Pojedynczy interfejs użytkownika (HMI) dla wszystkich maszyn i systemów

Zazwyczaj maszyny i roboty mają co najmniej jeden interfejs – interfejs człowiek-maszyna (HMI) – który umożliwia operatorom komunikację z ich maszynami. HMI wspiera operatora podczas uruchamiania maszyny lub systemu, podczas przełączania zadań przetwarzania i podczas rozwiązywania problemów.

W typowym zakładzie produkcyjnym używanych jest wiele urządzeń operacyjnych różnych producentów i systemy te nie są kompatybilne. Panel mobilny HMI maszyny A nie działa z maszyną B. Aplikacje różnią się, podobnie jak interfejs komunikacyjny. Zasady działania różnią się w zasadniczy sposób. Do tej pory nie było rozwiązania tego problemu.

Weźmy najprostszy przykład – dwie maszyny z różnymi systemami sterowania. Oznacza to, że na maszynie A z systemem sterowania X, aplikacja została stworzona przy użyciu oprogramowania producenta systemu sterowania X, i analogicznie na maszynie B z systemem sterowania Y, wykorzystywane jest rozwiązanie innego producenta.

Interfejs człowiek-maszyna każdej maszyny lub systemu może być stacjonarny lub mobilny. Rozwiązania mobilne z kolei wykorzystują różne interfejsy HMI do obsługi maszyn.
Biorąc pod uwagę wysoki stopień automatyzacji nowoczesnych maszyn, operatorzy zazwyczaj krótko ingerują w procesy maszynowe. Aby zwiększyć wydajność, jeden operator zajmuje się wieloma maszynami. Doświadczeni operatorzy nie mają problemu z przełączaniem się z jednego panelu HMI na inny, nawet jeśli mają do czynienia z różnymi typami maszyn od różnych producentów. Jednak każde przełączenie na inne urządzenie lub maszynę wiąże się ze zwiększonym wysiłkiem poznawczym operatora. Te straty związane z przełączaniem zmniejszają wydajność.

Zmniejszona wydajność idzie w parze ze zwiększoną podatnością na błędy. Ponieważ pozycje przycisków i elementów bezpieczeństwa różnią się w zależności od urządzenia, użytkownicy muszą radzić sobie z ciągle zmieniającą się ergonomią. Ponadto wiele firm ponosi większe koszty związane ze szkoleniem personelu. Ze względu na dużą liczbę różnych systemów, nowi pracownicy lub pracownicy tymczasowi muszą przejść intensywne szkolenie, które kosztuje czas i pieniądze.

Co więcej, korzystanie z różnych interfejsów dla różnych maszyn wymaga więcej pracy od operatorów. Muszą oni rozumieć i umieć zastosować wiele różnych rozwiązań dla problemów, które często są dość podobne.

Nowy paradygmat obsługi: jedno urządzenie do obsługi wszystkich systemów sterowania

System operacyjny Windows 10 IoT Enterprise i uniwersalne sterowniki komunikacyjne dla przycisków i elementów sterujących umożliwiają i coraz bardziej upraszczają korzystanie z różnych aplikacji na tym samym urządzeniu mobilnym (zazwyczaj w sekwencji).

Jeśli obie aplikacje działają na przykład w przeglądarce, obie mogą być wyświetlane w interfejsie użytkownika. Umożliwia to korzystanie z jednego urządzenia dla obu aplikacji bez konieczności zmiany sprzętu. Niektóre elementy sterujące, takie jak przycisk zatrzymania awaryjnego lub czuwak (deadman switch), znajdują się zawsze w tym samym, dobrze znanym miejscu. Rozpoznanie gniazda maszyny powoduje przejście z aplikacji A do B.

Po podłączeniu urządzenia mobilnego do urządzenia A lub B, funkcja wykrywania automatycznie informuje urządzenie, gdzie się znajduje. Aktywowana zostaje odpowiednia aplikacja. Zapewnia to łatwe, płynne przejście dla operatorów, którzy nie muszą już wybierać bieżącej aplikacji.

