Sučelje čovjeka i stroja ili HMI definira se kao značajka ili komponenta određenog uređaja ili softverske aplikacije koja ljudima omogućuje interakciju sa strojevima. Neki primjeri uobičajenih HMI uređaja s kojima se susrećemo u svakodnevnom životu uključuju zaslone osjetljive na dodir i tipkovnice.
HMI-ji koji se koriste u industrijskim okruženjima prvenstveno su zasloni ili zasloni osjetljivi na dodir koji povezuju korisnike sa strojevima, sustavima ili opremom. Operateri postrojenja koriste HMI za kontrolu i automatizaciju strojeva i njihovih proizvodnih linija. HMI mogu biti jednostavni zasloni postavljeni na strojeve u pogonu, napredni zasloni osjetljivi na dodir, upravljačke ploče s omogućenim višestrukim dodirom, tipke, računala s tipkovnicama, mobilni uređaji ili tableti.
Prevedeno s DeepL.com (besplatna verzija)
Evolucija sučelja čovjek-stroj
Interakcija sa strojevima pomoću skupne obrade
U 1950-ima, skupna obrada bila je dominantan način rada sa strojevima što se tiče inputa.
Skupna obrada zahtijevala je od korisnika da odredi sve pojedinosti i redoslijed zadataka, obično korištenjem bušene kartice. Ova bušena kartica je ubačena u stroj. Stroj procjenjuje bušenu karticu i daje rezultate. Skupna obrada nije učinkovit način interakcije čovjeka i stroja jer je tehnika sklona pogreškama.
Interakcija sa strojevima pomoću sučelja naredbenog retka
Razvoj sučelja naredbenog retka slijedi skupnu obradu. Obrada naredbenog retka interaktivniji je način za interakciju korisnika sa strojem i omogućuje korisniku izdavanje izravnih naredbi stroju. To se radi unosom uzastopnih redaka teksta pomoću programa koji prihvaća tekst. Ovo je bio primarni način ophođenja sa strojevima 1960-ih.
Interakcija sa strojevima pomoću grafičkih korisničkih sučelja
Grafička korisnička sučelja (GUI) čine sljedeću fazu interakcije čovjeka i računala. Ova sučelja omogućuju krajnjim korisnicima interakciju sa strojevima koristeći bogate grafičke elemente kao što su prozori, gumbi i ikone. To se zove WIMP model (prozori, ikone, izbornici i pokazivači). Stvarni uređaji koji se koriste za angažman uključuju uređaje kao što su tipkovnice i miševi.
Post-WIMP faza
Uz povećanu upotrebu računala i tehnologije u modernom društvu, potrebna je sofisticiranija razina interakcije između čovjeka i računala. To je dovelo do razvoja zaslona osjetljivih na dodir i korisničkih sučelja koja se mogu uhvatiti i koja korisnicima omogućuju interakciju s virtualnim objektima pomoću fizičkih ručica.
HMI i proizvodnja
Uloga HMI u SCADA sustavima
Većina SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sustava oslanja se na ugrađene HMI komponente kako bi radili učinkovito; SCADA sustav je glavni ukupni kontrolni sustav u postrojenju ili objektu i odgovoran je za regulaciju svih složenih operacija koje se događaju.
Tradicionalno, kako bi se proizvodna linija integrirala s HMI-jem, HMI mora biti spojen na programabilni logički kontroler (PLC) i HMI prikazuje podatke primljene od PLC-a i daje unos od korisnika u PLC. Ti su grafički prikazi često vrlo jednostavni.
Osnovni HMI omogućuje operateru ili upravitelju postrojenja provjeru tipičnih parametara kao što su temperatura stroja, brojanje procesa, status stroja i brojanje materijala.
Primjeri HMI i SCADA
Standardni scenariji koji uključuju HMI-je nalaze se u mnogim postrojenjima za pročišćavanje vode i otpadnih voda. Ova postrojenja često se suočavaju s izazovima jer obrada vode uključuje mnoge faze, kao što su probir, crpljenje i uklanjanje raznih štetnih mikroorganizama i ostataka. Osim toga, svaki stupanj obrade može se odvijati u područjima koja su udaljena kilometrima, što znači da praćenje i upravljanje opremom i procesima može biti izazov.
HMI zaslon integriran u SCADA sustav obično je povezan s PLC-om, koji zatim omogućuje operateru da daljinski prati razine vode, pH, pumpe, otopljene krute tvari ili razine određenih toksičnih kemikalija.
