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  • 用于生產線信息管理的可視化信號傳送

    發布時間:2022-5-7 10:50    發布者:eechina
    關鍵詞: 生產線 , 信息管理 , 可視化
    來源:Digi-Key
    作者:Etiido Uko, Lisa Eitel


    圖 1:可視化管理一詞意味著提供旨在提醒人員采取行動的信息溝通——與其他工廠車間只是為了傳遞信息的可視化溝通不同。像這樣的報警信號燈傳達了危險狀況的存在。(圖片來源:Getty Images)


    圖 2:就像交通信號燈在街道十字口管理駕駛人員的行為一樣,工業應用中的可視化管理設備旨在刺激人員對設定的流程要求作出反應。(圖片來源:Banner Engineering)

    用于貨物加工、分揀、輸送、組裝和包裝的生產線通常包含同時執行相互關聯但又獨立的任務的設備陣列。此類操作就有必要增加確保安全和不間斷生產的組件。在這里,可視化信號傳送組件就是關鍵。這些設備通過燈光或其他可視化(通常是彩色編碼)手段快速有效地將機器數據和其他可操作信息傳送給工廠人員——很少或不依賴書面指示或文字。

    在工業自動化方面,可視化管理也被稱為可視化控制,它是對精益生產和 IIoT 精益工廠方法的效率支持。這種可視化管理的形式可以是工廠地面上的簡單標記、溝通廣告牌和工件批次上的貼紙和標簽、控制站或機器上的燈塔(稱為安燈)和其他照明電子設備、裝配站零件盒上的燈帶,甚至是天花板上的平板顯示器,能夠向工廠人員傳達實時情況和指示。

    生產線可視化管理的主要目的是通過及時和主動溝通提醒操作員或技術人員做出必要的行動,確保所有的生產和裝配過程盡可能安全和有效地進行下去。

    可視化管理組件

    自動化設施中的可視化管理組件具有三種不同的功能——傳送關于生產線上機器和流程狀況的可操作信息,向機器操作員和其他工廠人員發出編碼指令,以及跟蹤生產線的性能,以便做出更明智的企業級決策。這些功能中的每一個都與專用可視化管理工具的對應陣容有關。

    為工廠人員提供可視化警報


    圖 3:可視化警報依賴于檢測機器事件發生的傳感器——并且通常還附帶發出聲音的報警器。這里展示的是一個壓電式 LED 發光報警器,用于面板安裝和通過 SAE J1939-15 協議進行 CAN 聯網。報警器的聲音是可配置的,以傳送各種警報狀況。(圖片來源:Floyd Bell Inc.)

    可視化警報是 LED 燈、指示燈和發光裝置,以光學方式引起機器操作員和工廠管理人員的注意——通常作為一個非常具體問題的專門警告。常見的報警原因包括機器卡塞、過載、過熱、泄漏、壓力下降、電氣故障、安全功能受阻和火災等。對于特別危急的情況,這些可視化警報會伴有聲音警報。

    例如,火災報警器集成了熱量和煙霧傳感器以及堅固耐用的電子元件,這些元件被編程為聲音和閃光信號輸出。在某些情況下,報警器還與高級控制器系統聯網,如果發生一系列不祥事件,該系統可以命令特定的報警器輸出其最明顯的警報。

    大多數工業報警器只傳達有發生錯誤的信息——沒有任何關于錯誤的根源或確切位置的細節。然而,工業級可視化警報器的設計方式通常能讓新手也能直觀地感受到存在的問題——最好能讓人立即了解問題的性質。例如,安裝在生產線上的警報器可能會在其相關的傳感器檢測到預設的廢品數量時閃爍或輸出一些類似的信號。這反過來又讓值班人員知道,在傳送帶或生產線上的某個未指定的點出現了問題。在其他機器上,可視化警報器被編程為根據定時模式閃光和關閉——很像海上水路交通的航道標志——每個閃爍模式都有編碼的含義。

    機器狀態指示器

    工業環境中的機器狀態指示器包括許多工程師在聽到指示器這個詞時想到的儀表、量具和計數器。事實上,狀態指示器還包括其他自動化組件——包括控制面板燈、燈塔和人機界面功能,它們標志著機器事件的發生或需要的人員響應。

    與專門傳達發生危險性、非程序性或其他過程性事件的警報相比,機器狀態指示器與行動性事件發生或對特定操作來說是正常的指標有關。例如,它們可以實時顯示以某種可調速度或扭矩運行的過程在被監測設備軸上所消耗的電量或產生的熱量。

    安燈和燈塔


    圖 4:與警報和指示器不同,安燈是專門針對單一機器狀況的裝置。安燈有各種堆疊(光色)數量和直徑。工業標準的支架和預接線加速了整合。(圖片來源:Menics)

    安燈是當今生產設施中常見的可視化管理組件。它們是具有不同垂直疊加顏色的塔燈。術語安燈一詞起源于一個日語單詞,指的是一種固定的燈籠——它在制造業中的使用源于豐田公司使用安燈來指代其早期現代工廠基于燈光的問題信號系統。

