You are currently viewing Мобильный HMI улучшает работу промышленного предприятия

Мобильный HMI улучшает работу промышленного предприятия

Содержание

Если мобильное устройство подключается к сети IIoT и получает доступ к данным о производстве в режиме реального времени, оно сразу предоставляет принимающему решения персоналу информацию о работе оборудования.

Данное решение может значительно улучшить общее функционирование предприятия и обеспечить информированием о ходе производственного процесса в режиме Online.

Современные платформы HMI

Сбор данных, это первый шаг к принятию решений с помощью мобильных устройств с человеко-машинным интерфейсом (англ. mobile human-machine interface, HMI), в частности:

  • Ноутбуков.
  • Планшетов.
  • Смартфонов.
  • Панелей оператора и тому подобное.

Получая нужную информацию, мобильные решения HMI помогают преодолеть разрыв между системами управления и устройствами, которым необходим доступ к информации от этих систем.

Хотя эти решения можно установить как простую вкладку в окне изображения хода производственного или технологического процесса, функции сбора данных также предоставляют инструменты визуализации и анализа, особенно важные для мобильных приложений HMI.

Здесь имеет место замкнутый процесс, который начинается со сбора данных и заканчивается принятием с помощью мобильных устройств HMI лучшего решения из возможных.

К примеру, есть программное обеспечение, Web Studio компании InduSoft, которое позволяет предоставлять оперативному персоналу о ходе работы оборудования в производственном процессе.

Визуальное представление данного продукта приведено на рисунке 1:

Рисунок 1 - Устройства HMI с применением ПО Web Studio
Рисунок 1 - Устройства HMI с применением ПО Web Studio

С уже устоявшейся в промышленной сфере точки зрения, современный HMI хорошо приспособлен для эффективного преодоления разрыва между системами управления и мобильными устройствами.

Пользователи нуждаются в гибкости доступа к HMI и данным с мобильных устройств.

Современные решения HMI обычно используются как выполняемые приложения на платформе операционной системы (ОС) Microsoft Windows и подключаются к локальной сети предприятия.

Но сегодня Windows, это не единственный вариант для них: способность HMI работать на разных ОС и аппаратных платформах несет в себе целый ряд неоспоримых преимуществ.

Это связано с тем, что выполняемые приложения HMI могут размещаться на разных хостах, и пользователи должны иметь возможность загружать нужное приложение в разные операционные системы.

Общие ОС для хостинга выполняемых приложений включают в себя Windows в следующих редакциях:

  • Server.
  • Desktop.
  • Embedded.

В свою очередь используются альтернативные операционные системы как:

  • Linux.
  • Wind River.
  • VxWorks и другие.

Установка приложения в операционную систему дает наиболее экономичное решение, так как отпадает необходимость приобретения, настройки и поддержки функций, требующихся исключительно для конкретного приложения.

Поэтому для мобильных устройств HMI необходима возможность работы на мобильных ОС, таких как:

  • Apple iOS/OS X.
  • ОС Google Android.

Так же целесообразно, что бы мобильные устройства хорошо синхронизировались в работе тех же ноутбуков, которые работают на ОС Windows.

Современные HMI обеспечивают нужную гибкость, позволяя разрабатывать приложения на персональных компьютерах в среде ОС Windows, а затем загружать их на различные платформы и устройства без необходимости изменения их графики, шаблонов, символов или диаграмм.

Чтобы упростить интеграцию с другими системами, мобильные HMI могут подключаться к ним с помощью встроенных шаблонов.

Примером может служить PackML который является стандартом OMAC и выполняет следующие функции:

  • Повышенная гибкость в отстройке системы.
  • Максимизация пропускной способности системы.
  • За счет универсальности происходит снижения затрат на интеграцию системы.

Эта возможность значительно упрощает реализацию мобильных приложений HMI.

Как известно, мобильные устройства используют стандарт HTML5, что позволяет автоматически масштабировать экраны HMI на основе любых целевых платформ.

Поэтому на мобильном устройстве можно быстро получить доступ к тому, что было развернуто на HMI, базирующемся на ОС Windows, но сначала нужно получить необходимые для этого данные.

Как и в любой систем - все начинается с данных

Данные, необходимые для реализации полного решения в рамках промышленного «Интернета вещей» (англ. Industrial Internet of Things, IIoT).

Следует учесть, что данные не попадают сами по себе из приложений к тем, кто непосредственно принимает решения, это сложный длительный процесс создание систем.

Работа с информацией производится за два этапа:

  • Выполнить сбор данных из рассредоточенных полевых устройств.
  • Выполнить передачу данных пользователям или в централизованную базу данных.