HMI se može koristiti za uključivanje i isključivanje crpki na temelju razine spremnika. Osim toga, ako pH padne ispod određene razine, HMI tipično prikazuje alarm, koji se može podesiti korištenjem zaslona osjetljivog na dodir. Na taj način HMI omogućuje operateru praćenje i kontrolu procesa i faza obrade vode.
Mnogi moderni industrijski HMI-ji razvijeni za okruženje pametnih tvornica bogati su multimedijskim mogućnostima. Omogućuju korisnicima primanje integriranih SMS upozorenja o statusu stroja, upozorenja putem e-pošte te također gledanje integriranih video zapisa procesa u pogonu. Sofisticiraniji HMI-ovi omogućuju daljinsko upravljanje višestrukim strojevima i operacijama na višestrukim lokacijama, kao i analizu rada postrojenja. HMI-ovi također mogu prikazati nadzorne ploče s KPI-jevima vezanim za proizvodnju i tvornicu.
Kao rezultat toga, uloga HMI-ja brzo se razvija kako se nove tehnologije nastavljaju integrirati.
Ključne prednosti ulaganja u napredni HMI za vaše postrojenje
Danas na tržištu postoji niz naprednih HMI-a koji mogu nadzirati i upravljati strojevima postrojenja. Što se tiče ulaganja u napredni HMI s višestrukim značajkama, kao što je mogućnost daljinskog nadzora strojeva i korištenja KPI izlaznih nadzornih ploča, glavna prednost je pojednostavljenje procesa i operacija postrojenja.
Još jedna velika prednost je mogućnost jednostavnog pregleda kritičnih podataka u stvarnom vremenu. Ovi atributi modernih naprednih HMI-ja uvelike pomažu u smanjenju složenosti okruženja postrojenja.
Osim toga, vlasnici postrojenja mogu koristiti HMI za brzi odgovor na promjenjive ili izazovne uvjete. Kao rezultat, učinkovitost se povećava zbog smanjenog vremena zastoja. Ovo vlasnicima postrojenja daje inteligentne sustave koji mogu smanjiti troškove i otpad te u konačnici poboljšati procese i profitabilnost.
U budućnosti će HMI-ji na rubnoj ili strojnoj razini postati još moćniji i imati priliku natjecati se u stvarnom vremenu.
Trebam li izgraditi ili kupiti HMI?
Pitanje s kojim se vlasnici tvornica često suočavaju je: "Trebam li izgraditi ili kupiti HMI?". Ovo je vrlo široko pitanje na koje nije lako odgovoriti jer postoji mnogo varijabli koje treba uzeti u obzir. Neka od pitanja koja možete postaviti su:
- Koje procese i operacije HMI-ji moraju kontrolirati u tvornici?
- Koje strojeve i parametre postrojenje treba pratiti?
- Koliko HMI treba biti složen?
- Ima li organizacija internu stručnost i znanje?
- Ima li vlasnik tvornice vremena dizajnirati, razviti i testirati HMI.
- Potreba tržišta za brzom modernizacijom proizvoda i je li to izvedivo unutar poduzeća
- Tržište također forsira brzi tehnološki napredak, tako da vrijedi ista razmatranja
- Je li moguće ugraditi vanjsku tehnologiju u postojeći interni razvojni tim
- Koliki je raspoloživi proračun?
- Što je krajnji cilj; jednostavan prototip za istraživački projekt ili potpuno napunjenu radnu kontroliranu verziju HMI-a?
U konačnici, osim ako vlasnik postrojenja ili proizvođač nema iskustva u projektiranju, razvoju i izgradnji HMI-a, često ima više smisla kupiti. To će uštedjeti vrijeme i osigurati rješenje koje je testirano. U najmanju ruku, potrebno je provesti istraživanje, a proizvođač ili vlasnik postrojenja trebao bi se posavjetovati s konzultantom ili stručnjakom prije nego što se upusti u projektiranje vlastitog HMI-a.
Budućnost interakcije čovjeka i računala
Trenutno postoje različita predviđanja o tome kako bi mogla izgledati budućnost sljedeće razine HCI-ja. Očekuje se da će tehnologije kao što su računalstvo u oblaku, kognitivno računalstvo i Internet stvari (IoT) igrati ulogu u razvoju sljedeće razine HCI-ja.
Predviđanje što će se pojaviti na sljedećoj razini angažmana izazov je. Međutim, nema sumnje da će postojati viša razina partnerstva između ljudi i računala koja će potaknuti produktivnost u svim industrijama.
U smislu zahtjeva Industry 4.0, Industrial HMI također će vidjeti daljnju integraciju novih i novih tehnologija koje će imati utjecaj na HMI u cjelini.