供电企业集成VR技术的标准化作业APP掌上平台研发陈秋平杨威

陈秋平杨威

（国网宿迁供电公司223800）

摘要：结合供电企业标准化作业工作实际，研发了集成VR技术的标准化作业APP掌上平台，确保标准化建设成果在公司的切实落地、切实融合、切实应用。为专业管理人员和一线班组员工提供了电子化、小型化、智能化的标准化作业VR掌中应用平台。

关键词：人工智能和虚拟现实；标准化作业；VR技术；现场导师；VR模拟演练；专家多人在线

1创意目的和意义

供电企业传统的花大量金钱的培训投入并没有产出大批量的高素质的技能人才，金字塔人才结构中高层次人才短缺依然是困扰高层领导的难题，企业标准化、精益化管理的提升的瓶颈无法打破，迫切需要创新应用电力工作现场导师—集成VR技术的标准化作业APP掌上平台，探索先进的工作现场支撑手段。

1.1标准化作业的发展和应用状况

电力企业每年都会为一线人员投入大量的人力、物力、财力进行公司各层级标准化作业培训及事故演习，但是脱离实际的课堂培训有时难以获得让人欣慰的效果，而依托于现实的每年零星的模拟实操演练又要受到自身安全考量和不可重复性等诸多问题困扰，结果是一线人员每天忙得捉襟见肘，现场工作能力还是略差，不能在岗位独当一面，需要各岗位仅有的几个业务能手独自支撑着才能完成大型工作。他们能力不足体现为首先部分员工岗位不清，责任不明，分工不细，制度标准和流程间缺乏紧密耦合，标准执行上存在差异，员工按定式思维处理问题的依赖性较强。其次现场操作有疑惑部分不能及时发现并引起重视。

同时传统作业展现形式的新颖性、内容查阅的便捷性、要素辨识的时效性不足，造成管理与实际需求差异性较大。

1.2创意的现实意义

掌中导师平台将填补电力系统面向作业现场开发的空白。标准化作业APP掌上应用平台将原本分散独立的各要素融合应用，向广大员工一体化呈现了“做什么、谁来做、怎么做、做到什么程度、做得怎么样”岗位工作程序，对实际工作的顺利实施有着很重要指导和规范作用。集成VR技术的APP掌上平台将成为实施各项工作的标准载体，成为真正的现场导师，为企业的发展带来强劲动力支撑。

2本项目研究内容、原理和实施计划

2.1研究内容

按照流程化设计思路，在变电检修等作业现场集成VR技术实现五大功能区：登陆、岗位业务流程制度一体化、VR模拟现场、可视化作业指导、知识共享；8大模块：登陆、目录、流程、节点显示、岗位职责、设备VR模拟演练、可视化作业指导、多人在线知识共享。研究主要内容如下：

2.1.1岗位、流程、标准的智能一体化

该平台紧贴实际、规范执行，将工作业务实际与顶层设计标准流程充分结合，实现业务与标准的一一对应。首先创新设计流程地图和流程框架，对国网公司总部通用制度及批复制定的实施细则，按照流程框架进行全面匹配，特别是对以满足一线班组为实施主体的352项操作级流程进行反复推演确认，保证APP与班组具体操作步骤的时时对应，实现班组业务界限清晰。其次建立APP流程角色体系，促进班组人与事的有机匹配。按照班组建设涉及的内容，遵照业务流程执行程序设定人员的责任与权限，建立与班组建设相匹配的流程角色，通过角色关联一线班组岗位，实现了流程与岗位的“松耦合”，确保一线岗位员工通过业务执行动态关联到班组工作的内容及遵循的规范，实现班组日常工作程序化（图1）。

