Переход на контекстуальные HMI: повышение эффективности над традиционными стационарными интерфейсами

 В последние годы стационарные HMI борются, чтобы удержать ожидания мобильных операторов, ведучи к вакууму, который быстро заполняется более продвинутыми контекстуальными HMI. Проблема берет корень в нехватке эффективности. Например, инженеры по обслуживанию непрерывно теряют время между инспекцией стационарного HMI и физическим местоположением, где находится актив. Есть несколько случаев, когда обслуживание должно быть выполнено на противоположной стороне актива от того, где расположен дисплей стационарного HMI. Это обычно происходит во время устранения неисправностей, диагностики, пусконаладочных работ или смены оборудования, когда оператору нужно проверить параметры состояния актива.

Мобильность — одна из самых ценных особенностей контекстуальных HMI для инженеров и операторов. Рабочая станция HMI обычно использует веб-браузер, но с контекстуальными HMI сложность просмотра гораздо большего экрана на мобильном устройстве устраняется. По определению, контекстуальные HMI означают, что дисплей адаптируется согласно спецификациям устройства работника, подгоняя потребность работы, которую нужно выполнить.

Специфические HMI-компоненты, отображаемые на дисплее оператора, отправляются на его/ее устройство через контекстуальный сервер мобильности, который знает местоположение пользователя и уровень доступности. Это происходит только тогда, когда работник находится в указанном диапазоне устройства, которое нужно обслужить/настроить. По причинам безопасности, императивно, чтобы устройство автоматически удалялось из HMI-сервиса после определенного временного интервала или уровня близости.

Менеджер завода может извлечь полную выгоду из контекстуальных HMI, когда развернутая инфраструктура не забита сложностями. Мобильные устройства сидят в ядре инфраструктуры контекстуального HMI. С продвижением в мобильных технологиях, геолокация и беспроводная связь доступны по доступной цене в устройствах, делая возможным предоставление динамического и контекстуального HMI на основе близости работника к географической области. Определение «географической области» неопределенно и зависит от менеджеров объекта; зона может быть комнатой, этажом или всем объектом, или может быть всего в нескольких метрах от устройства в вопросе.

Географические зоны могут быть спроектированы с помощью гео-тегов, таких как бесконтактная коммуникация (NFC), Bluetooth low energy биконы (iBeacons) или QR-коды, которые затем стратегически размещаются вокруг активов для вызова контекстуального HMI-подталкивания на мобильные устройства. Далее, безопасное приложение мобильных сервисов близости должно быть разработано, которое получает идентификацию от гео-тегов всякий раз, когда диапазон зоны нарушается. Если более одного устройства нужно использовать в специфическом диапазоне, то нужен гео-тег с более сильным сигналом. Концепция называется «гео-ограждение», позволяя контрольным действиям происходить на основе зоны, в которой находится оператор.

Порядок операции следующий:

• Мобильное устройство запускает приложение, устанавливающее коммуникацию с контекстуальным сервером мобильности, используя стандартный IP-протокол через Wi-Fi или сотовую сеть.
• Контекстуальный сервер мобильности оценивает запрос и аутентифицирует пользователя.
• На основе уровня аутентификации сервер отправляет необходимую информацию и контролы на мобильное устройство.
• Отправленная информация и контроль подгоняются согласно возможностям дисплея мобильного устройства.

Следует отметить, что ни контекстуальный сервер мобильности, ни мобильное приложение не коммуницируют напрямую с активом. Роль мониторинга, контроля и автоматизации остается у Системы Супервизорного Контроля и Сбора Данных (SCADA) или Системы Управления Зданием (BMS), с контекстуальным сервером мобильности, действующим как посредник. Он получает входы от мобильного устройства, которые затем передает в SCADA/BMS, используя OPC или другие совместимые протоколы.

Вся инфраструктура опирается на две технологии:

• Контекстуальный сервер мобильности
• Контекстуальный логический движок

Сервер мобильности отвечает за поддержку базы данных, отслеживающей гео-зоны, профили пользователей и информацию об управлении оборудованием, действиях и событиях. Контекстуальный логический движок выполняет все аутентификации и генерирует соответствующие действия для распределения информации на мобильное устройство. Это может включать ресурсы вроде схем, чертежей и т.д., которые операторы нуждаются для выполнения своих задач.

Через контекстуальные HMI операторы и обслуживающий персонал способны выполнять свои задачи эффективнее, через большее ситуационное осведомленность и интеллектуальный контроль. Необходимая информация публикуется на мобильном устройстве автоматически всякий раз, когда сервер обнаруживает, что пользователь вошел в гео-зону и все процедуры аутентификации удовлетворены. Это устраняет необходимость иметь HMI, спроектированный для актива, вместе с хлопотами установки экрана монитора, который в конечном счете будет в неподходящем месте. Когда происходит сбой, ближайший техник может быть вызван, требующий ничего, кроме его/ее мобильного устройства для устранения неисправностей. В контрасте, обслуживание может стать сложным, если сам HMI-экран поврежден во время аварии.

Инфраструктура контекстуальной мобильности была бы неполной без частной и, что наиболее важно, безопасной системы сообщений, так как она позволяет операторам обмениваться информацией друг с другом, а также с контрольной комнатой. Функциональности системы сообщений не нужно быть продвинутыми, но должны хотя бы включать текст, фото, видео и аудио-коммуникацию.

Интегрированная система сообщений более полезна, чем стороннее ПО, так как она повышает продуктивность. Пользователям не нужно переключать экраны или беспокоиться о раскрытии конфиденциальной информации, и сообщения могут стать постоянной частью записи Операций и Обслуживания. Все это невозможно со сторонними приложениями. Более того, электронные сообщения позволяют направлять сообщения в пределах указанных групп доступа или индивидуумов, которые в свою очередь могут быть под надзором менеджера завода.

Инфраструктура контекстуальной мобильности была бы успешной только если мобильные устройства имеют доступ к сети во всех локациях. Плохая сила сигнала может привести к прерыванию или медленности, что бы победило цель контекстуальных HMI. Поэтому, в дополнение к эффективному размещению гео-тегов, дизайн должен включить рабочую нагрузку, которую конкретный актив встретит, выбирая возможности сетевой инфраструктуры соответственно.

Наконец, высокая стоимость развертывания контекстуального HMI-решения может быть сдерживающим фактором, однако долгосрочные выгоды, такие как устранение стационарных HMI, повышенная продуктивность и улучшенная безопасность, компенсируют преимущество.