Oggi le aziende del settore industriale e manifatturiero devono adattarsi per mantenere la loro competitività. Hanno bisogno di tenere aggiornati efficacemente e costantemente i dipendenti, in particolare quelli che lavorano sugli impianti, con le informazioni essenziali, e di farlo più rapidamente che mai. Se le tradizionali interfacce uomo-macchina (HMI) sono state utili per gli operatori per anni, le nuove soluzioni moderne estendono questi vantaggi anche ai team esterni alle aree di produzione o della control room. Oggi le aziende sfruttano le nuove tecnologie e il software HMI per gestire efficacemente le operazioni anche da remoto, creando un ambiente di lavoro innovativo per le operazioni industriali, da cui qualsiasi azienda può trarre molti vantaggi.
Quindi, scopriamo che cos'è un'interfaccia uomo-macchina (HMI) ed esploriamo i cinque vantaggi principali delle soluzioni HMI per la tua azienda.
Che cos'è un HMI (Human Machine Interface)
e a cosa serve?
Prima di approfondire la conoscenza delle interfacce HMI di nuova generazione e delle loro applicazioni avanzate, è essenziale comprendere le basi e capire che cos'è un'interfaccia uomo-macchina.
Una semplice definizione di HMI
Se dovessimo dare una spiegazione chiara e concisa, un'interfaccia uomo-macchina, o HMI, è il ponte tra l'uomo e la macchina in ambito automazione industriale: facilita il controllo e il monitoraggio dei processi industriali o delle singole macchine attraverso interfacce grafiche intuitive. Che si tratti di regolare i parametri della macchina o di visualizzare i dati di produzione, l'HMI semplifica queste interazioni, rendendo le informazioni non solo accessibili ma anche facili da manipolare.
Quali sono i componenti di un HMI?
I componenti di un'interfaccia uomo-macchina (HMI) variano a seconda dell'applicazione, ma spesso sono presenti diversi elementi chiave per garantire un'interazione efficace e intuitiva tra l'utente e la macchina.
- Interfaccia grafica utente (GUI): comprende elementi visivi come sinottici, pulsanti e grafica per l'interazione visiva.
- Logica di controllo: software che elabora gli input dell'utente ed esegue i comandi.
- Alarm System: notifica situazioni di anomalia ricevute dalle macchine o elaborate localmente dall'HMI stesso.
- Sistema di comunicazione: consente lo scambio di dati tra l'HMI e macchine o processi (tipicamente governati da PLC).
- Database: memorizza configurazioni, cronologie e parametri essenziali per l'HMI.
- Dispositivi di input: come tastiere e display touchscreen, che facilitano l'interazione dell'utente con il sistema.
Perché l'HMI è diventato essenziale per l'automazione industriale?
L'HMI è diventato un punto centrale negli ambienti industriali per diversi motivi. In primo luogo, massimizza l'efficienza facilitando agli operatori il controllo e il monitoraggio dei processi in tempo reale, riducendo gli errori e i tempi di inattività. Inoltre, migliora la sicurezza, fornendo avvisi e informazioni critiche per prevenire gli incidenti. Infine, grazie alla sua facile integrazione con altri sistemi, l'HMI aiuta a centralizzare la gestione dei dati, favorendo una migliore analisi e un miglioramento continuo dei processi industriali.
📍L'importanza dell'HMI nei moderni ambienti industriali risiede nella sua capacità di rendere le operazioni più sicure, più efficienti e più connesse attraverso interfacce perfettamente aderenti alla tecnologie delle macchine.
Quali sono i diversi tipi di HMI?
La storia delle interfacce uomo-macchina (HMI) si è evoluta di pari passo con la tecnologia e AVEVA (in passato Wonderware) è stata un precursore fondamentale, svolgendo un ruolo importante nell'accelerare tale innovazione. Inizialmente basate su semplici controlli meccanici, come manopole e pulsanti, le HMI sono state trasformate dall'elettrificazione, che ha introdotto gli interruttori elettronici. Questa evoluzione ha fatto un ulteriore passo avanti nell'era dei computer, con interfacce grafiche che hanno consentito interazioni più complesse attraverso display touchscreen e visualizzazioni intuitive.
