Interfejsy HMI na poziomie maszyny są powszechne w pojedynczych maszynach, robotach, przenośnikach i liniach montażowych.

Interfejsy HMI do obsługi danych koncentrują się na analizie danych, raportowaniu i wizualizacji. Zbierają i przetwarzają dane z różnych źródeł (czujniki, sterowniki PLC, bazy danych) i prezentują je w znaczący sposób. Interfejsy HMI do obsługi danych są niezbędne do analizy wydajności, konserwacji predykcyjnej i optymalizacji procesów.

Kilka rzeczywistych przykładów zaawansowanych technologii HMI

Do tej pory omówiliśmy różne aspekty sprzętu i oprogramowania HMI w dość ogólny sposób – przegląd tego, jak producenci i użytkownicy HMI reagują na wyzwania Przemysłu 4.0.

Możemy jednak podkreślić niektóre z najlepszych ostatnich innowacji, patrząc na kilka przykładów specyficznych dla producenta, jak poniżej.

Rozszerzony doradca operatora ecoStruxure™ firmy Schneider electric

Rozszerzony doradca operatora ecoStruxure™ to potężne narzędzie, które łączy rzeczywistość rozszerzoną ze środowiskiem rzeczywistym w celu natychmiastowej diagnostyki i bezdotykowej konserwacji. Dynamicznie nakłada kontekstowe i lokalne informacje na urządzenie mobilne, tworząc płynne połączenie świata fizycznego z obiektami wirtualnymi. Operatorzy mogą nakładać bieżące dane i wirtualne obiekty na szafę, maszynę lub instalację. To innowacyjne rozwiązanie zwiększa wydajność i obniża koszty.

Operatorzy mogą wirtualnie „otworzyć” szafkę elektryczną i wizualizować jej wewnętrzne komponenty i układ lub uzyskać dostęp do ukrytych części. Następnie mogą śledzić stan pracy maszyny za pomocą różnych kolorów na wyświetlaczu. Tryb wykrywania umożliwia operatorom rozpoznawanie sceny na podstawie znaczników lub obrazów 2D, co ułatwia i przyspiesza wykrywanie usterek w każdej sytuacji.

Mogą oni również uwolnić swoje ręce do pracy przy maszynie poprzez zamrożenie obrazu i umieszczenie tabletu na pobliskiej powierzchni roboczej. Aplikacja prowadzi operatorów przez procedury, zapewniając instrukcje krok po kroku na tablecie.

Mogą oni informować o swoich zadaniach konserwacyjnych i naprawczych, uzyskując dostęp do szerokiego wyboru danych w czasie rzeczywistym ze sterowników PLC, dokumentów, obrazów, stron internetowych, notatek, etykiet i danych z bazy danych SQL. Pliki PDF z dokumentacją techniczną sprzętu, a także schematy elektryczne, obrazy i filmy są łatwe do znalezienia.

Aplikację można pobrać na tablety z systemem Android, Windows lub iOS, a języki projektu można zmieniać na bieżąco.

Rozszerzony doradca operatora ecoStruxure™ jest elementem platformy EcoStruxure firmy Schneider, która leży u podstaw architektury systemu IoT firmy.Łączy ona wszystko w przedsiębiorstwie od hali produkcyjnej po najwyższe piętro i gromadzi krytyczne dane, od czujników po chmurę.Analizując dane w celu odkrycia istotnych spostrzeżeń, umożliwia użytkownikom oparcie działań na informacjach w czasie rzeczywistym i logice biznesowej. Platforma EcoStruxure to fundamentalny szkielet technologiczny, na którym budowane i dostarczane są rozwiązania Schneider Electric.

EcoStruxure jest również wspierany przez produkty sprzętowe, takie jak 7-calowy wyświetlacz dotykowy pokazany na rys. 4.

Siemens winCC

Zunifikowany system Siemens simatic winCC obejmuje wydajne oprogramowanie HMI (interfejs człowiek-maszyna) służące do wizualizacji i sterowania procesami. Pozwala użytkownikom sprostać wyzwaniom cyfryzacji i tworzyć interaktywne interfejsy dla maszyn i systemów przemysłowych. Łączy w sobie nowoczesne i bezpieczne technologie webowe i brzegowe.

Dzięki simatic winCC użytkownicy mogą zoptymalizować swoje wskazówki dla operatorów i są wspierani w planowaniu i śledzeniu procesów produkcyjnych. Mają elastyczny dostęp do wszystkich danych i otrzymują wydajne narzędzia do analizy i minimalizacji przestojów.

Oparty na technologiach internetowych, takich jak HTML5, SVG i JavaScript, WinCC zapewnia dobrą użyteczność, niezależnie od używanego urządzenia. WinCC Unified umożliwia autoryzowanym operatorom dostęp do systemu za pośrednictwem dowolnej przeglądarki internetowej – bez konieczności instalowania oddzielnych wtyczek.

Od panelu sterowania bezpośrednio na maszynie do złożonych rozwiązań opartych na komputerach PC: SIMATIC WinCC Unified oferuje szeroką gamę opcji dla specyficznych wymagań branżowych i może być wykorzystywany do aplikacji specyficznych dla użytkownika dzięki otwartym interfejsom. Nowe technologie i otwarta konstrukcja pozwalają użytkownikom na łatwą wymianę danych z WinCC Unified z innymi systemami.

