Visuell signalering för informerad hantering av produktionslinjer

Figur 1: Begreppet visuell hantering innebär kommunikation som är avsedd att få personal att vidta åtgärder - vilket skiljer sig från annan visuell kommunikation på fabriksgolvet som endast är avsedd att förmedla information. Varningslampor som dessa visar att det finns ett farligt tillstånd.. (Bildkälla: Getty Images)

Figur 2: På samma sätt som trafikljus styr förares beteende i gatukorsningar syftar visuell styrutrustning i industriella tillämpningar till att få personalen att reagera på fastställda krav i processen. (Bildkälla: Banner Engineering)

Produktionslinjer för bearbetning, sortering, transport, montering och förpackning av varor innehåller vanligtvis utrustningsgrupper som samtidigt utför inbördes relaterade, om än separata, uppgifter. Sådan verksamhet kräver ingående komponenter för säker och oavbruten produktion. Här är komponenterna för visuell signalering viktiga. Dessa kommunicerar snabbt och effektivt maskindata och annan information till anläggningens personal genom lampor eller andra visuella (ofta färgkodade) hjälpmedel - med liten eller ingen användning av skriftliga instruktioner eller text.

Visuell hantering, som inom industriautomation även kallas för visuell styrning, stödjer effektiviserad tillverkning och effektiviseringarna med IIoT i effektiviserade fabriker. Sådan visuell styrning kan ske i form av enkla markeringar på fabriksgolvet, klistermärken och etiketter på kommunikationsskyltar och satser med arbetsstycken, ljusmaster (så kallade Andon-lampor) och annan belyst elektronik på kontrollstationer eller maskiner, ljusremsor på monteringsstationens komponentlådor och till och med takmonterade plattskärmar för att kommunicera förhållanden och instruktioner i realtid till fabrikspersonal.

Det primära syftet med visuell styrning i produktionslinjer är att se till att alla produktions- och monteringsprocesser sker på ett så säkert och effektivt sätt som möjligt genom snabb och proaktiv kommunikation av nödvändiga åtgärder från operatörer eller tekniker.

Komponenter för visuell hantering

Komponenter för visuell hantering i automatiserade anläggningar har tre olika funktioner - att förmedla information om maskinernas och processernas tillstånd i produktionslinjen, att ge kodade instruktioner till maskinoperatörer och annan personal i anläggningen samt att spåra produktionslinjens prestanda för att kunna fatta mer välgrundade beslut på företagsnivå. Var och en av dessa funktioner är förknippade med överlappande uppsättningar dedicerade verktyg för visuell hantering.

Visuella larm för anläggningens personal

Figur 3: Visuella larm bygger på givare som upptäcker när maskinhändelser inträffar - och åtföljs ofta av sirener. Här visas ett LED-belyst piezo-larm för panelmontage och CAN-nätverk via protokollet SAE J1939-15. Larmets ljud kan konfigureras för att kommunicera olika larmtillstånd. (Bildkälla: Floyd Bell Inc.)

Visuella larm är LED-lampor, indikeringslampor och belysta enheter som optiskt drar till sig maskinoperatörernas och fabrikschefernas uppmärksamhet - vanligtvis som en dedicerad varning för ett väldigt specifikt problem. Vanliga orsaker till larm är maskinstopp, överbelastning, överhettning, läckage, tryckfall, elektriska fel, hinder för säkerhetsfunktioner, samt brand. I särskilt allvarliga situationer kan dessa visuella larm åtföljas av sirener.

Brandvarnare innehåller t.ex. sensorer för värme och rökpartiklar samt robust elektronik som är programmerad för att blinka och avge ljudsignaler. I vissa fall är larmen även kopplade till ett styrsystem på hög nivå som kan beordra att ett visst larm ska avge det allvarligaste larmet, om en serie av mindre incidenter inträffar.

De flesta industriella larm meddelar endast att det finns ett fel - utan några detaljer om felets grundorsak eller exakta plats. Industriella visuella larm är dock vanligtvis utformade på ett sätt som gör det intuitivt även för en nybörjare att upptäcka att det finns ett problem - och de bästa kan ge omedelbar förståelse för problemets natur. Ett larm som installeras i en produktionslinje kan till exempel blinka eller ge ut en likvärdig signal när de tillhörande givarna upptäcker ett förprogrammerat antal kassationer. Det i sin tur meddelar skiftoperatörer att det finns ett problem på en ospecificerad punkt på transportbandet eller i produktionslinjen. På andra maskiner är visuella larm programmerade för att blinka på och av enligt tidsbestämda mönster - ungefär som farledsmarkeringar för sjötrafik - med kodade betydelser för varje blinkmönster.

