GBT36531-2018 生产现场可视化管理系统技术规范.pdf
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图3生产现场可视化管理系统集成结构
采集生产现场各种信号或数据,为生产现场可视化系统提供显示、操作、使用和分析的基础数据。 常用的现场设备信息采集主要包括: 工位呼叫信息采集:作业人员通过安装在每个工位终端的求助按钮等来实现呼叫帮助请求,以 减少不必要的停产(停线)。例如,作业人员就近拉下拉绳、拉料或按下按钮发出请求帮助信 号,作业人员也可借助显示屏(触摸屏、计算机)可视化界面软开关触发求助信号; 设备运行状态采集:通过各种接钮、开关、传感器、智能设备数据表等,获得生产现场设备的运 行状态。例如,设备运行、停止状态、设备运行的温度、速度等各项工作指标和数据; 物料信息采集:通过电子标签、条形码、智能设备数据表等手段获取物料信息。例如,通过读取 物料电子标签获得物料信息,通过物料运输小车定位装置获得运输位置等; 生产环境数据采集:通过分布在车间相应地点的各类环境监测传感器,获得实时的温湿度、压 力、洁净度等环境数据: 能源监管信息采集:通过安装在车间设备或车间能源接人点的各类能耗监测传感器,获得设备 或车间的各类能源消耗数据
企业管理层系统提供与生产现场管理相关的工艺、质量、物流等方面的业务管理数据、规程、操作 等信息。
饲养标准7.1.1生产工艺规范
生产工艺规范用于描述生产加工的方法和技术,是生产制造过程需遵循的根本标准。主要包折
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信息内容及作用有: 物料清单:对产品的配方或物料组成进行描述,用于指导生产物料的准确使用; 工艺流程:对产品生产的工艺路径进行描述,用于指导生产工序转换和生产设备(或加工单元) 的排产选择; 工艺参数:对产品生产所需设备的控制参数进行描述,用于控制设备的准确运行
艺规范信息主要来源于企业的ERP系统或CAF
7.1.1.3可视化形式
在生产过程中,生产工艺规范需要按产品的生产路径(工序)进行分解,将分解后的物料清单、工 程和工艺参数下发到对应工序的现场工位终端或显示终端,
7.1.2质量控制规范
7.1.2.1可视化内容
质量控制规范用于描述生产过程中质量监测、分析处理等技术要求和标准。主要包括的信息内容 及作用有: 质量监测规范:对产品过程质量参数、半成品或成品质量指标的监视方式、采样频率、采样精 度、检验标准等提出要求,用于生产质量监视与产品质量判定; 质量分析与处理规范:对质量评价标准、异常的判定规则、质量问题或事故的处理方法进行描 述,用于指导质量的综合分析和处理
量控制规范信息主要来源于企业的ERP系统
7.1.2.3可视化形式
在生产过程中,质量控制规范可在生产现场的工位终端或显示终端查询显示 对于在线的质量监测要求应体现在监测界面中(如质量参数的实时趋势图、SPC控制图等),并 现范要求提供异常情况的预警和报警
7.1.3生产操作规范
7.1.3.1可视化内容
生产操作规范用于描述生产过程中各类现场操作的标准程序,即将现场活动的标准操作步骤和要 求以统一的格式描述出来,用来指导和规范现场生产。主要包括的信息内容及作用有: 操作岗位信息:明确生产现场操作规范的执行人员、监督人员; 操作流程信息:描述生产业务的操作流程、步骤、具体的操作规范以及操作要达到的指标
生产操作规范信息主要来源于企业的ERP或MES系
7.1.3.3可视化形式
生产操作规范可在生产现场各工序(机台)的工位终端或显示终端查询,以图文或视频相结合的
式展现。 对于应用三维模型设计的企业,可以工艺活动为中心,将三维产品工程数据、三维工装资源数据、操 作过程工艺图解和操作动画结合呈现
7.1.4维修维护规范
7.1.4.1可视化内容
维修维护规范针对生产设备(加工单元或生产线)、辅助设施、仪器仪表等,提供标准的维修、维护作 业指导和经验帮助。主要包括的信息内容及作用有: 维修规范:针对故障提供具体的维修指导,包括维修的步骤流程、维修时长或周期、所需的维修 工具和维修物料、维修后的检验标准等; 维护规范:对日常预防性维护作业提供规范要求,包括点检、检、润滑、保养等业务的步骤流 程、时长周期、辅助工具与用料、维护后检验标准等
维修维护规范信息主要来源于企业的ERP系统或MES系统
