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新颖的移动式人机界面助力操作和维护协同工作

作者:Rich Carpenter,艾默生2020.03.25阅读 697

  在一艘豪华邮轮或大型海军舰艇上,舰桥是军官和船员指挥所有行动的地方。与此类似,传统的生产设施通常依赖于一个或多个主控室或操作台,操作台的工作人员负责监控所有系统的状态,并根据需要发出命令。
  大多数生产工厂也有维护人员,他们对现场的问题做出响应,采取适当的行动,并向控制室操作人员报告结果。这两组人员之间的协调行动经常会出现问题并导致延误,在数字化革新的大环境中,工厂绩效需要得到提升,因此寻找解决方案是当务之急。
  一种更现代、更有效力和效率的方法是让运维人员担任多重角色,承担一些重叠的职责,有时担任操作员,有时担任维护人员。新颖的移动式人机界面HMI)技术正在实现这种转换,并为操作和维护人员提供创新的协作方式。
  操作和协作方法的此类转变是在移动式HMI的协助下实现的,移动式HMI现已足够方便、功能也足够强大,在工人们外出时也能够让他们获得所需的车间信息。由于手持设备的出现,HMI的角色也发生了变化,这使得运营和维护人员之间的协作成为可能,从而提高了公司的运营效率。
  HMI技术牢牢扎根
  传统的控制室操作员一般通过固定的HMI系统工作,这些系统通常是基于PC的系统。通常现场还有从按钮到小型显示器等各种形式的其它本地可选HMI设备,但这些设备通常也是固定式的,功能局限在本地且十分有限。
  当操作员发现问题时,他们下一步通常会联系派遣到现场解决问题的维修技工和电工。操作员则留在自己的岗位上,可以通过无线电与维修人员沟通,配合远程人员在本地屏幕上看到的信息进行操作。这种方法虽行之有效却很繁琐,因为它有可能会带来延迟和错误。因此www.cechina.cn,工厂正在寻找一种更好的策略,一种融合这两个领域的策略。
  其它的融合现象
  在工业自动化领域中,已有大量有关业务信息技术(IT)与车间操作技术(OT)融合方式的讨论和报道。
  随着基于IT的硬件、软件、网络和协议集成化并与诸如PLC和HMI等更为专业的OT硬件更加兼容,IT/OT融合得以实现。这种融合不仅合并了技术,而且给每个领域的人员提供了更多信息并改善了人员间的协调。这带来了操作效率提升及其他改进。