Примером реализации IoT в промышленной и коммерческой сфере может служить модуль Wi-Fi EcoNet Home Comfort для водонагревателей Rheem, в частности:

  • Водонагреватель (оборудование) через Wi-Fi подключается к Интернету.
  • По сети передает оповещения и уведомления в централизованную базу предприятия.
  • Базовые команды для передачи информации являются: температурные режимы работы, обнаружение утечки и так далее.
  • Далее уже пользователь видит оповещение о состоянии оборудования на мобильном устройстве или через SCADA систему предприятия.

Данное решение позволяет экономить средства, используя режим временного отключения при длительном отсутствии пользователя, скажем, на время отпуска, или управлять настройками температуры.

Кроме того, подключение к веб-порталу позволяет модулю собирать данные об использовании нагревателя в течение всего времени его эксплуатации.

Приложения промышленного «Интернета вещей» внедряются медленнее, чем его коммерческие аналоги.

Во многих случаях это связано со следующими требованиями:

  • Бесперебойной работы в режиме 24/7.
  • Обеспечение кибербезопасности и рядом других характерных для индустриальной среды факторов.

У ряда компаний уже есть сервисы по сбору и хранению данных.

К примеру, решение для smart grid компании GE объединяет собранные данные с инфраструктурой электрической генерации и распределения.

Полученная информация может использоваться для достижения следующих целей производства:

  • Повышения производительности.
  • Снижение общего энергопотребления.
  • Поощрение использования возобновляемых источников энергии.
  • Предотвращение перегрузок  оборудования и производственных линий.
  • За счет оптимального использования ресурсов производство происходит сокращения выбросов CO2.

Ожидаемый успех таких приложений подчеркивает важность получения сведений в режиме реального времени и хранения исторических данных для повышения надежности и оптимизации функционирования машин, оборудования и систем предприятия.

Как известно, в большинстве промышленных приложений информация обычно поступает с полевых устройств, подключенных к промышленным контроллерам, которые как раз отвечают за сбор и первичное накопление данных.

Затем эти контроллеры, в свою очередь подключенные к HMI, обеспечивают передачу данных непосредственно на мобильные устройства.

Доступ к данным через мобильные устройства

Информация о должном выполнении технологического процесса и данные о работе оборудования должны попадать в руки лиц, принимающих решения, в нужном месте и в необходимое время.

Для этого наиболее необходимы информация по качеству или статистические данные о функционировании оборудования и ходе технологического процесса.

Прямое управление машиной с помощью мобильного устройства, это полезная опция, но как правило она, распространена только среди локальных пользователей, таких как:

  • Операторы установок.
  • Технические специалисты по их обслуживанию.

Программные платформы HMI имеют несколько вариантов предоставления доступа к данным и графическим изображениям, подходящих для производственных цехов завода или диспетчерского HMI.

Чтобы обеспечить их идентичность для пользователей, на офисном ПК может быть установлено соответствующее выполняемое приложение, но обычно это решение избыточно.

Лучшим выбором для таких удаленных приложений HMI являются локальные выполняемые приложения или тонкий клиент, где утилита по типу защищенного просмотрщика устанавливается на ПК или другую платформу, подключенную к локальной сети предприятия и способную использовать Internet Explorer.

Данное решение в итоге получается весьма рентабельным, поскольку локальные производственные сети обычно уже существуют в рамках предприятия и хорошо защищены.

Если HMI удален и находится за пределами объекта, то можно использовать защищенные веб-ориентированные тонкие клиенты.

Хотя обычно тонкий клиент является устройством с простым защищенным просмотром, поэтому:

  • Веб-ориентированные тонкие клиенты используют для доступа к HMI через веб-браузер.
  • Подключение происходит через безопасный уровень защищенных сокетов (англ. secure sockets layer, SSL).
  • Можно использовать и другие технологии обеспечения безопасности, к примеру, различные виды шифрования.
  • В рассмотренных выше приложениях по вполне очевидным причинам функции управления должны быть минимизированы, но обычно им предоставляются полные права для просмотра.

Для расширения возможностей удаленного доступа к информации также можно применить мобильный тонкий клиент.

Использование браузера, совместимого с HTML5, на мобильном устройстве является разумным и экономичным способ предоставления принимающим решения лицам необходимой информации.

Примеры использования визуализации для мобильного устройства, приведен на рисунке 2:

Рисунок 2 - Визуализация данных на мобильных устройствах с применением Wonderware Online
Рисунок 2 - Визуализация данных на мобильных устройствах с применением Wonderware Online

Использование такого программного обеспечения, как Wonderware Online, могут привести к более разумным и быстрым решениям для автоматизации производства.

