Людино-машинний інтерфейс або HMI визначається як функція або компонент певного пристрою чи програмного забезпечення, що дозволяє людям взаємодіяти з машинами. Деякі приклади типових пристроїв HMI, з якими ми стикаємося в повсякденному житті, включають сенсорні екрани та клавіатури.
HMI, що використовуються в промисловому середовищі, це переважно екрани або сенсорні екрани, які підключають користувачів до машин, систем або обладнання. Оператори заводів використовують HMI для керування та автоматизації машин і їхніх виробничих ліній. HMI можуть бути простими екранами, встановленими на машинах заводу, вдосконаленими сенсорними екранами, панелями керування з підтримкою мультисенсорного керування, кнопками, комп’ютерами з клавіатурами, мобільними пристроями або планшетами.
Перекладено за допомогою DeepL.com (безкоштовна версія)
Еволюція людино-машинного інтерфейсу
Взаємодія з машинами за допомогою пакетної обробки
У 1950-х роках пакетна обробка була домінуючим способом роботи з машинами, що стосується введення.
Пакетна обробка вимагала від користувача вказувати всі деталі та послідовність завдань, як правило, за допомогою перфокарти. Ця перфокарта була подана в машину. Машина оцінює перфокарту та надає результати. Пакетна обробка не є ефективним способом взаємодії людини і машини, оскільки ця техніка схильна до помилок.
Взаємодія з машинами за допомогою інтерфейсу командного рядка
Розробка інтерфейсу командного рядка слідує за пакетною обробкою. Обробка командного рядка є більш інтерактивним способом взаємодії користувача з машиною та дозволяє користувачеві видавати прямі команди машині. Це робиться шляхом введення послідовних рядків тексту за допомогою програми, яка приймає текст. Це був основний спосіб роботи з машинами в 1960-х роках.
Взаємодія з машинами за допомогою графічних інтерфейсів користувача
Графічний інтерфейс користувача (GUI) є наступним етапом взаємодії людини з комп’ютером. Ці інтерфейси дозволяють кінцевим користувачам взаємодіяти з машинами за допомогою багатих графічних елементів, таких як вікна, кнопки та значки. Це називається моделлю WIMP (вікна, піктограми, меню та покажчики). Фактичні пристрої, які використовуються для взаємодії, включають такі пристрої, як клавіатури та миші.
Фаза після WIMP
Із збільшенням використання комп’ютерів і технологій у сучасному суспільстві потрібен більш складний рівень взаємодії людини з комп’ютером. Це призвело до розробки сенсорних екранів і зручних інтерфейсів користувача, які дозволяють користувачам взаємодіяти з віртуальними об’єктами за допомогою фізичних ручок.
HMI та виробництво
Роль HMI в системах SCADA
Більшість систем SCADA (систем диспетчерського контролю та збору даних) покладаються на вбудовані компоненти HMI для ефективної роботи; Система SCADA є основною загальною системою керування на підприємстві чи об’єкті та відповідає за регулювання всіх складних операцій, які відбуваються.
Традиційно, щоб інтегрувати виробничу лінію з HMI, HMI повинен бути підключений до програмованого логічного контролера (PLC), а HMI відображає дані, отримані від PLC, і надає вхідні дані від користувача до PLC. Ці графічні відображення часто дуже прості.
Базовий HMI дозволяє оператору або менеджеру заводу перевіряти типові параметри, такі як температура машини, кількість процесів, стан машини та кількість матеріалів.
Приклади HMI та SCADA
Стандартні сценарії з використанням HMI зустрічаються на багатьох водоочисних спорудах. Ці об’єкти часто стикаються з проблемами, оскільки очищення води включає багато етапів, таких як скринінг, перекачування та видалення різних шкідливих мікроорганізмів і залишків. Крім того, кожна стадія очищення може відбуватися на територіях, розташованих на відстані кілометрів одна від одної, а це означає, що моніторинг і контроль обладнання та процесів може бути складним завданням.
Екран HMI, інтегрований у систему SCADA, зазвичай підключається до ПЛК, який потім дозволяє оператору дистанційно контролювати рівень води, pH, насоси, розчинені тверді речовини або рівні певних токсичних хімікатів.
