Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Mobilne urządzenia HMI usprawniają czynności operacyjne

-- poniedziałek, 18 grudzień 2017

Podłączenie urządzenia mobilnego do Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) i uzyskanie tym samym dostępu w czasie rzeczywistym do informacji na temat produkcji może skutecznie usprawnić działania operacyjne w fabryce – osoby odpowiedzialne za podejmowanie decyzji będą miały bowiem zapewnione wszystkie niezbędne dane. 

Pozyskiwanie i efektywna akwizycja danych to

pierwszy krok w stronę usprawnienia procedur podejmowania decyzji z pomocą mobilnych urządzeń HMI, czyli interfejsu człowiek-maszyna, takich jak smartfon, tablet czy laptop. Dzięki gromadzeniu odpowiednich danych mobilne urządzenia HMI pomagają zbudować most pomiędzy systemami sterowania a sprzętem przenośnym, wymagającym dostępu do informacji z tych systemów. Zapewniają wgląd w procesy produkcyjne, a zaletą gromadzenia i przetwarzania danych o stanie procesu i maszyn jest możliwość graficznego ich przedstawienia i użycia narzędzi analizujących. Obie te czynności są bardzo ważne, tworzą bowiem cały proces, który należy poznać i zrozumieć – rozpoczynający się od zebrania danych, a kończący na lepszym podejmowaniu decyzji dzięki wykorzystaniu możliwości, jakie oferują przenośne urządzenia HMI.

Nowoczesne platformy HMI

W zastosowaniach przemysłowych nowoczesne urządzenia HMI pomagają stworzyć połączenie między systemami sterowania a urządzeniami przenośnymi (fot. 1). Użytkownicy zwykle potrzebują rozwiązań uniwersalnych, które pozwolą na dostęp do aplikacji HMI i danych za pomocą mobilnego sprzętu. 

W branży przemysłowej rozwój nowoczesnych rozwiązań HMI i ich implementacja na platformach systemu operacyjnego Microsoft Windows, podłączonych do lokalnej sieci fabryki, jest już powszechny. Jednak Windows to obecnie nie jedyna opcja, a zdolność HMI do pracy na różnych systemach operacyjnych i platformach sprzętowych przynosi realne korzyści.

Aplikacje runtime HMI mogą być pobierane z różnych lokalizacji, użytkownik powinien zaś mieć możliwość pobrania odpowiedniej aplikacji do danego systemu operacyjnego. Popularne systemy operacyjne do hostingu aplikacji runtime to m.in. Windows Desktop oraz Server, a także Linux czy Wind River VxWorks. Dopasowanie aplikacji do systemu operacyjnego stanowi najefektywniejsze kosztowo rozwiązanie, ponieważ zakupione skonfigurowane i utrzymywane w użyciu zostają tylko wybrane funkcje danej aplikacji. W przypadku urządzeń przenośnych wymagana jest możliwość działania w systemach Google Android i iOS/OS X, a dla laptopów także Windows.

Współczesne aplikacje HMI zapewniają taką uniwersalność poprzez możliwość ich opracowania i rozwoju na komputerze z systemem Windows, a następnie pobranie aplikacji runtime na różne systemy operacyjne i urządzenia bez potrzeby zmiany grafiki, symboli i formatek. Możliwość ta znacznie ułatwia implementację aplikacji HMI typu runtime na sprzęcie mobilnym. Urządzenia przenośne wykorzystują standard HTML5, automatycznie skalując ekran interfejsu HMI do żądanej wielkości. To, co dzieje się na ekranie aplikacji HMI na platformie Windows, teraz może być również dostępne na urządzeniu mobilnym, lecz najpierw urządzenia muszą zebrać niezbędne dane.

Wszystko zaczyna się od zebrania danych 

W wielu przypadkach osoby odpowiedzialne za podejmowanie decyzji w zakładach przemysłowych nie otrzymują jeszcze wystarczającej ilości danych, by wdrożyć kompletne rozwiązanie IIoT. Pierwszy etap polega na zebraniu danych z urządzeń pracujących w fabryce. Następnym jest przekazanie ich w ręce odpowiednich ludzi.

