在工業自動化領域中，視覺化管理可以支援精簡制造，并提高 IIoT精簡工廠作法的效率。在生產線上進行視覺化管理的主要目的，是為了向操作人員或技術人員及時主動地傳達必要的操作，確保所有生產和裝配流程盡可能以安全有效率的方式進行。
| 圖1 : 「視覺化管理」所指的溝通方式，用意在於促使人員采取行動，與其他僅僅用來傳達資訊的廠區視覺化溝通不同。這類警示燈的用意是告知發生危險情況。（source：Getty Images） |
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| 圖2 : 如同交通號志可在街道十字路囗控管駕駛人行為一樣，工業應用中的視覺化管理設備，用意是督促相關人員回應所設定的流程要求。（source：Banner Engineering） |
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各種生產線，包括商品加工、分類、輸送、裝配和包裝，通常都會包含多個設備陣列，同時執行相互關聯而又獨立的任務。此類作業必須囊括多種元件，以便安全不間斷地生產。視覺信號元件在此也是關鍵之一。這些元件能透過燈光或其他視覺方法（通常以顏色編碼），快速有效地將機器資料和其他必須采取行動的資訊傳達給工廠人員，幾??不需要，或根本不必倚賴書面指示或文字。
視覺化管理在工業自動化領域中也稱為視覺控制，可以支援精簡制造，并提高 IIoT精簡工廠作法的效率。這種視覺化管理可采取多種形式向廠區人員傳達即時狀況和指示，包括廠區的簡單標記、宣傳布告欄和工件批次單上的貼紙和標簽、控制站或機器上的多層式信號燈（稱?安燈）及其他發光式電子裝置、裝配站零件箱上的燈條，甚至是裝在天花板上的平面螢幕等。
在生產線上進行視覺化管理的主要目的，是為了向操作人員或技術人員及時主動地傳達必要的操作，確保所有生產和裝配流程盡可能以安全有效率的方式進行。
視覺化管理元件
自動化設施中的視覺化管理元件有三種不同功能：傳達生產線上機器和制程狀況的資訊，以便采取行動；將經過編碼的指示提供給機器操作員和其他廠區人員；追蹤生產線效能，以便在更全面性了解下進行企業層級的決策。這些功能中，每一項都會涉及一系列重疊的專用視覺化管理工具組合。
用於廠區人員的視覺警報
| 圖3 : 視覺警報仰賴感測器來偵測機器事件發生的時間，而且通常會發出聲音警報。在此顯示一個 LED發光式壓電警報器，可安裝於面板并透過SAE J1939-15協定連接CAN網路。可設定警報器的不同聲音，傳達不同的警報狀況。（source：Floyd Bell Inc.） |
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視覺化警報包括LED燈、指示燈和發光裝置，透過發光方式引起機器操作員和工廠管理者的注意，通常專用於警示一個非常具體的問題。造成警報的常見原因包括機器堵塞、過載、過熱、泄漏、壓降、電氣故障、安全功能受損及火災等。在特別嚴重的情況下，這些視覺警報還會伴有聲音警報。
例如，火災警報器就整合了高溫和煙霧微粒感測器，以及經過編程的強固型電子裝置，可發出聲音和閃光信號。在某些情況下，警報器還會連接高階控制器系統網路。這些系統會在發生一連串威脅性事件時，命令特定警報器發出最醒目的警示。
大多數工業警報只會告知發生錯誤，而不會顯示任何詳細的錯誤原因或確切位置。而工業級視覺警報的設計通常采用直覺化方式，即使是新手也能發現問題，甚至能讓其立即了解問題的性質。例如，安裝在生產線上的警報器，會在相關感測器偵測到預先編程的退件數量時，開始閃爍或發出一些同等信號。這可讓值班的操作員了解，輸送帶或生產線上的某一點發生問題。有些機器上，視覺警報經過編程，會依據定時模式閃爍，這非常像海上交通的海上航道浮標一樣，每個閃爍模式都有其特定的編碼含義。
機器狀態指示器
工業環境中的機器狀態指示器包括儀表、量規和計數器等等，可讓許多工程師在聽到指示器這個詞時聯想到的裝置。事實上，狀態指示器還包括其他自動化元件，例如控制面板燈、多層式信號燈和人機介面功能，這些都會在發生機器事件或需要人員回應時發出信號。
機器狀態指示器，與專門傳達危險狀況、非例行或其他促使制程停止之事件的警報器不同，是為了顯示對指定操作而言正常的可操作行動或指標。例如，在受監測的設備軸上，以某個可調整的速度或扭力執行制程時，即時顯示消耗的電量或產生的熱量。
安燈與多層式信號燈
| 圖4 : 安燈與警報器和指示燈不同，這是專門用於單一機器狀況的裝置。安燈多層式信號燈提供多層數（燈色）與直徑。具有業界標準支架，并預先對速度整合進行接線。（source： Menics） |
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安燈在當今生產設施中，是常見的視覺化管理元件，是由垂直堆疊的多種顏色構成的多層式信號燈。安燈一詞源自於日文的「固定式燈籠」。其在制造業的用途，可追溯至豐田公司使用安燈一詞，來代表其早期現代化工廠中，以燈光為基礎的問題信號系統。