AVEVA ha costantemente innovato il suo HMI, facendo propri tutti questi progressi tecnologici, rendendo le interazioni uomo-macchina più semplici ed efficienti e integrando perfettamente la tecnologia nei processi industriali.
Ecco alcuni dei tipi di HMI utilizzati nell'automazione industriale:
Il classico HMI e il suo pannello operatore
Si tratta di una forma tradizionale di HMI di macchina, ampiamente utilizzata nell'industria. È costituita da un computer industriale con uno schermo, talvolta accompagnato da pulsanti fisici, indicatori e da una tastiera. Questo tipo di console è particolarmente apprezzato per la sua durevolezza e affidabilità in ambienti industriali complessi.
HMI con pulsanti
Queste HMI sono state tra le prime ad essere utilizzate in produzione, offrendo robustezza e affidabilità con controlli fisici chiari, adatti agli ambienti industriali dove la precisione del controllo manuale è essenziale.
HMI touchscreen
Introdotte per rendere le interazioni più dirette e intuitive, le interfacce HMI a sfioramento utilizzano display tattili (touch) per facilitare l'accesso e la manipolazione dei sistemi, riducendo la necessità di una formazione complessa e accelerando il completamento delle attività.
HMI web o mobile
Con una soluzione HMI web, non solo è possibile monitorare e controllare gli impianti da remoto e in completa sicurezza, ma anche fornire a operatori e tecnici della manutenzione informazioni accurate e affidabili sullo stato e sulle prestazioni delle apparecchiature. AVEVA potenzia questa tecnologia integrando funzionalità avanzate per una gestione ottimale dei dati e una migliore visibilità operativa, rendendo più facile prendere decisioni in tempo reale.
Come funziona un HMI in un sistema automatizzato?
Per capire come funziona un'interfaccia uomo-macchina (HMI) in un sistema automatizzato, è essenziale esaminare i diversi aspetti della sua interazione con le apparecchiature e gli utenti.
Comunicazione con PLC e sensori
L'HMI funge da ponte tra i sistemi di controllo automatizzati, come i PLC (Controllori Logici Programmabili), e i vari sensori sparsi nell'impianto. Questo collegamento consente all'HMI di ricevere e inviare comandi, facilitando la supervisione industriale e il controllo delle operazioni meccaniche ed elettriche.
Gestione dei dati in tempo reale
Le interfacce HMI raccolgono ed elaborano in tempo reale i dati provenienti da diverse fonti. Consentono agli operatori di configurare e governare la macchina e più in generale di monitorare l'efficienza operativa, rilevare le anomalie e prevenire i guasti prima che si verifichino, grazie a cruscotti dinamici.
Interazione con l'operatore: visualizzazione, input, avvisi
La facilità d'uso delle interfacce HMI è dimostrata dalla loro capacità di visualizzare informazioni chiare e di consentire agli operatori di inserire facilmente i comandi. Inoltre, avvisano il personale in caso di malfunzionamenti o superamento di soglie, contribuendo così alla sicurezza e all'efficienza dei processi industriali.
HMI di nuova generazione: 5 vantaggi chiave per un migliore controllo delle operazioni
1 Un motore grafico ad alte prestazioni per una maggiore consapevolezza della situazione
Spesso gli utenti non riescono a ottenere informazioni e visualizzazioni rilevanti a causa di un'interfaccia utente (UI) e di un'esperienza utente (UX) inadeguate. Tuttavia, i progressi della tecnologia di visualizzazione offrono agli utenti la chiarezza necessaria per comprendere il passato recente, il presente e il futuro previsto. Hanno una maggior situational awareness.
