Visuele signalering voor geïnformeerde aansturing van productielijnen

Afbeelding 1: De term visueel management impliceert communicatie die bedoeld is om het personeel tot actie aan te zetten - wat verschilt van andere visuele communicatie op de fabrieksvloer die louter bedoeld is om informatie over te brengen. Waarschuwingslichten zoals deze geven de aanwezigheid van een gevaarlijke toestand aan. (Bron afbeelding: Getty Images)

Afbeelding 2: Net zoals verkeerslichten het gedrag van bestuurders op kruispunten regelen, is visuele apparatuur in industriële toepassingen bedoeld om het personeel aan te sporen te reageren op vastgestelde procesvereisten. (Bron afbeelding: Banner Engineering)

Productielijnen voor het verwerken, sorteren, transporteren, assembleren en verpakken van goederen omvatten gewoonlijk apparatuurreeksen die gelijktijdig onderling samenhangende, zij het afzonderlijke, taken uitvoeren. Dergelijke operaties vereisen de opname van componenten voor een veilige en ononderbroken productie. Hier zijn visuele signaalcomponenten de sleutel. Deze communiceren snel en effectief machinegegevens en andere bruikbare informatie aan het fabriekspersoneel door middel van lampjes of andere visuele (vaak kleurgecodeerde) middelen - met weinig of geen afhankelijkheid van schriftelijke instructies of tekst.

Visueel beheer, ook bekend in de context van industriële automatisering als visuele controle, ondersteunt lean manufacturing en de efficiëntie van IIoT lean-factory-benaderingen. Dergelijk visueel beheer kan de vorm aannemen van eenvoudige markeringen op fabrieksvloeren, stickers en labels op communicatieborden en werkstukpartijen, lichttorens ( Andon-lichten genoemd) en andere verlichte elektronica op controlestations of machines, lichtstrips op bakken voor assemblageonderdelen, en zelfs aan het plafond gemonteerde flatscreens om real-time omstandigheden en instructies aan het fabriekspersoneel mee te delen.

Het hoofddoel van visueel beheer in productielijnen is ervoor te zorgen dat alle productie- en assemblageprocessen zo veilig en efficiënt mogelijk verlopen door tijdig en proactief de nodige handelingen van de operator of technicus te melden.

Componenten voor visueel beheer

Visueel management in geautomatiseerde installaties heeft drie verschillende functies: het overbrengen van bruikbare informatie over de toestand van machines en processen in de productielijn, het geven van gecodeerde instructies aan machinebedieners en ander fabriekspersoneel, en het volgen van de prestaties van de productielijn om beter geïnformeerde beslissingen op bedrijfsniveau te kunnen nemen. Elk van deze functies wordt geassocieerd met overlappende opstellingen van specifieke visuele beheersinstrumenten.

Visuele alarmen voor het fabriekspersoneel

Afbeelding 3: Visuele alarmen berusten op sensoren die detecteren wanneer zich machinegebeurtenissen voordoen - en gaan vaak vergezeld van hoorbare sirenes. Hier ziet u een piëzoalarm met LED-verlichting voor paneelmontage en CAN-netwerkverbinding via het SAE J1939-15-protocol. De alarmgeluiden kunnen worden geconfigureerd om verschillende alarmcondities aan te geven. (Bron afbeelding: Floyd Bell Inc.)

Visuele alarmen zijn LED-lampjes, indicatielampjes en verlichte apparaten die optisch de aandacht trekken van machinebedieners en fabrieksmanagers - meestal als een specifieke waarschuwing voor één zeer specifiek probleem. Veel voorkomende oorzaken van alarmen zijn onder meer vastlopen van machines, overbelasting, oververhitting, lekkages, drukdalingen, elektrische storingen, belemmering van veiligheidsfuncties, en brand. Voor bijzonder ernstige situaties worden deze visuele alarmen vergezeld van hoorbare sirenes.

Brandmelders bijvoorbeeld bevatten hitte- en rookdeeltjes-sensoren en robuuste elektronica die geprogrammeerd is om geluidssignalen te geven en te knipperen. In sommige gevallen vormen alarmen ook een netwerk met een controller op hoog niveau, die kan bevelen dat een bepaald alarm zijn meest opvallende alarmsignalen afgeeft als zich een reeks onheilspellende gebeurtenissen voordoet.

De meeste industriële alarmen melden alleen dat er een fout is - zonder details over de oorzaak of de exacte locatie van de fout. Visuele alarmen van industriële kwaliteit zijn echter meestal zo ontworpen dat zelfs een beginnende waarnemer intuïtief kan zien dat er een probleem is - en de beste alarmen kunnen onmiddellijk inzicht verschaffen in de aard van het probleem. Een alarm dat op een produktielijn is geïnstalleerd, kan bijvoorbeeld knipperen of een gelijkwaardig signaal afgeven wanneer de bijbehorende sensoren een voorgeprogrammeerd aantal afgekeurde produkten detecteren. Dat laat de ploegbazen dan weer weten dat er een probleem is op een niet nader gespecificeerd punt op de transportband of lijn. Op andere machines zijn visuele alarmen geprogrammeerd om te knipperen volgens getimede patronen - vergelijkbaar met nautische kanaalmarkeringen voor het scheepvaartverkeer - met gecodeerde betekenissen voor elk knipperpatroon.