Zastosowane technologie zapewniają maksymalną elastyczność WinCC Unified w wyborze środowiska uruchomieniowego. Oprócz uznanych systemów panelowych i PC, WinCC Unified może być używany w przyszłych środowiskach Industrial Edge.

Firma dostarcza również kompatybilny sprzęt komputerowy i wyświetlający, w tym zunifikowane panele Simatic HMI. Są to panele wielodotykowe nowej generacji z nowoczesnymi technologiami sieciowymi i brzegowymi, przeznaczone do innowacyjnych koncepcji operacyjnych i do użytku nawet w specjalnych warunkach środowiskowych, takich jak obszary niebezpieczne i higieniczne lub przemysł stoczniowy. Panele Simatic HMI Unified są dostępne w wersjach Basic i Comfort.

Panele Basic są kompaktowe, szybkie w wizualizacji i mają wszystko, co niezbędne do wdrożenia rozwiązań wrażliwych na cenę. Panele Simatic HMI Unified Comfort z pojemnościowymi wyświetlaczami wielodotykowymi (w rozmiarach od 7 do 21,5 cala) oferują swobodę i możliwości potrzebne do wdrażania innowacyjnych koncepcji operacyjnych. Panele są szczególnie wydajne, umożliwiają instalację aplikacji i upraszczają skalowanie dzięki wizualizacji opartej na wektorach. Zunifikowane panele komfortowe są najnowszym dodatkiem do szerokiej gamy paneli Simatic o różnych rozmiarach, kosztach i możliwościach, co pozwala użytkownikom wybrać panele najlepiej dopasowane do ich aplikacji i budżetu.

Rozszerzona rzeczywistość

Większość obecnych procesów produkcyjnych i wytwórczych opiera się na tradycyjnych technologiach, nawet jeśli w coraz większym stopniu wykorzystują one cyfryzację. Podobnie, interfejsy HMI, które zapewniają operatorom widoczność i kontrolę nad tymi procesami, wykorzystują dobrze znane technologie ekranów dotykowych, chociaż, jak widzieliśmy, niektóre z nich wykorzystują obecnie rzeczywistość rozszerzoną.

Jednak urządzenia i maszyny wyposażone w nowe kluczowe technologie, takie jak sztuczna inteligencja i robotyka, coraz częściej wprowadzają nowe przepływy pracy, które obejmują zarówno fizyczne, jak i cyfrowe informacje robocze. Ich wykorzystanie wymaga ciągłej i intensywnej wymiany informacji, zwiększając złożoność interakcji między pracownikami a maszynami.

Tradycyjne interfejsy człowiek-maszyna są niewystarczające do zapewnienia wystarczającego kontekstu i wydajnej interakcji między ludźmi a zaawansowanymi maszynami. Doprowadziło to do rozwoju i przyjęcia nowych technologii interfejsów opartych na sztucznej inteligencji i IoT oraz pionierskich w branżach kreatywnych, które zostały już zastosowane na znaczną skalę w produkcji i szybko rozszerzają się na transport i logistykę, podnosząc wydajność operacyjną do poziomu niewyobrażalnego dekadę temu.

Ta nowa fala technologii interfejsów jest objęta rozszerzoną rzeczywistością. Technologie te wzmacniają ludzkie zmysły, dostarczając dodatkowych informacji na temat rzeczywistego świata lub poprzez symulowane światy, których ludzie mogą doświadczyć, w celu monitorowania, zarządzania i podejmowania decyzji w pracy z zaawansowanymi maszynami. Rozszerzona rzeczywistość obejmuje technologie rzeczywistości wirtualnej (VR), rzeczywistości rozszerzonej (AR) i rzeczywistości mieszanej (MR).

Rzeczywistość wirtualna (VR) oferuje całkowicie wciągające doświadczenie w środowisku generowanym komputerowo. Jej wykorzystanie jest już powszechne w sektorze kreatywnym i zostało również przyjęte przez handel detaliczny, ale VR ma niewielkie zastosowanie i oferuje ograniczone korzyści dla sektorów produkcji i logistyki.

Rzeczywistość rozszerzona (AR) jest bardziej rozwiniętym i użytecznym interfejsem niż rzeczywistość wirtualna. W przeciwieństwie do rzeczywistości wirtualnej, która wymaga od użytkownika zamieszkiwania w wirtualnym środowisku, aplikacje AR nakładają informacje cyfrowe, takie jak cyfrowe 3D, generowane komputerowo grafiki i obrazy sprzętu na fizyczne środowisko użytkownika. AR zapewnia w ten sposób bardziej naturalne środowisko dla pracowników, którzy mogą instruować zaawansowane maszyny do uruchamiania, często poprzez ruch fizyczny człowieka. Jej wykorzystanie jest szczególnie skuteczne, gdy konieczna jest modyfikacja zadań wykonywanych przez maszynę, ponieważ AR oferuje interaktywny pulpit nawigacyjny, który pozwala uniknąć kosztownych przerw na przeprogramowanie.

Rzeczywistość mieszana (MR) to nowa technologia, która łączy VR i AR, ułatwiając pracę w środowisku rzeczywistym przy użyciu niektórych obiektów wirtualnych; na przykład immersyjny rendering wewnętrznych komponentów i funkcjonowania urządzenia, z którego korzysta operator.