O interfață uman-mașină sau HMI este definită ca o caracteristică sau componentă a unui anumit dispozitiv sau aplicație software care permite oamenilor să interacționeze cu mașinile. Câteva exemple de dispozitive HMI comune pe care le întâlnim în viața de zi cu zi includ ecranele tactile și tastaturile.
HMI-urile utilizate în mediile industriale sunt în primul rând ecrane sau ecrane tactile care conectează utilizatorii la mașini, sisteme sau echipamente. Operatorii fabricii folosesc HMI-uri pentru a controla și automatiza mașinile și liniile lor de producție. HMI-urile pot fi simple afișaje de ecran montate pe mașinile fabricii, ecrane tactile avansate, panouri de control multi-touch, butoane, computere cu tastaturi, dispozitive mobile sau tablete.
Tradus cu DeepL.com (versiunea gratuită)
Evoluția interfeței om-mașină
Interacțiunea cu mașinile utilizând procesarea în loturi
În anii 1950, procesarea în loturi a fost modul dominant de a face față mașinilor în ceea ce privește intrarea.
Procesarea în lot a necesitat utilizatorului să specifice toate detaliile și secvența sarcinilor, de obicei folosind un card perforat. Acest card perforat a fost introdus în mașină. Aparatul evaluează cardul perforat și oferă rezultatele. Procesarea în lot nu este un mod eficient de interacțiune om-mașină, deoarece tehnica este predispusă la erori.
Interacțiunea cu mașinile folosind interfața de linie de comandă
Dezvoltarea interfeței de linie de comandă urmează procesării pe lot. Procesarea liniei de comandă este o modalitate mai interactivă pentru utilizator de a interacționa cu mașina și îi permite utilizatorului să emită comenzi directe către mașină. Acest lucru se face prin introducerea de linii succesive de text folosind un program care acceptă text. Acesta a fost principalul mod de a trata mașinile în anii 1960.
Interacțiunea cu mașinile utilizând interfețe grafice cu utilizatorul
Interfețele grafice cu utilizatorul (GUI) constituie următoarea etapă a interacțiunii om-calculator. Aceste interfețe permit utilizatorilor finali să interacționeze cu mașinile folosind elemente grafice bogate, cum ar fi ferestre, butoane și pictograme. Acesta se numește modelul WIMP (ferestre, pictograme, meniuri și indicatori). Dispozitivele reale utilizate pentru implicare includ dispozitive precum tastaturi și șoareci.
Faza post-WIMP
Odată cu utilizarea sporită a computerelor și a tehnologiei în societatea modernă, este necesar un nivel mai sofisticat de interacțiune om-calculator. Acest lucru a condus la dezvoltarea ecranelor tactile și a interfețelor de utilizator care permit utilizatorilor să interacționeze cu obiecte virtuale folosind mânere fizice.
HMI și producție
Rolul HMI în sistemele SCADA
Majoritatea sistemelor SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) se bazează pe componente HMI încorporate pentru a funcționa eficient; sistemul SCADA este principalul sistem de control general dintr-o fabrică sau instalație și este responsabil pentru reglementarea tuturor operațiunilor complexe care au loc.
În mod tradițional, pentru a integra o linie de producție cu un HMI, HMI-ul trebuie să fie conectat la un controler logic programabil (PLC), iar HMI-ul afișează datele primite de la PLC și oferă intrare de la utilizator către PLC. Aceste afișaje grafice sunt adesea foarte simple.
Un HMI de bază permite operatorului sau managerului fabricii să verifice parametrii tipici, cum ar fi temperatura mașinii, numărul de procese, starea mașinii și numărul de materiale.
Exemple de HMI și SCADA
Scenariile standard care implică HMI se găsesc în multe stații de tratare a apei și a apelor uzate. Aceste instalații se confruntă adesea cu provocări, deoarece tratarea apei implică mai multe etape, cum ar fi filtrarea, pomparea și îndepărtarea diferitelor microorganisme și reziduuri dăunătoare. În plus, fiecare etapă de tratament poate avea loc în zone aflate la distanță de kilometri, ceea ce înseamnă că monitorizarea și controlul echipamentelor și proceselor poate fi o provocare.
Un ecran HMI integrat într-un sistem SCADA este de obicei conectat la un PLC, care apoi permite operatorului să monitorizeze de la distanță nivelurile apei, pH-ul, pompele, solidele dizolvate sau nivelurile anumitor substanțe chimice toxice.