Indikeringar för maskinstatus

Indikeringar för maskinstatus i industriella miljöer omfattar de mätare, visare och räknare som många ingenjörer tänker på när de hör ordet indikering. I själva verket omfattar statusindikeringar även andra automationskomponenter - inklusive lampor på kontrollpanelen, ljusmaster och funktioner i gränssnittet mellan människa och maskin, som indikerar att en maskinhändelse inträffat eller att personalen måste reagera.

I motsats till larm som uteslutande meddelar förekomsten av farliga, icke-rutinmässiga eller andra händelser som hindrar processen, är indikeringar för maskinstatus förknippade med händelser eller mätvärden som kan åtgärdas och som är normala för en viss verksamhet. De kan t.ex. i realtid visa hur mycket el som förbrukas eller den värme som genereras av en process som körs med ett justerbart varvtal eller vridmoment på axeln i en övervakad utrustning.

Andon-lampor och ljusmaster

Figur 4: Till skillnad från larm och indikatorer är Andon-lampor enheter som är avsedda för ett enskilt maskintillstånd. Andon-lampor finns i en mängd olika antal staplar (ljusets färg) och diametrar. Standardiserade fästen och föranslutna kopplingar gör integrationen snabbare. (Bildkälla: Menics)

Andon-lampor är en vanlig komponent för visuell styrning i dagens produktionsanläggningar. De är ljusmaster med olika vertikalt staplade färger. Termen Andon kommer från ett japanskt ord för en typ av stationär lykta - och dess användning inom tillverkningsindustrin kommer från Toyotas användning av Andon för att hänvisa till sina tidiga moderna fabriker med ljusbaserade signalsystem för problem.

Andon-lampor skiljer sig från andra komponenter för visuell styrning genom att var och en av dem är kopplad till en viss maskinlåsning, stoppknapp eller anordning för verksamhetsspårning. Det mest utmärkande med Andon-system är att de ger personalen möjlighet att stoppa produktionslinjen när ett problem uppstår. Den primära funktionen för Andon-lampor är att meddela personal i närheten om att det finns ett problem i produktionslinjen.

På en Andon-ljusmast förmedlar varje färg ett standardbudskap för branschen.

• Grönt indikerar att en produktionslinje är igång och att inga problem har upptäckts.
• Gult indikerar att maskinens logik har upptäckt ett problem ... även om produktionen fortfarande kan vara igång. Den gula lampan på en Andon lyser vanligtvis när det finns en avvikelse i produktionslinjen, t.ex. för hög temperatur, brister, maskinfel eller ett onormalt antal kassationer. Problem som utlöser den gula lampan är inte kritiska men kan leda till värre problem om de inte åtgärdas.
• Rött indikerar att produktionen har stoppats - ofta på grund av att en maskinoperatör har aktiverat en maskinlåsning eller tryckt på ett nödstopp. När ett Andon-system antingen upptäcker eller får en varning om ett kritiskt problem som kräver omedelbar uppmärksamhet, tänds Andon-tornets röda lampa – och Andon-systemet stoppar produktionen. Om produktionen stoppas men inte via Andon-systemet (eller stoppas av någon anledning som inte upptäcks av Andon-systemet) kommer den röda Andon-lampan att blinka rött. Produktionen förblir stoppad tills problemet är åtgärdat.

De vanligaste Andon-lamporna är staplar med röda, gula och gröna lampor, men vissa har bara röda och gröna lampor. Andra har ett vitt och ett blått ljus i stapeln. Den branschspecifika betydelsen av ett blått ljus på ett Andon-torn är en begäran om hjälp - oavsett om det gäller leverans av material, underhållspersonal eller ledning. En tänd vit lampa på en Andon-ljusmast meddelar å andra sidan vanligtvis ett maskinspecifikt tillstånd som är relaterat till ett övervakat produktivitetsmått.

