Monitory, ekrany dotykowe oraz terminale ? interfejsy człowiek?maszyna są niemal wszędzie. W dzisiejszym zakładzie przemysłowym są tak popularne, jak zwykłe przyciski i przełączniki, przekazując istotne dane zarówno kadrze zarządzającej, jak i szeregowym operatorom.
Współczesne interfejsy człowiek?maszyna (HMI ? Human Machine Interfaces) ułatwiają podejmowanie kluczowych decyzji nie tylko inżynierom. Dzięki możliwości przejrzystej prezentacji danych w czasie rzeczywistym są przydatnym narzędziem również dla kadry zarządzającej przedsiębiorstwem, co powoduje, że zapotrzebowanie na urządzenia typu HMI wciąż rośnie. Wykorzystując interfejsy człowiek?maszyna w nowych instalacjach, możemy się spodziewać wzrostu wydajności produkcji, mniejszych kosztów oraz lepszego gospodarowania zasobami.
Informacja może dotrzeć wszędzie
Gary Nelson ? menedżer w korporacji Wonderware, twierdzi, że trzy czynniki szczególnie wpływają na popularyzację HMI w przemyśle:
- udoskonalenie ich oprogramowania,
- coraz większe możliwości wizualizacji oraz syntezy danych,
- znaczny postęp w integracji różnych technologii łączności HMI ze światem zewnętrznym.
? Zarówno wielkie korporacje, jak i małe firmy wykazują znaczne zainteresowanie narzędziami umożliwiającymi poprawę procesów biznesowych ? tłumaczy Gary Nelson ? HMI są urządzeniami, które świetnie nadają się do tego zadania, przedstawiając wydajność zarówno procesów, jak i maszyn. Współczesne interfejsy człowiek?maszyna nie są już tylko urządzeniami, które prezentują dane bezpośrednio na urządzeniu, przy którym pracują. Dzisiejsze HMI wizualizują informacje w różnych formach, dla różnych ludzi, w zależności od zajmowanego stanowiska. Przykładowo, menedżer będzie analizował długofalowe statystyki, natomiast operator będzie zainteresowany aktualną wydajnością maszyny. Dzięki HMI informacje mogą swobodnie migrować po całej strukturze zakładu.
Wzrastające zainteresowanie HMI jest w znacznej mierze spowodowane zwiększeniem ich funkcjonalności. Nie są to już tylko proste urządzenia wizualizujące dane, lecz narzędzia wspomagające zarządzanie procesów produkcyjnych. Bruce Feller, dyrektor w Rockwell Automation, zaznacza, że niemalże na jego oczach dokonała się zmiana w nastawieniu przedsiębiorców do HMI. Według niego dzisiejsi klienci wymagają coraz większej funkcjonalności nie tylko od maszyn produkcyjnych, ale również od paneli operatorskich.
Jeszcze HMI czy już PC?
Wzrastająca ranga HMI zbliża je coraz bardziej do komputerów PC. Podkreśla to Prasad Pai, menedżer ds. HMI oraz systemów SCADA w GE. ? HMI stają się rozszerzeniem komputerów PC, a co za tym idzie, działu IT. Musiały stać się więc ?IT-friendly?.
Z opinią Prasada Pai zgadza się Greg Philbrook, menedżer ds. HMI w firmie AutomationDirect: ? Standardowy interfejs człowiek?maszyna nie jest niczym więcej niż wykonanym w standardzie przemysłowym komputerem PC. Zasadnicze cechy peceta, takie jak system logowania, obsługi sieci, poczty itp., są dostępne we współczesnych HMI. Coraz szybsze procesory umożliwiają prezentację animacji, a niższe ceny instalację interfejsów w zastosowaniach, gdzie wcześniej nie były one planowane.
