Τι είναι η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής και πώς λειτουργεί;

Σε έναν όλο και πιο ψηφιοποιημένο κόσμο, η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής (HMI) βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της αλληλεπίδρασής μας με την

τεχνολογία

. Είναι η γέφυρα μεταξύ ανθρώπων και μηχανών, που περιλαμβάνει το σχεδιασμό και τη μελέτη διεπαφών που είναι εύχρηστες, φιλικές προς το χρήστη και αποτελεσματικές για ένα ευρύ φάσμα εργασιών.

Με απλά λόγια, ένα HMI είναι μια διεπαφή χρήστη που επιτρέπει στους ανθρώπους να αλληλεπιδρούν με μηχανές. Τα HMI αποτελούνται συνήθως από μια συσκευή προβολής, όπως μια οθόνη αφής ή οθόνη, και συσκευές εισόδου, όπως κουμπιά, πληκτρολόγια και χειριστήρια. Η συσκευή προβολής χρησιμοποιείται για να εμφανίζει στον χρήστη πληροφορίες σχετικά με το μηχάνημα ή το σύστημα, όπως την κατάστασή του, τις παραμέτρους λειτουργίας και τυχόν συναγερμούς. Οι συσκευές εισόδου χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του μηχανήματος ή του συστήματος.

Τα HMI χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένης της μεταποίησης, των τροφίμων και ποτών, της παραγωγής ενέργειας και των μεταφορών. Στην κατασκευή, τα HMI χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των γραμμών παραγωγής, την παρακολούθηση της ποιότητας των προϊόντων και την αντιμετώπιση προβλημάτων.

Πώς λειτουργεί όμως η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής και πώς έχει αλλάξει τον κλάδο που γνωρίζουμε; Ας εξηγήσουμε.

Τι είναι η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής;

Η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής (HMI) είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός της αλληλεπίδρασης μεταξύ ανθρώπων και μηχανών, όπως υπολογιστές, λογισμικό και άλλες μορφές τεχνολογίας. Περιλαμβάνει το σχεδιασμό διεπαφών που είναι διαισθητικές, εύχρηστες και αποτελεσματικές για την επίτευξη συγκεκριμένων εργασιών ή στόχων.

Η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής είναι ένας πολυεπιστημονικός τομέας που βασίζεται σε γνώσεις και τεχνικές από την ψυχολογία, την επιστήμη των υπολογιστών, το σχεδιασμό και τη μηχανική για τη δημιουργία συστημάτων που είναι φιλικά προς τον χρήστη και αποτελεσματικά. Ο στόχος του HMI είναι να κάνει την τεχνολογία προσβάσιμη και χρησιμοποιήσιμη από άτομα με διαφορετικά υπόβαθρα, ικανότητες και ανάγκες.

Ο τομέας της διεπαφής ανθρώπου-μηχανής (HMI) έχει διανύσει πολύ δρόμο από την έναρξή του τη δεκαετία του 1970. Από τις πρώτες γραμμές εντολών έως τη σύγχρονη τεχνολογία αναγνώρισης φωνής, το HMI έχει εξελιχθεί σημαντικά με τα χρόνια.

Πρώιμα ξεκινήματα

Η έννοια της διεπαφής ανθρώπινης μηχανής μπορεί να εντοπιστεί στη δεκαετία του 1970, όταν τα συστήματα υπολογιστών χρησιμοποιούνταν κυρίως από ειδικούς και επαγγελματίες. Τα πρώτα συστήματα HMI βασίστηκαν σε γραμμές εντολών, οι οποίες απαιτούσαν από τους χρήστες να πληκτρολογήσουν συγκεκριμένες εντολές για να αλληλεπιδράσουν με τον υπολογιστή. Αυτά τα συστήματα δεν ήταν φιλικά προς τον χρήστη και περιορίζονταν σε λίγους εκλεκτούς.

Γραφικές διεπαφές χρήστη (GUI)

Η εισαγωγή των GUI στη δεκαετία του 1980 έφερε επανάσταση στο τοπίο του HMI. Τα GUI χρησιμοποιούν οπτικά στοιχεία όπως εικονίδια, παράθυρα και μενού για να αλληλεπιδρούν με τον υπολογιστή. Αυτό έκανε την

πληροφορική

πιο προσιτή σε ένα ευρύτερο κοινό, συμπεριλαμβανομένων των μη τεχνικών χρηστών. Η εισαγωγή των GUI οδήγησε επίσης στην ανάπτυξη της τεχνολογίας του ποντικιού, η οποία ενίσχυσε περαιτέρω την εμπειρία του χρήστη.

