烟草工业工厂车间现场操作终端设计及应用

弓 寅

四川中烟工业有限责任公司绵阳卷烟厂,四川 绵阳 621000

0 引言

在现代制造业中,工业生产车间是产品的核心制造地点。为了提高生产效率、降低成本并确保产品质量,许多企业采用了先进的工业自动化系统,其中一个重要组成部分就是工业生产车间现场操作终端。

工业生产车间现场操作终端是一种基于先进技术的设备,旨在方便操作员与生产线进行实时交互和控制。它通常由硬件和软件组成,包括计算机终端、触摸屏、键盘、鼠标以及专门设计的用户界面。该终端通过与生产线中的传感器、执行器和其他自动化设备进行连接,使操作员能够直接监控和控制生产过程。在实际生产现场,需要对烟草工业工厂车间生产现状进行分析,梳理终端设计思路,从生产的各个角度去分析实际应用场景,才能将终端很好地运用起来,提高生产制造水平。

1 现状分析

随着生产自动化水平的日益提高,以往的自动化生产设备都配有自带的小型交互屏幕去控制设备参数和显示设备状态,存在显示界面分散、显示内容局限、无法拓展等问题。随着越来越多的生产相关信息化系统,例如MES系统、生产批次管理系统、数据采集系统、物流系统等的建设,仅通过设备自带看板关注设备相关参数已经无法满足生产需要,需要新型车间操作工使用的现场操作终端来获取各个生产纬度的实时信息和分析结果,满足各种智能制造场景的使用,更好地从人、机、料、法、环、测等方面实现对车间生产各个环节的把控[1]。

2 烟草工业工厂车间现场操作终端硬件设计

烟草工业工厂车间现场操作终端的设计目标是结合车间现场布局生产情况与6S现场管理指标,满足操作工生产现场实际需求和车间管理条例。当设计烟草工业工厂车间现场操作终端的硬件时,需要详细考虑如下事项。

2.1 外观设计

外观设计应适应烟草工业工厂车间的特殊环境和要求,其设计考虑内容为以下几个方面。①耐用材料:选择坚固耐用的材料,如金属或工程塑料,以抵抗车间环境中的冲击和振动。②防尘防水:确保外壳设计具有防尘和防水的特性,以应对车间环境中的灰尘和湿度。③抗腐蚀:考虑使用抗腐蚀材料,以防止腐蚀性物质对终端的损害。④收纳:外壳可考虑规划多个收纳区,便于操作人员收纳零部件等物品。⑤舒适性:根据人体工程学原理,设计外观形状和按键位置,以维持操作员长时间使用时的舒适感。

2.2 显示屏和触摸技术

显示屏和触摸技术是终端的核心交互界面,其设计考虑内容为以下几个方面。①高亮度显示屏:选择高亮度的显示屏,以应对车间中可能存在的强光照射,确保信息显示清晰可见。②防指纹涂层:考虑在显示屏表面应用防指纹涂层,以减少指纹对显示效果的影响。③多点触控技术:采用电容式触摸屏,支持多点触控和精准操作,提供流畅的用户体验。④抗划伤和防破裂:应用抗划伤和防破裂技术,确保显示屏在车间环境中具备良好的耐用性。⑤防干扰:具备地线以及采用工业级触摸控制主板,防止触摸屏因磁场和静电等环境因素出现触摸跳点和失灵。

2.3 处理器和存储器

处理器和存储器是保证终端高效运行的关键组件,其设计考虑内容为以下几个方面。①高性能处理器:选择高性能的处理器,以确保快速的数据处理和流畅的界面操作。②考虑低功耗处理器:低功耗处理器可延长终端的电池寿命或降低能源消耗。③足够的内存:确保足够的内存容量,以支持复杂的数据处理和多任务操作。