Ted Thayer, menedżer w firmie Bosh Rexroth, zauważa, że jeszcze nie tak dawno HMI były prostymi terminalami. W dzisiejszych czasach są to przemysłowe komputery PC pracujące pod systemem Microsoft Windows. Nowinki techniczne oraz rozsądne ceny tych urządzeń otworzyły wiele nowych możliwości do ich wykorzystania. Co więcej, postępy w integracji systemów pozwalają na wykorzystanie dobrego systemu HMI w komunikacji z wieloma liniami produkcyjnymi jednocześnie. Niewątpliwie, może być to zachęta dla wielu przedsiębiorstw do szerszego stosowania interfejsów człowiek?maszyna.
? Warto zwrócić uwagę na fakt, że to nie wzrost liczby HMI czy dostępnych informacji leży u podstaw szybkiego rozprzestrzeniania się i rozwoju interfejsów ? spostrzega Jay Coughlin, menedżer w Siemens Energy & Automation. ? Istotne jest, że informacje uzyskiwane dzięki nim stają się coraz bardziej użyteczne. Nowoczesne systemy HMI pozwalają na prostą archiwizację oraz prezentację danych. Dzięki temu osoby, które nie znają szczegółów dotyczących działania wybranej maszyny, ale mają wiedzę o tym, jakie czynniki wpływają na jakość finalnego produktu, mogą przeglądać dane w takiej formie, jaka będzie dla nich w pełni zrozumiała.
Zastosowania szczególne
Nowoczesne interfejsy człowiek?maszyna łączą w sobie zaawansowane oprogramowanie, grafikę oraz współczesne narzędzia znane z komputerów PC, takie jak proste i intuicyjne kreatory wielu aplikacji.
Dodatkowymi zaletami są z pewnością mobilność oraz obsługa technologii bezprzewodowych. Do pozostałych właściwości, które zachęcają do korzystania z HMI, należą:
- specjalistyczne oprogramowanie ? zestaw pakietów przeznaczonych do konkretnego zastosowania, np. w oczyszczalniach ścieków lub automatycznych liniach pakujących. Pakiety tego typu zawierają gotowe do użycia obiekty, moduły oraz przykładowe ekrany synoptyczne, charakterystyczne dla danej instalacji. Oprogramowanie takie umożliwia szybsze i efektywniejsze monitorowanie wybranych zmiennych procesowych. Co więcej, wiele pakietów zawiera gotowe do użycia programy produkcyjne, np. butelkowania produktu.
- zaawansowana grafika ? niektórzy spośród producentów HMI wprowadzają barwne animacje w oferowanych przez siebie urządzeniach. Co więcej, współczesnym standardem są znane z systemu Windows kreatory (wizard), prowadzące użytkownika poprzez kolejne etapy budowania np. ekranu synoptycznego dla wybranego procesu. Przykładowo, firma GE wprowadziła w swoich interfejsach narzędzie wykorzystujące właśnie zaawansowaną grafikę oraz zestaw kreatorów wspomagających konfigurację typowych instalacji kanalizacyjnych oraz ściekowych.
- portale informacyjne, zawierające instrukcje użytkowania urządzeń, materiały szkoleniowe, schematy konstrukcyjne itp. Wykorzystanie HMI jako takiego portalu umożliwia łatwe udostępnienie istotnych informacji. Phil Aponte z firmy Siemens Energy & Automation tłumaczy, że przykładowo dzięki temu jeden z operatorów może widzieć, co dzieje się na innych liniach produkcyjnych, a serwisant obserwować fragment instalacji, za który jest odpowiedzialny.
- wykorzystanie technologii mobilnych oraz bezprzewodowych ? bez wątpienia mobilność jest cechą znacznie zwiększającą atrakcyjność HMI. Jay Coughlin z Siemensa zaznacza, że dla operatora ogromnym ułatwieniem pracy jest możliwość poruszania się wraz z interfejsem, bez względu na to, czy komunikacja z maszyną prowadzona jest przewodowo czy bezprzewodowo.