图1标准化作业APP智能一体化

2.1.2设备VR模拟演练

为进一步提高作业人员对生产环境、生产流程、危险点及各安全、应急措施的熟练程度，集成VR技术的标准化作业平台APP结合实际作业流程集成与各个环节对应的虚拟现实演练，模拟实际生产环境生成场景，利用相机模拟一线生产员工，当演练人员进行行走、设备操作，发出语音等行为时时触发演练场景的变化，通过双方交互模拟现实生产环境，将业务操作风险点和控制措施与业务流程环节对应匹配，实现模拟现场操作、每一步误操作和高危行为语音告警及重大事故的生产环境模拟演练。一线生产人员通过标准化作业模拟功能模块，促进班组操作级风险由事后监督向事前预防与事中管控转变，降低事故风险。

2.1.3现场可视化电子作业指导

完善变电运行、检修、信通等班组标准化视频作业指导书，选取典型业务制作标准化作业视频，深化班组现场管理，促进现场作业管理更加规范化、标准化。研究建立标准作业程序、作业表单、设备备件与材料、工器具仪表、工作状态等模型的规范和方法，实现标准作业程序的视频化。

2.1.4专家多人在线知识共享

一线作业人员通过APP与技术专家实时沟通，远端人员通过音视频功能直接接触一线生产现场，多人在线监护、提供技术支持。

2.1.5准化作业VR实现

将虚拟现实技术和标准化作业APP掌上平台结合，VR虚拟演练环境以现实演练环境为基础进行搭建，融合多感知性、强存在感、高度交互性的VR技术将让受训者如身临其境一般，在受训人员确保安全的情况下可以全身心的投入实训，同时我们可以畅想与掌上APP相融合的多人在线虚拟演练功能将具有灵活、轻便的功能，即使在家你也可以点开APP和同事加入一场别致的“战场演练”。

模块设计构成如下（图2）：

图2APP八大模块

2.2原理

为了提高APP的安全性能同时降低研发难度、加快整体研发采用原生态与WEB相结合的hybrid模式，利用ironic开发工具，用户客户端APP基于Android及IOS终端平台，服务端采用web+数据主服务器对用户数据进行分析、计算、处理，提供安全、事物等系统级服务，同时提供更加安全的认证机制，保证数据传输的高度机密，采用C/S（客户端与服务器）架构模式进行搭建，通过http或tcp协议与服务器端实现连接，终端采用移动手机和VR虚拟眼镜等（图3）。

图3准化作业APP原理图

2.3实施计划

APP实施过程全寿命周期计划包括以下环节：需求梳理、界面设计、功能实现、系统化测试、发布及上线试运行。

2.3.1功能需求梳理

（1）图文推送及音视频播放功能

该款APP的研发目的是为一线电力作业提供标准化的移动式支撑手段，针对不同电力工作及生产环节，提供现场作业的标准规范、提示可能出现的危险点、保证安全的技术及组织措施，为电力生产提供教科书式的指导。工作人员在进入工作现场开展工作前，即可通过微应用点击相关模块，APP终端即请求获取源端设置的基于HHTP或RSTS协议格式的视频流或图文进行推送。

（2）VR现场作业模拟

APP结合实际作业流程集成与各个环节对应的VR演练模拟，根据APP每一步操作提出详细的解释，并对高危行为进行告警。一线生产人员通过标准化作业模拟功能模块，可以提高对实操生产的认识，降低事故风险。

（3）多人在线会议

掌上微应用是现场作业的移动支撑平台，初步规划整合多人视频通话功能，一线作业人员通过APP与技术专家实时沟通，将APP转化成移动工作助手及多人移动会议间，真正实现标准化作业APP的研发初衷。为减少研发成本，进行流量控制，该功能模块初步定义为一线生产现场具有向上音频、视频流量传输，而会议端只具有对外音频及文字传输功能。

2.3.2APP界面UI设计

APP是提供面向生产环境的技术支撑，需要与生产人员具有良好、友善的交互界面，具备简单明了、容易上手的特点，各个功能模块具备必要的详情介绍，避免界面设置不合理，产品使用体验晦涩造成的作业困扰。

