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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?cè)藛T的行為一樣，工業(yè)應(yīng)用中的可視化管理設(shè)備旨在刺激人員對設(shè)定的流程要求作出反應(yīng)。（圖片來源：Banner Engineering） 用于貨物加工、分揀、輸送、組裝和包裝的生產(chǎn)線通常包含同時執(zhí)行相互關(guān)聯(lián)但又獨立的任務(wù)的設(shè)備陣列。此類操作就有必要增加確保安全和不間斷生產(chǎn)的組件。在這里，可視化信號傳送組件就是關(guān)鍵。這些設(shè)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(shù)據(jù)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(yè)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(chǎn)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(biāo)記、溝通廣告牌和工件批次上的貼紙和標(biāo)簽、控制站或機器上的燈塔（稱為安燈）和其他照明電子設(shè)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(chǎn)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(shù)人員做出必要的行動，確保所有的生產(chǎn)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(shè)施中的可視化管理組件具有三種不同的功能——傳送關(guān)于生產(chǎn)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(fā)出編碼指令，以及跟蹤生產(chǎn)線的性能，以便做出更明智的企業(yè)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(yīng)陣容有關(guān)。 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(fā)生的傳感器——并且通常還附帶發(fā)出聲音的報警器。這里展示的是一個壓電式 LED 發(fā)光報警器，用于面板安裝和通過 SAE J1939-15 協(xié)議進行 CAN 聯(lián)網(wǎng)。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(fā)光裝置，以光學(xué)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(zāi)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(zāi)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(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如果發(fā)生一系列不祥事件，該系統(tǒng)可以命令特定的報警器輸出其最明顯的警報。 大多數(shù)工業(yè)報警器只傳達有發(fā)生錯誤的信息——沒有任何關(guān)于錯誤的根源或確切位置的細節(jié)。然而，工業(yè)級可視化警報器的設(shè)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(zhì)。例如，安裝在生產(chǎn)線上的警報器可能會在其相關(guān)的傳感器檢測到預(yù)設(shè)的廢品數(shù)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(chǎn)線上的某個未指定的點出現(xiàn)了問題。在其他機器上，可視化警報器被編程為根據(jù)定時模式閃光和關(guān)閉——很像海上水路交通的航道標(biāo)志——每個閃爍模式都有編碼的含義。 機器狀態(tài)指示器 工業(yè)環(huán)境中的機器狀態(tài)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(shù)器。事實上，狀態(tài)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(biāo)志著機器事件的發(fā)生或需要的人員響應(yīng)。 與專門傳達發(fā)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(tài)指示器與行動性事件發(fā)生或?qū)μ囟ú僮鱽碚f是正常的指標(biāo)有關(guān)。例如，它們可以實時顯示以某種可調(diào)速度或扭矩運行的過程在被監(jiān)測設(shè)備軸上所消耗的電量或產(chǎn)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(shù)量和直徑。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支架和預(yù)接線加速了整合。（圖片來源：Menics） 安燈是當(dāng)今生產(chǎn)設(shè)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(shù)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(yè)中的使用源于豐田公司使用安燈來指代其早期現(xiàn)代工廠基于燈光的問題信號系統(tǒng)。 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(lián)鎖、停止按鈕或操作跟蹤裝置有關(guān)。