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HMI の定義

工業高校テクノの魅力的な今章。HMIとはマンマシンインターフェースのこと。これは、人間が機器を制御できるようにする、過去、現在、未来のすべての手段のセットです。彼はそれに命令を与えてデバイスを実行しますが、その動作や環境に関する情報を提供することもできます。産業革命以来、この目的のために多くの方法が使用されてきました。車のダッシュボードや ATM のタッチ スクリーンは見覚えがあるかもしれませんが、HMI の魅力は他の例でも説明できます。

さまざまな例を通じてヒューマン マシン インターフェイスを理解する

HMI は、マシンを制御するためのダッシュボードを指します。 Zenon ソフトウェアに到達する前に、人類はその発明と通信するためのあらゆる手段を模索しました。

  • 1890 年、ハーマン ホレリスはパンチカードを使用してコンピューター技術を利用しました。このシステムにより、当時の織機や樽型オルガンの制御が可能になりました。 Tabulatoring Machine Co と名付けられた、その結果生まれた奇妙な電気機械装置は、IBM コンピューターの祖先となりました。部分的に自動化されており、アメリカの人口調査に使用されました。
  • 1960年: 最初のコンピューターキーボードが作成されました。メーカーは、100 年前にタイプライターで開発された QWERTY レイアウトに同意しました。 AZERTY やその他の学校はずっと後になって登場しましたが、PC と通信できるという原則は同じです。
  • また、1960 年代には、効果が不十分だった超音波モデルに代わる赤外線リモコンが誕生しました。このインターフェイスを使用すると、陰極テレビのチャンネルを変更できます。このHMIは現在でもさまざまなホームオートメーション機器や家電製品に使用されています。同じセクションにはドローン用のような誘導ボックスも設置されています。逸話として、ニコラ・テスラは 18 世紀にラジコンで制御される電気ボートを所有していました。
  • 最近では、ボタンやレバーがタッチ スクリーンに取って代わられています。冷蔵庫、カメラ、各種自動販売機、ATMなどを制御するHMIです。信号は、電気感応性の錫の非常に薄い層を備えたパネルを介して送信されます。指先は導体であるため、電流が通過し、デバイスの秩序に変換されます。
  • もう 1 つの現代テクノロジーであるリープ モーションは、タッチ スクリーンの操作からインスピレーションを受けていますが、わずかな接触も必要ありません。抵抗パネルの代わりに、LED、磁場、3D カメラで構成されるシステムが手を注意深く観察します。必要なのは、命令を示すジェスチャーだけです。マウスとキーボードの代替を目的としたこの操作上の発明は、商業的には失敗でした。

HMI は機械に命令を送信することだけに限定されません。コミュニケーションは逆方向にも進む必要があります。さまざまなテクノロジーにより、デバイスや機器が人間と会話できるようになります。

  • センサー: これらの部品は、さまざまな種類の情報を収集することを目的としています。たとえば車の場合、エンジンの温度、ギアの入り具合、CO2 レベル、車の速度などのさまざまな情報が収集されます。これらすべてのパラメータはオンボードコンピュータに集中管理されていますが、コンソールには真に重要な測定値のみが表示されます。
  • デジタル技術の普及により、自動車では針のダイヤルやカウンターが大幅に減りましたが、飛行機にはまだたくさんあります。信頼性が高く、航空機を制御するために必要なすべての情報をパイロットに提供します。これらの古典的な HMI は、産業環境、この場合は生産工場でも一般的です。

HMIは主に産業機器向けです

マンマシンインターフェースは家庭内に遍在しています。ただし、これらの仲介業者と日常的にやり取りするのは主に専門家です。デジタル機器も普及しているとはいえ、多くの業界ではダイヤルや針なしではやっていけません。たとえば、家電製品の組み立てラインでは、ロボットはタッチ スクリーンによって制御されます。多くの場合、モニターには、オペレーターが完全に習得する必要がある値やゲージが表示されます。

産業用HMIインターフェース

専門分野に特化したヒューマン マシン インターフェイスを使用しているのは工業生産会社だけではありません。道路網、電力供給会社、消防団などの公共サービスもレバーやダイヤルを操作することがあります。鉄道駅は他の駅とは若干異なる表現があり、HMI を使用して列車を誘導できます。一部のコマンドには機能が 1 つしかありません。他のものには、複雑な設定が可能なものがいくつかあります。

オペレーターに加えて、システムインテグレーターやエンジニアも職業上 HMI を使用する必要があります。これらの人々は、素人には画面上で読み取れないデータを解釈します。多くの場合、彼らは上流で行われているプロセスを理解できるようにトレーニングを受けています。彼らはまた、それぞれのアクションに対するマシンの反応も知っています。つまり、産業分野のHMIは簡素化され、明確な表示が含まれることが多いですが、実際のスキルが必要となります。

一般に、産業用 HMI は、次のようないくつかのコンポーネントを使用して動作します。

  • 入出力センサー
  • 制御およびデータ収集ユニット (SCADA)
  • プログラマブルコントローラー

情報はセンサーによって収集されます。これらは、オペレーターが理解できるゲージまたは表示の形で画面に表示される前に、SCADA ユニットに集中化されます。解釈を必要とする医療画像とは異なり、HCI は正確な科学です。このインターフェースは人間が必要とする情報を一か所に集約できるメリットもあります。彼は、機器の動作だけでなく、その性能についても常に知らされています。

