Tři pilíře efektivního návrhu rozhraní HMI

OBRÁZEK 1: Rozhraní HMI jakožto hlavní místo interakce mezi strojem a koncovým uživatelem zařízení reprezentuje značku výrobce stroje. Rozhraní HMI by mělo nabízet vynikající uživatelskou zkušenost, odolný hardware a jednoduchou komunikaci do vyšších úrovní. Obrázky poskytla společnost Beckhoff Automation OBRÁZEK 1: Rozhraní HMI jakožto hlavní místo interakce mezi strojem a koncovým uživatelem zařízení reprezentuje značku výrobce stroje. Rozhraní HMI by mělo nabízet vynikající uživatelskou zkušenost, odolný hardware a jednoduchou komunikaci do vyšších úrovní. Obrázky poskytla společnost Beckhoff Automation

Rozhraní člověk–stroj (HMI) reprezentuje značku výrobce strojů. Upgrady optimalizují uživatelské prostředí, možnosti hardwaru a komunikaci na vyšších úrovních.

Nejdůležitější aspekt značky jakéhokoli výrobce OEM by se podle většiny lidí pravděpodobně nedostal na seznam 10 nejdůležitějších. Rozhraní člověk–stroj (HMI) je nejdůležitější součástí pro zajištění pozitivního vztahu ke značce výrobce strojů. Tato klíčová kombinace hardwaru a softwaru je prvním dojmem, který zákazník získá o funkčnosti a snadnosti používání stroje. Často je to poslední aspekt, který se v aplikaci zvažuje, a mnoho společností na něj nalepí stejné fádní plastové panely, jež jsou stejně vzrušující jako analogová televize. Při posuzování aktualizace rozhraní HMI je třeba vzít v úvahu tři pilíře efektivního návrhu rozhraní HMI.

1. PILÍŘ: Uživatelská zkušenost, mobilita, bezpečnost

O generaci Apple iPad již bylo řečeno mnoho. Nástup tabletů a chytrých telefonů sehrál významnou roli v nastavení očekávání uživatelské zkušenosti, a to i v průmyslovém prostředí. Dříve museli operátoři strojů absolvovat rozsáhlé školení údržby a spoléhat se na znalosti programování PLC, aby mohli provádět změny v záhadných rozhraních (nebo se v nich prostě vyznat), přičemž tato rozhraní poskytovala jen omezenou pomoc při řešení problémů. Při dnešním přetrvávajícím nedostatku pracovních sil a snížené odbornosti v oblasti automatizace na základní provozní úrovni to již nepřipadá v úvahu.

Každé moderní rozhraní HMI by mělo nabízet jednoduché a intuitivní procházení v softwaru s menším počtem stránek k procházení a s funkcí vícedotykového ovládání pro rychlejší vyhledávání. Design, text na obrazovce a popisky by měly být vytvořeny pro uživatele v místních jazycích, se srozumitelnou terminologií, ovládacími prvky a opatřeními pro řešení problémů. V nadpisech by neměla být „inženýrská hantýrka“. Rozhraní HMI by mělo nabízet proměnné parametry, které umožní neprogramátorům intuitivně provádět změny, aniž by museli přecházet do PLC a upravovat strojový kód.

Vývoj v oblasti webových rozhraní HMI otevírá operátorům strojů další možnosti. Na základní výrobní úroveň se tím dostává přístup „přinesl si vlastní zařízení“ (Bring Your Own Device –  BYOD). Díky softwaru HMI vytvořenému pomocí moderních standardů pro vývoj webových aplikací, jako jsou HTML5 a JavaScript, mohou výrobci OEM implementovat responzivní software HMI, který se automaticky škáluje a přeformátuje podle libovolné obrazovky – ať už jde o průmyslové HMI v orientaci na šířku nebo na výšku, či o již zmíněné chytré telefony a tablety. Možnost vzít si rozhraní HMI stroje kamkoli s sebou je pro oprávněné operátory stroje atraktivní možností přinášející špičkovou flexibilitu.

Lepší rozhraní HMI pomáhá uživatelům důsledně řídit změny parametrů, aby nedošlo k poškození a byly dodrženy bezpečnostní protokoly. Moderní uživatelské rozhraní také zlepšuje diagnostiku, dává chybové kódy do širšího kontextu a pomáhá uživatelům rychleji řešit problémy. Zabudujte instruktážní videa nebo dokumentaci ve formátu PDF, která ukazuje, jak vyřešit problémy s podáváním materiálu u vertikálního tvářecího/plnicího/svarového stroje. Čím více prakticky využitelných informací u stroje, které jsou snadno srozumitelné pro každého, tím větší úspora času a celková účinnost zařízení (OEE). 

2. PILÍŘ: Odolnost a vzhled

Hardware hlavního operátorského rozhraní na stroji musí být odolný. Obrazovky musejí být odolné vůči neustálému používání a nepříznivému prostředí, kde hrozí nárazy, škrábance a nehody způsobené tupým předmětem. Konstrukce HMI obsahují celokovové kryty vyfrézované z masivních hliníkových bloků nebo zapouzdřené v oceli. Díky tomu displeje snesou větší poškození než plastové panely, které mohou prasknout a rozbít se.

