Cilvēka mašīnas interfeiss jeb HMI ir definēts kā konkrētas ierīces vai programmatūras lietojumprogrammas līdzeklis vai komponents, kas ļauj cilvēkiem mijiedarboties ar iekārtām. Daži izplatītu HMI ierīču piemēri, ar ko sastopamies ikdienā, ir skārienekrāni un tastatūras.
Rūpnieciskajā vidē izmantotie HMI galvenokārt ir ekrāni vai skārienekrāni, kas savieno lietotājus ar iekārtām, sistēmām vai aprīkojumu. Iekārtu operatori izmanto HMI, lai kontrolētu un automatizētu iekārtas un to ražošanas līnijas. HMI var būt vienkārši ekrāna displeji, kas uzstādīti uz rūpnīcas iekārtām, uzlaboti skārienekrāni, vadības paneļi, kas iespējoti ar vairākiem pieskārieniem, spiedpogas, datori ar tastatūrām, mobilās ierīces vai planšetdatori.
Tulkots ar DeepL.com (bezmaksas versija)
Cilvēka un mašīnas saskarnes evolūcija
Mijiedarbība ar iekārtām, izmantojot pakešu apstrādi
1950. gados pakešapstrāde bija dominējošais veids, kā strādāt ar mašīnām, ciktāl tas attiecas uz ievadi.
Pakešu apstrādei lietotājam bija jānorāda visa informācija un uzdevumu secība, parasti izmantojot perfokarti. Šī perfokarte tika ievadīta automātā. Iekārta novērtē perfokarti un sniedz rezultātus. Pakešu apstrāde nav efektīvs cilvēka un mašīnas mijiedarbības veids, jo šī tehnika ir pakļauta kļūdām.
Mijiedarbība ar iekārtām, izmantojot komandrindas interfeisu
Komandrindas interfeisa izstrāde notiek pēc pakešu apstrādes. Komandrindas apstrāde ir interaktīvāks veids, kā lietotājs var mijiedarboties ar iekārtu, un tas ļauj lietotājam izdot tiešas komandas iekārtai. Tas tiek darīts, ievadot secīgas teksta rindiņas, izmantojot programmu, kas pieņem tekstu. 60. gados tas bija galvenais veids, kā rīkoties ar mašīnām.
Mijiedarbība ar iekārtām, izmantojot grafiskās lietotāja saskarnes
Grafiskās lietotāja saskarnes (GUI) veido nākamo cilvēka un datora mijiedarbības posmu. Šīs saskarnes ļauj lietotājiem mijiedarboties ar iekārtām, izmantojot bagātīgus grafiskos elementus, piemēram, logus, pogas un ikonas. To sauc par WIMP modeli (logi, ikonas, izvēlnes un norādes). Faktiskās iesaistīšanai izmantotās ierīces ietver tādas ierīces kā tastatūras un peles.
Fāze pēc WIMP
Mūsdienu sabiedrībā pieaugot datoru un tehnoloģiju izmantošanai, ir nepieciešams sarežģītāks cilvēka un datora mijiedarbības līmenis. Tā rezultātā ir izstrādāti skārienekrāni un satveramas lietotāja saskarnes, kas ļauj lietotājiem mijiedarboties ar virtuālajiem objektiem, izmantojot fiziskos rokturus.
HMI un ražošana
HMI loma SCADA sistēmās
Lielākā daļa SCADA (uzraudzības kontroles un datu iegūšanas) sistēmu balstās uz iegultiem HMI komponentiem, lai darbotos efektīvi; SCADA sistēma ir galvenā vispārējā vadības sistēma rūpnīcā vai objektā, un tā ir atbildīga par visu sarežģīto darbību regulēšanu.
Tradicionāli, lai integrētu ražošanas līniju ar HMI, HMI jābūt savienotam ar programmējamo loģisko kontrolieri (PLC), un HMI parāda no PLC saņemtos datus un nodrošina lietotāja ievadi PLC. Šie grafiskie displeji bieži ir ļoti vienkārši.
Pamata HMI ļauj operatoram vai iekārtas vadītājam pārbaudīt tipiskus parametrus, piemēram, iekārtas temperatūru, procesu skaitu, iekārtas statusu un materiālu skaitu.
HMI un SCADA piemēri
Standarta scenāriji, kas ietver HMI, ir atrodami daudzās ūdens un notekūdeņu attīrīšanas iekārtās. Šīs iekārtas bieži saskaras ar problēmām, jo ūdens attīrīšana ietver vairākus posmus, piemēram, skrīningu, sūknēšanu un dažādu kaitīgu mikroorganismu un atlieku izņemšanu. Turklāt katrs ārstēšanas posms var notikt apgabalos, kas atrodas kilometru attālumā viens no otra, kas nozīmē, ka iekārtu un procesu uzraudzība un kontrole var būt izaicinājums.
HMI ekrāns, kas integrēts SCADA sistēmā, parasti ir savienots ar PLC, kas ļauj operatoram attālināti uzraudzīt ūdens līmeni, pH, sūkņus, izšķīdušās cietās vielas vai noteiktu toksisku ķīmisko vielu līmeni.
