Nowe inteligentne urządzenia obsługują płynne procesy i zapewniają cenną pomoc, a dostęp do informacji o warunkach maszyny, arkuszach danych i planach serwisowych można uzyskać przez dostęp do Internetu w dowolnym momencie. Rezultat: skrócony przestój i zwiększona produktywność.

Dobre koncepcje operacyjne przynoszą znaczną wartość dodaną

Panel operatorski połączony ze sterownikiem PLC staje się podstawowym elementem Przemysłu 4.0 z funkcjami wartości dodanej, dopóki działa koncepcja sterowania i wizualizacji. Tobias Ischen, ekspert z firmy Eaton wyjaśnia istotę tego zagadnienia.

Interfejsy człowiek-maszyna z dotykową technologią touch & feel: Czy następna generacja maszyn będzie nadal wyposażona w tradycyjne przyciski?

Tobias Ischen: Mechaniczne przyciski w dalszym ciągu pozostają ważne nawet dla interfejsu człowiek-maszyna (HMI) w środowiskach Przemysłu 4.0. Elementy dotykowe nie są dozwolone ze względów bezpieczeństwa, np. w przypadku funkcji takich jak wyłączniki awaryjne. Jednak powstanie Internetu i smartfonów zmieniło wiele w zakresie nowoczesnych koncepcji operacyjnych i wizualizacyjnych.

Gdzie firmy z branży inżynierii mechanicznej dostrzegają możliwe zmiany związane z wynalezieniem smartfonów?

T.I.: Zmiany te dotyczą nawyków operacyjnych i stwarzają wiele nowych możliwości. Kierownicy produkcji i pracownicy utrzymania ruchu odnoszą szczególne korzyści z dostępu do danych dotyczących stanu maszyn, czy planów konserwacji z dowolnego miejsca. Rynek urządzeń operatorskich z pewnością będzie się rozwijał. Dowodem na postęp w tej dziedzinie jest opublikowane przez grupę roboczą ds. technologii sterowania VDMA badanie rynku eksploatacji maszyn 2016 roku. Nie tylko znacząco rośnie liczba inżynierów mechaników, którzy obsługują 100 i więcej stacji roboczych rocznie, ale również wyraźnie widać trend w kierunku używania ekranów dotykowych i mobilnych urządzeń operacyjnych.

Jakie są nowe korzyści?

T.I.: Są one liczne i różnorodne, ponieważ interfejsy człowiek-maszyna są łatwe w obsłudze i dostosowywane do potrzeb operatora, aby na przykład przyspieszyć sekwencje operacyjne, zmniejszyć liczbę błędów operacyjnych i tym samym zwiększyć produktywność użytkownika. Operatorzy są również mniej obciążeni pracą. Główne korzyści w zastosowaniach takich jak Przemysł 4.0 widoczne są w samych procesach. Zintegrowane podejście do produkcji, planowania i łańcuchów logistycznych w inteligentnych fabrykach będzie musiało w przyszłości przetwarzać i wyświetlać coraz więcej przyjaznych dla użytkownika informacji.

A zatem szeroki zakres zastosowań w przemyśle...

T.I.: ... ale to tylko kilka możliwości. Według badania rynku eksploatacji maszyn inżynierowie mechanicy nie wykorzystują narzędzi operatorskich już jedynie do normalnej eksploatacji i wizualizacji, ale również do bardziej złożonych zadań, takich jak diagnostyka i konserwacja, rozruch, parametryzacja procesu i konfiguracja oprzyrządowania oraz uruchamianie. Mowa tu również o innych gorących tematach, takich jak monitorowanie warunków pracy i przewidywanie ewentualnych usterek. Poziomy operacyjne mogą być wykorzystywane do rozróżniania funkcji w zależności od typu maszyny i rozdzielania zadań opartego na rolach. HMI działają dosłownie jak interfejsy łączące różne światy. Sterownik HMI/PLC - sterownik programowalny z panelem operatorskim - może również zostać zintegrowany z istniejącymi maszynami na drodze modernizacji. Proces ten obejmuje odpowiednią koncepcję działania, uwzględniającą rodzaj urządzenia i jego technologię, jak również wizualizację i integrację w kontekście roboczym oraz cały system.

Dlaczego normy i przepisy są tak ważne przy integrowaniu koncepcji operatorskich?

T.I.: Przed wprowadzeniem na rynek urządzenia sterujące muszą spełnić liczne wymogi ustawowe. W Europie obowiązują normy dla zakresu projektowania koncepcji operatorskich w celu zminimalizowania błędów podczas sterowania i niezamierzonych działań. Norma IEC EN 60204-1 reguluje kwestie bezpieczeństwa i wyposażenia elektrycznego maszyn, jak również zasady eksploatacji: ogólne wymagania dotyczące rozmieszczenia, montażu i ochrony, np. dla przycisków, jak również jakich kolorów należy użyć do jakiego celu. Normy EN 60072 i EN 60047, zwane również zasadami eksploatacji, dotyczą zasad oznaczania. Poza IEC obowiązują inne wymagania, jeśli producent lub jego klient działają na skalę międzynarodową.

Wiele przepisów zamiast kreatywnego projektu?

T.I.: Inżynierowie nie skupiają się jedynie na spełnianiu norm. Ważne jest pytanie, jakich informacji potrzebują klienci i operatorzy - i jak te informacje im dostarczyć. Często służby odpowiedzialne za sterowanie maszynami są międzynarodowe. Koncepcje operacyjne koncentrują się na ograniczaniu złożoności na przykład wariantów specyficznych dla danego kraju. Powszechnie zrozumiałe symbole są lepsze niż zwykły tekst. Panele i wyświetlacze dotykowe (multi-touch) otwierają wiele możliwości. Jednak kolory kształty i pojęcia nie są interpretowane w ten sam sposób we wszystkich krajach. W Ameryce Północnej problematyczne są na przykład piktogramy. Ominięcie praktyk rynkowych i lokalnych wymagań niesie ze sobą ryzyko znacznych dodatkowych kosztów i opóźnień we wprowadzaniu na rynek - dotyczy to również koncepcji wizualizacji.