Gli operatori ottengono risultati migliori quando utilizzano visualizzazioni efficaci per identificare e risolvere i problemi e migliorare le prestazioni operative. La consapevolezza delle operazioni critiche è ora più intuitivo che mai. Grazie a software più avanzati, dalla grafica alle procedure guidate, è possibile arricchire l'esperienza dell'utente e fornire informazioni contestualizzate in tempo reale. Quando gli operatori hanno accesso a informazioni in tempo reale e a dati affidabili, possono identificare rapidamente e reagire in modo appropriato a eventi anomali e anomalie.
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2 Un'interfaccia uomo-macchina accessibile ovunque e in qualsiasi momento
Le soluzioni HMI di ultima generazione offrono visualizzazioni in tempo reale che supportano la localizzazione grazie al cambio dinamico della lingua durante l'esecuzione. Sono progettate in modo nativo per il web, il mobile e il cloud. Una nuova generazione di dipendenti connessi ha accesso alle attività dell'impianto, sempre e ovunque.
L'integrazione nativa con archivi dati (locali o nel cloud) consente agli utenti di collezionare, abilitando la creazione di report operativi, grafici e dashboard di analisi.
Le soluzioni dotate di lettore di codici QR consentono agli operatori di utilizzare qualsiasi terminale intelligente per scansionare un codice e visualizzare schermate o interfacce HMI dinamiche, istruzioni di lavoro o qualsiasi altra informazione contestuale.
Dalla gestione delle scorte all'accesso alle istruzioni operative standard, le possibilità offerte dai codici QR sono praticamente infinite. Inoltre, le soluzioni basate su un'architettura ibrida-Cloud consentono di distribuire sul web i display HMI tradizionali, originariamente progettati per un ambiente desktop, senza necessità di reingegnerizzazione.
3 Efficienza ingegneristica con un look & feel moderno
Gli operatori non sono sviluppatori e le loro capacità di programmazione e scripting variano notevolmente. Devono poter apportare modifiche alla configurazione senza l'aiuto di un "super amministratore" o di un programmatore Python. La soluzione giusta consiste nel dare agli utenti il potere e la flessibilità di creare le proprie viste e dashboard personalizzate senza dover ricorrere alla programmazione, allo scripting o ad altri strumenti di sviluppo. Con un semplice drag and drop, gli utenti possono distribuire visualizzazioni coerenti e dinamiche e applicazioni HMI personalizzate su qualsiasi dispositivo mobile o sistema operativo, indipendentemente dalle dimensioni o dal produttore.
L'adozione di standard grafici comuni a tutti i dispositivi aiuta gli operatori a familiarizzare con il software e ad essere più efficienti, indipendentemente dal dispositivo utilizzato. Poiché l'architettura ibrida supporta l'archiviazione e la gestione dei dati nel cloud, gli utenti possono standardizzare e riutilizzare le visualizzazioni tra i vari team e siti.
Inoltre, i modelli di applicazione possono far risparmiare ore di lavoro di progettazione. Gli utenti possono partire da un modello, alcuni dei quali sono disponibili come funzionalità standard, per sviluppare un HMI. Gli integratori di sistemi possono riutilizzare i loro progetti di ingegneria in più progetti. I produttori di macchine possono fornire applicazioni di base ai loro utenti finali. I nuovi utenti possono iniziare a lavorare più rapidamente.
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4 Scalabilità e flessibilità illimitate
Una soluzione HMI di nuova generazione deve consentire alle aziende di adattarsi facilmente alla loro crescita, e tutto questo senza alcun costo aggiuntivo. Soprattutto, le aziende dovrebbero cercare soluzioni che offrano un utilizzo illimitato in termini di licenze, e in particolare un utilizzo illimitato in termini di I/O, PLC, ma anche in termini di variabili archiviate.
Per le aziende che devono fornire l'accesso a un gran numero di utenti interni ed esterni, la soluzione ideale dovrebbe consentire anche l'uso illimitato di client web e mobili.
