煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端設(shè)計(jì)及應(yīng)用

弓 寅

四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司綿陽卷煙廠,四川 綿陽 621000

0 引言

在現(xiàn)代制造業(yè)中,工業(yè)生產(chǎn)車間是產(chǎn)品的核心制造地點(diǎn)。為了提高生產(chǎn)效率、降低成本并確保產(chǎn)品質(zhì)量,許多企業(yè)采用了先進(jìn)的工業(yè)自動化系統(tǒng),其中一個重要組成部分就是工業(yè)生產(chǎn)車間現(xiàn)場操作終端。

工業(yè)生產(chǎn)車間現(xiàn)場操作終端是一種基于先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備,旨在方便操作員與生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)時(shí)交互和控制。它通常由硬件和軟件組成,包括計(jì)算機(jī)終端、觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)以及專門設(shè)計(jì)的用戶界面。該終端通過與生產(chǎn)線中的傳感器、執(zhí)行器和其他自動化設(shè)備進(jìn)行連接,使操作員能夠直接監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場,需要對煙草工業(yè)工廠車間生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,梳理終端設(shè)計(jì)思路,從生產(chǎn)的各個角度去分析實(shí)際應(yīng)用場景,才能將終端很好地運(yùn)用起來,提高生產(chǎn)制造水平。

1 現(xiàn)狀分析

隨著生產(chǎn)自動化水平的日益提高,以往的自動化生產(chǎn)設(shè)備都配有自帶的小型交互屏幕去控制設(shè)備參數(shù)和顯示設(shè)備狀態(tài),存在顯示界面分散、顯示內(nèi)容局限、無法拓展等問題。隨著越來越多的生產(chǎn)相關(guān)信息化系統(tǒng),例如MES系統(tǒng)、生產(chǎn)批次管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等的建設(shè),僅通過設(shè)備自帶看板關(guān)注設(shè)備相關(guān)參數(shù)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需要,需要新型車間操作工使用的現(xiàn)場操作終端來獲取各個生產(chǎn)緯度的實(shí)時(shí)信息和分析結(jié)果,滿足各種智能制造場景的使用,更好地從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等方面實(shí)現(xiàn)對車間生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的把控[1]。

2 煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端硬件設(shè)計(jì)

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端的設(shè)計(jì)目標(biāo)是結(jié)合車間現(xiàn)場布局生產(chǎn)情況與6S現(xiàn)場管理指標(biāo),滿足操作工生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際需求和車間管理?xiàng)l例。當(dāng)設(shè)計(jì)煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端的硬件時(shí),需要詳細(xì)考慮如下事項(xiàng)。

2.1 外觀設(shè)計(jì)

外觀設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)煙草工業(yè)工廠車間的特殊環(huán)境和要求,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①耐用材料:選擇堅(jiān)固耐用的材料,如金屬或工程塑料,以抵抗車間環(huán)境中的沖擊和振動。②防塵防水:確保外殼設(shè)計(jì)具有防塵和防水的特性,以應(yīng)對車間環(huán)境中的灰塵和濕度。③抗腐蝕:考慮使用抗腐蝕材料,以防止腐蝕性物質(zhì)對終端的損害。④收納:外殼可考慮規(guī)劃多個收納區(qū),便于操作人員收納零部件等物品。⑤舒適性:根據(jù)人體工程學(xué)原理,設(shè)計(jì)外觀形狀和按鍵位置,以維持操作員長時(shí)間使用時(shí)的舒適感。

2.2 顯示屏和觸摸技術(shù)

顯示屏和觸摸技術(shù)是終端的核心交互界面,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①高亮度顯示屏:選擇高亮度的顯示屏,以應(yīng)對車間中可能存在的強(qiáng)光照射,確保信息顯示清晰可見。②防指紋涂層:考慮在顯示屏表面應(yīng)用防指紋涂層,以減少指紋對顯示效果的影響。③多點(diǎn)觸控技術(shù):采用電容式觸摸屏,支持多點(diǎn)觸控和精準(zhǔn)操作,提供流暢的用戶體驗(yàn)。④抗劃傷和防破裂:應(yīng)用抗劃傷和防破裂技術(shù),確保顯示屏在車間環(huán)境中具備良好的耐用性。⑤防干擾:具備地線以及采用工業(yè)級觸摸控制主板,防止觸摸屏因磁場和靜電等環(huán)境因素出現(xiàn)觸摸跳點(diǎn)和失靈。

2.3 處理器和存儲器

處理器和存儲器是保證終端高效運(yùn)行的關(guān)鍵組件,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①高性能處理器:選擇高性能的處理器,以確?？焖俚臄?shù)據(jù)處理和流暢的界面操作。②考慮低功耗處理器:低功耗處理器可延長終端的電池壽命或降低能源消耗。③足夠的內(nèi)存:確保足夠的內(nèi)存容量,以支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和多任務(wù)操作。