Przykładowo, aplikacją IoT wyposażoną w funkcje zarówno przemysłowe, jak i komercyjne, jest moduł Wi-Fi EcoNet Home Comfort, stosowany w obsłudze podgrzewaczy wody. Aplikacja ta łączy się przez WiFi z Internetem i może wysyłać na nasze urządzenie mobilne powiadomienia i alarmy, np. w przypadku wykrycia nieszczelności. Przewidziano w niej także funkcje redukujące koszty, takie jak tryb wakacyjny i regulacje nastaw temperatury. Połączenie z portalem internetowym pozwala na długoterminowe gromadzenie danych na temat zużycia i parametrów pracy podgrzewaczy.

Aplikacje IIoT są implementowane wolniej niż ich komercyjne odpowiedniki, głównie ze względu na wymagania pracy przez 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu oraz obawy związane z cyberbezpieczeństwem i innymi czynnikami. Istnieją już jednak firmy oferujące usługi gromadzenia danych i ich przechowywania dla tego typu aplikacji.

Na przykład usługa smart grid firmy GE polega na integracji zebranych danych z systemem dystrybucji energii i zasilania. Teoretycznie zebrane informacje mogą zostać wykorzystane do zwiększenia produktywności, wykorzystywania odnawialnych zasobów, upoważniania użytkowników, zmniejszania emisji gazów cieplarnianych oraz zapobiegania przeciążeniom i przegrzaniom. Oczekiwany sukces tego typu aplikacji przeznaczonych dla monitoringu i zarządzania energią pomoże zaobserwować, jak ważne są dane czasu rzeczywistego i ich przechowywanie dla poprawy niezawodności i optymalizacji maszyn, systemów i przedsiębiorstw.

Dostęp do danych za pomocą urządzeń mobilnych

Odpowiednie dane na temat procesu i pracy maszyn muszą – we właściwym miejscu i czasie – trafić w ręce ludzi odpowiedzialnych za podejmowanie decyzji. Ulubioną funkcją wielu użytkowników są trendy i dane statystyczne dotyczące maszyn i procesów. Możliwa jest również bezpośrednia kontrola nad maszyną przy użyciu urządzenia mobilnego, ale zazwyczaj uprawnienia do ich przeprowadzenia mają użytkownicy lokalni, tacy jak operatorzy maszyn lub technicy. 

W oprogramowaniu i platformach HMI przewidziano kilka opcji dostępu do danych i różne możliwości ich graficznego przedstawienia. Aplikacja HMI runtime może zostać zainstalowana nawet w biurowym komputerze, co jednak byłoby pewną przesadą.

Lepszym zastosowaniem dla takich zdalnie obsługiwanych interfejsów HMI jest instalacja lokalnej aplikacji runtime lub Thin Client, współpracującej z zainstalowanym na komputerze PC lub innej platformie podłączonej do fabrycznej sieci narzędziem, takim jak np. Secure Viewer, mającym możliwość hostingu przeglądarki internetowej (np. Internet Explorer). Rozwiązanie to jest bardzo oszczędne, ponieważ sieci w obiektach przemysłowych zazwyczaj już istnieją i są dostatecznie zabezpieczone.

Jeżeli urządzenie HMI jest bezprzewodowe i znajduje się na zewnątrz fabryki, można zastosować zabezpieczenia sieciowe typu Thin Clients. Pomimo podobieństw do Secure Viewer Thin Clients, sieciowe zabezpieczenia typu Thin Clients wykorzystują przeglądarkę sieciową do uzyskania dostępu do HMI poprzez warstwę zabezpieczeń (SSL) i inne metody zabezpieczeń, takie jak np. szyfrowanie. Funkcje sterowania ze względów oczywistych powinny być w tych zastosowaniach ograniczone, ale zwykle opcje przeglądania danych są nieograniczone.

