În mediu tehnologic din prezent, care evoluează rapid, interacțiunea dintre oameni și mașini a devenit mult mai sofisticată. O componentă esențială din această interacțiune este interfața om-mașină (HMI), care servește ca punte între operator și utilaj. Acest articol explorează esența HMI-urilor, explorând funcționalitățile, componentele acestora și rolul esențial pe care îl joacă în îmbunătățirea experienței utilizatorului (UX) și a productivității. Vom discuta, de asemenea, despre importanța HMI-urilor industriale și tendințele și tehnologiile recente care transformă interacțiunea om-mașină.

Ce este mai exact o interfață om-mașină?

După cum sugerează numele, un HMI este un tip de interfață care permite oamenilor să interacționeze cu utilaje, sisteme sau dispozitive. Interfețele pentru utilizator HMI sunt concepute pentru comunicarea în două căi, prezentând informații operatorilor și permițându-le să introducă comenzi. În ciuda unei concepții greșite des întâlnite, un HMI este mai mult decât un simplu panou tactil Acesta include o gamă largă de elemente pe care operatorul le va atinge, vedea, auzi sau utiliza pentru a efectua funcții și a primi informații. Acesta include butoane, comutatoare, indicatoare de stare audio și vizuale și ecrane cu atingere cu mai multe niveluri, prezentând o interfață pentru utilizator grafică (GUI) cu chei digitale.

Scopul unui sistem HMI

Scopul primar al unui HMI este de a facilita comunicarea eficientă și eficace dintre operator și utilaj. Prin furnizarea unei interacțiuni intuitive om-mașină, HMI-urile facilitează monitorizarea și controlul utilajelor, sistemelor sau proceselor de către operatori. Această interacțiune poate varia de la funcții simple, cum ar fi pornirea sau oprirea unui dispozitiv, la operațiuni mai complexe, cum ar fi configurarea parametrilor de sistem sau probleme de depanare. În spatele fiecărei interfețe de operare, există de obicei, un automat programabil (PLC), care, în cazul panourilor tactile, poate fi, de asemenea, integrat direct cu HMI-ul.

Panouri HMI industriale

Interfețele om-mașină industriale joacă un rol vital în diverse sectoare, inclusiv producție, sectorul energetic, transporturi și asistență medicală. Aceste panouri pentru operatori HMI sunt concepute pentru a susține condții dure de mediu și pentru a furniza o performanță fiabilă în condiții dificile.

Aplicații ale HMI-urilor industriale

Panourile HMI industriale sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații, cum ar fi:

• Producție: monitorizarea și controlul proceselor de producție, gestionarea utilajelor și asigurarea calității produselor
• Energie: supervizarea generării de energie elctrică și a sistemelor de distribuție, gestionarea surselor de energie regenerabilă și optimizarea eficienței energetice
• Transport: supravegherea sistemelor de transport, cum ar fi căile ferate, metroul și aeroporturile, pentru a asigura funcționarea lor sigură și eficientă
• Asistență medicală: gestionarea echipamentelor medicale, monitorizarea datelor pacientului și asigurarea siguranței și confortului acestora
   

Provocări și considerații de proiectare pentru HMI-urile industriale

Proiectarea HMI-urilor industriale prezintă provocări unice, cum ar fi:

• Medii dure; HMI-urile industriale trebuie construite pentru a suporta temperaturi, niveluri de umiditate, praf și vibrații extreme.
• Fiabilitate: Performanța acestor interfețe trebuie să fie consistentă și fiabilă, chiar dacă sunt utilizate în mod continuu.
• Securitate: Acestea trebuie să asigure protecția datelor sensibile și să prevină accesul neautorizat în sistem, de exemplu, prin gestionarea permisiunii și a rolurilor.
• Personalizare: Un HMI industrial trebuie să fie adaptat nevoilor specifice ale industriei respective și cerințelor operaționale ale unității.
   

Componentele unui HMI

Un sistem sau panou HMI este compus din diverse componente hardware și software care funcționează împreună pentru a oferi o experiență a utilizatorului fără întreruperi. Aceste componente includ:

• Panouri tactile: Acestea sunt cele mai comune dispozitive HMI în prezent, permițând operatorilor să interacționeze cu utilajele prin intermediul intrărilor bazate pe atingere.
• Comutatoare și butoane electromecanice: Multe HMI-uri includ, totodată, întrerupătoare și butoane fizice care furnizează feedback tactil, în special în medii în care panourile tactile s-ar putea să nu fie adecvate.
• Indicatoare de stare: Indicatorii vizuali și auditivi avertizează operatorii cu privire la starea utilajului, ajutându-i să evalueze și să reacționeze rapid la orice problemă.
• Interfață grafică utilizator (GUI): Interfețele grafice oferă o reprezentare vizuală a funcțiilor și operațiunilor mașinii, facilitând astfel operatorilor înțelegerea și controlul echipamentului.
• Conectivitate: Canalele de comunicație care conectează interfață om-mașină la alte dispozitive sau sisteme, cum ar fi PLC-uri, senzotri sau dispozitive de acționare.
   

Cheie către un HMI de succes

Cât de intuitiv va fi un controler HMI depinde de înțelegerea aprofundată a utilizatorului și a contextului în care acesta va fi folosit. Înainte de proiectarea unui HMI, este esențial să luați în considerare diversele demografice ale viitorilor operatori, precum și nevoile, capacitățile și limitările lor specifice. Această abordare centrată pe utilizator asigură că HMI-ul va fi intuitiv, eficient și accesibil pentru toți utilizatorii.