移动式HMI可以是手持式,也可以是如图所示的推车式,可用于将能够执行控制和信息任务的区域从中央控制室拓展到车间。图片来源:Emerson

  此外,还有另一个鲜为人知的、出现在制造工厂的融合现象,它产生于OT生产区。这种融合涉及操作员和维护人员两种角色,前面提到的IT/OT融合使之变为可能。 
  IT/OT融合的结果之一是高性能移动HMI选项的大量涌现。终端用户在日常生活中已对移动设备的使用有着充分的体验www.cechina.cn,因此许多用户也喜欢在工业生产中有此类体验,前提是设备的耐用性和性能可接受。
  部分设施可能会使用移动电话来实现某些HMI功能,甚至允许员工携带私人设备(BYOD)。而在另一些设施中则会提供特定场地的商业或工业硬化平板电脑。设备可以配置为由操作员启动控制,尽管BYOD设备通常仅有只读权限。
  无论设备格式如何,移动式HMI均可将操作员从控制室中解放出来并为现场的维护人员提供更多信息。在某些情况下,在融合操作/维护工作的角色中,单个人员即可快速识别问题、直接定位问题、诊断问题并解决问题。
  能力持续提升
  或许某种形式的固定式HMI是必需的,但是将移动式HMI添加到组合中给许多类型的操作带来便利。移动式HMI为生产线上的操作人员提供了关键的操作信息。当问题发生时,移动式HMI将操作和维护两步交互过程转变为更具协作性和更精简的工作。
  操作员可以将HMI直接带到生产线上,更快地识别问题,并在某些情况下(例如通过调整某个设定值并观察其效果)能立即解决问题。如果需要维护人员,可以将他们呼叫到现场,维护人员一般通过移动式HMI接收消息。维护人员到达现场时,可以与操作员协作来诊断问题。使用固定式和移动式HMI,维修人员可以通过策应操作员的工作来承担一些以前只局限于操作员的角色,例如对警报做出响应。
  其它来源于IT/OT融合的底层技术也对移动式HMI进行了改良。一个著名的例子是,最新的OT控制器不仅包括传统的可编程逻辑控制器(PLC)控制,而且还无缝融合了类似PC的计算能力。系统设计人员由此可在PLC上加入高级处理,比如实时分析CONTROL ENGINEERING China版权所有,而不会扰乱基本的自动化功能。最新的PLC甚至可以将图形直接提供给移动设备。这类增强信息可帮助操作和/或维护人员以最高效率运转工厂。
  操作员亲临故障现场
  和许多类型的生产场所一样,在食品和饮料生产设施中,需要对分布式设备组合进行操作,因此移动式HMI理所当然地适用于这些工厂。这些场所通常包括以下区域:
  ●原料接收和储存
  ●加工和混合系统
  ●瓶输送机
  ●灌装
  ●纸箱机
  ●自动堆垛机
  除了信号交换外,这些特定区域中的每一个还使用了基本上完全独立的设备和系统。每个系统的自动化产品和编程可能是由不同的供应商提供的,每个供应商均为各自领域的专家。
  即便如此,这些独立的系统仍然可以向位于中心控制室的核心HMI应用程序报告,HMI用于监视、报警、设定值/配方设置和控制命令。当出现问题时,如瓶输送机启用备份,或送至自动堆垛机的纸箱不足时,则很难从控制室确定根本原因。对于操作员或维护人员来说,亲临故障现场通常是有帮助的,这样他们就可以直接检查情况并发现问题所在。
  当操作员和维护人员均配备了可以携带至现场的移动式HMI时,他们能够将HMI提供的信息与他们可以直接看到的实际情况关联起来,从而达到两全其美的效果。操作人员可以确定停产原因是他们自己即可轻松纠正的简单的瓶子阻塞不前的问题,还是看似需要维护人员参与的问题。维护人员可以利用他们的移动式HMI传递的信息来提升工作效率。
  在上述任何一种情况下,由于将移动式HMI与现场的第一手资料相结合,最大限度地缩短了识别问题和解决问题的时间,因此工作人员的效率得以提升。
  改变工作方式
  出于多种原因,移动式HMI正在以多种方式改变着工业用户的工作方式。这是一种代际更替,因为许多年轻员工可轻松使用、甚至更偏好使用移动设备。当这些工人们掌握了更多信息时,他们会感到自己能更好的掌握情况控制工程网版权所有,而移动式HMI是将实时信息带到他们手中的最佳方式,即使是在工厂车间中也是如此。该技术有助于消除控制室和现场之间的经验和技能差异。未来的移动发展www.cechina.cn,例如增强现实,将进一步改善协作,因为现场的工人们可扮演远程专家的角色,与其他人分享他们的观点。
  工业IT/OT融合的时代来得正是时候,它有效地将既定的工业方法与最新的IT技术相结合,从而使得全功能移动式HMI能够摆脱传统控制室的束缚。其结果是运营工厂中的操作人员和维修人员的第二次融合,从而最大限度地利用现有专业知识。现在,工人们手边就有工具来提供额外的信息,这提升了他们的效率和运营生产力。
  
  作者简介: 
  Rich Carpenter,艾默生公司 机械自动化解决方案业务 全球产品管理总经理,负责工业自动化控制系统、操作员界面、工业PC和工业物联网软硬件产品组合。
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