煙草工業工廠車間現場操作終端設計及應用

弓 寅

四川中煙工業有限責任公司綿陽卷煙廠,四川 綿陽 621000

0 引言

在現代制造業中,工業生產車間是產品的核心制造地點。為了提高生產效率、降低成本并確保產品質量,許多企業采用了先進的工業自動化系統,其中一個重要組成部分就是工業生產車間現場操作終端。

工業生產車間現場操作終端是一種基于先進技術的設備,旨在方便操作員與生產線進行實時交互和控制。它通常由硬件和軟件組成,包括計算機終端、觸摸屏、鍵盤、鼠標以及專門設計的用戶界面。該終端通過與生產線中的傳感器、執行器和其他自動化設備進行連接,使操作員能夠直接監控和控制生產過程。在實際生產現場,需要對煙草工業工廠車間生產現狀進行分析,梳理終端設計思路,從生產的各個角度去分析實際應用場景,才能將終端很好地運用起來,提高生產制造水平。

1 現狀分析

隨著生產自動化水平的日益提高,以往的自動化生產設備都配有自帶的小型交互屏幕去控制設備參數和顯示設備狀態,存在顯示界面分散、顯示內容局限、無法拓展等問題。隨著越來越多的生產相關信息化系統,例如MES系統、生產批次管理系統、數據采集系統、物流系統等的建設,僅通過設備自帶看板關注設備相關參數已經無法滿足生產需要,需要新型車間操作工使用的現場操作終端來獲取各個生產緯度的實時信息和分析結果,滿足各種智能制造場景的使用,更好地從人、機、料、法、環、測等方面實現對車間生產各個環節的把控[1]。

2 煙草工業工廠車間現場操作終端硬件設計

煙草工業工廠車間現場操作終端的設計目標是結合車間現場布局生產情況與6S現場管理指標,滿足操作工生產現場實際需求和車間管理條例。當設計煙草工業工廠車間現場操作終端的硬件時,需要詳細考慮如下事項。

2.1 外觀設計

外觀設計應適應煙草工業工廠車間的特殊環境和要求,其設計考慮內容為以下幾個方面。①耐用材料:選擇堅固耐用的材料,如金屬或工程塑料,以抵抗車間環境中的沖擊和振動。②防塵防水:確保外殼設計具有防塵和防水的特性,以應對車間環境中的灰塵和濕度。③抗腐蝕:考慮使用抗腐蝕材料,以防止腐蝕性物質對終端的損害。④收納:外殼可考慮規劃多個收納區,便于操作人員收納零部件等物品。⑤舒適性:根據人體工程學原理,設計外觀形狀和按鍵位置,以維持操作員長時間使用時的舒適感。

2.2 顯示屏和觸摸技術

顯示屏和觸摸技術是終端的核心交互界面,其設計考慮內容為以下幾個方面。①高亮度顯示屏:選擇高亮度的顯示屏,以應對車間中可能存在的強光照射,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用防指紋涂層,以減少指紋對顯示效果的影響。③多點觸控技術:采用電容式觸摸屏,支持多點觸控和精準操作,提供流暢的用戶體驗。④抗劃傷和防破裂:應用抗劃傷和防破裂技術,確保顯示屏在車間環境中具備良好的耐用性。⑤防干擾:具備地線以及采用工業級觸摸控制主板,防止觸摸屏因磁場和靜電等環境因素出現觸摸跳點和失靈。

2.3 處理器和存儲器

處理器和存儲器是保證終端高效運行的關鍵組件,其設計考慮內容為以下幾個方面。①高性能處理器:選擇高性能的處理器,以確保快速的數據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足夠的內存:確保足夠的內存容量,以支持復雜的數據處理和多任務操作。