安燈與其他視覺化管理元件的差異在於，每個安燈都與指定的機器聯鎖、停止按鈕或操作追蹤裝置有關聯。安燈系統最顯著的特點在於，可在發生問題時讓相關人員停止生產線。安燈的主要功能是告知附近人員生產線出現問題。
在安燈的多層式信號燈上，每種顏色都傳達著一個業界標準訊息。
· 綠色表示生產線正在運行，且未偵測到任何問題。
· 黃色表示機器邏輯偵測到問題，但生產線可能仍在運行。安燈的黃色指示燈通常會在生產線出現異常時亮起，例如溫度過高、物料短缺、機器故障或退件次數異常。觸發黃色指示燈的問題一般都不嚴重，但如果不加以解決，可能會引發更嚴重的問題。
· 紅色表示生產已停止，通常是因?機器操作員觸發了機器聯鎖，或按下緊急停止按鈕。當安燈系統偵測到或接收到需要立即注意的重大問題警報時，安燈的紅色指示燈會亮起，同時安燈系統也會停止生產線的運作。如果生產停止，但不是透過安燈系統停止（或是因為任何非由安燈系統偵測到的原因而停止），則安燈的紅色指示燈將閃爍紅色。在問題獲得解決之前，生產線將會一直處於停止狀態。
雖然大多數常見的安燈是由紅色、黃色和綠色指示燈堆疊而成，但有些安燈僅包含紅色與藍色指示燈，還有一些則是由白色和藍色指示燈堆疊而成。若安燈的藍色指示燈亮起，其業界標準含義是請求協助，包括運送補充材料、維修人員或管理人員。而安燈的白色LED指示燈亮起，則通常是傳達與其所監測之生產力測量指標相關的特定機器狀況。
更為簡單的標記和工廠看板
| 圖5 : 安全看板采用由美國電氣制造商協會（NEMA）、美國國家標準協會（ANSI標準Z535）和國際標準化組織（ISO標準7010）所規定的標準化圖解。（source：Getty Images） |
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| 圖6 : 適量的看板式視覺化管理可確保廠區人員的安全。（source： Clarion Safety Systems） |
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工業環境中的視覺化管理沒有一定要電子化。但在工作單元及機械內部和周遭設置適量（低技術型）的標記、看板和標簽，則是設計完善的精簡制造工廠所必需的。這類看板可用來指示并引導廠區人員。例如，地面標記可以引導人員沿著安全路線在制造設施中穿梭。另外，圖示型標簽可以清楚地指出工具、組件零件、設備軸、安全門和其他物件的位置。
最重要的看板式視覺化管理類型，則與人員安全有關。依據法律規定，在任何具有高溫表面、電氣危險、潮濕地板或輻射暴露風險的地方，都需要使用此類看板。安全看板還會提醒工作人員，必須在特定工作區域內穿戴個人防護裝備 （PPE），以及在人員接近需授權才可進入的區域時發出警告。生產線的其他視覺化管理看板范例，還包括層壓式或硬式塑膠標簽與標記，上面會說明在因應特定機器或工廠狀況時應該采取的步驟，或如何操作簡單的裝置或設備。
KPI圖形看板和人機介面
| 圖7 : 越來越多的工廠營運看板與KPI看板都采用數位IIoT連線螢幕，傳達與各個工作單元及整體工廠績效有關的訊息。（source：Getty Images） |
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盡管超出本文探討范圍，但值得注意的是，近年來，人們越來越依賴人機介面來傳遞機器層級的警示和警報。這些人機介面警示是非常顯目的螢幕畫面信號，通常會以圖示來顯示，模仿廠區人員已經相當熟悉的實體球面燈和安燈。
若要傳達與工廠和企業層級指標相關的資料（以及一條或多條生產線績效及當前情況的相關資訊），廠區圖形看板會是標準配備。這些看板包括非電子式和電子式版本。
非電子式圖形看板即白板和布告欄，能以手寫方式和電腦列印報表的方式顯示相關生產統計數據，包括工作單元處理率、已完工和出貨的零件數、安全事件等等。
簡單的電子圖形看板則是LED計分板形式，會在點陣螢幕上顯示數字。較復雜的電子圖形看板則會采用數位平板螢幕，并以網路即時連接機器、顯示設備、廠區，甚至是企業層級的資料。在許多情況下，目標處理量和其他營運數字，會對照實際處理量和相關數字後制圖比較。這類數值稱?關鍵績效指標 （KPI），可用來衡量營運效率和改善程度，以便作為企業層級決策時的叁考依據。除了 KPI 之外，視覺化管理看板通常還包括與工作站訂單履行、生產零件數量、機器故障、無中斷運行時數，以及無事故天數相關的績效統計資料。
結論
工業自動化環境中的視覺化管理系統，包含可將非文字型指示傳達給廠區人員的系統和信號發送元件。事實上，視覺化管理功能的專用元件，負責的就是傳遞與制程和機器狀況相關的資訊，不然就是傳遞與生產線績效和處理量有關的細節，以便采取行動。有顏色的發光和閃爍看板與訊號本來就很醒目，這對於視覺化管理的成功和發揮IIoT視覺化工廠的生產力優勢至關重要。
（本文作者Barley Li為Digi-Key Electronics亞太區技術內容部門應用工程經理）