Διασυνδέσεις που βασίζονται στο Web

Η άνοδος του Διαδικτύου τη δεκαετία του 1990 οδήγησε στην ανάπτυξη διεπαφών που βασίζονται στο διαδίκτυο. Αυτές οι διεπαφές επέτρεπαν στους χρήστες να έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες και να εκτελούν εργασίες στο διαδίκτυο, χωρίς την ανάγκη για φυσικό υπολογιστή. Αυτό σηματοδότησε μια σημαντική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι αλληλεπιδρούσαν με την τεχνολογία και άνοιξε το δρόμο για τις σύγχρονες διαδικτυακές διεπαφές που χρησιμοποιούμε σήμερα.

Τεχνολογία αναγνώρισης φωνής

Η τελευταία τάση στη διεπαφή ανθρώπινης μηχανής είναι η ενσωμάτωση της τεχνολογίας αναγνώρισης φωνής. Με την εμφάνιση εικονικών βοηθών όπως το Siri, η Alexa και το

Google Assistant

, οι χρήστες μπορούν πλέον να αλληλεπιδρούν με την τεχνολογία χρησιμοποιώντας φωνητικές εντολές. Αυτή η τεχνολογία έχει κάνει τους υπολογιστές πιο προσιτές και βολικές, ειδικά για άτομα με

αναπηρία

.

Επί του παρόντος, υπάρχει μια αυξανόμενη τάση προς τη χρήση της τεχνητής νοημοσύνης (AI) στη διεπαφή ανθρώπινης μηχανής. Οι διεπαφές με τεχνητή νοημοσύνη γίνονται όλο και πιο διαδεδομένες και είναι σε θέση να μαθαίνουν και να προσαρμόζονται στη συμπεριφορά των χρηστών. Αυτή η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει πιο εξατομικευμένες και εύχρηστες διεπαφές, καθιστώντας τους υπολογιστές πιο προσιτές και ευχάριστες για όλους.

Πώς λειτουργεί το HMI;

Οι διεπαφές ανθρώπινης μηχανής αποτελούνται συνήθως από μια συσκευή προβολής, όπως οθόνη αφής ή οθόνη, και συσκευές εισόδου, όπως κουμπιά, πληκτρολόγια και χειριστήρια. Η συσκευή προβολής χρησιμοποιείται για να εμφανίζει στον χειριστή πληροφορίες σχετικά με το μηχάνημα ή το σύστημα, όπως την κατάστασή του, τις παραμέτρους λειτουργίας και τυχόν συναγερμούς. Οι συσκευές εισόδου χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του μηχανήματος ή του συστήματος.

Τα HMI συνδέονται συνήθως με έναν προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή (PLC). Το PLC είναι ένας υπολογιστής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο μηχανών και συστημάτων. Το PLC συλλέγει δεδομένα από αισθητήρες και άλλες συσκευές εισόδου και στη συνέχεια χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για να ελέγξει τις εξόδους, όπως κινητήρες, βαλβίδες και ενεργοποιητές.

Η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής επικοινωνεί με το PLC μέσω ενός δικτύου επικοινωνίας. Αυτό το δίκτυο μπορεί να είναι ενσύρματο ή ασύρματο. Η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής στέλνει εντολές στο PLC και το PLC στέλνει δεδομένα πίσω στο HMI.

---

AI στην κατασκευή: Το μέλλον της βιομηχανίας 4.0

---

Το πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται μεταξύ της διεπαφής ανθρώπινης μηχανής και του PLC εξαρτάται από το συγκεκριμένο HMI και το PLC. Μερικά κοινά πρωτόκολλα περιλαμβάνουν Ethernet/IP, Modbus και Profibus.

Το λογισμικό Human Machine Interface είναι υπεύθυνο για την εμφάνιση των πληροφοριών από το PLC και για την επεξεργασία των δεδομένων του χρήστη. Το λογισμικό HMI περιλαμβάνει επίσης συνήθως μια σειρά από λειτουργίες που βοηθούν τον χειριστή, όπως συναγερμούς, τάσεις και καταγραφή δεδομένων.