Как уже было сказано выше, данные HMI, хранящиеся в разных местах, доступны для удаленного доступа с помощью мобильных устройств.

К примеру на панели оператора могут храниться данные локально в следующих видах:

  • Таблицы.
  • Текстовые файлы.
  • Различные базы данных.
  • В форме архивных или, как их сейчас называют, исторических данных (historians data).

Для хранения информации и доступа к ней интерфейс HMI можно подключить к:

  • Корпоративной базе данных.
  • К сервису, размещенному в облаке.
  • Локальному серверу исторических данных.

После этого сами мобильные устройства могут быть подключены к этим точкам хранения сведений.

Затем данные могут стать доступными для просмотра и использоваться следующим сотрудникам:

  • Инженерам.
  • Диспетчерам смены.
  • Операторам оборудования.
  • Руководителям производства.

Дополнительные подключения позволяют ответственным за обслуживание оборудования полевым инженерам и персоналу завода получать доступ к информации через:

  • ПК и ноутбуки.
  • Тонкие клиенты.
  • Мобильные устройства.

Данные, собранные с полевых устройств и просматриваемые на устройствах мобильных, имеют множество различных применений, часть из них перечислена во врезке.

Иногда можно сразу применить информацию, собранную с полевых устройств, к примеру:

  • Информация об устранении неполадок.
  • Сведения об обслуживании оборудования.

Другие данные и области их применения требуют промежуточного анализа и/или комбинации с другими показателями от специализированных приложений, например, для того чтобы получить полную картину по затратам на выпуск продукта.

Программное обеспечение для статистического контроля производственных процессов, SPC (statistical process control), может находиться на том же ПК, что и HMI, и использоваться для интерпретации данных, полученных от отдельного устройства.

А на мобильные устройства поступает полученная в результате этой интерпретации и уже готовая к применению информация о самом процессе и о качестве продукта.

Алгоритмы SPC могут использоваться:

  • Для помощи в регулировании параметров управления в реальном времени производственным оборудованием.
  • Для прогнозирования и предупреждения проблем еще до того, как машина или процесс начнут выпускать бракованную продукцию.

С помощью программного обеспечения для анализа данных и агрегирования мобильные пользователи могут получить прогнозы, это необходимо, чтобы избежать проблем до их непосредственного возникновения.

Другие виды использования информации включают в себя прогностическое обслуживание и расшивку узких мест процесса.

Производственные данные, записанные в HMI, могут комбинироваться с информацией по инвентаризации из систем:

  • Управления предприятием (англ. enterprise resource planning, ERP).
  • Системы оперативного управления производством (англ. manufacturing execution system, MES).

Это необходимо для того, чтобы в режиме реального времени предупреждать мобильных пользователей относительно использования материалов и требований к заказу, состояния заказа конкретного клиента и производственных затрат на выпуск продукта.

Оптимальное решение для мобильного HMI

Каждое мобильное HMI-устройство может быть сконфигурировано для отображения необходимых конкретному пользователю данных.

Такой подход обеспечивает и необходимый уровень безопасности, к примеру:

  • Локальный оператор может иметь полный доступ для просмотра и контроля.
  • В это же время продавец продукта получает доступ лишь к информации о состоянии заказа Клиента.

Мобильные HMI-устройства позволяют пользователю видеть, как работает все оборудование, и при этом сосредоточиться на конкретной интересующей его области, в частности:

  • Поэтому, достаточно лишь беглого взгляда, что бы  можно было обнаружить аномалии.
  • Для понимания графического представления в виде диаграмм, показывающих динамику изменения данных или процесса.
  • Так же следует учесть, что опытный пользователь может просмотреть более подробную информацию о процессе или продукте.

Как следует из сказанного выше, для успешной реализации промышленного «Интернета вещей» на производстве важно не только собирать правильные данные, но и предоставлять их затем принимающим решения лицам.

Причем информация должна быть представлена в таком виде, чтобы пользователи могли увидеть ход выполнения производственного процесса или его отдельных операций.

По мере того как становится доступным все больший объем данных, мобильные устройства HMI могут дать пользователям все более четкое представление об оборудовании и ходе выполнения процессов.

Такой подход позволяет помочь в принятии оптимальных производственных и коммерческих решениях.

Что дает использование мобильного HMI:

  • Обслуживание.
  • Прогнозирование.
  • Заказ материалов.
  • Устранение неполадок.
  • Проверку статуса заказа Клиента.
  • определение в реальном времени затрат на продукт.
  • Просмотр и обработку информации от системы SPC.

Список литературы

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org