HMI var izmantot, lai ieslēgtu un izslēgtu sūkņus atkarībā no tvertnes līmeņa. Turklāt, ja pH nokrītas zem noteikta līmeņa, HMI parasti parāda trauksmi, ko var regulēt, izmantojot skārienekrāna monitoru. Tādā veidā HMI ļauj operatoram uzraudzīt un kontrolēt ūdens attīrīšanas procesus un posmus.
Daudzi mūsdienīgi rūpnieciskie HMI, kas izstrādāti viedajai rūpnīcas videi, ir bagāti ar multivides iespējām. Tie ļauj lietotājiem saņemt integrētus SMS brīdinājumus par iekārtas statusu, e-pasta brīdinājumus, kā arī skatīties integrētus video par rūpnīcas grīdas procesiem. Sarežģītāki HMI ļauj attālināti vadīt vairākas iekārtas un darbības vairākās vietās, kā arī analizēt rūpnīcas darbības. HMI var arī parādīt informācijas paneļus ar ražošanu un ar rūpnīcu saistītajiem KPI.
Līdz ar to HMI loma strauji attīstās, turpinot integrēt jaunas tehnoloģijas.
Galvenās priekšrocības, investējot uzlabotā HMI jūsu iekārtai
Mūsdienās tirgū ir vairāki uzlaboti HMI, kas var uzraudzīt un kontrolēt iekārtu iekārtas. Runājot par investīcijām uzlabotā HMI ar vairākām funkcijām, piemēram, iespēju attālināti uzraudzīt iekārtas un izmantot KPI izvades informācijas paneļus, galvenais ieguvums ir rūpnīcas procesu un darbību racionalizēšana.
Vēl viena būtiska priekšrocība ir iespēja viegli skatīt kritiskos reāllaika datus. Šie mūsdienu uzlaboto HMI atribūti ievērojami palīdz samazināt augu vides sarežģītību.
Turklāt iekārtu īpašnieki var izmantot HMI, lai ātri reaģētu uz mainīgiem vai sarežģītiem apstākļiem. Tā rezultātā tiek palielināta efektivitāte, jo samazinās dīkstāves laiks. Tas nodrošina rūpnīcu īpašniekiem inteliģentas sistēmas, kas var samazināt izmaksas un atkritumus un galu galā uzlabot procesus un rentabilitāti.
Nākotnē malas vai mašīnas līmeņa HMI kļūs vēl jaudīgāki un tiem būs iespēja konkurēt reāllaikā.
Vai man jābūvē vai jāpērk HMI?
Rūpnīcu īpašniekiem bieži rodas jautājums: "Vai man vajadzētu izveidot vai iegādāties HMI?". Šis ir ļoti plašs jautājums, uz kuru nav vienkāršas atbildes, jo ir jāņem vērā daudzi mainīgie. Daži no jautājumiem, kas jāuzdod, ir:
- Kādi procesi un darbības HMI ir jākontrolē rūpnīcā?
- Kādas mašīnas un parametri rūpnīcai ir jāuzrauga?
- Cik sarežģītam ir jābūt HMI?
- Vai organizācijai ir iekšējās zināšanas un zināšanas?
- Vai rūpnīcas īpašniekam ir laiks izstrādāt, izstrādāt un pārbaudīt HMI?
- Tirgus nepieciešamība strauji modernizēt produktus un vai tas ir iespējams uzņēmumā
- Tirgus piespiež arī strauju tehnoloģiju attīstību, tāpēc ir spēkā tie paši apsvērumi
- Vai ir iespējams iekļaut ārējās tehnoloģijas esošajā iekšējā izstrādes komandā
- Kāds ir pieejamais budžets?
- Kāds ir gala mērķis; vienkāršs prototips pētniecības projektam vai pilnībā ielādēta funkcionāla kontrolēta HMI versija?
Galu galā, ja vien iekārtas īpašniekam vai ražotājam nav pieredzes HMI projektēšanā, izstrādē un veidošanā, bieži vien ir saprātīgāk iegādāties. Tas ietaupīs laiku un nodrošinās pārbaudītu risinājumu. Vismaz ir jāveic izpēte, un ražotājam vai rūpnīcas īpašniekam pirms sava HMI projektēšanas jākonsultējas ar konsultantu vai ekspertu.
Cilvēka un datora mijiedarbības nākotne
Šobrīd ir dažādas prognozes par to, kāda varētu izskatīties nākamā HCI līmeņa nākotne. Paredzams, ka tādām tehnoloģijām kā mākoņdatošana, kognitīvā skaitļošana un lietiskais internets (IoT) būs nozīme nākamā līmeņa HCI attīstībā.
Prognozēt, kas parādīsies nākamajā iesaistīšanās līmenī, ir izaicinājums. Tomēr nav šaubu, ka būs augstāks cilvēku un datoru partnerības līmenis, kas veicinās produktivitāti visās nozarēs.
Runājot par 4. nozares prasībām.{1}}, Industrial HMI arī turpmāk integrēs jaunas un topošās tehnoloģijas, kas ietekmēs HMI kopumā.