Visuel signalering til informeret styring af produktionslinjer

Figur 1: Udtrykket visuel styring indebærer kommunikation, der skal tilskynde personalet til at handle - hvilket adskiller sig fra anden visuel kommunikation på fabriksgulvet, der blot skal formidle information. Advarselslamper som disse viser, at der er tale om en farlig tilstand. (Billedkilde: Getty Images)

Figur 2: Ligesom trafiklys styrer bilisternes adfærd i vejkryds, har visuelt styringsudstyr i industrielle applikationer til formål at tilskynde personalet til at reagere på de fastsatte proceskrav. (Billedkilde: Banner Engineering)

Produktionslinjer til behandling, sortering, transport, samling og emballering af varer omfatter typisk udstyrsgrupper, der samtidig udfører indbyrdes forbundne, om end separate opgaver. Sådanne operationer kræver inddragelse af komponenter for at sikre sikker og uafbrudt produktion. Her er visuelle signaleringskomponenter afgørende. De kommunikerer hurtigt og effektivt maskindata og andre oplysninger, der kan bruges til handling, til fabrikkens personale via lys eller andre visuelle (ofte farvekodede) midler - med lidt eller ingen afhængighed af skriftlige instruktioner eller tekst.

I forbindelse med industriel automatisering er visuel kontrol også kendt som visuel kontrol, og visuel styring understøtter lean manufacturing og effektiviteten af IIoT lean-factory-tilgange. En sådan visuel styring kan tage form af simple markeringer på fabriksgulve, klistermærker og tags på kommunikationsskilte og emner, lysmaster (kaldet andon lys) og anden belyst elektronik på kontrolstationer eller maskiner, lysstrimler på monteringsstationens emnebeholdere og endda fladskærme i loftet til at kommunikere realtidsforhold og instruktioner til fabrikkens personale.

Det primære formål med visuel styring i produktionslinjer er at sikre, at alle produktions- og samlingsprocesser foregår så sikkert og effektivt som muligt gennem rettidig og proaktiv kommunikation af nødvendige operatør- eller teknikerhandlinger.

Visuelle forvaltningskomponenter

Visuelle styringskomponenter i automatiserede anlæg tjener tre forskellige funktioner - at formidle brugbare oplysninger om maskinernes og processernes tilstand i produktionslinjen, at give kodede instruktioner til maskinoperatører og andet personale på fabrikken og at spore produktionslinjens ydeevne med henblik på bedre informerede beslutninger på virksomhedsniveau. Hver af disse funktioner er forbundet med overlappende rækker af dedikerede visuelle styringsværktøjer.

Visuelle alarmer til personalet på fabrikken

Figur 3: Visuelle alarmer er afhængige af sensorer, der registrerer, når der sker maskinhændelser - og de ledsages ofte af sirener, der kan høres. Her er vist en LED-belyst piezoalarm til panelmontering og CAN-netværk via SAE J1939-15-protokollen. Alarmens lyde kan konfigureres til at kommunikere forskellige alarmtilstande. (Billedkilde: Floyd Bell Inc.)

Visuelle alarmer er LED-lamper, indikatorlamper og belysningsanordninger, der optisk henleder maskinoperatørers og driftslederes opmærksomhed - som regel som en særlig advarsel om et meget specifikt problem. Almindelige årsager til alarmer er bl.a. maskinstop, overbelastning, overophedning, lækager, trykfald, elektriske fejl, hindring af sikkerhedsfunktioner og brand. I særligt alvorlige situationer ledsages disse visuelle alarmer af hørbare sirener.

Brandalarmer indeholder f.eks. varme- og røgpartikelsensorer samt robust elektronik, der er programmeret til at give lyd- og blinksignaludgange. I nogle tilfælde er alarmerne også forbundet til et styresystem på højt niveau, som kan beordre, at en given alarm skal udsende de mest iøjnefaldende alarmer, hvis der sker en række ildevarslende hændelser.

De fleste industrielle alarmer meddeler kun, at der er en fejl - uden nogen detaljer om fejlens årsag eller nøjagtige placering. Men visuelle alarmer i industrikvalitet er normalt designet på en måde, der gør det intuitivt for selv den uerfarne observatør, at der er et problem - og de bedste kan give øjeblikkelig forståelse af problemets art. En alarm, der er installeret på en produktionslinje, kan f.eks. blinke eller udsende et tilsvarende signal, når de tilhørende sensorer registrerer et forudprogrammeret antal kassationer. Det giver igen vagtoperatørerne besked om, at der er et problem på et uspecificeret punkt på transportbåndet eller linjen. På andre maskiner er visuelle alarmer programmeret til at blinke til og fra i henhold til tidsbestemte mønstre - i lighed med søfartskanalmarkører for skibstrafikken på vandveje - med kodede betydninger for hvert blinkmønster.