2.4 连接性和通信

终端的连接性和通信功能对于实现数据交换和远程监控至关重要,其设计考虑内容为以下几个方面。①以太网连接:支持以太网连接,便于与车间内的网络进行连接,实现数据的传输和共享。②无线连接:支持Wi-Fi或蓝牙等无线连接方式,以便与其他设备或系统进行数据交换和通信。③USB接口:提供USB接口,以支持外部设备的连接,如打印机、扫描仪等,以实现数据传输和设备控制。④数据传输协议:支持常用的数据传输协议,如TCP/IP、Modbus等,以便与其他设备或系统进行数据交换和通信[2]。

2.5 电源管理

电源管理是终端的关键设计要素,其设计考虑内容为以下几个方面。①高效能源管理:采用高效的电源管理技术,以降低能源消耗并延长终端的电池寿命。②可替换电池:采用可替换电池设计,以方便终端在工作过程中的电池更换,确保终端的连续运行。③快速充电技术:支持快速充电技术,以缩短充电时间,提高终端的可用性。

2.6 扩展性和兼容性

终端应具备扩展性和兼容性,以适应未来的需求和技术发展,其设计考虑内容为以下几个方面。①扩展接口:提供可扩展的接口和插槽,以支持外部设备的连接和功能扩展,如传感器、摄像头、读卡器等。②操作系统和应用程序:选择开放性的操作系统和软件平台,以方便应用程序的开发和升级,以及与其他系统的集成。

2.7 硬件安全性

考虑终端的硬件安全性,确保数据和设备的安全性,其设计考虑内容为以下几个方面。①物理防护:采用物理锁、防撬结构等措施,以防止未经授权的物理访问和损坏。②数据加密:支持数据加密技术,以保护敏感数据的安全性和完整性。③用户身份验证:支持用户身份验证机制,如指纹识别、密码等,确保只有授权用户可以使用终端。

2.8 可维护性和可升级性

考虑终端的可维护性和可升级性,其设计考虑内容为以下几个方面。①模块化设计:采用模块化设计,使终端的组件易于维护和更换,降低维修成本和停机时间。②远程维护功能:提供远程维护功能,以便远程诊断和解决终端故障,减少维修时间和成本。③固件升级:支持固件升级,以便在需要时更新终端功能和性能。

通过综合考虑以上硬件设计思路,可以设计出适应烟草工业工厂车间现场操作需求的终端设备,能够确保终端能够在恶劣的车间环境中稳定运行,并保证高性能、可靠性和安全性,同时具备灵活的扩展性和维护性,以满足企业现在的生产要求和未来的发展需求。

3 烟草工业工厂车间现场操作终端应用场景

3.1 实时监控生产状态

烟草工业工厂车间现场操作终端可以用于实时监控生产状态,以确保生产线的正常运行。通过终端,操作员可以随时查看关键生产数据,例如烟草材料库存量、加工机器的运行状态、生产速度、温度、湿度等。这些数据以直观的数字、图表或图形形式呈现,可以使操作员对当前生产状态一目了然。终端还支持实时数据更新和刷新功能,确保操作员可以随时获取最新的数据。此外,终端还可以提供数据图表和趋势分析功能,以便操作员能够跟踪和比较生产数据的变化趋势,发现异常情况并及时采取措施。

3.2 生产调控和参数调整

烟草工业工厂车间现场操作终端提供生产调控和参数调整的功能,帮助操作员控制生产过程并满足不同产品要求和生产需求。操作员可以通过终端启动、停止或调整加工机器的运行状态。终端界面可以提供直观的按钮、滑块或输入框等交互元素,操作员可以直接通过触摸屏或其他方式进行操作,例如可以调整加工机器的速度、温度、湿度等参数,以优化生产效率和产品质量。参数调整的过程可以实时反馈给生产线上的工作人员,确保生产过程的灵活性和精准性。