Machine-status indicatoren

Indicatoren van de machinetoestand in industriële omgevingen zijn onder meer de meters, meters en tellers die veel ingenieurs in gedachten hebben als zij het woord indicator horen. Statusindicatoren omvatten in feite ook andere automatiseringscomponenten, zoals lampjes op het bedieningspaneel, lichttorens en HMI-functies die aangeven dat er een machinegebeurtenis heeft plaatsgevonden of dat het personeel moet reageren.

In tegenstelling tot alarmen die uitsluitend het optreden van gevaarlijke, niet-routinematige of andere processtilstandveroorzakende gebeurtenissen melden, zijn indicatoren van de machinestatus geassocieerd met voor een bepaalde operatie normale voorvallen of metriek waarop actie kan worden ondernomen. Zij kunnen bijvoorbeeld in real-time de hoeveelheid verbruikte elektriciteit of opgewekte warmte weergeven van een proces dat met een instelbare snelheid of koppel op een bewaakte apparatuuras draait.

Andon lampen en lichtmasten

Afbeelding 4: In tegenstelling tot alarmen en indicatoren zijn Andon-lichten apparaten die slechts op één machinetoestand zijn gericht. Andon-lichtmasten zijn er in een variëteit van stapel (licht-kleur) aantallen en diameters. Industrie-standaard beugels en voorbedrading versnellen de integratie. (Bron afbeelding: Menics)

Andon-lichten zijn een veel gebruikte visuele management component in de hedendaagse productie faciliteiten. Het zijn torenlampen met verschillende verticaal gestapelde kleuren. De term Andon is afkomstig van een Japans woord voor een type stationaire lantaarn - en het gebruik ervan in de industrie vindt zijn oorsprong in Toyota's gebruik van Andons om te verwijzen naar de op licht gebaseerde probleemsignaleringssystemen in zijn vroegmoderne fabrieken.

Anodons onderscheiden zich van andere componenten voor visueel beheer doordat elke anodon geassocieerd is met een bepaalde vergrendeling van de machine, een stopknop of een voorziening voor het traceren van bewerkingen. Het meest opvallende kenmerk van andon-systemen is dat zij het personeel een middel bieden om de productielijn te stoppen wanneer zich een probleem voordoet. De voornaamste functie van andon-lichten is om aan het personeel in de buurt door te geven dat er een probleem is op de lijn.

Op een Andon-lichttoren geeft elke kleur een standaard boodschap weer.

• Groen geeft aan dat een productielijn loopt en dat er geen probleem is geconstateerd.
• Geel geeft aan dat de machinelogica een probleem detecteert ... hoewel de productie misschien nog loopt. Het gele lampje van een Andon gaat gewoonlijk branden wanneer er een abnormaliteit in de productielijn is, zoals een te hoge temperatuur, tekorten, een defect aan de machine of een abnormaal aantal afgekeurde producten. Problemen die het gele lampje doen branden zijn niet kritisch, maar kunnen tot ernstiger problemen leiden als ze niet worden aangepakt.
• Rood betekent dat de productie is stopgezet - vaak omdat een machinebediener een machineblokkering heeft geactiveerd of een noodstopknop heeft ingedrukt. Wanneer een Andon-systeem een kritiek probleem detecteert of een waarschuwing ontvangt dat onmiddellijke aandacht vereist, gaat het rode licht van de andon-toren branden - en legt het andon-systeem de productie stil. Als de productie stopt maar niet via het andon-systeem (of stopt om een andere reden die niet door het andon-systeem wordt gedetecteerd) zal het rode andon-lampje rood knipperen. De productie blijft stilgelegd tot het probleem is opgelost.

De meest voorkomende andonlichten zijn stapels met rode, gele en groene lichten, maar er zijn er ook met alleen rode en groene lichten. Weer anderen hebben een wit licht en een blauw licht in de stapel. De in de industrie gangbare betekenis van een verlicht blauw licht op een Andon-toren is een verzoek om assistentie - of het nu gaat om de levering van materiaalaanvulling, onderhoudspersoneel, of management. Een oplichtende witte LED op een andon-lichtmast daarentegen geeft typisch een machinespecifieke toestand aan die verband houdt met een gecontroleerde productiviteitsmaatregel.