7.1.4.3可视化形式
维修维护规范,可在生产现场的工位终端或移动终端上查询显示,应提供按照维修维护类别分类组 织的图文视频组合的展示方式,支持多条件的组合检索
7.1.5生产安全规范
7.1.5.1可视化内容
生产安全规范重点针对生产现场的人身安全和作业安全提出规范要求,以达到充分识别、预防控制 的目的。主要包括的信息内容及作用有: 人身安全:依据生产作业特点对造成人身伤害的隐患及防护措施进行规范,包括防护器具、急 救器具等的使用以及应急处理方案; 作业安全:对生产作业过程中涉及的物料、设备设施、器材、通道、作业环境等存在的安全隐患 及防护措施进行规范,包括动火作业、受限空间内作业、临时用电作业、高处作业等危险性较高 的作业活动
主产安全规范信息主要来源于企业的ER
全规范信息主要来源于企业的ERP系统。
7.1.5.3可视化形式
生产安全规范,应按照GB2894的要求在生产现场的安全控制点设立明显的安全警示标志,并提 供应急处理方案及防护器具的使用说明。 对于具备安全信息化条件的企业,应能够利用传感器采集生产现场安全监控指标(如温度、湿度、压 力等),通过安全监控界面对指标进行监视,发生异常时提供声、光等多种形式的预警和报警
基于全生命周期的产品信息可视化,可以对产品生产过程进行全程质量追踪与控制,保证产品的
量要求和提高客户的满意度,产品信息主要包括 产品设计信息:产品图纸、三维模型、技术说明等; 产品质量信息:产品序中检验与最终检验等信息; 产品参数信息:产品外形尺寸、性能参数、安全防护等信息 产品包装信息:包装日期、产品标签码等信息
量要求和提高客户的满意度,产品信息主要包括: 产品设计信息:产品图纸、三维模型、技术说明等; 产品质量信息:产品序中检验与最终检验等信息; 产品参数信息:产品外形尺寸、性能参数、安全防护等信息 产品包装信息:包装日期、产品标签码等信息
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由于产品生产过程贯穿于设计、生产、物流、销售和服务全生命周期,其可视化信息主要来源 P.MES和WMS等。
产品信息可在生产现场各工序(机台)的工位终端或显示终端查询,以图文或视频相结合的开
,其主要信息包括: 设备基础信息:设备的名称、型号、规格、生产厂家、资产编号、采购时间、操作规程等: 设备运行状态信息:设备开、停机信息,设备运行工况信息,设备异常信息,设备故障(事故)信 息,设备故障(事故)抢修的进展信息和动态检修信息; 设备运行统计信息:设备完好率、设备利用率、设备故障率、停机(或停产)时间、停机(或停产) 次数、设备平均故障间隔时间(MTBF)、平均修复时间(MTBR)、设备综合效率(OEE)等
备信息的主要数据来源是ERP、MES或现场设备
设备信息,可在生产现场的工位终端、电子看板、移动终端上查询或显示,也可通过纸质表单或视 觉、听觉方式呈现。设备信息可视化形式主要包括: 纸制表单:如点检记录、设备状态标识、日常维修保养记录、加油记录等以纸质表单的形式 呈现; 声音播报:如报警灯声光报警、语音播报等视觉或听觉方式呈现; 显示终端:通过电子看板、移动终端、视频监控等方式监测运行状态信息,系统根据需要呈现设 备运行统计数据
通过物流信息可视化,实现物资“账、卡、物、位 物流信息可视化案例参见附录B。 物流信息可视化的主要作用如下: 使仓储管理规范化、标准化、透明化,实现“账、卡、物、位”一致性;
使厂内物料配送精准化、及时化、快捷化,实现拉动式物流体系; 掌握正常与异常情况及执行进展情况,通过可视化方式适时直观显示。 物流信息包括以下内容: 仓库信息 ·仓库实时状态信息:库存物料的位置、数量、状态;库区货位的分布、数量、状态;物料库存 上下限、有效期、呆滞预警; ·仓库业务状态信息:收料质检业务状态,入库上架业务状态,下架出库业务状态,盘点业务 状态,移库业务状态,配送业务状态; ·KPI信息:采购按时交付率、物资损耗率、库存周转率、库存准确率、物资库存平均时长、物 资人库差错率、物资出库差错率: ·仓库标牌标识:仓库部门组织架构、关键岗位指导书、关键业务流程,仓库区域规划、库区 平面布置图、地面标示、货架标示、区域标示、库位标示。 物流输送信息 ·物流状态信息:物流输送进度状态,物流最优路径信息: ·物流设备信息:物流设备状态,物流设备位置信息; ·KPI信息:配送准确率、员工配送时长、配送响应时长; ·物流通道标牌标示:通道地面标示,人行道斑马线标示,地面导向标示,步行方向标示,室 内通行标示,来宾通道标示。 线边库信息 ·线边库状态信息:线边库存物料实时数量、状态、位置; ·线边库求助信息:求助工位位置信息、求助工位缺料信息; ·KPI信息:缺料断线率、物资工废与料废率; ·线边库标牌标示:线边货架位置定置线,线边库位号标签,线边库位物料信息标签。