2.4 連接性和通信

終端的連接性和通信功能對于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程監(jiān)控至關(guān)重要,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①以太網(wǎng)連接:支持以太網(wǎng)連接,便于與車間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。②無線連接:支持Wi-Fi或藍(lán)牙等無線連接方式,以便與其他設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。③USB接口:提供USB接口,以支持外部設(shè)備的連接,如打印機(jī)、掃描儀等,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備控制。④數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議:支持常用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,如TCP/IP、Modbus等,以便與其他設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信[2]。

2.5 電源管理

電源管理是終端的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①高效能源管理:采用高效的電源管理技術(shù),以降低能源消耗并延長終端的電池壽命。②可替換電池:采用可替換電池設(shè)計(jì),以方便終端在工作過程中的電池更換,確保終端的連續(xù)運(yùn)行。③快速充電技術(shù):支持快速充電技術(shù),以縮短充電時(shí)間,提高終端的可用性。

2.6 擴(kuò)展性和兼容性

終端應(yīng)具備擴(kuò)展性和兼容性,以適應(yīng)未來的需求和技術(shù)發(fā)展,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①擴(kuò)展接口:提供可擴(kuò)展的接口和插槽,以支持外部設(shè)備的連接和功能擴(kuò)展,如傳感器、攝像頭、讀卡器等。②操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序:選擇開放性的操作系統(tǒng)和軟件平臺,以方便應(yīng)用程序的開發(fā)和升級,以及與其他系統(tǒng)的集成。

2.7 硬件安全性

考慮終端的硬件安全性,確保數(shù)據(jù)和設(shè)備的安全性,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①物理防護(hù):采用物理鎖、防撬結(jié)構(gòu)等措施,以防止未經(jīng)授權(quán)的物理訪問和損壞。②數(shù)據(jù)加密:支持?jǐn)?shù)據(jù)加密技術(shù),以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的安全性和完整性。③用戶身份驗(yàn)證:支持用戶身份驗(yàn)證機(jī)制,如指紋識別、密碼等,確保只有授權(quán)用戶可以使用終端。

2.8 可維護(hù)性和可升級性

考慮終端的可維護(hù)性和可升級性,其設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容為以下幾個方面。①模塊化設(shè)計(jì):采用模塊化設(shè)計(jì),使終端的組件易于維護(hù)和更換,降低維修成本和停機(jī)時(shí)間。②遠(yuǎn)程維護(hù)功能:提供遠(yuǎn)程維護(hù)功能,以便遠(yuǎn)程診斷和解決終端故障,減少維修時(shí)間和成本。③固件升級:支持固件升級,以便在需要時(shí)更新終端功能和性能。

通過綜合考慮以上硬件設(shè)計(jì)思路,可以設(shè)計(jì)出適應(yīng)煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作需求的終端設(shè)備,能夠確保終端能夠在惡劣的車間環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,并保證高性能、可靠性和安全性,同時(shí)具備靈活的擴(kuò)展性和維護(hù)性,以滿足企業(yè)現(xiàn)在的生產(chǎn)要求和未來的發(fā)展需求。

3 煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端應(yīng)用場景

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài),以確保生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。通過終端,操作員可以隨時(shí)查看關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù),例如煙草材料庫存量、加工機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)速度、溫度、濕度等。這些數(shù)據(jù)以直觀的數(shù)字、圖表或圖形形式呈現(xiàn),可以使操作員對當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)一目了然。終端還支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新和刷新功能,確保操作員可以隨時(shí)獲取最新的數(shù)據(jù)。此外,終端還可以提供數(shù)據(jù)圖表和趨勢分析功能,以便操作員能夠跟蹤和比較生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化趨勢,發(fā)現(xiàn)異常情況并及時(shí)采取措施。

3.2 生產(chǎn)調(diào)控和參數(shù)調(diào)整

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端提供生產(chǎn)調(diào)控和參數(shù)調(diào)整的功能,幫助操作員控制生產(chǎn)過程并滿足不同產(chǎn)品要求和生產(chǎn)需求。操作員可以通過終端啟動、停止或調(diào)整加工機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。終端界面可以提供直觀的按鈕、滑塊或輸入框等交互元素,操作員可以直接通過觸摸屏或其他方式進(jìn)行操作,例如可以調(diào)整加工機(jī)器的速度、溫度、濕度等參數(shù),以優(yōu)化生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。參數(shù)調(diào)整的過程可以實(shí)時(shí)反饋給生產(chǎn)線上的工作人員,確保生產(chǎn)過程的靈活性和精準(zhǔn)性。