By zwiększyć zasięg dostępności informacji, można zastosować Thin Client na urządzeniu przenośnym. Stosowanie przeglądarki współpracującej z HTML5 na urządzeniu mobilnym to racjonalny i oszczędny sposób dostarczenia odpowiednich informacji do ludzi zarządzających produkcją.

Przypadki użycia

Dane HMI są przechowywane w wielu lokalizacjach i można się do nich dostać za pomocą urządzeń przenośnych. Aplikacje HMI przechowują dane w postaci plików tekstowych, arkuszy kalkulacyjnych lub w bazach danych i archiwach. HMI może zostać podłączone do firmowej bazy danych lub lokalnego archiwum albo nawet korzystać z usługi przechowywania danych w chmurze, pobierając z niej dane i eksportując je. Urządzenia mobilne mogą być wówczas połączone z miejscami, w których przechowuje się dane. Dane te mogą być przeglądane przez inżynierów, operatorów, dział planowania i zarząd (rys. 2). Dodatkowe połączenia umożliwiają inżynierom w fabryce i personelowi dostęp do danych przez urządzenia mobilne, aplikacje Thin Client lub komputery PC.

Dane zebrane od urządzeń obiektowych i wyświetlane na urządzeniu przenośnym mają wiele zastosowań, jak pokazano w tabeli poniżej. Niektóre opcje zawierają możliwość przeglądania danych, jak np. w przypadku utrzymania lub napraw. Inne wymagają pośredniej analizy i/lub zestawienia z innymi danymi, za pomocą specjalnie do tego przeznaczonych aplikacji.

Przykładowo, oprogramowanie do statystycznej kontroli procesu (SPC) może się znajdować na tej samej jednostce PC co aplikacja HMI i być wykorzystywane do interpretacji danych z urządzeń w fabryce oraz dostarczać danych na temat przebiegu procesu i jego jakości (Quality Assurance) do urządzeń mobilnych. Algorytmy SPC mogą zostać użyte do ustawienia parametrów w czasie rzeczywistym lub wskazania problemów, zanim proces lub maszyna zaczną produkować wadliwe części. W oparciu o oprogramowanie do analizy i gromadzenia danych da się tworzyć wiarygodne szacunki i przewidywania, a informacje te mogą być przekazywane użytkownikom urządzeń przenośnych, by pomóc im rozwiązać problemy, zanim one wystąpią. Inne zastosowanie dla danych obejmuje wykorzystanie ich na potrzeby utrzymania zapobiegawczego i lokalizacji wąskich gardeł procesu.

Dane dotyczące produkcji zapisane w aplikacji HMI mogą zostać zestawione ze stanem inwentarza z systemu planowania zasobami w przedsiębiorstwie (ERP) lub systemu sterowania produkcją (MES), powiadamiając użytkowników o brakach materiału, wymaganych zamówieniach, statusie zamówień klienta i bieżących kosztach produkcji. 


Wykorzystanie zdalnych aplikacji HMI

➡️ Utrzymanie

➡️ Naprawy

➡️ Przeglądanie i wprowadzanie informacji na temat SPC

➡️ Przewidywanie i szacowanie

➡️ Zamawianie materiału

➡️ Sprawdzanie statusu zamówienia klienta

➡️ Określanie bieżących kosztów produkcji


HMI to lepsze podejmowanie decyzji

Każde zdalne urządzenie HMI da się skonfigurować tak, by wyświetlało jedynie te dane, które potrzebne są użytkownikowi. Upraszcza to i przyspiesza jego reakcję na informacje, ponieważ widzi on tylko istotne wiadomości. Zapewnia to również pewien poziom bezpieczeństwa i zmniejsza ryzyko związane z działaniami operacyjnymi. Lokalny operator może więc mieć pełen dostęp do danych i aplikacji sterujących, podczas gdy osoba pełniąca funkcję sprzedawcy jest w stanie jedynie przeglądać informacje na temat statusu zamówienia klienta.

