HMI – Human Machine Interface (Interfaccia uomo-macchina)

Cosa sono le HMI? Una HMI consente di comunicare facilmente con le macchine e di visualizzare dati operativi del proprio impianto.

I sistemi di controllo industriale continuano a evolversi e, nel mondo di oggi, i compiti che gli operatori devono completare possono cambiare frequentemente. Per gestire questa complessità sono necessarie flessibilità e facilità d'uso. Sono proprio questi i benefici di una HMI (Human Machine Interface / Interfaccia uomo-macchina). Con una HMI basata su zenon è possibile comunicare facilmente con le macchine e ottenere dati operativi dai propri impianti e infrastrutture.

Definizione di HMI

La definizione di HMI

HMI è l'acronimo di "human-machine interface" (interfaccia uomo-macchina) e si riferisce a una dashboard che consente di comunicare con una macchina, un programma del computer o con un sistema. Tecnicamente, il termine HMI è applicabile a qualsiasi schermo usato da una persona per interagire con un dispositivo, ma in genere è usato per gli schermi impiegati in ambito industriale che adottano un'interfaccia utente grafica.

Prendendo un'automobile come esempio, questa può essere definita come una macchina complessa. L'autista può controllare il motore, le ruote, le luci, l'aria condizionata, lo stereo e diversi altri elementi. Non è però necessario interagire direttamente con ciascuno di questi elementi per controllarli e ottenere informazioni sulle loro operazioni. La velocità viene visualizzata sul cruscotto, mentre stereo, luci e aria condizionata possono essere controllati con tasti e pulsanti, oppure con uno schermo touch. Per controllare il motore si usa l'acceleratore e per girare il volante. Questi strumenti di controllo e di feedback sono come l'HMI della macchina. Ora, immaginiamo di poter controllare ogni aspetto del proprio veicolo e ottenere informazioni su queste operazioni su un solo schermo. Se si potesse, il cruscotto della macchina sarebbe ancora più simile a una HMI.

In un ambiente industriale, una Human Machine Interface può avere diverse forme. Può essere uno schermo indipendente, una dashboard inserita su un altro impianto oppure un tablet. Indipendentemente dall'aspetto, il suo scopo principale è quello di consentire agli utenti di visualizzare dati sulle operazioni e controllare il macchinario. Gli operatori possono usare una HMI per, ad esempio, vedere quali nastri trasportatori sono accesi o regolare la temperatura di una cisterna industriale.

Impieghi di una HMI

Le Human Machine Interface vengono utilizzate in numerosi settori industriali. Sono molto comuni nella fabbricazione di diversi prodotti, dalle automobili al food and beverage, al settore farmaceutico. Anche in ambiti quali energia, acqua, acque reflue, edile e trasporto le HMI trovano vasto uso. Diversi professionisti, dagli integratori di sistemi agli operatori e gli ingegneri (in particolare quelli addetti al sistema di controllo di processo), usano spesso le HMI per controllare macchine, veicoli, impianti o edifici.

Le HMI sono tanto più sofisticate quanto più complessa è la macchina o il sistema su cui è impiegata. Variano anche in base a come l'impianto le utilizza. Potrebbe essere necessario usare l'HMI per una volta funzione, ad esempio il monitoraggio dei componenti di un macchinario, oppure per diversi scopi, tra cui il monitoraggio delle operazioni dell'impianto e delle strumentazioni.

Quando il sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) comunica con controllori a logica programmabile (PLC) e sensori di input/output per ottenere informazioni sull'impianto, l'informazione è visualizzata su un'HMI. Un'interfaccia uomo-macchina può visualizzare questa informazione in un'immagine, una tabella o altre rappresentazioni grafiche che facilitano la lettura e la comprensione. Con una HMI è possibile visualizzare tutte le informazioni sulle prestazioni di un'infrastruttura da un'unica postazione e avere così una migliore panoramica delle operazioni dell'impianto. Gli operatori possono inoltre usare l'HMI per visualizzare e gestire gli allarmi con rapidità.