3.3 質(zhì)量管理和檢測

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端集成了質(zhì)量管理和檢測功能,幫助操作員監(jiān)控和提高產(chǎn)品質(zhì)量。終端可以與質(zhì)量檢測設(shè)備進(jìn)行連接,顯示煙草產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),如尺寸、重量、濕度等。操作員可以通過終端查看產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù),并進(jìn)行自動判別。當(dāng)產(chǎn)品不符合規(guī)格時(shí),終端可以發(fā)出警報(bào)或提供相應(yīng)的處理建議,幫助操作員及時(shí)采取措施,如暫停生產(chǎn)、調(diào)整參數(shù)或進(jìn)行返工操作。此外,終端還可以記錄質(zhì)量檢測結(jié)果,并生成質(zhì)量報(bào)告和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以進(jìn)行質(zhì)量分析和持續(xù)改進(jìn)[2]。

3.4 生產(chǎn)計(jì)劃和排程管理

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端支持生產(chǎn)計(jì)劃和排程管理,以確保按照計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)并有效管理生產(chǎn)進(jìn)度。操作員可以使用終端創(chuàng)建和管理生產(chǎn)計(jì)劃?？梢栽诮K端上設(shè)置產(chǎn)品類型、數(shù)量、交付日期等信息,并進(jìn)行優(yōu)先級和關(guān)聯(lián)關(guān)系的設(shè)定。終端可以自動生成排程,并顯示在界面上,讓操作員能夠清晰地了解生產(chǎn)進(jìn)度和任務(wù)安排。操作員可以根據(jù)實(shí)際情況對排程進(jìn)行調(diào)整,并及時(shí)將變動信息反饋給相關(guān)人員。終端還可以提供生產(chǎn)進(jìn)度的跟蹤和預(yù)警功能,幫助操作員及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的生產(chǎn)延誤問題,并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和協(xié)調(diào)[3]。

3.5 報(bào)告生成和數(shù)據(jù)分析

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端具備報(bào)告和分析功能,幫助操作員和管理層進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策支持。終端可以生成生產(chǎn)報(bào)告,包括生產(chǎn)數(shù)量、質(zhì)量指標(biāo)、設(shè)備利用率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。操作員可以選擇生成報(bào)告的時(shí)間范圍和格式,并導(dǎo)出為PDF、Excel等常見文件格式。終端還提供數(shù)據(jù)分析功能,操作員可以利用終端上的工具和功能進(jìn)行趨勢分析、異常檢測和生產(chǎn)效率評估。通過終端生成的圖表、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和趨勢分析圖,操作員可以更好地了解生產(chǎn)狀況,發(fā)現(xiàn)潛在問題,并作出相應(yīng)的決策和改進(jìn)措施。此外,終端還支持自定義報(bào)表和分析模板,以滿足不同用戶的特定需求。

3.6 故障排除和維護(hù)

煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端具備故障排除和維護(hù)功能,幫助操作員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備故障,并進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。終端可以監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和異常情況,并發(fā)出警報(bào)通知[4]。操作員可以操作終端進(jìn)行故障診斷,查閱設(shè)備手冊和操作指南進(jìn)行故障排查和維護(hù)操作。終端還可以記錄設(shè)備維護(hù)計(jì)劃和維修記錄,提醒操作員進(jìn)行維護(hù)任務(wù),并生成維護(hù)報(bào)告和記錄。通過終端的故障排除和維護(hù)功能,可以減少設(shè)備故障對生產(chǎn)的影響,提高生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述,煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端具備實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)調(diào)控和參數(shù)調(diào)整、質(zhì)量管理和檢測、生產(chǎn)計(jì)劃和排程管理、報(bào)告生成和數(shù)據(jù)分析、故障排除和維護(hù)等多種應(yīng)用場景[5]。通過使用這樣的終端,操作員能夠更好地監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程,提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性。同時(shí),終端提供了數(shù)據(jù)分析、質(zhì)量管理和故障排除等功能,幫助企業(yè)進(jìn)行決策支持和持續(xù)改進(jìn),優(yōu)化生產(chǎn)過程并提高競爭力。這樣的終端不僅提升了生產(chǎn)線的自動化程度,也提供了更高效、更可靠的生產(chǎn)管理工具,為煙草工業(yè)工廠的生產(chǎn)運(yùn)營提供了有力的支持。

4 結(jié)束語

本文旨在探討煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。通過對終端的功能設(shè)計(jì)思路、硬件設(shè)計(jì)思路以及應(yīng)用場景的詳細(xì)探討,可以看到煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端在提升生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃管理方面的巨大潛力。

在未來的研究中,可以進(jìn)一步深入探索終端的人機(jī)交互設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和人工智能應(yīng)用等方面,以提高終端的智能化和自主化水平。同時(shí),還可以將終端與其他相關(guān)技術(shù)如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算等相結(jié)合,打造更為綜合、高效的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。這將為煙草工業(yè)工廠帶來更廣闊的發(fā)展空間,進(jìn)一步提升其競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。

通過不斷研究與創(chuàng)新,煙草工業(yè)工廠車間現(xiàn)場操作終端將在未來發(fā)揮更加重要的作用,助力煙草工業(yè)實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。