Οι διεπαφές ανθρώπινης μηχανής μπορούν να προγραμματιστούν χρησιμοποιώντας διάφορα πακέτα λογισμικού. Ορισμένα πακέτα λογισμικού Human Machine Interface είναι ιδιόκτητα, ενώ άλλα είναι ανοιχτού κώδικα.

Παραδείγματα HMI είναι τα εξής:

• Οθόνες αφής
• HMI που βασίζονται σε μόνιτορ
• Υπολογιστές πίνακα φορητών HMI
• HMI που βασίζονται σε σύννεφο

Οθόνες αφής

Οι οθόνες αφής είναι ο πιο κοινός τύπος διεπαφής ανθρώπινης μηχανής. Είναι συνήθως κατασκευασμένα από γυαλί ή πλαστικό και διαθέτουν οθόνη αφής που επιτρέπει στον χειριστή να αλληλεπιδρά με το HMI. Οι οθόνες αφής διατίθενται σε διάφορα μεγέθη, από μικρά πάνελ που μπορούν να τοποθετηθούν στην παλάμη του χεριού σας έως μεγάλα πάνελ που μπορούν να τοποθετηθούν σε τοίχο.

Τα πάνελ οθόνης αφής χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές όπου ο χειριστής πρέπει να μπορεί να αλληλεπιδρά με το HMI γρήγορα και εύκολα. Για παράδειγμα, τα πάνελ οθονών αφής χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές κατασκευής για τον έλεγχο μηχανών και γραμμών παραγωγής.

HMI που βασίζονται σε μόνιτορ

Οι διεπαφές ανθρώπινης μηχανής που βασίζονται σε οθόνη είναι παρόμοιες με τις οθόνες αφής, αλλά χρησιμοποιούν οθόνη αντί για οθόνη αφής. Τα HMI που βασίζονται σε οθόνη χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές όπου ο χειριστής χρειάζεται να δει πολλές πληροφορίες ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, τα HMI που βασίζονται σε μόνιτορ χρησιμοποιούνται συχνά σε μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την παρακολούθηση της κατάστασης των γεννητριών και του άλλου εξοπλισμού.

Πίνακες Η/Υ

Οι υπολογιστές με πίνακα είναι ένας συνδυασμός οθόνης και υπολογιστή. Συνήθως τοποθετούνται σε πίνακα και χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο μηχανών και συστημάτων. Οι υπολογιστές πίνακα διατίθενται σε διάφορα μεγέθη και διαμορφώσεις.

Οι υπολογιστές πίνακα χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές όπου η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής πρέπει να είναι σε θέση να εκτελεί πολύπλοκες εργασίες, όπως η εκτέλεση λογισμικού καταγραφής δεδομένων και ανάλυσης.

Για παράδειγμα, οι πάνελ PC χρησιμοποιούνται συχνά σε εργοστάσια τροφίμων και ποτών για τον έλεγχο των διαδικασιών παραγωγής.

Κινητά HMI

Οι διεπαφές κινητής ανθρώπινης μηχανής είναι HMI που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κινητές συσκευές, όπως smartphone και tablet. Τα φορητά HMI χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές όπου ο χειριστής πρέπει να μπορεί να παρακολουθεί και να ελέγχει μηχανές και συστήματα από οπουδήποτε.

Για παράδειγμα, τα κινητά HMI χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές μεταφοράς για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της κατάστασης των οχημάτων.

HMI που βασίζονται σε σύννεφο

Οι διεπαφές ανθρώπινης μηχανής που βασίζονται σε σύννεφο είναι HMI που φιλοξενούνται στο cloud. Αυτό σημαίνει ότι το HMI είναι προσβάσιμο από οπουδήποτε με σύνδεση στο Διαδίκτυο. Τα HMI που βασίζονται σε νέφος χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές όπου ο χειριστής πρέπει να είναι σε θέση να παρακολουθεί και να ελέγχει μηχανές και συστήματα από πολλές τοποθεσίες.

Για παράδειγμα, τα HMI που βασίζονται σε cloud χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές λιανικής για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της κατάστασης των καταστημάτων.