    安燈與其他可視化管理組件不同,因為每個組件都與特定的機器聯鎖、停止按鈕或操作跟蹤裝置有關。安燈系統最明顯的特點是,當出現問題時,它們為工作人員提供了停止生產線的手段。安燈的主要功能是向附近的人員傳達生產線上發生了一些問題。

    在安燈燈塔上,每種顏色都傳達了一種行業標準的信息。

    · 綠色表示生產線正在運行,沒有發現問題。
    · 黃色表示機器邏輯檢測到一個問題 ... 盡管生產可能仍在運行。當生產線出現異常時,安燈的黃燈通常會亮起,如溫度過高、短缺、機器故障或異常的廢品數量。觸發黃燈的問題是非關鍵性的,但如果不解決這些問題,可能會導致更嚴重的問題。
    · 紅色表示生產已經停止——通常是因為機器操作員觸發了機器聯鎖或按下了電子停止按鈕。當安燈系統檢測到或收到需要立即關注的關鍵問題的警報時,安燈燈塔的紅燈就會亮起——安燈系統就會停止生產。如果生產停止,但不是通過安燈系統(或因任何未被安燈系統檢測到的原因而停止),紅色安燈將閃爍紅光。生產在問題得到解決之前會一直保持停止。

    雖然最常見的安燈包括有紅燈、黃燈、綠燈的堆疊,但有些只包括紅燈和綠燈。還有人在堆疊中包括一個白燈和一個藍燈。安燈燈塔上藍燈的行業標準含義是請求援助——無論是運送補充材料、維護人員介入還是需要進行管理。另一方面,安燈燈塔上亮起的白色 LED 燈通常表示與監測到的生產力措施有關的機器特定狀況。

    更簡單的標識方法和工廠標牌


    圖 5:安全標牌采用了美國國家電氣制造商協會 (NEMA)、美國國家標準協會(ANSI 標準 Z535)和國際標準化組織(ISO 標準 7010)標準化的圖示法。(圖片來源:Getty Images)


    圖 6:適度的基于標志的可視化管理可以確保工廠人員的安全。(圖片來源:Clarion Safety Systems)

    工業環境中的可視化管理方式不一定是電子化的。在工作單元和機器周圍設置適度(低技術)的標記、標志和標簽是一個設計良好的精益生產工廠的基本要求。這種標志牌的作用是指示和引導工廠人員。例如,地面標識可以引導人流沿著安全路線通過生產設施。在其他地方,基于圖標的標簽可以清楚地指明工具的正確位置、用于組裝的分裝零件、設備軸、安全門和其他對象。

    基于標志的可視化管理中最重要的類型是與人員安全有關的。法律規定,凡是有高溫表面、電氣危險、潮濕地板或輻射風險的地方,都必須有這種標志。安全標志還提醒工人注意特定工作區域所需的個人防護設備 (PPE),以及他們何時接近限制未經授權人員進入的區域。生產線可視化管理的其他標志類型有層壓或硬塑料標簽和吊牌,描述了針對特定機器或工廠狀況采取的步驟,或如何操作一個簡單的裝置或設備。

    用于 KPI 的圖形板和人機界面


    圖 7:工廠中的操作和 KPI 板越來越多地采用數字 IIoT 連接屏幕的形式,以展示單個工作單元和工廠整體的表現。(圖片來源:Getty Images)

    雖然超出了本文的范圍,但值得注意的是,近年來,人們越來越依賴人機界面來傳達機器級別的警報和報警。這些人機界面警報是屏幕上明顯的信號,通常被圖標化,類似于工廠人員已經熟悉的物理圓頂燈和安燈。

    為了溝通與工廠和企業級指標有關的數據(以及一條或多條生產線的性能和當前情況的信息),工廠車間的圖形板是標準的。這些圖形板也有電子和非電子版之分。

    非電子圖形板是展示手寫信息和計算機打印生產統計數據的白板和公告板,這些信息與工作單元的吞吐率、零件完工和發貨、安全事故等有關。

    簡單的電子圖形板采取了 LED 記分牌形式,能夠在點陣屏幕上顯示數字。相比之下,更復雜的電子圖板包括數字平面顯示器,可以與機器聯網,實時顯示設備、工廠車間、甚至企業級數據。在許多情況下,針將目標吞吐量和其他運行數量與實際吞吐量和相關數量進行對比。此類數值稱為關鍵績效指標或 KPI——那些為企業級決策提供信息的運行率和改進度量指標。除了關鍵績效指標外,可視化管理板通常還包含與工作站訂單履行、生產的零件數、機器故障、不間斷運行小時數和無事故天數有關的績效統計。

    結語

    工業自動化背景下的可視化管理包括向工廠人員傳送非文字指令的系統和信號組件。實際上,專用于可視化管理功能的組件要么傳送關于工藝和機器狀態的信息,要么傳達關于生產線表現和產量的可操作細節。彩色的、發光的和閃爍的標志和信號的內在顯眼性是可視化管理成功的核心,也是 IIoT 可視化工廠的生產力優勢。
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