2.4 連接性和通信

終端的連接性和通信功能對于實現數據交換和遠程監控至關重要,其設計考慮內容為以下幾個方面。①以太網連接:支持以太網連接,便于與車間內的網絡進行連接,實現數據的傳輸和共享。②無線連接:支持Wi-Fi或藍牙等無線連接方式,以便與其他設備或系統進行數據交換和通信。③USB接口:提供USB接口,以支持外部設備的連接,如打印機、掃描儀等,以實現數據傳輸和設備控制。④數據傳輸協議:支持常用的數據傳輸協議,如TCP/IP、Modbus等,以便與其他設備或系統進行數據交換和通信[2]。

2.5 電源管理

電源管理是終端的關鍵設計要素,其設計考慮內容為以下幾個方面。①高效能源管理:采用高效的電源管理技術,以降低能源消耗并延長終端的電池壽命。②可替換電池:采用可替換電池設計,以方便終端在工作過程中的電池更換,確保終端的連續運行。③快速充電技術:支持快速充電技術,以縮短充電時間,提高終端的可用性。

2.6 擴展性和兼容性

終端應具備擴展性和兼容性,以適應未來的需求和技術發展,其設計考慮內容為以下幾個方面。①擴展接口:提供可擴展的接口和插槽,以支持外部設備的連接和功能擴展,如傳感器、攝像頭、讀卡器等。②操作系統和應用程序:選擇開放性的操作系統和軟件平臺,以方便應用程序的開發和升級,以及與其他系統的集成。

2.7 硬件安全性

考慮終端的硬件安全性,確保數據和設備的安全性,其設計考慮內容為以下幾個方面。①物理防護:采用物理鎖、防撬結構等措施,以防止未經授權的物理訪問和損壞。②數據加密:支持數據加密技術,以保護敏感數據的安全性和完整性。③用戶身份驗證:支持用戶身份驗證機制,如指紋識別、密碼等,確保只有授權用戶可以使用終端。

2.8 可維護性和可升級性

考慮終端的可維護性和可升級性,其設計考慮內容為以下幾個方面。①模塊化設計:采用模塊化設計,使終端的組件易于維護和更換,降低維修成本和停機時間。②遠程維護功能:提供遠程維護功能,以便遠程診斷和解決終端故障,減少維修時間和成本。③固件升級:支持固件升級,以便在需要時更新終端功能和性能。

通過綜合考慮以上硬件設計思路,可以設計出適應煙草工業工廠車間現場操作需求的終端設備,能夠確保終端能夠在惡劣的車間環境中穩定運行,并保證高性能、可靠性和安全性,同時具備靈活的擴展性和維護性,以滿足企業現在的生產要求和未來的發展需求。

3 煙草工業工廠車間現場操作終端應用場景

3.1 實時監控生產狀態

煙草工業工廠車間現場操作終端可以用于實時監控生產狀態,以確保生產線的正常運行。通過終端,操作員可以隨時查看關鍵生產數據,例如煙草材料庫存量、加工機器的運行狀態、生產速度、溫度、濕度等。這些數據以直觀的數字、圖表或圖形形式呈現,可以使操作員對當前生產狀態一目了然。終端還支持實時數據更新和刷新功能,確保操作員可以隨時獲取最新的數據。此外,終端還可以提供數據圖表和趨勢分析功能,以便操作員能夠跟蹤和比較生產數據的變化趨勢,發現異常情況并及時采取措施。

3.2 生產調控和參數調整

煙草工業工廠車間現場操作終端提供生產調控和參數調整的功能,幫助操作員控制生產過程并滿足不同產品要求和生產需求。操作員可以通過終端啟動、停止或調整加工機器的運行狀態。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行操作,例如可以調整加工機器的速度、溫度、濕度等參數,以優化生產效率和產品質量。參數調整的過程可以實時反饋給生產線上的工作人員,確保生產過程的靈活性和精準性。