物流信息的主要数据来源是ERP、MES、WMS或物流设备、工位终端等
物流信息可视化显示的数学类内容可以通过文本、列表、图片等形式展示,非数字类内容采用标牌 标识进行指引显示。物流信息可视化形式主要包括: 仓库信息可视化 ·仓库实时状态信息通过安装在仓库库区的电子看板进行可视化显示,仓库管理人员能够 实时直观的掌握仓库的各种信息; ·仓库业务状态信息通过工位终端或移动终端进行可视化显示,仓库业务操作人员能够实 时直观的掌握各种业务信息; ·仓库KPI关键指标信息通过工位终端或移动终端或普通白板进行可视化显示,仓库管理 人员能够直观的掌握仓库的关键指标信息与趋势: ·仓库标牌标识采用不同颜色的油漆、胶带等进行区域、线条的绘制,仓管全体人员能够直 观的掌握仓库各种指示、指导与警示信息 物流输送可视化 ·物流状态信息通过工位终端与进行可视化显示,物流调度与管理人员能够实时直观掌握 物流的状态信息;最优路径信息通过移动终端可视化引导物流人员: 物流设备信息通过工位终端进行可视化显示,物流调度与维修人员能够实时直观掌握物
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流设备状态信息; ·KPI关键指标信息通过工位终端或移动终端或普通白板进行可视化显示,物流管理人员 能够直观的掌握物流的关键指标信息与趋势:配送准确率、员工配送时长、物流配送响应 时长; ·物流通道标牌标示采用不同颜色的油漆、胶带等进行通道、物流标识指导的绘制,作为工 厂人员物流指导与指示。 线边库可视化 ·线边库状态信息通过工位终端进行可视化显示,物流配送人员能够实时直观掌握线边库 库存信息; ·线边库求助信息通过电子着板与工位终端进行可视化显示,物流配送人员能够实时直观 掌握求助工位位置信息、求助物料信息; ·KPI关键指标信息通过工位终端或移动终端或普通白板进行可视化显示,生产管理人员 能够直观的掌握线边库的关键指标信息与趋势:缺料断线率、物资工废与料废率; ·线边库标牌标示采用不同颜色的油漆、胶带等进行线边料架的区域定制,采用标签纸、不 干胶条码纸对库位位置进行标识,生产相关人员能够直观的掌握线边库各种指示、指导与 警示信息
生产状态可视化主要是将生产过程中的各项指标和信息用电子看板、工位终端等直观的方式呈现 来,使工厂的各级人员从凭感觉操作到数据可视化操作,使设备、产线、工厂的生产更加透明,决策更 依据。针对于生产状态,其需要显示的信息主要基于生产工单,主要包含以下内容: 一生产信息 ·生产计划信息:计划期应达到的产品品种、质量、产量和产值等生产任务的计划和对产品 生产进度的安排等;生产计划信息包含:生产工单号、产品名称、零件名称、产量、生产执行 (车间、产线、设备等)、生产执行人员、生产工艺流程、生产周期等信息; ·实时产量信息:生产现场各生产设备产量、工位产量、产线产量等; ·生产效率统计信息:工位生产效率统计、生产线效率统计分析信息、人员绩效等; ·产线异常通知信息:计划异常、物料异常、设备异常、制程异常、能源异常等; ·异常状况统计信息:各类异常状况次数及时间统计与归类分析信息;异常信息主要包含 工单号、生产批号、生产产品的名称、规格、型号,异常发生时的单位(产线、工位、设备、人 员等),发生时间、持续时间、影响工时; ·处理流程跟踪信息:跟踪异常处理的信息。 产品和工艺质量管控及跟踪追溯信息 质量监控的可视化信息主要包括:实时报告合格率、超出工艺标准值报警、超出工艺标准值停机信 息、工艺曲线质量显示、缺陷汇总和统计分析、质量追溯、质量管控信息。 知识、文档管理信息 作业指导文件信息包括:产品图纸、加工流程图、作业指导书、检验指导书等
产状态信息主要数据来源于企业的MES系统或理