Przenośne urządzenia HMI pozwalają użytkownikowi zobaczyć, w jaki sposób działa maszyna lub jak przebiega proces i skupić się na wybranym obszarze. Graficzne prezentacje trendu danej wartości lub parametru procesu umożliwiają w mgnieniu oka zaznajomienie się ze stanem bieżącym, jednocześnie umożliwiając zaawansowanym użytkownikom dostęp do bardziej szczegółowych danych, jeśli odkryte zostaną jakieś anomalie. 

Owocne wdrożenie technologii i narzędzi IIoT w zakładach przemysłowych i produkcyjnych wymaga przede wszystkim organizacji efektywnego systemu akwizycji odpowiednich danych, a następnie dostarczenia ich do osób zarządzających, co pozwoli im na usprawnienie czynności operacyjnych. Wraz ze wzrostem ilości dostępnych informacji przenośne urządzenia HMI mogą zapewnić użytkownikom wgląd w bieżący stan sprzętu i procesów oraz pomóc w podejmowaniu lepszych decyzji odnośnie wytwarzania i prowadzenia biznesu.

Autor: Richard Clark jest specjalistą do spraw rozwoju aplikacji InduSoft Web Studio w firmie Wonderware, Schneider Electric.

Tekst pochodzi z nr 6/2017 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.


Przeczytaj także

Rola systemów CNC i sterowników PLC w fabryce przyszłości
Wraz z rozwojem i zaawansowaniem automatyki produkcyjnej, przemysłowe sterowniki i systemy sterowania stają się coraz bardziej złożone, ale też bardziej efektywne; będzie to miało wpływ na zmianę... więcej »
Przemysł 4.0 na żywo w DECKEL MAHO Pfronten
Fabryka cyfrowa, integralne rozwiązania automatyzacji i doskonałość technologiczna – DMG MORI zaprezentuje pełen zakres kompetencji produkcyjnych podczas tradycyjnego wydarzenia DECKEL MAHO Pfronten... więcej »
Maksymalizowanie zwrotu z inwestycji za pomocą zintegrowanego podejścia do systemów sterowania
Nowoczesne programowalne sterowniki logiczne (PLC) łączą w sobie funkcje integracji i cyberbezpieczeństwa, a wykorzystanie standardu OPC UA w przetwarzaniu danych zapewnia większą wydajność produkcji... więcej »
Korzyści z zastosowania czujników magnetostrykcyjnych w turbinach wiatrowych
Magnetostrykcyjne liniowe czujniki położenia są przeznaczone do wykorzystania w zaawansowanym sterowaniu ruchem oraz przy współpracy z interfejsem CANopen. Stosuje się je w aplikacjach turbin... więcej »
2018: Odyseja informatyczna
Wszystko jest ze sobą połączone, a każdy element każdego przedmiotu ma na celu dostarczenie danych dla internetu rzeczy. Życie toczy się głównie z poziomu naszych telefonów. Coraz trudniej jest... więcej »
Toyota Motor Europe i Dassault Systèmes wspólnie pracują nad cyfrowym marketingiem nowej generacji
Firmy Dassault Systèmes i Toyota Motor Europe podpisały trzyletnią umowę, w ramach której będą pracować nad zoptymalizowaniem procesu cyfrowej produkcji. Celem współpracy jest stworzenie nowej... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

INDUSTRYmeeting 2018
2018-02-20 - 2018-02-21
Miejsce: Sosnowiec
Technovation Forum
2018-03-14 - 2018-03-15
Miejsce: Bydgoszcz
AUTOMATICON Międzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów
2018-03-20 - 2018-03-23
Miejsce: Warszawa
PRZEMYSŁ 4.0
2018-04-10 - 2018-04-10
Miejsce: Warszawa
Hannover Messe
2018-04-23 - 2018-04-27
Miejsce: Niemcy

Katalog

Turck sp. z o.o.
Turck sp. z o.o.
Wrocławska 115
45-836 Opole
tel. 77 443 48 00

zobacz wszystkie




SONDA


tak
nie
nie wiem


Wydania specjalne


Profesjonalne Tłumaczenia Techniczne
O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2018 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