Le HMI possono inoltre essere usate dagli operatori per controllare gli impianti, aumentare la produttività o adattarla alle singole circostanze. Possono apportare modifiche in base ai dati che visualizzano sulla HMI. La possibilità di fare i dovuti aggiustamenti dallo schermo rende questo processo rapido e facile.

Mentre l'Internet of Things (IoT) prende sempre maggiore piede nelle infrastrutture industriali, si accresce anche l'utilità delle HMI. Le si può usare per visualizzare dati sui dispositivi connessi dell'infrastruttura e controllarli.

Integrazione HMI

Come integrare una HMI

Le soluzioni HMI possono avere diverse forme: terminali indipendenti, tablet o dashboard integrate in altre parti del macchinario. Un'infrastruttura può avere una HMI centrale o diverse HMI distribuite e collegabili tramite Internet.

Integrare zenon nel proprio sistema è facile, in quanto dispone di più di 300 protocolli di comunicazione e funziona con un'ampia gamma di sistemi. È compatibile con tutte le principali piattaforme Microsoft Windows e per essere avviato necessita solo del sistema operativo di base. Si può accedere a zenon anche usando il server Web oppure il motore Web HTML5. La versione Web di zenon ha lo stesso aspetto e funzionalità, e qualsiasi modifica fatta su Web client o HTML5 sarà aggiornata per tutti gli utenti, consentendo di lavorare ovunque ci si trovi.

Con zenon è possibile configurare la dashboard creando widget e posizionandoli in base alle proprie necessità. Gli elementi dell'HMI possono essere bloccati e la loro visibilità modificata per motivi di sicurezza. Si possono creare dashboard diverse per diversi tipi di utente, rendendole così facili da usare e corredate solo dalle informazioni pertinenti per ciascun ruolo.

È possibile creare diverse palette di colori per l’interfaccia uomo-macchina, consentendo di personalizzare la dashboard in base al brand aziendale, alle condizioni di illuminazione e per differenziarle in base al team e agli utenti individuali (ad es. dipendenti daltonici).

I vantaggi di usare un'HMI: migliore visibilità, maggiore efficienza, tempi di fermo ridotti, maggiore facilità d'uso, sistema unificato

Le interfacce uomo-macchina forniscono una serie di benefici alle organizzazioni industriali di oggi, tra cui:

Migliore visibilità: una HMI ad alte prestazioni offre una migliore visibilità nelle operazioni in ogni momento. Permette di vedere da una singola dashboard quanto l'impianto o l'infrastruttura stia performando. La dashboard può anche essere consultata in remoto. Tutto ciò contribuisce ad aumentare la produttività nel tempo e a rispondere più prontamente agli allarmi.

Maggiore efficienza: dato che un'HMI fornisce un accesso costante a dati in tempo reale, può essere impiegata per monitorare la produzione e adattarla in tempo reale ai bisogni attuali. La visualizzazione dei dati, in particolare se combinata con tecnologie di analisi dei dati, può aiutare a individuare le aree di miglioramento dell'efficienza operativa.

Tempi di fermo ridotti: grazie alla visualizzazione degli allarmi su una dashboard centrale, è possibile reagire ai problemi in modo più rapido, riducendo così i tempi di fermo. La visualizzazione e l'analisi dei dati di prestazione della strumentazione può anche aiutare a identificare segni di futuri problemi meccanici e a intervenire prima che causino tempi di fermo significativi.

Maggiore facilità d'uso: le HMI consentono agli utenti di visualizzare e capire i dati e la strumentazione per controllarla. Presentano i dati mediante immagini, tabelle e altre rappresentazioni facili da interpretare. Con zenon gli utenti possono anche personalizzare le dashboard per rispondere alle proprie esigenze e preferenze.

Sistema unificato: con zenon è possibile controllare tutti gli impianti con la stessa piattaforma, aiutando gli operatori a controllare gli impianti. Tutti i dati possono anche essere visualizzati in un unico posto per avere una panoramica migliore dell'intera infrastruttura. Tutti gli utenti possono inoltre ricevere informazioni in tempo reale, mantenendo così il team sempre aggiornato.

HMI e SCADA

HMI e SCADA vengono a volte confusi per le loro somiglianze e il fatto di funzionare insieme. Le HMI sono infatti spesso parte di un sistema SCADA.