3.3 质量管理和检测

烟草工业工厂车间现场操作终端集成了质量管理和检测功能,帮助操作员监控和提高产品质量。终端可以与质量检测设备进行连接,显示烟草产品的质量指标,如尺寸、重量、湿度等。操作员可以通过终端查看产品的质量数据,并进行自动判别。当产品不符合规格时,终端可以发出警报或提供相应的处理建议,帮助操作员及时采取措施,如暂停生产、调整参数或进行返工操作。此外,终端还可以记录质量检测结果,并生成质量报告和统计数据,以进行质量分析和持续改进[2]。

3.4 生产计划和排程管理

烟草工业工厂车间现场操作终端支持生产计划和排程管理,以确保按照计划进行生产并有效管理生产进度。操作员可以使用终端创建和管理生产计划。可以在终端上设置产品类型、数量、交付日期等信息,并进行优先级和关联关系的设定。终端可以自动生成排程,并显示在界面上,让操作员能够清晰地了解生产进度和任务安排。操作员可以根据实际情况对排程进行调整,并及时将变动信息反馈给相关人员。终端还可以提供生产进度的跟踪和预警功能,帮助操作员及时发现潜在的生产延误问题,并采取相应的措施进行调整和协调[3]。

3.5 报告生成和数据分析

烟草工业工厂车间现场操作终端具备报告和分析功能,帮助操作员和管理层进行数据分析和决策支持。终端可以生成生产报告,包括生产数量、质量指标、设备利用率等关键数据。操作员可以选择生成报告的时间范围和格式,并导出为PDF、Excel等常见文件格式。终端还提供数据分析功能,操作员可以利用终端上的工具和功能进行趋势分析、异常检测和生产效率评估。通过终端生成的图表、统计数据和趋势分析图,操作员可以更好地了解生产状况,发现潜在问题,并作出相应的决策和改进措施。此外,终端还支持自定义报表和分析模板,以满足不同用户的特定需求。

3.6 故障排除和维护

烟草工业工厂车间现场操作终端具备故障排除和维护功能,帮助操作员及时发现和解决设备故障,并进行预防性维护。终端可以监测设备的运行状态和异常情况,并发出警报通知[4]。操作员可以操作终端进行故障诊断,查阅设备手册和操作指南进行故障排查和维护操作。终端还可以记录设备维护计划和维修记录,提醒操作员进行维护任务,并生成维护报告和记录。通过终端的故障排除和维护功能,可以减少设备故障对生产的影响,提高生产线的稳定性和可靠性。

综上所述,烟草工业工厂车间现场操作终端具备实时监控生产状态、生产调控和参数调整、质量管理和检测、生产计划和排程管理、报告生成和数据分析、故障排除和维护等多种应用场景[5]。通过使用这样的终端,操作员能够更好地监控和控制生产过程,提高生产效率、产品质量和生产计划的准确性。同时,终端提供了数据分析、质量管理和故障排除等功能,帮助企业进行决策支持和持续改进,优化生产过程并提高竞争力。这样的终端不仅提升了生产线的自动化程度,也提供了更高效、更可靠的生产管理工具,为烟草工业工厂的生产运营提供了有力的支持。

4 结束语

本文旨在探讨烟草工业工厂车间现场操作终端的设计与应用。通过对终端的功能设计思路、硬件设计思路以及应用场景的详细探讨,可以看到烟草工业工厂车间现场操作终端在提升生产效率、优化生产质量和实现生产计划管理方面的巨大潜力。

在未来的研究中,可以进一步深入探索终端的人机交互设计、数据分析和人工智能应用等方面,以提高终端的智能化和自主化水平。同时,还可以将终端与其他相关技术如物联网、大数据分析和云计算等相结合,打造更为综合、高效的生产管理系统。这将为烟草工业工厂带来更广阔的发展空间,进一步提升其竞争力和可持续发展能力。

通过不断研究与创新,烟草工业工厂车间现场操作终端将在未来发挥更加重要的作用,助力烟草工业实现高效生产、产品优质和可持续发展的目标。