Spadające ceny interfejsów są dodatkowym czynnikiem zachęcającym do stosowania HMI, szczególnie w mniejszych instalacjach, np. maszynach pakujących.
? Urządzenia z 3- czy 4-calowymi ekranami o dużej rozdzielczości mogą być stosowane w aplikacjach przenośnych ? dodaje Greg Philbrook z AutomationDirect ? dzięki temu HMI mogą być wszędzie.
Pomimo że zainteresowanie technologią bezprzewodową nie jest tak duże, jak chcieliby niektórzy z producentów HMI, to jej zastosowanie przynosi niewątpliwe korzyści. Ted Thayer z Bosh Rexroth przyznaje, że jest niekwestionowanym zwolennikiem łączności bezprzewodowej, ale typowi klienci, z którymi miał do czynienia, nie byli zwykle nią zainteresowani. Zaznacza on jednakże, że era łączności bezprzewodowej z pewnością nadejdzie w najbliższym czasie. Rezygnacja z okablowania to niższe koszty oraz większa niezawodność instalacji.
Wykorzystanie HMI jako sterownika
? W latach 90. XX wieku interfejsy człowiek?maszyna odmieniły życie pracowników fizycznych ? zauważa Gary Nelson ? Dzisiaj zmieniają one sposób pracy kadry zarządzającej.
Ted Thayer z kolei przewiduje, że już wkrótce HMI przejmą praktycznie wszystkie funkcje sterowników PLC. Zaznacza on, że już dziś możliwa jest implementacja funkcji PLC w HMI. Dzięki temu operator mógłby zmieniać nastawy regulatorów, monitorować proces oraz korzystać z bazy danych, używając jednego urządzenia.
? Co ciekawe, zastosowania interfejsów człowiek?maszyna są ograniczone jedynie przez ilość informacji możliwą do przyswojenia przez człowieka ? twierdzi Bruce Fuller. Podkreśla on, że rozwój HMI trwa, co skutkuje ciągłym skracaniem czasu niezbędnego do poprawnej eksploatacji procesów oraz wykrywania i usuwania ich usterek. Jego zdaniem w chwili obecnej dalszy rozwój sprzętu nie jest już niezbędny. Dużo istotniejsze jest zastosowanie odpowiedniego oprogramowania, które umożliwi jeszcze efektywniejsze wykorzystanie interfejsów człowiek?maszyna.
Czas na zmiany
Wojciech Pawełczyk, specjalista ds. oprogramowania Wonderware, ASTOR
? Czy jest szansa, że mimo kryzysu rynek SCADA/HMI w Polsce rozwinie się zgodnie z wcześniejszymi prognozami?
Czas spowolnienia produkcji jest dobrym momentem do wprowadzania zmian zwiększających efektywność, a przy okazji wydajność linii produkcyjnych. Każde spowolnienie wcześniej czy później się skończy, a wówczas wygrają ci, którzy będą przygotowani na zwiększenie poziomu produkcji przy lepszej efektywności i mniejszych kosztach. Obniżanie kosztów i zwiększanie efektywności prowadzi przez inwestycje w systemy nadzorujące, zarządzające, a także raportujące. Osiągnięcie takich rezultatów jest możliwe wtedy, gdy mamy realne dane z produkcji, a to prowadzi do użyciasystemów SCADA/HMI. Biorąc pod uwagę powyższe argumenty i zestawiając je ze zmniejszoną liczbą potencjalnych inwestorów, można przypuszczać, że rynek nie będzie się rozwijał tak dynamicznie ? ale też nie powinien znacząco się zmniejszyć.
? Jakie zjawiska mogą być motorem wzrostu rynku?
Szukanie oszczędności w kosztach wytwarzania oraz konieczność bardziej efektywnego produkowania wymusza stosowanie nowoczesnych narzędzi ? także oprogramowania przemysłowego.
? Które branże sektora produkcyjnego najchętniej korzystają z systemów SCADA/HMI, a które jeszcze nie dojrzały do ich stosowania?