Un sistema SCADA viene usato per controllare un sistema di grandi dimensioni, come un intero impianto o un sito. È una combinazione di diversi altri sistemi, inclusi PLC, sensori e RTU (Remote Terminal Unit). Un sistema SCADA è ciò che raccoglie e registra i dati. Può anche controllare le operazioni degli impianti, a volte automaticamente.

Mentre il sistema SCADA raccoglie e archivia i dati, l'HMI permette di interagire con l'impianto e di gestirlo con una dashboard di facile utilizzo.

Un'HMI, d'altra parte, è l'interfaccia che qualcuno utilizza per interagire con un sistema SCADA e altri sistemi/impianti. Sono entrambi elementi essenziali di un sistema di controllo industriale di grandi dimensioni. Mentre il sistema SCADA raccoglie e archivia i dati, l'HMI consente di interagire con l'impianto e di gestirlo con una dashboard di facile utilizzo. Sono entrambi necessari: senza SCADA, un'HMI non avrebbe informazioni da visualizzare o non sarebbe in grado di controllare l'impianto; senza un'HMI, non sarebbe possibile visualizzare i dati che il sistema SCADA raccoglie o dirgli come controllare l'impianto.

SCADA e HMI sono parte dello stesso sistema. Lo SCADA lavora in sottofondo mentre l'HMI è tipicamente l'unico elemento con cui gli utenti interagiscono. Ecco perché questi due termini vengono spesso usati insieme.

Funzioni avanzate dell'HMI

Gli sviluppi tecnologici e i crescenti bisogni commerciali hanno influenzato e modificato le funzioni delle tecnologie Human Machine Interface. Touchscreen, dispositivi mobili, HMI basate su cloud e HMI ad alte prestazioni sono sempre più diffusi.

Il termine "HMI ad alte prestazioni" fa riferimento a un metodo di progettazione dell'HMI che mira ad attirare l'attenzione dell'utente solo sugli elementi più importanti. Ciò aiuta gli utenti a vedere e reagire ai problemi in maniera più rapida e semplice, raccogliendo per loro le informazioni necessarie per prendere decisioni. Gli indicatori su questi tipi i HMI sono semplici e le dashboard non includono immagini e controlli superflui. Altri elementi di design sono usati con parsimonia per non distrarre l'utente da quelli più importanti.

Inoltre, tecnologie avanzate, quali l'IoT e le tecnologie di analisi dei dati, stanno avendo sempre più influenza sulle interfacce uomo-macchina. Con la messa online di un maggior numero di dispositivi connessi, le HMI possono raccogliere più dati e diventare parte della rete IoT. Se applicate insieme ai software HMI/SCADA, le tecniche avanzate di analisi dei dati possono aiutare le aziende a sfruttare al meglio i dati visualizzati sulle proprie dashboard.

Multi-Touch

I touchscreen hanno ottenuto grande popolarità con l'avvento degli smartphone, in parte grazie agli schermi multi-touch con i quali poter interagire usando simultaneamente touch multipli e gesti. Questa funzione è ora disponibile nel settore industriale, dove zenon rappresenta il primo HMI/SCADA che supporta i gesti multi-touch. Con la funzionalità multi-touch di zenon, è possibile usare due dita per fare zoom avanti e indietro, trascinare elementi dello schermo e usare altri gesti intuitivi.

Tra i vantaggi di un'HMI multi-touch vi sono:

Operazioni di sicurezza migliorate: il comando intuitivo di un'HMI aiuta a ridurre il numero di errori. Il multi-touch dispone inoltre di operazioni a due mani, impedisce agli utenti di completare alcune azioni con una sola mano. Tale funzione aiuta a prevenire errori potenzialmente costosi o anche fatali.
Utilizzabilità: i gesti multi-touch sono intuitivi e comodi da usare. Al posto di menu con strutture complesse, vengono impiegate barre degli strumenti scorrevoli facili da usare. Gli utenti possono trascinare facilmente elementi e ottenere le informazioni di cui necessitano.
Tempi di formazione ridotti: la facilità d'uso del multi-touch aiuta a ridurre il tempo di formazione. Gli utenti possono imparare a usare il sistema più rapidamente e gli utenti con meno esperienza possono gestire più progetti in sicurezza e facilità.
Durata: non avendo parti mobili, i touchscreen possono resistere a condizioni difficili meglio di tastiere, mouse e altri controller. Ciò significa che gli apparecchi durano più a lungo e sono più affidabili.
Flessibilità: grazie a un touchscreen , le modifiche al processo non richiedono un nuovo cablaggio del pannello di controllo. È sufficiente aggiornare il software. Gli utenti possono anche creare la loro dashboard personalizzata con facilità in base ai propri bisogni e preferenze.