Panely s robustními kovovými kryty by měly být odolné proti neustálým vibracím a extrémním teplotám. V aplikacích s velkou přítomností vlhka, prachu a potřísnění, jako je potravinářská, nápojová a farmaceutická výroba, se mohou panely s krytím IP65 s kryty a rámečky z nerezové oceli při typických procesech hygienického čištění namáčet a otírat.

CTL2206 MAG2 F3 Beckhoff HMI upgrades Fig2OBRÁZEK 2: Pro vytvoření optimálního uživatelského zážitku podporuje TwinCAT HMI programování v grafickém editoru, který znají řídící technici, a nabízí standardní nástroje pro implementaci témat kaskádových stylů (CSS) a vytváření dalších programů pomocí API. Zajistěte škálovatelnost na více zařízeních

Někteří výrobci a integrátoři strojů si mohou myslet, že u obrazovek HMI mají na výběr pouze mezi obyčejným a ještě obyčejnějším provedením, avšak dodavatelé mohou nabízet komplexní škálu velikostí a orientací obrazovek. Existují dodavatelé, kteří nabízejí lépe vypadající, odolnější a spolehlivější panely a zároveň nabízejí odolný hardware HMI s obrazovkami od 5,7" až po 24". Oblíbené jsou širokoúhlé formáty, ale je možné standardizovat orientaci na výšku s různými velikostmi obrazovek.

Někteří dodavatelé chápou, že jistí výrobci strojů dávají přednost starším formátům, jako je 4 : 3, a nadále nabízejí tyto možnosti. U většiny velikostí obrazovek bývá také k dispozici možnost kapacitního vícedotykového ovládání.

Vyberte si dodavatele, kteří dokážou zajistit dlouhodobou spolehlivost a dostupnost, omezují nutnost předělávání a pomáhají provádět údržbu, opravy nebo výměnu HMI se stejným hardwarem po desetiletí.

3. PILÍŘ: OEE, MES, AI, ML

Funkčnost by se neměla zastavit na základní provozní úrovni, a to ani na úrovni dálkového ovládání stroje. Moderní HMI by měla poskytovat propojení do systémů vyšší úrovně, což je nezbytné pro výrobce k vytváření skutečných obchodních informací nebo k výpočtu OEE, což přináší přidanou hodnotu pro koncové uživatele. To zahrnuje možnost odesílat informace ze stroje do systémů vyšší úrovně k vyhodnocení na úrovni řídicího systému a systému sběru dat, softwaru pro realizaci výroby nebo na podnikové úrovni. Může to zahrnovat využití umělé inteligence (AI) nebo strojového učení (ML) k optimalizaci výkonu, objemu výroby nebo energetické účinnosti. Pokud jde o automatizaci, měli byste si položit následující otázky:

  • Dokáže systém získávat data z celého stroje nebo zařízení – přes EtherCAT, EtherNet/IP, Profinet nebo jiné sítě v provozu, případně vertikálně pomocí telemetrického přenosu zpráv (MQTT), OPC UA atd.?
  • Dokážete pomocí strojového učení (ML) přinést nově optimalizovaný řídicí algoritmus a rychle ho implementovat?
  • Můžete se bezpečně přihlašovat ke strojům nainstalovaným po celém světě a poskytovat vzdálené služby?

Vzhledem k tomu, že digitalizace výroby se zrychluje, musí být HMI bránou ze základní provozní úrovně do cloudu a podporovat soulad systémů na úrovni strojů s operacemi na vyšší úrovni. Přebíhání mezi HMI a PLC a zjišťování chybového kódu již není možné. 

CTL2206 MAG2 F3 Beckhoff HMI upgrades Fig4OBRÁZEK 3: Ovládací panel Beckhoff CP3918 s 19palcovou vícedotykovou obrazovkou, vlastními tlačítkovými nástavci a krytem z nerezové oceli nabízí robustní hardware HMI pro stroj XACT‑FIL společnosti ProMach Filling Systems

Vybírejte technologii HMI chytře

Řídící technik by měl hledat software HMI, který umožňuje programování v HTML5 a dalších běžných standardech webdesignu. Software by měl nabízet vynikající přenositelnost a spouštět stejný program na nové generaci hardwaru, místo aby bylo nutné psát nový program při každé změně. Je lepší, když je vše integrováno do univerzální automatizační platformy a inženýrského prostředí, které zahrnuje HMI, PLC, kinematiku robotů a IoT. Výsledné rozdíly – zvnějšku i uvnitř – mohou pro koncové uživatele znamenat obrovský rozdíl.

Rick Forsgren, specialista na obalový průmysl, Beckhoff Automation LLC. Upravil Chris Vavra, ředitel pro webový obsah časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com