Le aziende devono trovare una soluzione affidabile e ad alte prestazioni, in grado di supportare l'acquisizione di diverse centinaia di migliaia di I/O PLC e, di conseguenza, capacità di archiviazione dello stesso ordine, con alti livelli di prestazioni nell'acquisizione e nella successiva analisi dei dati.
Il costo reale dell'implementazione di una soluzione software HMI comprende le licenze, i costi di sviluppo e di ingegneria, nonché i costi di manutenzione per la durata del progetto. Le aziende dovranno quindi assicurarsi che la soluzione HMI affronti e gestisca le questioni chiave del ciclo di vita del progetto, ovvero lo sviluppo efficace, l'evoluzione funzionale, la manutenzione e la diagnostica.
5 Software HMI sicuro
La sicurezza è una questione importante. Le aziende devono scegliere un HMI con funzionalità di sicurezza integrate per soddisfare la crescente esigenza di sicurezza informatica avanzata. La soluzione HMI giusta deve offrire funzioni di sicurezza che garantiscano la crittografia delle comunicazioni dei dati, SSL/HTTPS e l'uso delle più recenti librerie Microsoft. L'integrazione di Microsoft Active Directory e dell'autenticazione di Microsoft Azure può fornire il single sign-on e l'autenticazione a più fattori.
È altrettanto importante che una soluzione non utilizzi JAVA, poiché questo introduce un vettore di minacce maggiore. Un fornitore leader si assicurerà che ogni release sia rivista da un team di esperti di cybersecurity per garantire che sia ancora più sicura e robusta della versione precedente.
In quali settori viene utilizzato l'HMI?
Le interfacce uomo-macchina (HMI) sono utilizzate in una moltitudine di settori, a testimonianza della loro versatilità e della loro importanza cruciale nella gestione dei processi automatizzati e nel monitoraggio dei sistemi. Ecco alcune delle principali aree di applicazione:
Industria manifatturiera
Le interfacce HMI sono essenziali nelle fabbriche per controllare le linee di produzione, monitorare le apparecchiature e ottimizzare i processi produttivi.
- In una fabbrica di componenti elettronici, un HMI consente agli operatori di monitorare i parametri di produzione, come la temperatura e la velocità della linea di assemblaggio, e di reagire rapidamente a qualsiasi deviazione dagli standard stabiliti, garantendo così la qualità e l'efficienza della produzione.
Industria alimentare
Le interfacce HMI aiutano a monitorare e controllare i processi di produzione alimentare, dal confezionamento alla qualità e alla sicurezza dei prodotti.
- In un impianto di produzione di bevande, l'HMI aiuta a controllare il processo di miscelazione e imbottigliamento, monitorando i livelli dei liquidi, regolando le dosi dei diversi ingredienti e avvisando gli operatori di potenziali difetti o contaminazioni per garantire la conformità agli standard di qualità e sicurezza.
Automotive
Utilizzate per testare e assemblare i componenti dei veicoli, le interfacce HMI facilitano la programmazione dei robot e la gestione delle linee di assemblaggio automatizzate.
- In una linea di assemblaggio di automobili, l'HMI aiuta i tecnici a programmare i robot per eseguire compiti precisi, come la saldatura o l'installazione di componenti specifici, fornendo al contempo un feedback in tempo reale sulle prestazioni e sugli eventuali problemi riscontrati.
Energia
Nel settore dell'energia, in particolare nelle centrali elettriche e negli impianti di lavorazione del petrolio e del gas, gli HMI vengono utilizzati per monitorare e controllare le operazioni critiche.
- In un impianto eolico, un HMI consente ai tecnici di monitorare la velocità del vento e la produzione di energia in tempo reale, di regolare i parametri per massimizzare l'efficienza e di rilevare rapidamente eventuali segni di guasto delle apparecchiature per evitare costosi tempi di fermo.