生产状态可视化信息通常通过电子看板、工位终端、移动终端等发布,其中电子看板根据所处位置 通常需要在同一个电子看板上呈现不同种类的生产状态信息。例如,图4所示为某产线电子看板内容, 看板上面会呈现订单信息、产量信息、异常信息、产线状态、人员信息等,具体组合可根据实际生产需要 进行配置
图4某生产线电子看板显示内容
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能源监管可视化用于将收集的能源数据进行统计、对比和分析,发现能源过程中的耗能问题,达到 改善运行、找出节能空间和实现长期持续性节能的目的,并通过可视化方式让用户看到能源数据或节能 效果,持续改进,提升能效。 能源监管可视化数据包括基础能源数据和实时能源数据: 基础能源数据是用能建模、用能分析的基础,例如水、电、气、油等资源数据,机电设备额定值数 据等; 实时能源数据用于反映生产、设备用能的实际情况,例如设备实时耗能、水电气实时用量,机电 设备实时运行数据等
管信息主要来源于SCADA.PCS或现场设备层
能源数据经过统计、分析等方式处理后,通过电子看板等发布设备以数据、图形等形式显示;对于异 常数据可用颜色、图形或声音等进行预警或报警
现场标牌标识主要有标识类、指导类、安全警示类等,运用定位、画线、挂牌等方法实现管理的可视 化,指导员工规范操作,及时发现现场发生的问题。 现场标牌标识目的主要有:明确告知应该做什么,做到早期发现异常情况,使检查有效;防止人为失 吴或遗漏,并始终维持正常状态;通过视觉,使问题点和浪费现象容易暴露,事先预防和消除客类隐患和 浪费。 现场标牌标识原则主要有:视觉化,即彻底标示、标识、进行色彩管理;透明化,即将需要看到的被遮 隐的地方显露出来,情报也如此;界限化,即标示管理界限,标示正常与异常的定量界限,使之一目了然。 现场标牌标识道具主要包括:油漆、胶带、看板、颜色、文字、数字、线条、箭头、图表、一览表、照片、风 车、感温纸、灯信号、有声信号、特殊设施等; 现场标牌标识常用种类见表1。
表1现场标牌标识的种类表
电子看板可用于显示生产现场设备状态、当前进度、管理信息等,其显示方式主要可分为: 自动显示模式:自动显示所代表生产区域内的工位请求帮助信息、生产信息、质量信息、物料信 息、报警信息和请求帮助信息等内容; 手动输入模式:在此模式下,通过LED/LCD控制计算机手工输入并显示标语口号、欢迎致辞、 车间通知等内容; 滚动显示模式:在此模式下,可自动按一定周期循环显示实时生产信息和手工输入的宣传口 号,欢迎致辞等内容 电子看板系统显示内容主要可分为: 企业文化管理看板:用于展示企业目标、企业历史、企业精神、企业愿景、企业行为规范、企业活 动、员工风采等企业文化及生产销售计划、生产指标、目标分解体系图、部门竞赛评比等企业生 产与管理信息。高级管理层是看板信息责任人,所有员工可获知看板信息; 生产现场综合看板:用于展示现场生产进度、部门生产计划、部门日程表、目标考核管理、部门 车间口号、部门优秀员工等综合生产与管理信息。中层管理者是看板信息责任人,车间相关管 理人员可获知看板信息; 车间区域看板:用于显示实际生产线或工序生产信息,提供当前班次各个区域的呼叫次数及设 备故障信息,提供设备异常的相关信息,支持维修部门并告知需要支援的地方等内容。基层部 门或班组长是看板信息责任人,现场工作人员可获知看板信息 电子看板系统由看板控制器及终端显示器等组成。常用终端显示器包括LED显示屏和LCD显 手。 设计电子看板系统时应遵循SJ/T11141,并预留通信接口,便于系统扩展及与上层系统联网。电 板可安装在公共办公区域或生产区域,安装方式有吊挂式、机架式、壁挂式、镶嵌式等,可视工作环 而定。
语音广播用于工位求助呼叫、人工呼叫、公共信息广播、音乐播放等,可以通过无线话筒进行人工呼 12
语音广播用于工位求助呼叫、人工呼叫、公共信息广播、音乐播放等,可以通过无线话筒进行人工
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叫,也可通过广播系统进行相关信息呼叫。 声音信号发出独特的音乐或声响有助于提醒工作人员观察电子看板或工位亮灯等形式以确定需要 帮助的特定工位。 独特的音乐可区分不同的呼叫事件、工段、区域以及日常提示,例如公共广播、下班铃声等;音调用 来提醒正在发生的事件,如设备故障、生产线的启动或停止。 语音广播设备涉及音源设备、放大设备、传输线和扬声器等设备。广播系统设备多为组合功能设 备,可按用途要求组合成不同系统,也可单件独立使用,或者不同公司类似标准产品组合使用。 设计广播系统时应遵循GB50526,并预留通信接口,便于系统扩展及与上层系统联网,