Înțelegerea utilizatorului

O definiție bine fundamentată a utilizatorului implică analizarea unor factori diversi, cum ar fi:

• Demograficele utilizatorilor: nivelul educațional, aprofundarea tehnică sau alți factori care ar putea fi relevanți 
• Rolul utilizatorilor: task-urile și responsabilitățile specifice ale operatorului, care pot varia în funcție de poziția acestora (utilizator normal, administrator, etc.)
• Locația fizică: mediul de operare, incluzând factori precum iluminatul, temperatura, nivelurile de zgomot și vibrație, expunerea la praf, apă și substanțe chimice și dacă HMI va fi utilizat în interior sau exterior.
• Sarcinile care trebuie realizate: acțiunile specifice pe care operatorul va trebui să le efectueze utilizând HMI-ul
   

Adoptarea unei abordări centrate pe utilizator

Pentru a crea un HMI eficient, este crucial să adoptați o abordare centrată pe utilizator. Aceasta presupune:

• Efectuarea unui research al utilizatorilor: colectarea de date despre nevoile, preferințele și problemele utilizatorilor prin sondaje, interviuri și observație.
• Proiectare pentru utilizare: crearea unei interfețe care este ușor de învățat, eficientă în utilizare și care minimizează riscul de erori
• Prototipuri și testare: dezvoltarea prototipurilor și efctuarea de teste de uzabilitate pentru a identifica și adresa principalele probleme înainte de implementarea finală a HMI-ului
• Îmbunătățire iterativă: rafinarea continuă a HMI în funcție de feedback-ul utilizatorilor și cerințele în schimbare
   

Beneficiile unui HMI bine proiectat

Un HMI bine proiectat oferă numeroase beneficii, inclusiv:

• Experiență a utilizatorilor îmbunătățită: O interfață intuitivă și prietenoasă îmbunătățește satisfacția și productivitatea operatorilor.
• Eficiență crescută: Fluxurile de lucru simplificate și accesul ușor la informații permit operatorilor să îndeplinească sarcinile mai repede și mai precis.
• Siguranță sporită: Prezentarea informațiilor într-un mod clar și concis ajută operatorii să ia decizii informate și reduce riscul de erori.
• Conștientizare situațională îmbunătățită: HMI-urile pot furniza date și alerte în timp real, permițând utilizatorilor să fie informați în legătură cu starea sistemului și să răspundă promt la orice probleme – acest fapt fiind deosebit de important în fabricile din prezent, cu un singur operator responsabil adesea pentru mai multe utilaje, care s-ar putea să nu fie localizate direct una lângă alta.

Avantajul HMI-urilor mobile și purtabile

Integrarea dispozitivelor mobile și purtabile în sistemele HMI oferă numeroase avantaje importante, inclusiv:

• Mobilitate sporită: Indiferent dacă operatorii se află la unitate sau nu, aceștia pot menține controlul asupra utilajelor, îmbunătățindu-și abilitatea de a răspunde rapid la orice probleme care pot apărea.
• Conștientizare situațională îmbunătățită: Dispozitivele purtabile oferă operatorilor alerte și date importante în timp real, permițându-le să rămână la curent cu starea și performanța utilajului.
• Eficiență îmbunătățită: Dispozitivele mobile și cele purtabile eficientizează operațiunile, oferind acces ușor la informații și funcții de control, reducând timpul și efortul necesar pentru a gestiona utilajele.
   

Trenduri HMI viitoare

Pe măsură ce tehnologia și nevoile utilizatorilor continuă să evolueze, la fel se întâmplă și cu capacitățile HMI. O serie de tendințe recente sau emergente sunt pe cale să transforme interfețele operatorilor, făcându-le mai inteligente și mai adaptabile:

• Implementarea completă a Industriei 4.0 implică conectarea interfețelor om-mașină (HMI) cu Internetul Lucrurilor (IoT), sau mai specific, cu Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT), pentru a permite schimbul de date în timp real și monitorizarea de la distanță. Acet lucru, la rândul său, facilitează analizele avansate, care pot fi folosite pentru perspective predictive și pentru a optimiza performanța sistemului.
• Inteligența artificială (AI) și învățarea automată (ML)- permite sistemelor HMI să învețe din interacțiunile utilizatorilor și să se adapteze la preferințele individuale. Acest lucru rezultă în interfețe mai personalizate și eficiente care anticipează nevoile operatorilor. De exemplu, HMI-urile conduse de inteligența artificială pot analiza datele istorice pentru a prezice posibile probleme și a oferi recomandări pentru mentenanță predictivă, reducând timpul de nefuncționare și sporind productivitatea.
• Realitatea augmentată (AR) și realitatea virtuală (VR) sunt setate să revoluționeze experiența HMI, făcând-o mai imersivă și interactivă. AR poate suprapune informații digitale asupra mediului fizic, permițând operatorilor să vizualizeze date și instrucțiuni direct în câmpul lor vizual. Iar cu ajutorul realității virtuale, este posibil să simulați scenarii complexe, astfel încât operatorii își pot practica și îmbunătăți abilitățile într-un mediu sigur și controlat.
• Tehnologiile de recunoaștere vocală și procesare a limbajului natural (NLP) sunt acum integrate și în interfețele om-mașină (HMI), permițând operatorilor să controleze mașinile pur și simplu prin emiterea de comenzi vocale. Acest lucru simplifică operațiunile și reduce nevoia de interacțiune fizică, “hands-on” cu interfața. HMI-urile activate prin voce pot oferi, de asemenea, feedback verbal, îmbunătățind comunicarea și experiența generală a utilizatorului.
• Autentificarea biometrică, inclusiv amprentele și recunoașterea facială pot îmbunătăți securitatea și uzabilitatea HMI-urilor. Aceste tehnologii asigură că anumite funcții de control ale utilajelor pot fi accesate doar de către personalul autorizat, reducând riscul de utilizare neautorizată și îmbunătățind operațiunile de siguranță.