Oczywiście byłoby idealnie, gdyby rozwój HMI uwzględniał już profil użytkownika i jego wymagania. Czy wzięto pod uwagę główne trendy w obsłudze maszyn? Czy interfejs HMI zapewnia łatwą, intuicyjną obsługę maszyny nawet w przypadku złożonych procesów?

Komunikacja zmiennych

Zazwyczaj każda aplikacja zawiera już odpowiedni sterownik dla danego systemu sterowania, ale nie sterownik do komunikacji z dotykowymi elementami sterującymi. Rozwiązaniem – przynajmniej dla większości systemów sterowania – są obecnie dedykowane sterowniki, takie jak Siemens S7, Beckhoff ADS, Modbus TCP i OPC UA. Sprawia to, że korzystanie z jednego urządzenia dla wszystkich systemów sterowania staje się rzeczywistością.

Możliwe jest również uruchomienie większej aplikacji, która zajmuje się również komunikacją zmiennych z różnymi systemami sterowania. Przełączanie odbywa się w podobny sposób. Aplikacja zwraca uwagę na rozpoznanie gniazda, a następnie przedstawia operatorowi odpowiednią pasującą część aplikacji i aktywuje odpowiedni sterownik komunikacyjny dla systemu sterowania.

Oczywiście przedstawione tutaj zasady działają również w przypadku różnych zastosowań tych samych systemów sterowania. Zakres użyteczności jest praktycznie nieograniczony.

Łatwe rozwiązania związane z regionalizacją

Rozwiązanie to oferuje znaczne korzyści w szczególności klientom, którzy sprzedają swoje systemy lub maszyny o tej samej funkcjonalności na całym świecie, ale którzy (muszą) zapewnić regionalne adaptacje systemów sterowania. Zazwyczaj region docelowy, w którym maszyna będzie obsługiwana, jest kluczowym czynnikiem w odniesieniu do stosowanego systemu sterowania; w szczególności dotyczy to rynku amerykańskiego.

Tam klienci często preferują systemy sterowania od dominującego lokalnie producenta (może to być związane z łatwiejszym serwisem i konserwacją, jeśli personel jest stosunkowo łatwy do znalezienia). Zmusza to producenta maszyny do dostarczenia maszyny pierwszemu klientowi z systemem sterowania A i drugiemu klientowi z systemem sterowania B, nawet jeśli obie maszyny mają taką samą funkcjonalność.
W rezultacie aplikacja HMI, która zapewnia tę samą funkcjonalność, musi być tworzona i utrzymywana w dwóch systemach (systemy sterowania A i B). Przedstawione tutaj rozwiązanie eliminuje ten problem: Aplikacja HMI musi zostać utworzona i utrzymywana tylko raz.

Tę samą logikę można zastosować, jeśli ze względu na regionalne wymagania rynkowe producent wybiera systemy sterowania różnych producentów w tym samym regionie.

Mniej części zamiennych

Istnieje jeszcze jedna istotna korzyść związana z magazynowaniem części zamiennych. Operatorzy maszyn nie muszą przechowywać części zamiennych każdego panelu HMI w magazynie, ponieważ liczba mobilnych rozwiązań HMI jest mniejsza. Przekłada się to na mniejsze zapasy części zamiennych, co skutkuje dalszymi oszczędnościami kosztów i mniejszym zapotrzebowaniem na miejsce.

Podsumowanie

Pojedynczy interfejs HMI dla wielu maszyn i systemów umożliwia operatorom pracę z wieloma systemami sterowania bez uciążliwego przełączania. Jednocześnie, nawet doświadczeni operatorzy korzystają ze zwiększonego bezpieczeństwa i mogą uniknąć potencjalnych błędów.

Standardowy interfejs użytkownika dla wielu maszyn ma zatem pozytywny i namacalny wpływ na interakcję między ludźmi a maszynami.

W przypadku nowych pracowników lub pracowników tymczasowych mniej czasu trzeba poświęcić na intensywne szkolenia i instrukcje. Wreszcie, standardowy interfejs HMI może zaoszczędzić pieniądze, zmniejszając potrzebę magazynowania części zamiennych.