Indikatorer for maskinstatus

Maskinstatusindikatorer i industrielle miljøer omfatter de målere, målere og tællere, som mange ingeniører tænker på, når de hører ordet indikator. Faktisk omfatter statusindikatorer også andre automatiseringskomponenter - herunder lys på kontrolpanelet, lysmaster og HMI-funktioner, der angiver, at der er sket en maskinhændelse eller at personalet skal reagere.

I modsætning til alarmer, der udelukkende meddeler forekomsten af farlige, ikke-rutinemæssige eller andre procesafbrydende hændelser, er maskinstatusindikatorer forbundet med hændelser eller målinger, der kan gøres noget ved, og som er normale for en given operation. De kan f.eks. i realtid vise den mængde elektricitet, der forbruges, eller den varme, der genereres af en proces, der kører med en justerbar hastighed eller et moment på en overvåget udstyrsakse.

Andon-lys og lystårne

Figur 4: I modsætning til alarmer og indikatorer er andon-lys enheder, der er dedikeret til en enkelt maskintilstand. Andon-lysmaster er tilgængelig i en række forskellige antal stakke (lysfarver) og diametre. Industri-standardbeslag og fortrådning fremskynder integrationen. (Billedkilde: Menics)

Andon-lys er en almindelig komponent til visuel styring i nutidens produktionsanlæg. Det er tårnlys med forskellige vertikalt stablede farver. Udtrykket andon stammer fra et japansk ord for en type stationær lanterne - og dets anvendelse inden for fremstillingsindustrien stammer fra Toyotas brug af andons til at referere til de tidlige moderne fabrikkers lysbaserede systemer til problem-signalering.

Anodoner adskiller sig fra andre visuelle styringskomponenter ved at være forbundet med en bestemt maskinlås, en stopknap eller en anordning til sporing af operationer. Det mest karakteristiske ved andon-systemer er, at de giver personalet mulighed for at stoppe produktionslinjen, når der opstår et problem. Den primære funktion af andon-lys er at kommunikere til det nærliggende personale, at der er et problem på linjen.

På et andon-lysmast giver hver farve et budskab, der er standard i branchen.

• Grøn angiver, at en produktionslinje kører, og at der ikke er konstateret noget problem.
• Gul indikerer, at maskinens logik registrerer et problem ... selvom produktionen måske stadig kører. En andons gule lampe lyser typisk, når der er en unormalitet i produktionslinjen, f.eks. for høj temperatur, mangel, maskinfejl eller et unormalt antal kassationer. Problemer, der udløser den gule lampe, er ikke kritiske, men kan føre til mere alvorlige problemer, hvis de ikke løses.
• Rødt indikerer, at produktionen er stoppet - ofte fordi en maskinoperatør har udløst en maskinstop eller trykket på en e-stop-knap. Når et andon-system enten registrerer eller modtager en advarsel om et kritisk problem, der kræver øjeblikkelig opmærksomhed, tændes andon-tårnets røde lys - og andon-systemet standser produktionen. Hvis produktionen stopper, men ikke via andon-systemet (eller stopper af en eller anden grund, der ikke registreres af andon-systemet), blinker den røde andon-lampe rødt. Produktionen er fortsat standset, indtil problemet er løst.

De mest almindelige andonlys omfatter stakke med rødt, gult og grønt lys, men nogle har kun rødt og grønt lys. Andre har et hvidt lys og et blåt lys i stakken. Den branchemæssige standardbetydning af et blåt lys på et andon-tårn er en anmodning om assistance - uanset om det drejer sig om levering af materialer, vedligeholdelsespersonale eller ledelse. En lysende hvid LED på et andon-lysmast på den anden side meddeler typisk en maskinespecifik tilstand i forbindelse med en overvåget produktivitetsmåling.