Eenvoudiger markeringen en fabriekssignalisatie

Afbeelding 5: Veiligheidssignalisatie maakt gebruik van een iconografie die is gestandaardiseerd door de National Electrical Manufacturers Association (NEMA), het American National Standards Institute in ANSI norm Z535, en de Internationale Organisatie voor Normalisatie in ISO norm 7010. (Bron afbeelding: Getty Images)

Afbeelding 6: Bescheiden visueel beheer op basis van borden kan de veiligheid van het fabriekspersoneel waarborgen. (Bron afbeelding: Clarion Safety Systems)

Visueel beheer in industriële omgevingen hoeft niet elektronisch te zijn. Bescheiden (low-tech) markeringen, borden en labels in en rond werkcellen en machines zijn essentiële elementen van een goed ontworpen slanke productie-installatie. Dergelijke bewegwijzering dient om het personeel van de fabriek te instrueren en te leiden. Zo kunnen vloermarkeringen het voetverkeer langs veilige routes door productiefaciliteiten leiden. Elders kunnen labels met pictogrammen duidelijk de juiste posities aangeven van gereedschappen, onderdelen voor assemblage, assen van apparatuur, veiligheidshekken en andere objecten.

De belangrijkste vorm van visueel beheer op basis van signalisatie is die met betrekking tot de veiligheid van het personeel. Dergelijke signalisatie is wettelijk verplicht overal waar hete oppervlakken, elektrische risico's, natte vloeren of gevaar voor blootstelling aan straling aanwezig zijn. Veiligheidsborden maken werknemers ook attent op de vereiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's) voor een bepaald werkgebied ... en wanneer ze gebieden naderen die verboden zijn voor onbevoegd personeel. Andere voorbeelden van borden voor visueel beheer van productielijnen zijn etiketten en labels van gelamineerd of hard plastic die beschrijven welke stappen moeten worden ondernomen bij een bepaalde machine- of fabriekstoestand of hoe een eenvoudig apparaat of toestel moet worden bediend.

Grafische borden en HMI's voor KPI's

Afbeelding 7: Operationele en KPI-borden in fabrieken nemen steeds vaker de vorm aan van digitale, met IIoT verbonden schermen om individuele werkcel- en algemene fabrieksprestaties te communiceren. (Bron afbeelding: Getty Images)

Hoewel dit buiten het bestek van dit artikel valt, is het vermeldenswaard dat de laatste jaren steeds meer gebruik wordt gemaakt van HMI's om waarschuwingen en alarmen op machineniveau door te geven. Deze HMI-waarschuwingen zijn opvallende signalen op het scherm die vaak zijn voorzien van pictogrammen die lijken op fysieke koepel- en lampjes waarmee het fabriekspersoneel al vertrouwd is.

Voor de communicatie van gegevens met betrekking tot fabrieks- en ondernemingsniveau (samen met informatie over de prestaties en de huidige situatie van een of meer productielijnen) zijn grafische borden op de fabrieksvloer standaard. Deze borden omvatten niet-elektronische en elektronische varianten.

Niet-elektronische grafische borden zijn whiteboards en bulletinboards met handgeschreven informatie en computeruitdraaien van productiestatistieken met betrekking tot de verwerkingscapaciteit van werkcellen, afgewerkte en verzonden onderdelen, veiligheidsincidenten, enzovoort.

Eenvoudige elektronische grafische borden nemen de vorm aan van LED-scoreborden die cijfers kunnen weergeven op dot-matrixschermen. Meer gesofisticeerde elektronische grafische borden omvatten daarentegen digitale flatscreens die in een netwerk verbonden zijn met machines en apparatuur, gegevens op de fabrieksvloer en zelfs gegevens op ondernemingsniveau in real time weergeven. In veel gevallen worden de beoogde verwerkingscapaciteit en andere operationele grootheden uitgezet tegen de werkelijke verwerkingscapaciteit en aanverwante grootheden. Dergelijke waarden worden kernprestatie-indicatoren of KPI's genoemd - die indicatoren van operationele percentages en verbetermetingen om de besluitvorming op bedrijfsniveau te onderbouwen. Naast KPI's bevatten visuele managementborden vaak prestatiestatistieken met betrekking tot de uitvoering van werkstationorders, het aantal geproduceerde onderdelen, machinestoringen, het aantal draaiuren zonder onderbreking en het aantal dagen zonder ongeval.

Conclusie

Visueel beheer in de context van industriële automatisering omvat systemen en signaleringscomponenten die niet-tekstuele instructies aan het fabriekspersoneel doorgeven. Componenten voor visueel beheer geven informatie over proces- en machinevoorwaarden of communiceren bruikbare details over de prestaties en doorvoercapaciteit van een productielijn. De inherent opvallende aard van gekleurde, gloeiende en knipperende borden en signalen is essentieel voor het succes van visueel beheer en de productiviteitsvoordelen van een IIoT visuele fabriek.