3.3 質量管理和檢測

煙草工業工廠車間現場操作終端集成了質量管理和檢測功能,幫助操作員監控和提高產品質量。終端可以與質量檢測設備進行連接,顯示煙草產品的質量指標,如尺寸、重量、濕度等。操作員可以通過終端查看產品的質量數據,并進行自動判別。當產品不符合規格時,終端可以發出警報或提供相應的處理建議,幫助操作員及時采取措施,如暫停生產、調整參數或進行返工操作。此外,終端還可以記錄質量檢測結果,并生成質量報告和統計數據,以進行質量分析和持續改進[2]。

3.4 生產計劃和排程管理

煙草工業工廠車間現場操作終端支持生產計劃和排程管理,以確保按照計劃進行生產并有效管理生產進度。操作員可以使用終端創建和管理生產計劃。可以在終端上設置產品類型、數量、交付日期等信息,并進行優先級和關聯關系的設定。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進度和任務安排。操作員可以根據實際情況對排程進行調整,并及時將變動信息反饋給相關人員。終端還可以提供生產進度的跟蹤和預警功能,幫助操作員及時發現潛在的生產延誤問題,并采取相應的措施進行調整和協調[3]。

3.5 報告生成和數據分析

煙草工業工廠車間現場操作終端具備報告和分析功能,幫助操作員和管理層進行數據分析和決策支持。終端可以生成生產報告,包括生產數量、質量指標、設備利用率等關鍵數據。操作員可以選擇生成報告的時間范圍和格式,并導出為PDF、Excel等常見文件格式。終端還提供數據分析功能,操作員可以利用終端上的工具和功能進行趨勢分析、異常檢測和生產效率評估。通過終端生成的圖表、統計數據和趨勢分析圖,操作員可以更好地了解生產狀況,發現潛在問題,并作出相應的決策和改進措施。此外,終端還支持自定義報表和分析模板,以滿足不同用戶的特定需求。

3.6 故障排除和維護

煙草工業工廠車間現場操作終端具備故障排除和維護功能,幫助操作員及時發現和解決設備故障,并進行預防性維護。終端可以監測設備的運行狀態和異常情況,并發出警報通知[4]。操作員可以操作終端進行故障診斷,查閱設備手冊和操作指南進行故障排查和維護操作。終端還可以記錄設備維護計劃和維修記錄,提醒操作員進行維護任務,并生成維護報告和記錄。通過終端的故障排除和維護功能,可以減少設備故障對生產的影響,提高生產線的穩定性和可靠性。

綜上所述,煙草工業工廠車間現場操作終端具備實時監控生產狀態、生產調控和參數調整、質量管理和檢測、生產計劃和排程管理、報告生成和數據分析、故障排除和維護等多種應用場景[5]。通過使用這樣的終端,操作員能夠更好地監控和控制生產過程,提高生產效率、產品質量和生產計劃的準確性。同時,終端提供了數據分析、質量管理和故障排除等功能,幫助企業進行決策支持和持續改進,優化生產過程并提高競爭力。這樣的終端不僅提升了生產線的自動化程度,也提供了更高效、更可靠的生產管理工具,為煙草工業工廠的生產運營提供了有力的支持。

4 結束語

本文旨在探討煙草工業工廠車間現場操作終端的設計與應用。通過對終端的功能設計思路、硬件設計思路以及應用場景的詳細探討,可以看到煙草工業工廠車間現場操作終端在提升生產效率、優化生產質量和實現生產計劃管理方面的巨大潛力。

在未來的研究中,可以進一步深入探索終端的人機交互設計、數據分析和人工智能應用等方面,以提高終端的智能化和自主化水平。同時,還可以將終端與其他相關技術如物聯網、大數據分析和云計算等相結合,打造更為綜合、高效的生產管理系統。這將為煙草工業工廠帶來更廣闊的發展空間,進一步提升其競爭力和可持續發展能力。

通過不斷研究與創新,煙草工業工廠車間現場操作終端將在未來發揮更加重要的作用,助力煙草工業實現高效生產、產品優質和可持續發展的目標。