2.3.3功能实现

（1）服务器架设：前端APP的功能实现需要强大的后台APP服务器及WEB服务器支撑，编写数据库文件，为APP提供双向交互接口，同时进行流量处理。

（2）通信介质：目前电力企业移动终端采用运营商4G信号，VPN通道技术实现与企业网络的互联，未来电力企业无线4G专网的构建，将为标准化作业平台与服务器的数据互联提供更加方便、灵活、高度保密的通道。

（3）信息安全保护机制：标准化移动作业终端基于IOS或android操作系统，但是由于操作系统漏洞、代码缺陷、信道开放特性，终端与服务器在双向数据交互过程中存在一定的安全隐患，因此为了保护企业网络设备的安全采用安全接入平台及流量监控探针，通过APN技术强制用户接受准入申请与准入审核介入网络，账号与终端设备识别绑定防止非法用户登录；并对传输信息进行加密，保护敏感信息。通过以上措施为终端设备、企业网络提供可靠、稳定的保障。

（4）VR技术实现：首先静态场景开发场景scene、相机camera、实体entity，设置实体的位移、大小、旋转等属性来布局用户的虚拟环境；其次场景元素增加动画，采用用户事件触发，控制相机或者实体的属性来实现动画。

2.3.4系统化测试

UI测试主要针对界面、空间、布局的外观进行测试；需要APP提供优良的用户体验。功能测试：根据项目初期预设的功能需求，通过计划、功能点划分、合理的用例测试APP的各个功能实现。性能测试：标准化作业APP需要进行CPU、内存占用，电量消耗，流量使用等常规性能测试，充分考虑在多用户大流量、长时间作业、特殊作业环境下的APP稳定性。测试完成后，根据的测试报告，对APP进行bug修复及系统优化。

3创意目标和预期成效

（1）VR技术实现现场标准化作业，彻底颠覆了传统学习模式，生产作业现场身临其境的体验让学习和工作变得轻松自如驾驭。

（2）成为指导实际业务的现场导师。集成VR技术的标准化作业APP掌上平台可以随时随地查阅，促进员工开展“碎片化”培训学习岗位业务流程、制度、标准和规程规范；设备操作模拟和可视化电子作业指导书承载的是和现场无缝衔接，变成真正的工作现场导师，金字塔结构中高层人员技能人员更多的产生。

（3）成为促进效率提升的重要载体。便捷的APP平台可以在最短的时间内确定业务责任主体，理清业务界面，提升业务协同效率，缩短业务推进时间。

（4）成为保障电力安全的重要手段。本质安全的核心是以人为本，人员技能水平成了主动安全的关键制约因素，标准化作业APP设备操作模拟和可视化电子作业指导书承载的是和现场无缝衔接，可以让一线作业人员快速辨识现场安全风险要素，将大大减少事故和停电，为电力安全保驾护航。

（5）成为现场实战型人才助推器。几乎绝大多数的培训是脱离现场的，让“教端”和“受端”无法成正比例，再好的教学因人的理解接受程度打了很多折扣，更别提应用到实际工作了，未来面向生产现场的掌上微应用平台将摆脱这种纠结，成为企业大力开拓的方向，助推更多更好的实战型人才脱颖而出。

参考文献：

[1]《虚拟现实技术及其应用》庄春华、王普编著，电子工业出版社2010.6.1出版

[2]国家电网、江苏电力颁发的352项流程及作业指导书

作者简介：

陈秋平国网宿迁供电公司信通分公司信息技术专职，高级工程师，江苏省电力公司信息通信优秀技术专家，作为项目负责人曾3次在省公司级创新项目中获奖，擅长学习和发掘新的创新思路。

杨威国网宿迁供电公司变电运维室宿豫运维班班长，工程师，国家电网公司，变电检修优秀技能专家，作为项目负责人曾4次在江苏省QC成果中荣获一等奖，擅长变电检修现场标准化作业。