Monitoraggio remoto

Un'altra pratica funzione delle moderne Human Machine Interface è il controllo remoto. Con zenon, gli utenti autorizzati possono accedere alle dashboard ed eseguire report da un browser dovunque si trovino. Ciò significa che è possibile controllare e completare operazioni da un computer in un ufficio, da un tablet a casa o da uno smartphone mentre si è in viaggio. Il controllo remoto consente una supervisione dopo l'orario lavorativo senza dover essere sul posto, di avere un maggiore controllo sui processi e di aumentare l'accesso ai propri dati.

È possibile controllare e completare operazioni da un computer in un ufficio, da un tablet a casa o da uno smartphone.

Futuro dell'HMI

Il futuro dell'HMI

Con il ruolo sempre più prominente che i dati ricoprono nei processi industriali, le interfacce uomo-macchina sono destinate a crescere di importanza. Le tecnologie hanno subito un'evoluzione incredibile negli ultimi anni che continuerà anche in futuro.

Numerose aziende stanno transitando verso le HMI ad alte prestazioni, che aiutano ad attirare l'attenzione degli utenti solo sulle informazioni più importanti. Ciò aiuta gli utenti a capire i dati disponibili e a prevenire un eccesso di informazioni. Le aziende stanno inoltre adottando sempre di più schermi multi-touch, monitoraggio remoto e sistemi basati su cloud.

Con il proseguire dell'evoluzione tecnologica, le aziende faranno un uso sempre maggiore di analisi avanzate dei dati e dell'intelligenza artificiale per ottenere più informazioni dai dati. Potranno poi comunicare queste informazioni agli utenti tramite le HMI. In futuro, le HMI potrebbero anche incorporare la realtà aumentata (AR), che sovrappone la grafica digitale al mondo reale, e le tecnologie di realtà virtuale (VR), che immergono gli utenti in un mondo digitale per creare visualizzazioni più efficaci per gli utenti dell'HMI. Mentre l'automazione ricoprirà un ruolo sempre più centrale nei processi industriali, gli utenti potranno sfruttare le HMI per monitorare attività automatizzate e regolarle sui propri bisogni.

zenon come HMI

L'HMI ad alte prestazioni zenon

Usando zenon come applicazione HMI/SCADA, si ha accesso a un'interfaccia uomo-macchina ad alte prestazioni che offre facilità d'uso, maggiore consapevolezza situazionale e controllo intuitivo. zenon può fornire una visualizzazione dei dati di processo e degli allarmi importanti facile da leggere. Grazie all'intuitiva funzione multi-touch, controllare i processi in maniera sicura risulta semplice e il controllo remoto consente di osservare e controllare i processi ovunque ci si trovi.

zenon elabora le informazioni in tempo reale e le distribuisce agli utenti pertinenti, riducendo la complessità per gli operatori. Il team può così reagire velocemente agli eventuali problemi e prendere decisioni informate. Gli utenti possono inoltre creare dashboard personalizzate in tutta facilità, disponendo così delle informazioni di cui necessitano sempre nel formato che preferiscono. Essendo zenon indipendente dall'hardware utilizzato, offre un sistema coerente su numerosi impianti diversi, permettendo agli operatori di imparare con facilità come usare i macchinari e visualizzare i dati.

Con le funzioni avanzate HMI/SCADA facili da usare di zenon è possibile migliorare la visibilità nelle operazioni e controllare i processi più facilmente. Per scoprire di più sulle soluzioni offerte da COPA-DATA, contattaci.