Ένας ακρογωνιαίος λίθος για βιομηχανικά συστήματα

Οι διεπαφές ανθρώπινων μηχανών (HMIs) διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου. Παρέχουν έναν τρόπο στους χειριστές να παρακολουθούν και να ελέγχουν μηχανές και διαδικασίες και να αντιμετωπίζουν προβλήματα.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα HMI συνδέονται συνήθως με προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLC). Τα PLC είναι υπολογιστές που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο μηχανών και διαδικασιών. Τα HMI επικοινωνούν με τα PLC μέσω ενός δικτύου επικοινωνίας. Αυτό το δίκτυο μπορεί να είναι ενσύρματο ή ασύρματο.

Τα HMI διαθέτουν συνήθως μια συσκευή προβολής, όπως οθόνη αφής ή οθόνη, και συσκευές εισόδου, όπως κουμπιά, πληκτρολόγια και χειριστήρια. Η συσκευή προβολής χρησιμοποιείται για να εμφανίζει στον χειριστή πληροφορίες σχετικά με το μηχάνημα ή το σύστημα, όπως την κατάστασή του, τις παραμέτρους λειτουργίας και τυχόν συναγερμούς. Οι συσκευές εισόδου χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του μηχανήματος ή του συστήματος.

Τα HMI χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένης της μεταποίησης, των τροφίμων και ποτών, της παραγωγής ενέργειας και των μεταφορών.

Μερικά συγκεκριμένα παραδείγματα για το πώς χρησιμοποιούνται τα HMI στη βιομηχανία περιλαμβάνουν:

• Σε ένα εργοστάσιο παραγωγής, ένα HMI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο μιας γραμμής παραγωγής. Το HMI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έναρξη και τη διακοπή της γραμμής παραγωγής, τη ρύθμιση της ταχύτητας της γραμμής παραγωγής και την παρακολούθηση της ποιότητας των προϊόντων που παράγονται
• Σε μια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ένα HMI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της κατάστασης των γεννητριών και του άλλου εξοπλισμού. Το HMI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκκίνηση και τη διακοπή των γεννητριών, τη ρύθμιση της εξόδου των γεννητριών και την παρακολούθηση της απόδοσης των γεννητριών
• Σε ένα σύστημα μεταφοράς, ένα HMI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της κατάστασης των οχημάτων. Το HMI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της θέσης των οχημάτων, για την παρακολούθηση της κατάστασης των οχημάτων και για τον έλεγχο της λειτουργίας των οχημάτων

Τα HMI διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου παρέχοντας έναν τρόπο στους χειριστές να παρακολουθούν και να ελέγχουν μηχανές και διαδικασίες και να αντιμετωπίζουν προβλήματα. Τα HMI μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της

παραγωγικότητα

ς, του ποιοτικού ελέγχου, της ασφάλειας και της συντήρησης.

HMI εναντίον SADA

Η διεπαφή ανθρώπινης μηχανής (HMI) και ο εποπτικός έλεγχος και η απόκτηση δεδομένων (SCADA) είναι και τα δύο συστήματα που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο βιομηχανικών διεργασιών. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες βασικές διαφορές μεταξύ των δύο συστημάτων.

Η κύρια διαφορά μεταξύ HMI και SCADA είναι ότι το HMI χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο μεμονωμένων μηχανών και συστημάτων, ενώ το SCADA χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο μεγάλων και πολύπλοκων βιομηχανικών διεργασιών.

Μια άλλη διαφορά μεταξύ HMI και SCADA είναι ότι το HMI χρησιμοποιείται συνήθως από χειριστές που βρίσκονται κοντά στις μηχανές ή τα συστήματα που ελέγχουν, ενώ το SCADA μπορεί να χρησιμοποιηθεί από χειριστές που βρίσκονται απομακρυσμένα από τις μηχανές ή τα συστήματα που ελέγχουν.

Τέλος, τα συστήματα HMI είναι συνήθως μικρότερα και απλούστερα από τα συστήματα SCADA. Τα συστήματα HMI χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές ενός χρήστη, ενώ τα συστήματα SCADA χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές πολλών χρηστών.

---

Πίστωση επιλεγμένης εικόνας


:

rawpixel.com/Freepik

.