HMI poate fi folosit pentru a porni și opri pompele în funcție de nivelul rezervorului. În plus, dacă pH-ul scade sub un anumit nivel, HMI-ul afișează de obicei o alarmă, care poate fi reglată folosind monitorul cu ecran tactil. În acest fel, HMI-ul permite operatorului să monitorizeze și să controleze procesele și etapele de tratare a apei.
Multe HMI-uri industriale moderne dezvoltate pentru mediul fabricii inteligente sunt bogate în capabilități multimedia. Acestea permit utilizatorilor să primească alerte SMS integrate despre starea mașinii, alerte prin e-mail și, de asemenea, să vizioneze videoclipuri integrate ale proceselor din fabrică. HMI-urile mai sofisticate permit controlul de la distanță al mai multor mașini și operațiuni în mai multe locații, precum și analiza operațiunilor fabricii.
Ca rezultat, rolul HMI evoluează rapid pe măsură ce noile tehnologii continuă să fie integrate.
Beneficiile cheie ale investiției în HMI avansate pentru instalația dvs
Există astăzi pe piață o serie de HMI-uri avansate care pot monitoriza și controla utilajele instalațiilor. În ceea ce privește investiția într-un HMI avansat cu funcții multiple, cum ar fi capacitatea de a monitoriza de la distanță mașinile și de a utiliza tablouri de bord de ieșire KPI, principalul beneficiu este eficientizarea proceselor și operațiunilor fabricii.
Un alt beneficiu major este capacitatea de a vizualiza cu ușurință datele critice în timp real. Aceste atribute ale HMI-urilor moderne avansate ajută foarte mult la reducerea complexității mediului instalației.
În plus, proprietarii de instalații pot folosi HMI-uri pentru a răspunde rapid la condițiile în schimbare sau provocatoare. Ca urmare, eficiența este crescută datorită timpului de nefuncționare redus. Acest lucru oferă proprietarilor de instalații sisteme inteligente care pot reduce costurile și risipa și, în cele din urmă, pot îmbunătăți procesele și profitabilitatea.
În viitor, HMI-urile la nivel de margine sau de mașină vor deveni și mai puternice și vor avea posibilitatea de a concura în timp real.
Ar trebui să construiesc sau să cumpăr HMI?
Întrebarea cu care se confruntă adesea proprietarii de fabrici este: „Ar trebui să construiesc sau să cumpăr un HMI?”. Aceasta este o întrebare foarte largă, fără un răspuns ușor, deoarece există multe variabile de luat în considerare. Câteva dintre întrebările de pus sunt:
- Ce procese și operațiuni trebuie să controleze HMI-urile într-o fabrică?
- Ce mașini și parametri trebuie să monitorizeze instalația?
- Cât de complex trebuie să fie HMI-ul?
- Are organizația expertiză și cunoștințe interne?
- Are proprietarul fabricii timp să proiecteze, să dezvolte și să testeze HMI-ul?
- Necesitatea pieței de a moderniza rapid produsele și dacă este fezabil în cadrul companiei să facă acest lucru
- Piața forțează, de asemenea, progrese tehnologice rapide, așa că aceleași considerații se aplică
- Este posibilă încorporarea tehnologiei externe în echipa de dezvoltare internă existentă?
- Care este bugetul disponibil?
- Care este scopul final; un prototip simplu pentru un proiect de cercetare sau o versiune complet încărcată și controlată de HMI?
În cele din urmă, cu excepția cazului în care proprietarul fabricii sau producătorul are experiență în proiectarea, dezvoltarea și construirea de HMI-uri, este adesea mai logic să cumpere. Acest lucru va economisi timp și va oferi o soluție care a fost testată. Cel puțin, trebuie făcute cercetări, iar producătorul sau proprietarul instalației ar trebui să consulte un consultant sau un expert înainte de a se lansa în proiectarea propriului HMI.
Viitorul interacțiunii om-calculator
În prezent, există diverse predicții despre cum ar putea arăta viitorul următorului nivel de HCI. Tehnologii precum cloud computing, cognitive computing și Internet of Things (IoT) sunt de așteptat să joace un rol în dezvoltarea următorului nivel de HCI.
Prezicerea a ceea ce va apărea la următorul nivel de implicare este o provocare. Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că va exista un nivel mai ridicat de parteneriate om-calculator care va stimula productivitatea în toate industriile.
În ceea ce privește cerințele Industriei 4.0, Industrial HMI va vedea, de asemenea, integrarea în continuare a tehnologiilor noi și emergente, care vor avea un impact asupra IHM în ansamblu.