Enklere afmærkning og skiltning af anlæg

Figur 5: Sikkerhedsskiltning anvender ikonografi, der er standardiseret af National Electrical Manufacturers Association (NEMA), American National Standards Institute i ANSI-standard Z535 og International Organization for Standardization i ISO-standard 7010. (Billedkilde: Getty Images)

Figur 6: En beskeden visuel styring baseret på skilte kan garantere sikkerheden for anlægspersonalet. (Billedkilde: Clarion Safety Systems)

Visuel styring i industrielle miljøer behøver ikke at være elektronisk. Beskeden (lavteknologisk) mærkning, skilte og etiketter i og omkring arbejdsceller og maskiner er vigtige elementer i et velindrettet lean produktionsanlæg. Sådanne skilte tjener til at instruere og vejlede personalet på fabrikken. Gulvmarkeringer kan f.eks. lede fodtrafikken ad sikre ruter gennem produktionsfaciliteter. Andre steder kan ikonbaserede etiketter tydeligt angive den korrekte placering af værktøj, samlestykker, udstyrsakser, sikkerhedsgitter og andre objekter.

Den vigtigste type visuel styring med skilte er den, der vedrører personalesikkerhed. Sådanne skilte er lovpligtige overalt, hvor der er varme overflader, elektriske farer, våde gulve eller risiko for strålingseksponering. Sikkerhedsskilte advarer også arbejdstagerne om det påkrævede personlige værnemidler (PPE) til et bestemt arbejdsområde ... og om, hvornår de nærmer sig områder, der er forbudt for uautoriseret personale. Andre eksempler på skilte til visuel styring af produktionslinjer er laminerede eller hårde plastmærker og etiketter, der beskriver de skridt, der skal tages som reaktion på en given maskin- eller anlægstilstand, eller hvordan man betjener en simpel anordning eller et stykke udstyr.

Grafiske tavler og HMI'er til KPI'er

Figur 7: Drifts- og KPI-tavler i fabrikker tager i stigende grad form af digitale IIoT-tilsluttede skærme til at kommunikere individuelle arbejdsceller og den samlede fabriksydelse. (Billedkilde: Getty Images)

Selv om det ligger uden for rammerne af denne artikel, er det værd at bemærke, at der i de seneste år er sket en øget brug af HMI'er til at formidle alarmer og alarmer på maskinniveau. Disse HMI-advarsler er iøjnefaldende signaler på skærmen, der ofte er ikoniseret for at ligne fysiske kuppel- og andon-lamper, som anlægspersonalet allerede er bekendt med.

Til kommunikation af data relateret til metrikker på fabriks- og virksomhedsniveau (sammen med oplysninger om en eller flere produktionslinjers ydeevne og aktuelle situation) er grafiske tavler på fabriksgulvet standard. Disse plader omfatter ikke-elektroniske og elektroniske varianter.

Ikke-elektroniske grafiske tavler er whiteboards og opslagstavler, der viser håndskrevne oplysninger og computerudskrifter af produktionsstatistikker vedrørende arbejdscellegennemstrømningshastighed, færdige og afsendte dele, sikkerhedshændelser m.m.

Enkle elektroniske grafiske tavler har form af LED-scoreboards, der kan vise tal på dot-matrix-skærme. I modsætning hertil omfatter mere sofistikerede elektroniske grafiske tavler digitale fladskærme, der er forbundet til maskiner og viser udstyr, data fra fabriksgulvet og endda data på virksomhedsniveau i realtid. I mange tilfælde er målgennemstrømningen og andre operationelle størrelser plottet op mod den faktiske gennemstrømning og relaterede størrelser. Sådanne værdier kaldes key performance indicators eller KPI'er - de indikatorer for operationelle hastigheder og forbedringsmålinger, der skal informere beslutningstagningen på forretningsniveau. Ud over KPI'er indeholder visuelle styringstavler ofte præstationsstatistikker vedrørende opfyldelse af ordrer fra arbejdsstationer, antal producerede dele, maskinfejl, antal timer uden afbrydelse og antal dage uden ulykker.

Konklusion

Visuel styring i forbindelse med industriel automatisering omfatter systemer og signaleringskomponenter, der kommunikerer ikke-tekstlige instruktioner til anlægspersonalet. Komponenter dedikeret til visuelle styringsfunktioner formidler enten oplysninger om proces- og maskinforhold eller kommunikerer handlingsorienterede detaljer om en produktionslinjes ydeevne og gennemløb. Den iboende iøjnefaldende karakter af farvede, lysende og blinkende skilte og signaler er afgørende for succesen af visuel styring og produktivitetsfordelene ved en visuel IIoT-fabrik.