IT dla zarządzających w przemyśle
Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Interfejs człowiek-maszyna: wartość dodana w Przemyśle 4.0

-- piątek, 10 listopad 2017

Tablety i smartfony, dostępne od dawna nie tylko dla specjalistów od technologii cyfrowej, zapewniają wiele nowych możliwości w dziedzinie inżynierii mechanicznej. Panel operatorski połączony ze sterownikiem PLC staje się podstawowym elementem obsługi aplikacji Przemysłu 4.0 z nowymi funkcjami stanowiącymi o wartości dodanej procesu, przy czym będzie nim dopóty, dopóki funkcjonuje koncepcja sterowania i wizualizacji.

Czy interfejsy człowiek-maszyna (Human Machine Interface – HMI) z technologią dotykową touch & feel sprawią, że następna generacja maszyn nie będzie wyposażana w tradycyjne przyciski? Nie – przyciski mechaniczne będą nadal ważne nawet dla interfejsu HMI w środowiskach Przemysłu 4.0. Elementy dotykowe nie są bowiem dozwolone ze względów bezpieczeństwa, np. w przypadku wyłączników awaryjnych. Jednak upowszechnienie się Internetu i urządzeń mobilnych wiele zmieniło w zakresie nowoczesnych koncepcji operacyjnych i wizualizacyjnych w aspekcie obsługi i monitorowania pracy urządzeń i całych procesów przemysłowych.

Zmiany i korzyści

Rynek urządzeń operatorskich z pewnością będzie się rozwijał. Dowodem jest opublikowane przez grupę roboczą ds. technologii sterowania VDMA badanie rynku eksploatacji maszyn w 2016 r. Nie tylko znacząco rośnie liczba inżynierów mechaników, którzy obsługują 100 i więcej stacji roboczych rocznie, ale również wyraźnie widać trend w kierunku używania ekranów dotykowych i mobilnych urządzeń operacyjnych.

Zmiany związane z upowszechnieniem urządzeń mobilnych dotyczą zmiany nawyków operacyjnych i stwarzają wiele nowych możliwości. Na przykład kierownicy produkcji i pracownicy UR uzyskują dostęp do danych dotyczących stanu maszyn czy planów konserwacji niezależnie od miejsca, w którym się znajdują.

Interfejsy człowiek-maszyna są łatwe w obsłudze i dostosowane do potrzeb operatora, aby np. przyspieszyć sekwencje operacyjne, zmniejszyć liczbę błędów operacyjnych i tym samym zwiększyć produktywność użytkownika. Operatorzy są również mniej obciążeni pracą.

Główne korzyści widoczne są jednak w samych procesach. Zintegrowane podejście do produkcji, planowania i łańcuchów logistycznych w inteligentnych fabrykach będzie w przyszłości wymagało przetworzenia i wyświetlania coraz większej ilości przyjaznych dla użytkownika informacji.

A zatem urządzenia operatorskie mają szeroki zakres zastosowań w przemyśle, jednak to tylko kilka z wielu nowych możliwości. Według badania rynku eksploatacji maszyn inżynierowie mechanicy nie wykorzystują narzędzi operatorskich już jedynie do normalnej eksploatacji i wizualizacji, ale również do bardziej złożonych zadań, takich jak diagnostyka i konserwacja, rozruch, parametryzacja procesu i konfiguracja oprzyrządowania oraz uruchamianie. Mowa tu również o takich zastosowaniach, jak monitorowanie warunków pracy i przewidywanie ewentualnych usterek. Poziomy operacyjne mogą być wykorzystywane do rozróżniania funkcji w zależności od typu maszyny i rozdzielania zadań opartego na rolach.

Dlatego też współczesne HMI działają dosłownie jak interfejsy łączące różne światy. Sterownik HMI/PLC – sterownik programowalny z panelem operatorskim – może również zostać zintegrowany z istniejącymi maszynami na drodze modernizacji. Proces ten obejmuje odpowiednią koncepcję działania, uwzględniającą rodzaj urządzenia i jego technologię, a także wizualizację i integrację w kontekście roboczym oraz cały system.

Normy i przepisy

Przed wprowadzeniem na rynek urządzenia sterujące muszą spełnić liczne wymogi ustawowe. W Europie obowiązują normy z zakresu projektowania koncepcji operatorskich w celu zminimalizowania błędów podczas sterowania i niezamierzonych działań. Norma IEC EN 60204-1 reguluje kwestie bezpieczeństwa i wyposażenia elektrycznego maszyn oraz zasady eksploatacji: ogólne wymagania dotyczące rozmieszczenia, montażu i ochrony, np. dla przycisków, a także jakich kolorów w panelu wizualizacyjnym należy użyć do jakiego celu. Normy EN 60072 i EN 60047 dotyczą zasad oznaczania. Poza IEC obowiązują inne wymagania, jeśli producent lub jego klient działają na rynku międzynarodowym.