安燈系統(tǒng)最明顯的特點是，當(dāng)出現(xiàn)問題時，它們?yōu)楣ぷ魅藛T提供了停止生產(chǎn)線的手段。安燈的主要功能是向附近的人員傳達生產(chǎn)線上發(fā)生了一些問題。 在安燈燈塔上，每種顏色都傳達了一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的信息。 · 綠色表示生產(chǎn)線正在運行，沒有發(fā)現(xiàn)問題。 · 黃色表示機器邏輯檢測到一個問題 ... 盡管生產(chǎn)可能仍在運行。當(dāng)生產(chǎn)線出現(xiàn)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(shù)量。觸發(fā)黃燈的問題是非關(guān)鍵性的，但如果不解決這些問題，可能會導(dǎo)致更嚴(yán)重的問題。 · 紅色表示生產(chǎn)已經(jīng)停止——通常是因為機器操作員觸發(fā)了機器聯(lián)鎖或按下了電子停止按鈕。當(dāng)安燈系統(tǒng)檢測到或收到需要立即關(guān)注的關(guān)鍵問題的警報時，安燈燈塔的紅燈就會亮起——安燈系統(tǒng)就會停止生產(chǎn)。如果生產(chǎn)停止，但不是通過安燈系統(tǒng)（或因任何未被安燈系統(tǒng)檢測到的原因而停止），紅色安燈將閃爍紅光。生產(chǎn)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)測到的生產(chǎn)力措施有關(guān)的機器特定狀況。 更簡單的標(biāo)識方法和工廠標(biāo)牌
圖 5：安全標(biāo)牌采用了美國國家電氣制造商協(xié)會 (NEMA)、美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI 標(biāo)準(zhǔn) Z535）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO 標(biāo)準(zhǔn) 7010）標(biāo)準(zhǔn)化的圖示法。（圖片來源：Getty Images）
圖 6：適度的基于標(biāo)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(yè)環(huán)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(shè)置適度（低技術(shù)）的標(biāo)記、標(biāo)志和標(biāo)簽是一個設(shè)計良好的精益生產(chǎn)工廠的基本要求。這種標(biāo)志牌的作用是指示和引導(dǎo)工廠人員。例如，地面標(biāo)識可以引導(dǎo)人流沿著安全路線通過生產(chǎn)設(shè)施。在其他地方，基于圖標(biāo)的標(biāo)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(shè)備軸、安全門和其他對象。 基于標(biāo)志的可視化管理中最重要的類型是與人員安全有關(guān)的。法律規(guī)定，凡是有高溫表面、電氣危險、潮濕地板或輻射風(fēng)險的地方，都必須有這種標(biāo)志。安全標(biāo)志還提醒工人注意特定工作區(qū)域所需的個人防護設(shè)備 (PPE)，以及他們何時接近限制未經(jīng)授權(quán)人員進入的區(qū)域。生產(chǎn)線可視化管理的其他標(biāo)志類型有層壓或硬塑料標(biāo)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(shè)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(shù)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(xiàn)。（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(biāo)化，類似于工廠人員已經(jīng)熟悉的物理圓頂燈和安燈。 為了溝通與工廠和企業(yè)級指標(biāo)有關(guān)的數(shù)據(jù)（以及一條或多條生產(chǎn)線的性能和當(dāng)前情況的信息），工廠車間的圖形板是標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(fā)貨、安全事故等有關(guān)。 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(shù)字。相比之下，更復(fù)雜的電子圖板包括數(shù)字平面顯示器，可以與機器聯(lián)網(wǎng)，實時顯示設(shè)備、工廠車間、甚至企業(yè)級數(shù)據(jù)。在許多情況下，針將目標(biāo)吞吐量和其他運行數(shù)量與實際吞吐量和相關(guān)數(shù)量進行對比。此類數(shù)值稱為關(guān)鍵績效指標(biāo)或 KPI——那些為企業(yè)級決策提供信息的運行率和改進度量指標(biāo)。除了關(guān)鍵績效指標(biāo)外，可視化管理板通常還包含與工作站訂單履行、生產(chǎn)的零件數(shù)、機器故障、不間斷運行小時數(shù)和無事故天數(shù)有關(guān)的績效統(tǒng)計。 結(jié)語 工業(yè)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(tǒng)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(guān)于工藝和機器狀態(tài)的信息，要么傳達關(guān)于生產(chǎn)線表現(xiàn)和產(chǎn)量的可操作細節(jié)。彩色的、發(fā)光的和閃爍的標(biāo)志和信號的內(nèi)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(chǎn)力優(yōu)勢。 |
