En Human Machine Interface eller HMI er defineret som en funktion eller komponent i en bestemt enhed eller softwareapplikation, der gør det muligt for mennesker at interagere med maskiner. Nogle eksempler på almindelige HMI-enheder, vi støder på i vores daglige liv, omfatter berøringsskærme og tastaturer.
HMI'er, der bruges i industrielle miljøer, er primært skærme eller berøringsskærme, der forbinder brugere med maskiner, systemer eller udstyr. Anlægsoperatører bruger HMI'er til at styre og automatisere maskiner og deres produktionslinjer.HMI'er kan være simple skærmvisninger monteret på anlægsmaskiner, avancerede berøringsskærme, multi-touch-aktiverede kontrolpaneler, trykknapper, computere med tastaturer, mobile enheder eller tablets.
Oversat med DeepL.com (gratis version)
Udviklingen af grænsefladen mellem menneske og maskine
Interaktion med maskiner ved hjælp af batchbehandling
I 1950'erne var batchbehandling den dominerende måde at håndtere maskiner på, hvad input angår.
Batchbehandling krævede, at brugeren specificerede alle detaljer og rækkefølge af opgaver, normalt ved hjælp af et hulkort. Dette hulkort blev ført ind i maskinen. Maskinen evaluerer hulkortet og giver resultaterne. Batchbehandling er ikke en effektiv måde for menneske-maskine-interaktion, fordi teknikken er tilbøjelig til fejl.
Interagere med maskiner ved hjælp af kommandolinjegrænsefladen
Udvikling af kommandolinjegrænseflader følger batchbehandling. Kommandolinjebehandling er en mere interaktiv måde for brugeren at interagere med maskinen og giver brugeren mulighed for at udstede direkte kommandoer til maskinen. Dette gøres ved at indtaste på hinanden følgende tekstlinjer ved hjælp af et program, der accepterer tekst. Dette var den primære måde at håndtere maskiner på i 1960'erne.
Interaktion med maskiner ved hjælp af grafiske brugergrænseflader
Grafiske brugergrænseflader (GUI'er) udgør den næste fase af menneske-computer-interaktion. Disse grænseflader giver slutbrugere mulighed for at interagere med maskiner ved hjælp af rige grafiske elementer såsom vinduer, knapper og ikoner. Dette kaldes WIMP-modellen (vinduer, ikoner, menuer og pointere). De faktiske enheder, der bruges til engagement, omfatter enheder såsom tastaturer og mus.
Post-WIMP fase
Med den øgede brug af computere og teknologi i det moderne samfund kræves et mere sofistikeret niveau af menneske-computer-interaktion. Dette har ført til udviklingen af berøringsskærme og gribelige brugergrænseflader, der giver brugerne mulighed for at interagere med virtuelle objekter ved hjælp af fysiske håndtag.
HMI og fremstilling
HMI's rolle i SCADA-systemer
De fleste SCADA-systemer (Supervisory Control and Data Acquisition) er afhængige af indlejrede HMI-komponenter for at kunne fungere effektivt; SCADA-systemet er det vigtigste overordnede kontrolsystem i et anlæg eller et anlæg og er ansvarligt for at regulere alle de komplekse operationer, der forekommer.
Traditionelt, for at integrere en produktionslinje med en HMI, skal HMI'et være forbundet med en Programmerbar Logic Controller (PLC), og HMI'en viser data modtaget fra PLC'en og giver input fra brugeren til PLC'en. Disse grafiske visninger er ofte meget enkle.
Et grundlæggende HMI giver operatøren eller anlægslederen mulighed for at kontrollere typiske parametre såsom maskintemperatur, procestællinger, maskinstatus og materialetællinger.
Eksempler på HMI og SCADA
Standardscenarier, der involverer HMI'er, findes i mange vand- og spildevandsrensningsanlæg. Disse faciliteter står ofte over for udfordringer, fordi vandbehandling involverer mange stadier, såsom screening, pumpning og fjernelse af forskellige skadelige mikroorganismer og rester. Derudover kan hvert behandlingstrin forekomme i områder, der ligger kilometer fra hinanden, hvilket betyder, at overvågning og styring af udstyr og processer kan være en udfordring.
En HMI-skærm integreret i et SCADA-system er typisk forbundet til en PLC, som så giver operatøren mulighed for at fjernovervåge vandniveauer, pH, pumper, opløste faste stoffer eller niveauer af visse giftige kemikalier.