HMI можна використовувати для вмикання та вимикання насосів залежно від рівня бака. Крім того, якщо рН падає нижче певного рівня, HMI зазвичай відображає сигнал тривоги, який можна налаштувати за допомогою сенсорного монітора. Таким чином, HMI дозволяє оператору контролювати та контролювати процеси та етапи очищення води.
Багато сучасних промислових HMI, розроблених для середовища інтелектуальної фабрики, мають багаті мультимедійні можливості. Вони дозволяють користувачам отримувати інтегровані SMS-повідомлення про стан машини, сповіщення електронною поштою, а також переглядати інтегровані відео процесів виробництва. Більш складні HMI дозволяють дистанційно керувати декількома машинами та операціями на кількох об’єктах, а також аналізувати роботу заводу. HMI також можуть відображати інформаційні панелі з KPI, пов’язаними з виробництвом і підприємством.
Як результат, роль HMI швидко розвивається, оскільки нові технології продовжують інтегруватися.
Основні переваги інвестування в вдосконалений HMI для вашого підприємства
На сьогоднішній день на ринку є ряд передових HMI, які можуть контролювати та контролювати обладнання заводу. З точки зору інвестування в розширений HMI з багатьма функціями, такими як можливість дистанційного моніторингу машин і використання панелей KPI, основною перевагою є оптимізація процесів і операцій підприємства.
Ще однією великою перевагою є можливість легко переглядати важливі дані в реальному часі. Ці атрибути сучасних вдосконалених HMI значною мірою допомагають зменшити складність середовища підприємства.
Крім того, власники заводів можуть використовувати HMI, щоб швидко реагувати на зміну або складні умови. В результаті підвищується ефективність за рахунок скорочення часу простою. Це дає власникам заводів інтелектуальні системи, які можуть зменшити витрати та відходи та, зрештою, покращити процеси та прибутковість.
У майбутньому граничні або машинні HMI стануть ще потужнішими та матимуть можливість конкурувати в реальному часі.
Чи варто мені створювати чи купувати HMI?
Питання, яке часто постає перед власниками фабрик: «Створювати чи купувати HMI?». Це дуже широке запитання, на яке нелегко відповісти, оскільки існує багато змінних, які слід враховувати. Ось деякі з питань, які варто поставити:
- Які процеси та операції HMI повинні контролювати на заводі?
- Які машини та параметри завод повинен контролювати?
- Наскільки складним повинен бути HMI?
- Чи має організація власний досвід і знання?
- Чи має власник фабрики час на проектування, розробку та тестування HMI.
- Потреба ринку у швидкій модернізації продукції та чи можливо це зробити всередині компанії
- Ринок також спонукає до швидкого технологічного прогресу, тому застосовуються ті ж міркування
- Чи можливо включити зовнішню технологію в існуючу внутрішню команду розробників
- Який доступний бюджет?
- Яка кінцева мета; простий прототип для дослідницького проекту чи повністю завантажена робоча керована версія HMI?
Зрештою, якщо власник заводу або виробник не має досвіду проектування, розробки та створення HMI, часто має сенс купувати. Це заощадить час і забезпечить перевірене рішення. Щонайменше, слід провести дослідження, а виробник або власник заводу повинен проконсультуватися з консультантом або експертом, перш ніж приступати до розробки власного HMI.
Майбутнє взаємодії людини з комп'ютером
Наразі існують різні прогнози щодо того, як може виглядати майбутнє наступного рівня HCI. Очікується, що такі технології, як хмарні обчислення, когнітивні обчислення та Інтернет речей (IoT), відіграватимуть роль у розвитку наступного рівня HCI.
Передбачити, що з’явиться на наступному рівні взаємодії, є складним завданням. Проте немає жодних сумнівів у тому, що буде вищий рівень партнерства між людиною та комп’ютером, що сприятиме продуктивності в різних галузях.
З точки зору вимог Industry 4.0, Industrial HMI також побачить подальшу інтеграцію нових і нових технологій, які вплинуть на HMI в цілому.