能手機作為手持設備，最大的特點是可移動性，為此C/S模式是不適合的。② 其安裝和維護方便，便于在數量眾多的現場質量檢驗工作中應用。③ 可以比較容易和企業現有各種信息系統兼容，作為其最低層的信息采集終端。

1.2系統功能

主要功能分為3個部分： ① 現場數據的采集和上傳。手持端軟件的主要內容包括檢驗對象的快速識別，檢驗數據的快速采集，以及實時上傳服務器等功能。② 現場數據的存儲和處理。服務器對采集到的數據加以存儲、處理。③ 現場輔助信息支持。由服務器端向現場提供所需要的輔助信息支持，如設計要求、設計圖紙、檢驗要求、檢驗規程等。系統功能如圖1所示。

圖1 現場質量檢驗數據采集系統功能Fig.1 Functions of on-site quality inspection data collection

1.3軟件設計

該系統軟件主要在Android平臺下開發設計[11]。系統軟件功能框如圖2所示。根據軟件框圖設計出了基于Android手機端的操作流程圖如圖3所示。

圖2 基于智能手機現場質量檢驗數據采集系統軟件框圖Fig.2 Software block diagram of the on-site qualityinspection data collection based on Android

圖3 現場質量檢驗數據采集操作流程Fig.3 Operation of on-site quality inspection data collection

從軟件結構框圖可以看出，本軟件在Android端主要以識別設備、采集現場數據以及信息回饋為主，輔助以用戶登陸和退出界面的UI設計。

登陸界面設計成常規的用戶名/密碼型，從而可以保證現場質量檢驗數據的安全。在產品識別界面中，用戶可以通過代碼或條碼掃描來確定產品采集項，在條碼掃瞄中，調用了攝像頭模塊掃瞄產品條碼，而代碼錄入則是錄入產品代碼。根據采集項采集產品的現場質量檢驗數據，將初始數據填補，獲得此產品的現場質量檢驗數據。信息回饋則是在數據傳輸至后臺分析后，將回饋數據返回至手機端，完成一次現場質量檢驗數據采集。

2 現場質量檢驗數據采集系統的實現

現場質量檢驗數據采集系統主要由軟件系統和手持智能終端設備等組成。其中，軟件系統包括手持端軟件和后臺軟件兩部分。后者可是通用的ERP/MES/IQS等系統，也可根據實際需要定制開發的質量管理系統，本文的主要工作是開發了手持端原型軟件。部分功能及軟件界面如下。

(1) 安裝及登錄。圖4(a)是在手機端安裝成功的界面，點擊桌面圖標，即可啟動手機端軟件，打開登錄頁面[2]；圖4(b)是登錄界面，輸入〈用戶名〉和〈密碼〉[3]，點擊〈登錄〉按鍵[4]以進入系統。如果沒有輸入用戶名或密碼，系統會彈出提示。

(2) 系統主界面及查詢界面。登錄后進入如圖5(a)的系統主界面。用戶可選擇數據采集[2]，查詢[3]或其他功能，系統會顯示當前登錄的用戶名[4]。選擇[5]退出系統。

(3) 查詢界面。點擊主頁的〈數據采集〉，進入如圖5(b)所示的查詢界面，用戶可通過兩種方式識別產品： ① 輸入產品編號(如001)[1]，點擊查詢按鈕[2]。② 點擊掃描按鈕[3]，打開條碼掃描頁面，掃描產品條碼，自動查詢出產品信息[4]。

圖4 原型系統安裝及登錄界面Fig.4 Typical software installation and login window

圖5 原型系統主界面及查詢界面Fig.5 Main window and enquiry window

(4) 產品信息明細初始界面。識別產品后，進入如圖6所示的產品信息明細初始頁面，可以查看產品001的所有詳細的初始信息。點擊[1]進入產品信息回饋頁面，點擊[2]進行現場照片回饋，點擊[3]返回上一頁。

圖6 原型系統產品信息明細初始界面Fig.6 Detail of first-set window

(5) 產品數據回饋界面和實際產品信息明細界面。點擊〈產品詳細信息〉進入圖7(a)所示的產品數據回饋頁面，根據現場采集的數據，將初始的產品信息，價格〈100.0〉寬度〈20.0〉高度〈30.0〉修改為實際產品信息，價格〈350.0〉寬度〈550.0〉高度〈65.0〉并點擊提交。系統返回如圖7(b)所示的產品信息頁面，產品信息更新為回饋修改后的實際值[1]。

圖7 原型系統產品數據回饋界面及實際產品信息明細界面Fig.7 Prototype data feedback interface and actualproduct detail interface

(6) 產品照片采集及回饋界面。點擊圖8(a)產品詳細信息頁面中相機按鈕[1]，進入拍照回饋頁面圖8(b)，拍攝產品照片并提交，系統返回產品詳細信息頁面，在圖8(a)〈照片回饋〉下面出現新拍照的文件名和時間[2]。點擊該文件，可對照片進行預覽。

圖8 原型系統產品照片采集及回饋界面Fig.8 Interface of prototype pictureacquisition and feedback

3 現場質量檢驗數據采集方法的拓展應用

本系統不僅可基于智能手機用于現場質量檢驗數據的采集，還可廣泛用于其他諸多工業現場。

(1) 生產現場生產加工現場動態看板。特別是與企業的ERP系統、RFID/條碼等識別技術相結合之后，可以非常方便地為現場生產人員提供生產計劃調度、加工工藝要求等多方面的信息。

(2) 設備現場安裝與維護。產品的運行維護很難形成智能化狀態，然而，通過信息的智能交互，通知該設備維護的時間、具體部件、要求等，形成智能的運行維護。

(3) 設備巡檢。大多數設備需要不定期的巡檢，為了加快如電力傳輸設備的巡檢，本系統結合GPS的定位功能可以達到快速、準確的信息采集，完成設備巡檢工作。

(4) 抄表。結合RFID/條碼等的識別功能，可快速采集、傳輸儀器抄表數據；還可與曾經的抄表信息對比，從中判斷出該儀器運行是否正常。

(5) 倉儲物流。與GPS和RFID連接后，可獲悉該商品的物流類型、物流路徑、所處位置等。從而加快物流的速度和準確性，達到信息化的物流。

4 結 語

與傳統現場質量檢驗數據采集方法相比，基于Android智能手機的現場質量檢驗數據采集具有幾大優勢： ① 簡化錄入工作，提供工作效率。通過Android智能手機記錄現場數據，使得現場質量檢驗數據的采集工作實現了簡捷、規范和數字化；② 提高了現場質量檢驗數據采集的及時性和準確性；③ 降低了信息化成本。由于采用的是移動通信方式(3G/WIFI)；因此，不需要額外的網絡布線施工，也降低了系統維護難度。

未來，如果該系統與制造企業中的PDM/CAD/CAPP/ERP/MES/IQS等制造信息系統進行良好的融合，則可以為企業采集到更充分的底層質量數據，為企業實現全面的質量信息化提供堅實的保障，該系統具有很好的工程應用前景。

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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

教育部人文社會科學研究青年基金項目資助(12YJA630055)；上海市教育委員會科研創新項目資助(12YZ184)；上海電機學院科研啟動經費項目資助(11C410)；上海電機學院重點學科資助(10XKJ01)

李 成(1967-)，男，副教授，博士，主要研究方向為質量與可靠性工程、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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