Jakich elementów wciąż brakuje na liście kryteriów technicznych?

T.I.: Pozostaje jeszcze kwestia użyteczności - z trwałymi cechami charakterystycznymi dla zastosowań w surowych warunkach przemysłowych i zupełnie innym zestawem wymagań dla projektowania higienicznego w przemyśle spożywczym.
Szczególne wymagania stawiane są również stowarzyszeniom zawodowym i branżowym oraz izbom handlowym. Dobrym przykładem na to, jak można tworzyć wartość dodaną dzięki spójnej koncepcji sterowania jest to, że jednostki operatorskie posiadają certyfikaty wykraczające poza normy i przepisy, co dotyczy oczywiście wielu komponentów firmy Eaton.
Takie podejście stwarza możliwości inżynieryjne i zapewnia elastyczność.

Czy dzięki interfejsowi człowiek-maszyna można tworzyć wartość dodaną?

T.I.: Tak, wszystkie aspekty związane ze spójną koncepcją operacyjną są również punktem wyjścia do tworzenia wartości dodanej. Na przykład wygląd, wrażenie w dotyku i materiały dają wrażenie wartości, a inżynier mechanik może wykorzystać te aspekty do stworzenia przewagi konkurencyjnej w oczach klienta. Istotną rolę odgrywa również koncepcja systemu. Koncepcje zgodne z obecnymi i przyszłymi wymaganiami odzwierciedlają cały łańcuch wartości, ułatwiając projektowanie dla inżyniera, opracowanie dla producenta, oddanie do użytku dla mechanika i codzienną działalność operatora. Dlatego firma Eaton uwzględnia te czynniki dla wszystkich naszych produktów w tym zakresie.

Których produktów?

T.I.: Niektóre z rozwiązań firmy Eaton, obejmujące rozwiązania uwzględniające rozmaite aspekty, to kompaktowe „all-in-one” RMQ, które można zainstalować bezpośrednio w maszynie dzięki wysokiemu stopniowi ochrony, a jego płaskie elementy stykowe zapewniają minimalne wymagania w zakresie zużycia przestrzeni. Rozwiązanie AFX do szybkiego montażu umożliwia mocowanie przełączników odpornych na skręcanie. Kompleksowe etapy pracy mogą być łatwo zwizualizowane za pomocą przyjaznego w obsłudze oprogramowania Galileo.
Zespół inżynierii aplikacyjnej firmy Eaton również pomaga w opracowywaniu koncepcji operatorskich. Kolejną możliwością są wstępnie zmontowane zespoły aparatów i zestawy konfiguracji. Dzięki temu firmy zajmujące się inżynierią mechaniczną mogą skoncentrować się na swojej podstawowej działalności.

Z jakimi wyzwaniami inżynier projektant musi się zmierzyć w nowoczesnej koncepcji operatorskiej?

T.I.: Inżynierowie projektanci muszą tworzyć wartość dodaną w projekcie maszyny, na przykład poprzez dodanie nowych funkcji. Zdolność tworzenia tych wartości jest kluczowym atutem w globalnej konkurencji. Jednocześnie muszą się oni upewnić, że interakcja człowieka z maszyną odbywa się zawsze zgodnie z przepisami i zasadami bezpieczeństwa pracy. Muszą oni również upewnić się, że ich system jest bezpieczną inwestycją, co znaczy, że można go zintegrować z różnymi poziomami operatorskimi w ramach ogólnego podejścia do wykorzystania maszyn w inteligentnych fabrykach.

Czy mógłby Pan wymienić kilka możliwych rozwiązań?

T.I.: Kompaktowe urządzenia HMI/PLC z ekonomiczną technologią dotykową - np. panel HMI lub urządzenia połączone (HMI z PLC) - nadają się do zastosowań prostej obsługi. Jednostki operatorskie i sterujące są również dostępne dla bardziej wymagających zastosowań, gdzie konstrukcja musi być wizualnie atrakcyjna i obejmuje wydajną wbudowaną technologię dotykową (multi-touch). Atrybuty te obejmują intuicyjne prowadzenie operatora, precyzyjną kontrolę gestów i opcje multimedialne. 

Dokąd to wszystko zmierza?

T.I.: Wszystko jest możliwe. Całkiem spore zmiany będą miały miejsce w dziedzinie elektroniki użytkowej. Inteligentne zegarki to kompaktowe urządzenie sterujące wyposażone w menu kontekstowe. Wkrótce aplikacje rozszerzonej rzeczywistości znajdą swoje zastosowanie w środowisku przemysłowym. Na targach Hanowerze w 2017 roku firma Eaton zaprezentowała pierwsze aplikacje z wykorzystaniem technologii Microsoft Hololens. Ciekawe są również nowe technologie dotykowe, takie jak obsługa dotykowa 3D lub bez ekranowe sterowanie gestami, które mają zastosowanie w samochodach wysokiej klasy. Dotykowy hologram działa poprzez interakcję z projekcjami holograficznymi. Ta dziedzina jest naprawdę ekscytująca.

Wszystko sprowadza się jednak do tego, jak praktyczna jest odpowiednia procedura.

Więcej informacji na ten temat można uzyskać, pobierając dokument "Innowacyjne koncepcje operacyjne maszyn nowej generacji" ze strony Eaton.com/en/HMI .

Żródło: Eaton