Enklare markeringar och fabriksskyltning

Figur 5: Säkerhetsskyltarna använder ikonografi som standardiserats av National Electrical Manufacturers Association (NEMA), American National Standards Institute i ANSI-standard Z535 och Internationella standardiseringsorganisationen i ISO-standard 7010. (Bildkälla: Getty Images)

Figur 6: En blygsam skyltbaserad visuell styrning kan garantera säkerheten för anläggningens personal. (Bildkälla: Clarion Safety Systems)

Visuell hantering i industriella miljöer behöver inte vara elektronisk. Små (lågteknologiska) markeringar, skyltar och etiketter i och runt arbetsområden och maskiner är viktiga inslag i en väl utformad fabrik för effektiviserad tillverkning. Sådan skyltning tjänar till att instruera och vägleda anläggningens personal. Golvmarkeringar kan till exempel leda fotgängare längs säkra vägar genom tillverkningsanläggningar. På andra ställen kan symbolbaserade etiketter tydligt ange rätt positioner för verktyg, monteringsdelar, utrustningsaxlar, säkerhetsgrindar och andra objekt.

Den viktigaste typen av visuell styrning med hjälp av skyltar är den som rör personalens säkerhet. Sådan skyltning krävs enligt lag överallt där det finns heta ytor, elektriska risker, våta golv eller risk för strålningsexponering. Säkerhetsskyltar varnar även arbetstagarna om vilken personlig skyddsutrustning som krävs för ett visst arbetsområde ... och när de närmar sig områden som är förbjudna för obehörig personal. Andra exempel på skyltar för visuell styrning av produktionslinjer är laminerade etiketter eller etiketter i hårdplast som beskriver åtgärder som ska vidtas vid ett visst maskin- eller anläggningstillstånd, eller hur man använder en enkel anordning eller utrustning.

Grafiska tavlor och gränssnitt mellan människa och maskin för nyckeltal

Figur 7: Driftstavlor och tavlor med nyckeltal i fabriker har allt oftare formen av digitala IIoT-anslutna bildskärmar för att kommunicera enskilda arbetsområdens och hela anläggningens prestation. (Bildkälla: Getty Images)

Även om det ligger utanför ramen för den här artikeln är det värt att notera att man under de senaste åren har sett ett ökat beroende av gränssnitt mellan människa och maskin för att förmedla varningar och larm på maskinnivå. Dessa varningar i gränssnittet mellan människa och maskin, är iögonfallande signaler på bildskärmen som ofta är bildbaserade för att likna fysiska kupol- och Andon-lampor som anläggningens personal redan känner till.

För kommunikation av data som rör mätvärden på anläggnings- och företagsnivå (tillsammans med information om en eller flera produktionslinjers prestation och aktuella situation) är grafiska tavlor på fabriksgolvet standard. Dessa tavlor omfattar både icke-elektroniska och elektroniska varianter.

Icke-elektroniska grafiska tavlor är whiteboards och anslagstavlor som visar handskriven information och datorutskrifter av produktionsstatistik som rör genomströmning i arbetsområden, färdiga och levererade delar, säkerhetsincidenter med mera.

Enkla elektroniska grafiska tavlor är LED-poängtavlor som kan visa siffror på punktmatrisskärmar. Däremot finns det mer sofistikerade elektroniska grafiska tavlor med digitala plattskärmar som är kopplade till maskiner och visar utrustning, data från fabriksgolvet och till och med data på företagsnivå i realtid. I många fall plottas målgenomströmning och andra operativa kvantiteter mot faktisk genomströmning och relaterade kvantiteter. Sådana värden kallas nyckeltal (eller KPI:er) - de indikatorer för drifthastigheter och förbättringsmått som används som underlag för beslutsfattande på företagsnivå. Förutom nyckeltal innehåller visuella hanteringstavlor ofta prestationsstatistik om hur många beställningar som utförts per arbetsstation, antal tillverkade delar, maskinhaverier, antal timmar utan avbrott och antal dagar utan olyckor.

Sammanfattning

Visuell hantering inom industriell automation omfattar system och signalkomponenter som kommunicerar icke-skriftliga instruktioner till anläggningens personal. Faktum är att komponenter som är avsedda för visuell styrning antingen förmedlar information om process- och maskinförhållanden eller förmedlar detaljer om produktionslinjens prestanda och genomströmning som kan användas för åtgärder. Den iögonfallande karaktären hos färgade, tända och blinkande tecken och signaler är central för att lyckas med visuell hantering och produktivitetsfördelarna med en visuell IIoT-fabrik.