人机界面提高劳动生产率

寂静回声

将生物制剂转化为药品的过程是最复杂和最严格的生产过程之一。试想：阿司匹林分子含有21个原子，而生物制药分子却由2000到25000个原子组成。两者的复杂程度决不可同日而语。将这些复杂的化合物通过生物反应器从原料到患者手中的包装里，既需要操作的精确性，也需要严格的质量控制。礼来公司是世界上顶尖的生物制药开发企业之一。礼来-布兰奇堡工厂致力于生产用于治疗癌症的前沿药物。同时它也生产生物制剂，这些产品目前正在进行临床试验。HMI是Human Machine Interface 的缩写，“人机接口”，也叫人机界面。
对于礼来公司而言，HMI系统现代化目标主要有三点，分别是远程可见性、改进设备的生命周期管理和增加可靠的数据收集。
礼来公司的标准化使用的是罗克韦尔自动化控制和信息平台。改进的产品生命周期管理有效减少了HMI的恢复时间，远程可视性则改善了使用者的工作流程。这些药物在两个“洁净”的生产车间进行处理，工人必须穿防护服以免污染。而这些防护服的内部是人机界面（HMI）系统，它允许操作人员查看每批产品的状态，并确保生产过程的顺利和一致性。

由于礼来-布兰奇堡工厂是全天候运行的，因此在这种全天候的日程下设备的升级几乎不可能，即使是最短的停机时间也将以生产成本作为代价。
随着HMI操作系统（OS）接近尾声，工厂管理者借机评估操作人员是如何与制造过程互动的。从运营商的反馈来看，工程师和其他使用了现有HMI系统来获得对生产过程的可视性是一致的，但访问系统需要花费太多的时间和精力。
“仅在洁净区域进入系统会导致生产暂停。”礼来自动化和电气工程总监Mihir Shah如是说，“假设你是一个生产主管，如果你想检查生产运行情况，那无论你在什么时候检查，都必须进入生产车间，并穿上防护服。”
这不仅费时，而且还会让故障排除变得更为复杂。如：在生产车间发现一个问题，需要重新校准设备，那操作员必须进入洁净区并确定问题的所在，才能知道谁能修复它。在制药行业，设备通常需要每六个月进行例行校准，以验证HMI系统上的参数是否能反应设备情况。
如果一个车间的胖客户端电脑宕机，那至少需要四到八个小时来恢复，且重新建立与HMI系统的连接，就需要工人要穿好防护服到生产区域，按需使用OS补丁、检查防病毒软件，以及需要中断正常生产的各种其他步骤。

一旦礼来公司决定使其HMI系统现代化，那就需要为升级设定目标，并选择最佳的技术解决方案，同时还需要迎合每个车间的生产进度和不同团队的时间。为此，管理层制定了一个最适合其生产时间表的三阶段发展计划。
“该项目有三个主要目标：远程可见性、改进设备的生命周期管理和增加可靠的数据收集。” Shah 解释道，“在八个月内，我们已经做足了功课，并知道有什么技术可以帮助我们达到这些目标。”
礼来公司选择从罗克韦尔自动化FactoryTalk软件作为可视性和数据管理的解决方案，搭配Allen Bradley ControlLogix控制器。采用集成操作技术（OT）和信息技术（IT）实现了无缝、全系统的数据流。FactoryTalk View工厂版（SE）与VMware View软件实现了在洁净区域外进入HMI系统。现在操作人员仅需利用网络就能查看生产参数并在任何地方都能排除故障。
虚拟化的精简型客户端架构改进了设备的生命周期管理，特别是在未来的系统更新和HMI客户端恢复。每个生产区域使用独立的服务器意味着一个车间的变化不会影响到其他车间的运作。
“虚拟化HMI系统消除了系统恢复带来的痛苦。如果一个瘦客户端由于任何原因而崩溃，一个新的客户端几乎可以通过IP地址自动连接。” Shah说，“即使服务器崩溃，我们也有一个备用系统，辅助服务器在不到一秒钟的时间内就会启动。”
FactoryTalk老的应用确保了关键数据在机器上采集的安全性，然后汇总到工厂的服务器上。如果一个设备连接到系统，该老款应用即会捕获一个常量，开启滚动数据窗口。礼来公司在网络或服务器故障时始终如一地维护这一信息。

现在即便工人离开工作站，生产也不会停止。
“当一个工厂全天候运行，劳动力效率是必不可少的。” Shah说，“现在那些从防护服解放出来的工人可以更多的关注于其他工作。”
礼来-布兰奇堡工厂生产力的改进包括更便捷的仪器校准。曾经需要两个工人的操作现在由一个带有移动HMI客户端的工人就能完成。现在主管还可以远程检查生产运行的状态，随时查看准时情况以及其他团队是否已经进入了相应的生产步骤。
老设施的远程访问对负责分析生产数据的制造技术组来说是一个福音。将当前批次与预期标准进行比较，有助于确定生产流程是否正常运行，并能通过更改参数来测试生产流程。以前需要花至少四至八小时来恢复HMI工作站，而现在同样的操作只需要短短5分钟，甚至更快。
因为礼来已熟悉新的可视化和老的架构，公司预计在第二个车间和公用区域实现现代化的时候，开发和部署时间将减少70%。
（上述结论基于礼来公司使用罗克韦尔自动化产品和服务与其他产品相结合的具体结果。实际效果因客户而异。）