Siderurgia
Nell'ambito siderurgico gli HMI sono utilizzati per controllare e governare le diverse porzioni di processo, offrendo agli opertori un accesso immediato alle informazioni, in un contesto spesso difficile e rischioso a causa delle altissime temperature.
- In un'acciaieria l'HMI consente di verifica che tutti i parametri delle macchine siano corretti e le situaizoni di anomalia vengano intercettate rapidamente prima che possano diventare un pericolo per cose o persone.
Trasporto
Le interfacce HMI sono integrate nei sistemi di gestione del traffico e di monitoraggio delle infrastrutture, contribuendo alla sicurezza e all'efficienza delle reti di trasporto.
- Per la gestione dei mezzi pubblici, l'HMI in un centro di controllo consente agli operatori di visualizzare e gestire che tutta linfrastruttura a supporto dei mezzi e della sicurezza delle persone sia correttamente funzionanate.
Scegliere l'HMI giusto: quali sono i criteri da tenere in considerazione?
Dopo aver esplorato insieme i vari aspetti essenziali delle interfacce uomo-macchina (HMI), è ora il momento di scegliere quella che meglio risponde alle tue esigenze specifiche.
La scelta dell'interfaccia uomo-macchina giusta richiede un'attenta considerazione di una serie di criteri chiave, come la compatibilità con i PLC, la scalabilità, la chiarezza dell'interfaccia utente e l'ergonomia. Ognuno di questi elementi svolge un ruolo cruciale nel garantire che l'HMI scelto ottimizzi le operazioni e l'efficienza del tuo sistema automatizzato.
Interfaccia utente: chiarezza, ergonomia, personalizzazione
Chiarezza, ergonomia e personalizzazione sono criteri essenziali per determinare l'efficacia di un'interfaccia utente. Questi aspetti garantiscono un'interazione intuitiva con il sistema, aumentando la produttività e riducendo gli errori.
Compatibilità con i PLC e i protocolli esistenti
La compatibilità con i PLC e i protocolli esistenti è essenziale per un'interfaccia uomo-macchina (HMI). Questa compatibilità consente l'integrazione con diverse apparecchiature, come i PLC di Schneider Electric, Siemens o Allen-Bradley. Inoltre, supporta standard di comunicazione come OPC UA e MQTT, facilitando l'interazione efficiente tra i diversi componenti del sistema di gestione industriale. Una simile interoperabilità è fondamentale per la flessibilità e l'efficienza operativa nei moderni ambienti industriali.
Scalabilità e aggiornabilità
La capacità di un'interfaccia uomo-macchina (HMI) di evolversi e aggiornarsi è fondamentale per garantire che il sistema possa adattarsi agli sviluppi tecnologici e soddisfare nuove esigenze operative. Un'interfaccia HMI scalabile consente alle aziende di aggiornare il software per incorporare le funzionalità più recenti, migliorare la sicurezza e ottimizzare l'interfaccia utente senza dover ricorrere a costose sostituzioni. Ciò garantisce la longevità e la rilevanza delle apparecchiature in un panorama industriale in rapida evoluzione.
Per concludere sull'importanza delle interfacce uomo-macchina (HMI) nell'ottimizzazione dei processi industriali, è chiaro che la scelta della giusta HMI può trasformare la produttività e l'efficienza di un'azienda. Gli studi dimostrano che l'uso di moderne HMI può migliorare la produttività del 20-30% grazie a una migliore ergonomia e a un'interazione più intuitiva con i sistemi (fonte: IDC).
AVEVA InTouch, in particolare, illustra perfettamente questa tendenza, essendo riconosciuto come un punto di riferimento nel mercato per la sua capacità di integrare tecnologie avanzate e il suo ampio supporto di protocolli. Scegliendo saggiamente una soluzione HMI come AVEVA InTouch, le aziende possono non solo affrontare le sfide di oggi, ma anche adattarsi agli sviluppi futuri, garantendo la loro competitività in un ambiente industriale in costante evoluzione.
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