Oprogramowanie SCADA/HMI jest tak powszechnie stosowane w firmach produkcyjnych, że właściwie nie jest to kwestia dojrzałości, lecz potrzeb uzasadnionych technologią procesów produkcji. Na podstawowym poziomie systemy HMI w postaci paneli występują już praktycznie w każdej maszynie zakupionej w ciągu ostatnich lat. Systemy informatyczne SCADA/HMI stosowane są w firmach, które mają systemy automatyki i właściwie to poziom automatyzacji determinuje potrzeby w zakresie tych systemów. Stąd też przeważnie nie są stosowane w firmach, gdzie występuje produkcja ręczna lub produkcja jednostkowa. Nie jest to jednak reguła, gdyż tego typu systemy mogą być stosowane do monitoringu mediów, klimatyzacji czy innych systemów pomocniczych.
? Przykłady korzyści płynących ze stosowania ww. systemów
Podstawowe korzyści ze stosowania systemów HMI/SCADA to wiedza o rzeczywistym stanie produkcji, co w konsekwencji prowadzi do podejmowania dobrych, właściwych decyzji na każdym szczeblu produkcji czy zarządzania. Przykładowe wdrożenie systemu monitoringu i sterowania procesem pasteryzacji mleka, wykonane z użyciem Wonderware InTouch, rejestruje temperaturę wejściową, wyjściową oraz wewnątrz urządzenia pasteryzującego. Dodatkowo rejestruje wartość ciśnienia. Wykorzystywana jest także do archiwizacji danych oraz raportów. W efekcie uzyskano znaczne oszczędności w procesie produkcji i podwyższono jakość końcowego wyrobu. Wiedza o faktycznym stanie produkcji zawsze, bez względu na branżę, będzie prowadziła do jej optymalizacji, a co za tym idzie, do obniżenia kosztów produkcji.
? Z jakimi systemami biznesowymi współpracują wymienione systemy? Z jakimi powinny współpracować w przyszłości?
Otwartość systemów HMI/SCADA jest podstawowym wymogiem dobrego wykorzystania informacji z nich pochodzących. Tworzenie raportów i analiz będzie możliwe, jeśli wizualizacja będzie współdziałała z systemem bazodanowym, takim jak Wonderware Historian. Z kolei systemy zarządzania produkcją czy też wyższe ? zarządzania przedsiębiorstwem, także będą lepiej wykorzystywane, jeśli zostaną zasilone aktualnymi i prawdziwymi danymi. Wonderware InTouch oraz Platforma Systemowa Wonderware są systemami otwartymi, umożliwiającymi przekazywanie danych oraz konkretnych informacji do każdego systemu poziomu wyższego.
? Jakie są trendy w rozwoju systemów SCADA, HMI?
Klasa produktów HMI/SCADA będzie ewoluowała w stronę systemów zarządzania informacją. Z jednej strony prowadzi to do tworzenia coraz bardziej złożonych aplikacji, z drugiej zaś powstają aplikacje skalowalne ? z początku niewielkie, ale z łatwością rozwijane do dużych i rozproszonych systemów. Przyszłość będzie należała do tych produktów, które pozwolą na łatwe i szybkie rozbudowanie działających już aplikacji bez przerywania bieżącej produkcji.
? Jakie argumenty za najlepiej przemawiają do kadry menedżerskiej sektora przemysłowego?
Szybki zwrot z inwestycji ? nowy system musi być szybko wdrożony i wyraźnie usprawnić obsługę linii produkcyjnej. Razem z tym parametrem pojawia się niski koszt dokonywania usprawnień w działającej aplikacji. Jeśli dokonywane zmiany mogą być wdrażane w sposób bezpieczny i nie ingerujący w bieżącą produkcję, to takie rozwiązanie procentuje z czasem ? powiększa wartość przy minimalnych kosztach usprawnień.