HMI'et kan bruges til at tænde og slukke for pumperne baseret på tankniveauet. Hvis pH-værdien falder under et vist niveau, viser HMI'et desuden typisk en alarm, som kan justeres ved hjælp af touchskærmen. På denne måde gør HMI operatøren i stand til at overvåge og kontrollere processerne og stadierne af vandbehandlingen.
Mange moderne industrielle HMI'er udviklet til det smarte fabriksmiljø er rige på multimediefunktioner. De giver brugerne mulighed for at modtage integrerede SMS-advarsler om maskinstatus, e-mail-advarsler og også se integrerede videoer af processer på fabrikken. Mere sofistikerede HMI'er tillader fjernstyring af flere maskiner og operationer på flere steder, samt analyserer anlægsdrift. HMI'er kan også vise dashboards med fremstilling og anlægsrelaterede KPI'er.
Som følge heraf udvikler HMI's rolle sig hurtigt, efterhånden som nye teknologier fortsætter med at blive integreret.
Vigtigste fordele ved at investere i avanceret HMI til dit anlæg
Der er en række avancerede HMI'er på markedet i dag, som kan overvåge og styre anlægsmaskineri. Med hensyn til at investere i et avanceret HMI med flere funktioner, såsom muligheden for at fjernovervåge maskiner og bruge KPI output dashboards, er den største fordel strømlining af anlæggets processer og operationer.
En anden stor fordel er muligheden for nemt at se kritiske realtidsdata. Disse egenskaber ved moderne avancerede HMI'er er i høj grad med til at reducere kompleksiteten af anlægsmiljøet.
Derudover kan anlægsejere bruge HMI'er til hurtigt at reagere på skiftende eller udfordrende forhold. Som følge heraf øges effektiviteten på grund af reduceret nedetid. Dette giver anlægsejere intelligente systemer, der kan reducere omkostninger og spild og i sidste ende forbedre processer og rentabilitet.
I fremtiden vil HMI'er på kant- eller maskinniveau blive endnu mere kraftfulde og have mulighed for at konkurrere i realtid.
Skal jeg bygge eller købe HMI?
Det spørgsmål, fabriksejere ofte står over for, er: "Skal jeg bygge eller købe en HMI?". Dette er et meget bredt spørgsmål uden let svar, fordi der er mange variabler at overveje. Nogle af de spørgsmål, der skal stilles, er:
- Hvilke processer og operationer har HMI'er brug for for at kontrollere på en fabrik?
- Hvilke maskiner og parametre skal anlægget overvåge?
- Hvor kompleks skal HMI'et være?
- Har organisationen intern ekspertise og viden?
- Har fabriksejeren tid til at designe, udvikle og teste HMI'et.
- Markedets behov for hurtigt at modernisere produkter og om det er muligt i virksomheden at gøre det
- Markedet fremtvinger også hurtige teknologiske fremskridt, så de samme overvejelser gør sig gældende
- Er det muligt at indarbejde ekstern teknologi i det eksisterende interne udviklingsteam
- Hvad er det tilgængelige budget?
- Hvad er slutmålet; en simpel prototype til et forskningsprojekt eller en fuldt indlæst fungerende kontrolleret version af HMI?
I sidste ende, medmindre anlægsejeren eller producenten har erfaring med at designe, udvikle og bygge HMI'er, giver det ofte mere mening at købe. Dette vil spare tid og give en løsning, der er blevet testet. Der bør i det mindste udføres forskning, og producenten eller anlægsejeren bør konsultere en konsulent eller ekspert, før de går i gang med at designe deres eget HMI.
Fremtiden for menneske-computer-interaktion
I øjeblikket er der forskellige forudsigelser om, hvordan fremtiden for det næste niveau af HCI kan se ud. Teknologier som cloud computing, kognitiv databehandling og tingenes internet (IoT) forventes alle at spille en rolle i udviklingen af det næste niveau af HCI.
Det er en udfordring at forudsige, hvad der vil dukke op på det næste niveau af engagement. Der er dog ingen tvivl om, at der vil være et højere niveau af menneske-computer-partnerskaber, som vil drive produktiviteten på tværs af industrier.
Med hensyn til kravene fra Industry 4.0 vil Industrial HMI også se yderligere integration af nye og nye teknologier, som vil have en indvirkning på HMI som helhed.