移动终端主要用于运营管理人员、设备维护人员和操作人员之间以及上述人员和可视化系统之间 进行快速及时的信息交互 运营管理人员可以通过移动终端及时接收设备故障、材料短缺、质量监测等信息,并将相关处理策 通过移动终端快速地发送给设备维护人员和操作人员。 设备维护人员能够通过移动终端接收设备故障信息、监测设备状态、诊断设备异常、获取维护方案, 并可以通知操作人员进行相关操作。 工位操作人员可借助工位上的呼叫按钮、HMI或手持终端等设备和可视化管理系统进行信息交 互,从运营管理人员和设备维护人员那里获取操作策略、产品信息、工艺信息等,并将实际结果反馈给相 应人员
生产现场可视化管理系统可以直接调用安装在车间或办公区域的各个摄像头,并通过生产现场可 见化管理系统提供的视频控制界面对各摄像头进行远程控制操作,方便管理人员实时了解现场实际情 兑;也可为企业安全防范、事后现象观察、问题分析和事故处理等提供支持 视频系统应具有循环监控、制定监控、监看记录、遥控器、本地录像、录像回放、集中监控等功能,存 储资源可被中心管理平台集中管理及调用。 视频系统由摄像头、控制主机、录像设备、监视器等部分组成。视频系统的摄像机宜采用网络摄像 机,可视化管理系统的用户根据网络摄像机的IP地址,对网络摄像机进行访问,了解现场情况,还可通 过控制摄像机的云台和镜头,进行全方位地监控。 设计视频系统时应遵循GB50395、GA/T367.并预留通信接口,便于系统扩展及与上层系统联网
硬件接口指的是硬件设备的连接方式
软件接口其一是指软件本身的狭义“接口”,比如各种软件开发API等,其二则指的是人与软件之 回的交互界面。
API是一些预先定义的函数,目的是提供 应用程序与开发人员基于某软件或硬件得以访问一组例 呈的能力,而又无需访问源码,或理角 机制的细节
A.1.4 Web Service
中间文件是系统双方约定好接口数据格式,这种集成接口方式是将系统需要交换的信息按照统一 文件格式和接口要求进行存储,系统双方通过各自编制的中间数据文件导人/导出接口来实现两系统 之间的信息交换
OPC(OLEforProcessControl,用于过程控制的OLE)是一个工业标准,管理这个标准的国际 是OPC基金会,OPC基金会现有会员已超过220家。遍布全球,包括世界上所有主要的自动化控 流、仪器仪表及过程控制系统的公司。OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集,用于过程控制 造业自动化系统
A.2.1看板系统接口
看板系统集成接口是指生产现场可视化管理系统与看板控制器(或控制卡)之间的数据传输接口 以将生产求助信息、设备状态、生产进度等信息及时发送给看板控制器(或控制卡),并通过安装在车
间或办公区的各类看板终端显示,将各类信息传递到对应的部门或人员。
A.2.1.2 看板类型
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生产现场电子看板根据环境或显示要求等主要分为LED电子看板和LCD液品看板,本附录中 针对这两种类型的电子看板进行说明
A.2.1.3接口说明
典型的系统架构如图A.1和图A.2所示
典型的LED看板系统如表A.1所示
典型的LED看板系统如表A.1所示
图A.1典型的LED看板系统架构
表A.1LED看板系统组成
典型的LCD看板系统如表A,2所示。
图A.2典型的LCD看板系统架构
表A.2LCD看板系统组成
看板控制卡(控制器)接口定义如表A.3所示
集成内容如表A.4所示
A.2.2广播系统集成接口
言息及时发送给广播系统,并通过安装在车间或办公区的广播终端及时的将各类信息以语音方式通知 到对应的部门或人员深圳标准规范范本,
A.2.2.2接口说明
典型的IP网络广播系统如表A.5所示
图A.3典型IP网络广播结构
邮政标准GB/T365312018
表A.5基本网络广播系缩
....- 技术标准 生产标准
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