Inżynierowie jednak nie skupiają się wyłącznie na spełnianiu norm. Ważne jest pytanie, jakich informacji potrzebują klienci i operatorzy i jak te informacje im dostarczyć. W bardzo dużych przedsiębiorstwach często służby odpowiedzialne za sterowanie maszynami są międzynarodowe. Koncepcje operacyjne koncentrują się na ograniczaniu złożoności np. wariantów specyficznych dla danego kraju. Powszechnie zrozumiałe symbole są lepsze niż zwykły tekst. Panele i wyświetlacze dotykowe (multi-touch) otwierają wiele możliwości w tym zakresie. Jednak kolory, kształty i pojęcia nie są interpretowane w ten sam sposób we wszystkich krajach. W Ameryce Północnej problematyczne są np. piktogramy. Ominięcie praktyk rynkowych i lokalnych wymagań niesie ze sobą ryzyko znacznych dodatkowych kosztów i opóźnień we wprowadzaniu na rynek – dotyczy to również koncepcji wizualizacji.

Pozostaje jeszcze kwestia użyteczności – z trwałymi cechami charakterystycznymi dla zastosowań w surowych warunkach przemysłowych i zupełnie innym zestawem wymagań dla projektowania higienicznego w przemyśle spożywczym.

Szczególne wymagania stawiane są również stowarzyszeniom zawodowym i branżowym oraz izbom handlowym. Dobrym przykładem na to, jak można tworzyć wartość dodaną dzięki spójnej koncepcji sterowania, jest to, że jednostki operatorskie posiadają certyfikaty wykraczające poza normy i przepisy. Takie podejście stwarza możliwości inżynieryjne i zapewnia elastyczność.

Wartość dodana

Wszystkie aspekty związane ze spójną koncepcją operacyjną są również punktem wyjścia do tworzenia wartości dodanej. Na przykład wygląd, wrażenie w dotyku czy materiały, z jakich są wykonane, mogą być wartością – inżynier mechanik może je wykorzystać do stworzenia przewagi konkurencyjnej w oczach klienta.

Istotną rolę odgrywa również koncepcja systemu. Koncepcje zgodne z obecnymi i przyszłymi wymaganiami odzwierciedlają cały łańcuch wartości, ułatwiając projektowanie dla inżyniera, opracowanie dla producenta, oddanie do użytku dla mechanika i codzienną pracę operatora.

Inżynierowie projektanci muszą tworzyć wartość dodaną w projekcie maszyny, np. poprzez dodanie nowych funkcji. Zdolność tworzenia tych wartości jest kluczowym atutem na konkurencyjnym, globalnym rynku. Jednocześnie muszą się oni upewnić, że interakcja człowieka z maszyną odbywa się zawsze zgodnie z przepisami i zasadami bezpieczeństwa pracy. Ponadto powinni również zagwarantować, że ich system będzie bezpieczną inwestycją, co znaczy, że można go zintegrować z różnymi poziomami operatorskimi w ramach ogólnego podejścia do wykorzystania maszyn w inteligentnych fabrykach.

Na rynku dostępne są kompaktowe urządzenia HMI/PLC z technologią dotykową, np. panel HMI lub urządzenia połączone (HMI z PLC). Przeznaczone są one zwykle do prostych operacji inżynierskich, bezpośredniego sterowania i monitoringu maszyn. Dla bardziej wymagających i zaawansowanych aplikacji dostępne są jednostki operatorskie i sterujące, gdzie konstrukcja musi być wizualnie atrakcyjna i korzystać z wydajnej, wbudowanej technologii wielodotykowej (multi-touch). Atrybuty te obejmują intuicyjne prowadzenie operatora, precyzyjną kontrolę gestów i opcje multimedialne.

Dokąd to wszystko zmierza?

Spore zmiany nastąpią w dziedzinie elektroniki użytkowej. W tym obszarze dostępne są już obecnie np. inteligentne zegarki – kompaktowe urządzenia sterujące wyposażone w menu kontekstowe. Wkrótce aplikacje rozszerzonej rzeczywistości znajdą zastosowanie w środowisku przemysłowym. Ciekawe są również nowe technologie dotykowe, takie jak obsługa dotykowa 3D lub bezekranowe sterowanie gestami, które mają zastosowanie obecnie np. w samochodach wysokiej klasy. Dotykowy hologram działa poprzez interakcję z projekcjami holograficznymi.

Ta dziedzina jest bardzo interesująca. Wszystko sprowadza się jednak do tego, jak praktyczna jest procedura i metoda interakcji człowiek-maszyna-system.

* * *

Więcej informacji na ten temat można uzyskać, pobierając dokument „Innowacyjne koncepcje operacyjne maszyn nowej generacji” ze strony.

Autor: Tobias Ischen pełni funkcję Product Managera w firmie Eaton. 


Przeczytaj także

 

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

Fabryka Roku 2017
2017-11-23 - 2017-11-23
Miejsce: Warszawa

Katalog

CAD-Project
CAD-Project
Stefana Czarnieckiego 35/9
53-626 Wrocław
tel. 717223347

Zarten Sp. J.
Zarten Sp. J.
Kwietniowa 30a
93-361 Łódź
tel. 882421594

DPS Software
DPS Software
Postępu 6
02-676 Warszawa
tel. 22 339 64 00

zobacz wszystkie



Aktualne wydania
O nas   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce