Optimalizujte svá rozhraní HMI

-- 26.07.11 15:41

Najdete-li si čas na přehodnocení pracovních stanic a rozhraní, můžete odhalit nespočet způsobů, jak zvýšit výkon, optimalizovat účinnost a zvýšit ziskovost.
hlavní téma

Využíváte možnosti HMI a operátorských rozhraní vašeho závodu na maximum? Upřímně řečeno, nejspíš nikoli. Tak jako naše mozky a počítače se i tato zařízení jen zřídkakdy využívají v plném rozsahu jejich možností. Příliš často kapacita systému dřímá a je nevyužita, což je situace, kterou si jen málokdo může v nejisté a měnící se ekonomické situaci dovolit. Jak říká Chris Stearns, produktový manažer společnosti Honeywell, ve většině případů, kdy závod instaluje automatizační systém, vybuduje to, co je nutné pro splnění potřeb aktuálních podmínek, a pak jej využívá na zhruba 20 % jeho kapacity. „Je možné, že součásti systému nejsou vhodné pro to, co se momentálně provádí, nebo možná není k dispozici dostatek pracovníků či dostatečně vyškolený personál, který by dokázal dělat více,“ tvrdí Stearns.

„Ať už je důvod jakýkoli, stále je zde mnoho funkčnosti, která se buď nevyužívá vůbec, nebo se nevyužívá tak efektivně, jak by mohla.“ Jistě, využívat potenciál jakéhokoli systému na maximum není jednoduché. Avšak jen s trochou snahy a investic může mnoho závodů vytěžit větší efektivitu a produktivitu ze svých HMI a rozhraní a umožnit manažerům i operátorům vykonávat jejich práci lépe. Časopis Control Engineering nedávno požádal Stearnse a několik dalších odborníků z této oblasti, aby se podělili o svůj pohled na věc a nabídli pár nápadů pro zvýšení výkonu těchto zařízení. Podívejme se na některé jejich návrhy a doporučení.

Efektivita znamená flexibilitu a opětovné použití

„V každém závodě je samozřejmě jiná situace,“ připouští Stearns, „ale ve většině případů lze udělat více, než se zpočátku zdá. Máte-li systém DCS, dostáváte přehled alarmů. Příliš mnoho závodů nenapadne, že by mohly s alarmy zacházet jinak nebo lépe. Operátor vidí obrazovku přehledu alarmů a jen stěží se zabývá alarmy, když k nim dochází. Ale nevyužívá se velká část funkčnosti, kterou již systém má. Souhrn alarmů nabízí více než jen seznam – alarmy můžete seřazovat, organizovat a filtrovat podle potřeb závodu. Můžete tak dosáhnout efektivnějšího provozu.“ Jak tvrdí Keith McPherson, ředitel pro rozvoj trhu s vizualizačními a informačními produkty společnosti Rockwell Automation, hlavním klíčem k dosažení vyšší produktivity a efektivity systému HMI je opětovná použitelnost.

„Produkty je nutno navrhovat tak, aby vzájemně spolupracovaly a poskytovaly tak opětovně použitelné objekty,“ uvedl. „Poté, po instalaci HMI, již existují stavební bloky napomáhající vytváření přehledových a analytických nástrojů používaných na jiných úrovních operací závodu. Všechny systémy se skládají z více součástí. Tradičně bývají tyto součásti navrhovány několikrát, což je velice neefektivní a vede k roztříštěným systémům dívajícím se na stejná data. Systémy by měly být nakonfigurovány tak, aby uvedly data do správného kontextu.“ „Data, která potřebuje operátor k provozování pracovní buňky nebo řízení procesu, nejsou stejná jako data, která potřebuje pro svou práci manažer linky,“ vysvětluje McPherson. „A i kdyby byla stejná, nejspíš je nutno je prezentovat jiným způsobem,“ prohlašuje.

„Začínat vždy od nuly u každé aplikace nebo funkce je plýtvání časem a produktivitou. Pokud se na řídicí vrstvě nebo vrstvě SCADA položí základy pro systém a na nich se staví, dá se mnohého dosáhnout rychle a snadno, a to bez nutnosti velkých změn konfigurace a nové integrace. Závody musejí více využívat to, co mají, pomocí lepšího využívání nástrojů pro vykazování a správu dat,“ tvrdí McPherson a dodává, že „tyto informační nástroje přistupující ke správným datům mohou přispět k lepším rozhodnutím. Abyste takto mohli fungovat, nepotřebujete novou infrastrukturu. Stačí napojit se na data v reálném čase z řídicích prvků a HMI a získat z datových skladů, údržbových systémů nebo výrobních plánovačů historická data.

Závody začaly hledat způsoby, jak provádět tyto analýzy, až po nedávném ekonomickém poklesu.“ Scott Miller, obchodní manažer pro vizualizační software společnosti Rockwell Automation, podporuje stanovisko, které zastává McPherson. „Investice a vývoj řídicí strategie, která je opětovně použitelná a flexibilní, se vyplatí s tím, jak se potřeby závodu vyvíjejí. Všechny operace a systémy závodů jsou dynamické. To, co závod pro optimální provoz potřebuje dnes, není totéž, co potřeboval před třemi měsíci, nebo to, co bude potřebovat za tři měsíce. Zajištění široké funkčnosti vašich řídicích, vizualizačních a informačních systémů je cestou, jak se připravit na budoucnost.“

Nejen potěšení pro oko

Ačkoli je vývoj v oblasti hardwaru obvykle pomalejší než u softwaru, má také vliv na efektivitu. Obrazovky se vyvíjejí a jsou stále lepší a větší. Technologie grafického vykreslování se zdokonaluje a poskytuje hmatatelné přínosy daleko nad rámec pouhých atraktivních obrazovek. „Závody by se měly zajímat o využití lepších vykreslovacích technologií, aby byla grafika jejich systémů přehlednější a více intuitivní,“ připomíná Miller. „Ti, kteří usilují o maximální efektivitu zobrazování, toho mohou dosáhnout také prostřednictvím mobility a vzdáleného přístupu k datům. Mobilní zařízení ukládají  stisknutí kláves a eliminují chyby operátora,“ dodává. „Potřeba flexibility si vyžádá stále větší využívání bezdrátových komponent.“ Naštěstí jsou operátoři nastupující do pracovního poměru v dnešní době přesně těmi, které pracoviště potřebují v zájmu přijetí a aplikace těchto vyspělých technologií.

„Demografický profil pracovních sil naznačuje, že mnoho operátorů v Severní Americe odejde v příštím desetiletí nebo dříve do důchodu,“ konstatuje Miller. „Nahradí je lidé, kteří vyrůstali obklopeni vyspělým hardwarem a softwarem, Twitterem a telefony iPhone. Budou mít na informace jiný pohled než předchozí generace. Tento faktor pohání kupředu současný výzkum a vývoj a bude hnacím motorem pro HMI v budoucnu. S tím, jak roste potřeba bohatší grafiky a větších integračních schopností pro podporu moderních mobilních platforem, budeme mít operátory, kteří vědí, jak je používat, a mají o to zájem.“ McPherson s tím souhlasí. „Operátoři bývali připoutáni k terminálu, avšak to se už mění. Dnešní operátoři jsou mobilnější než před pěti lety a už jen díky tomu jsou efektivnější. Pohybují se v provozu a používají přenosná zařízení.

Běžně využívají webové prohlížeče.Cítí se dobře s novými technologiemi a propracovanou grafikou. Mohou-li přistupovat k lepším informacím, jsou schopni reagovat rychleji a vykonávat svou práci efektivněji. Ale to může nastat jen v případě, že přijmou data ve správné formě, v pravý čas a ve správném kontextu. A tato potřeba je dnes důležitější, než byla před pěti lety.“ „Dnešní výrobci musejí vytěžit maximum z toho, co mají,“ dodává Alan Cone, produktový manažer společnosti Siemens Industry, a potvrzuje, že vyspělé zobrazovací technologie přispívají k vyšší efektivitě a udržitelnosti. „Firmy dnes přecházejí na širokoúhlý formát obrazovek.

Poskytují operátorům větší plochu k prohlížení a především více informací na zařízení o stejné fyzické velikosti. K dispozici jsou větší rozlišení obrazovek, a dojde-li na výměnu zařízení, mnoho závodů nyní přijímá technologii LED nabízející celkově jasnější obrazovky a možnost je podle potřeby ztlumit. I když jejich životnost není delší než u tradičních rozhraní HMI (40 000 až 50 000 hodin), obrazovky LED mají nižší spotřebu energie a jsou tedy ‚zelenější‘ variantou.“

Vše záleží na operátorovi

Jedním z často přehlížených aspektů efektivity HMI / operátorského rozhraní je lidský faktor. „Ať už používáte starou obrazovku CRT nebo  moderní širokoúhlý plochý panel,“ míní Stearns ze společnosti Honeywell, „vše ve skutečnosti záleží na tom, co se objeví před operátorem: to, co zobrazíte, jak a kdy, je skutečným klíčem k efektivní a účinné reakci. Kvalitní operátorské školení může přinést velké přínosy, pokud jde o výkonnost. Operátor, který může získat lepší informace nebo ty správné informace ve správný čas, může vykonávat práci lépe.“ „Školení je velmi významnou záležitostí,“ zdůrazňuje Stearns. „Operátoři bez průběžného školení nemohou být tak efektivní, jak by mohli. V posledních letech si to závody začínají uvědomovat. Dokonce i titíž zaměstnanci pracující se stejnými rozhraními mohou fungovat efektivněji, pokud několikrát za rok absolvují školení pro osvěžení znalostí, aby se zajistilo, že vědí, co dělají, a že svou práci provádějí tím nejlepším možným způsobem.

Naštěstí k abnormálním situacím nedochází často. Avšak školení je způsobem, jak zajistit aktuálnost a to, že operátoři budou reagovat správně, když se objeví skupina alarmů, které mají určitý význam. Školicí simulátory udržují operátory připravené reagovat. Investice do školení se promítne do vyšší efektivity HMI.“ „Školení zaměstnanců, aby vykonávali více práce u terminálu, je přínosem pro dnešní globální trh a zároveň i jeho důsledkem,“ všímá si produktový manažer společnosti Siemens Wayne Patterson. „Zejména výrobci OEM s globální působností se soustředí na cesty k efektivnější podpoře strojů. Nechtějí posílat zaměstnance na druhý konec světa, aby tam provedli údržbu linky. Je to příliš drahé. Díky umístění příruček s pokyny přímo do HMI prostřednictvím připojení ke vzdálenému terminálu mohou dobře zaškolení operátoři vykonat více, ušetřit čas a peníze a splnit požadované úkoly.“

Když se vše provede

Ať už se HMI a operátorská rozhraní využívají jakýmkoli způsobem, vždy budou ve výrobě velmi rozšířena. „Lidé je opravdu potřebují,“ zdůrazňuje Cone, „a budou na nich stále více závislí. Závody chtějí na obrazovky dávat stále více informací a ustavičně se vyvíjejí nástroje, které jim to dovolují. Dokonce i používání chytrých telefonů se může rozšířit na úroveň vedoucích pracovníků a možná i na úroveň údržby, i když nikoli přímo ve výrobě. Avšak využívání mobilních zařízení bude nejspíše rozkvétat.“ Už ustupuje doba, kdy údržboví a přístrojoví mechanici měli jediný kufřík s nářadím. Stále více úkolů probíhá na poli elektroniky. „Způsob, jakým zaměstnanci reagují a spolupracují, se mění,“ říká Stearns v reakci na dřívější komentář Wayne Pattersona ke globálnímu prostředí.

„Například mechanik s mobilním zařízením zkoumá problém s výrobním prostředkem. Získá potřebná data elektronicky, včetně obrázků, videa a dalších měřených dat, pomocí svého mobilního zařízení. Poté je prostřednictvím centrálního systému odešle produktovému odborníkovi ve Švýcarsku. Odborník si on-line prohlédne záznamy a sdělí mechanikovi, jak zařízení opravit. To, co by před pár lety trvalo dny nebo i týdny, se nyní uskuteční téměř okamžitě. Technologie rozpustila geografické překážky.“ Stearns však varuje před tím, aby se technologie nestaly řešením hledajícím problém. „Technologie má věci usnadňovat a nemá být cílem sama o sobě. Není důležitá, pokud nepřispívá k tomu, aby se udělalo to, co se má udělat.

Potřebujeme řešit problémy, a ne jen zavádět technologie. Různá ‚cingrlátka‘ se hodí na komerčním trhu, ale v průmyslu jde především o bezpečnost, objem výroby, spolehlivost a efektivitu.“ HMI je v podstatě černá krabička. Její hodnota spočívá v tom, co se s ní provede, aby pomohla operátorovi vykonávat jeho práci bezpečně a efektivně. Výrobci by neměli přehlížet možnost, že nové produkty mohou dokázat uvolnit větší funkčnost téhož systému. Vytěžit maximum z cest, jak udržet stávající systémy v optimálním režimu fungování, udržuje operace dynamické tím nejekonomičtějším způsobem.

ce

Jeanine Katzelová je přispěvatelka časopisu Control Engineering. Kontaktujte ji na adrese jkatzel@sbc-global.net.

Autor: Jeanine Katzelová, Control Engineering