工場では、電気機械エンジニアは HMI を使用して生産ユニットの有効性と効率を評価できます。さまざまなパラメータから開始して調整を行います。メンテナンス管理者も指標を活用します。彼らはリスクを管理するためにこの情報に依存しています。いずれにしても、各 HMI は危険を伝える独自の方法を持っています。この目的のために、赤信号、警告音、その他の警告メッセージが提供されます。一部のマシンでは、マネージャーにテキスト メッセージを送信することもできます。

HMI:マンマシンインターフェース SCADA: 監視制御データ取得
HMI はダッシュボードで構成され、氷山の目に見える部分を表します。このインターフェイスは、SCADA システムと数十のセンサーの上流の作業のおかげで機能します。 SCADA は、機械または工場全体の神経系です。さまざまなユニットが含まれています。 HMI の他に、PLC、RTU、センサーがあります。
HMI は目に見える部分を構成します。類推すると、オペレーターが制御する必要があるのはソフトウェアです。 SCADA は主にバックグラウンドで動作します。目立たないこのハードウェア コンポーネントは、ほとんどの「作業」を実行します。修理には技術者による溶接と部品の交換が含まれます。
HMI ソリューションは、人間工学に基づいたダッシュボードを提供します。 SCADA システムはデータを収集して記録する必要があります。自動化モジュールやその他の特定のタスクを含めることもできます。
インターフェースがなければ、人間は機械を制御できません。

SCADA がなければ、機器は存在しないか、単なるオートマトンになります。

Zenon型統合制御ソリューションのメリット

HMI の世界には、選択できるさまざまな種類のソリューションがまとめられています。 Zenon を採用する正当な理由は次のとおりです。

  • この HMI ソフトウェアには、すでに機能している機器に簡単に統合できるという特徴があります。インストールを最初からやり直す必要はありません。プログラムは 300 以上の通信プロトコルに基づいています。幅広いシステムに適応します。 Microsoft Windows を実行している PC からすべてを調整できます。
  • Web サーバーまたは HTML5 エンジンを使用すると、オペレーターは工場にいなくても機械を制御できます。 Zenon OnlineはデスクトップPCへのインストールと同じ操作でご利用いただけます。ユーザーは、HMI ソリューション プロバイダーが提供する多数のアップデートの恩恵を受けます。
  • ユーザーは、特にウィジェットを作成することで、ダッシュボードを自由に構成できるようになります。彼らは、必要な最も関連性の高い情報を表示することを優先します。特定のインジケーターは、マシンのパフォーマンスに影響を与える情報が第三者に保持されるのを防ぐためにロックできます。
  • 産業用途に特化したアプリケーションで、バリエーション豊かなカラーパレットを提案します。これにより、ダッシュボードをパーソナライズする機会が得られます。人間工学の進歩は明らかです。これは、色盲のオペレーターがカラーコードを明確に区別できるようにする方法でもあります。

より一般的に、最新の HMI の利点をいくつか紹介します。

  • 高性能 HMI により視認性が最適化されます。人間はオペレーションをより適切に監督し、プロセスがどの段階にあるかを認識できるようになります。さらに、機器の効率に関する明確な指示も受け取ります。ダッシュボードには概要が表示されるだけでなく、故障を診断することもできます。最も効率的なソフトウェアは、事前に警告を発することで障害を予測することもできます。
  • 産業企業が効率的な HMI ソリューションに投資する主な理由は、効率の向上です。管理者は、リアルタイムで業務を視覚化したいと考えています。彼らは生産性の向上も望んでいます。解析技術があればさらに良いですね。競争力マネージャーはデータを確認して、具体的な改善を行います。
  • 統合された制御ソフトウェアにより、機械のダウンタイムが削減されます。これらは償却されるために回転し続ける必要があります。ダッシュボード上のアラートにより、問題が特定され、特定されます。このセンサーベースのシステムにより、機械的な故障を予測することも可能になります。オペレーターと保守技術者は何が問題なのかを正確に知っているため、すぐに問題を解決できます。
  • 人間工学の向上も重要なポイントです。現在の HMI モジュールは、グラフィックスまたはテーブルを使用して人間と通信します。これらの視覚化は、数年前の針ダイヤルとカラーコードからの変更です。オペレーターは情報を解釈する必要がなくなりました。さらに、最新のインターフェイスには、重要な点だけでなく、異常が発生した場合の対処方法を示すガイドが付属していることがよくあります。
  • 制御ユニットを統合する例として、Zenon が再び挙げられます。このソフトウェアを使用すると、機器のセットを注文できます。すべては単一の最大限に合成されたプラットフォーム上で行われます。この統合により、オペレーターは多数のメーターやその他のレバーを見る必要がなくなります。インストールの全体的なビューは、迅速な意思決定に役立ちます。

HMI ソリューションの進化

オールデジタル時代の HMI ソリューションは SF に近づいています。モノのインターネット、IoT、人工知能、そして過去 20 年間の発見は、習慣を一変させました。

  • 音声コントロールが現実になります。 「OK Google」、「Alexa」、またはその他の魔法の言葉を言うだけで、インターフェイスが理解できるようになります。このテクノロジーはまだ初期段階にありますが、仮想アシスタントによってすでに多くのアプリケーションを制御できるようになりました。接続されたスピーカーは、家の照明を暗くしたり、Bari White から音楽を送信したり、暖房を調整したりできます。インテリジェント HMI モジュールの最上位にある Google Home は、インターネットで検索して天気をリストします。彼は道路交通状況を把握し、秘書の代わりに人々に約束を思い出させたりもします。
  • マルチタッチタッチスクリーンが現実になります。タブレットは、クランクやタップから解放された工場に組み込まれています。このデジタル技術は、オペレーターのトレーニングに費やす時間を短縮できる企業にメリットをもたらします。合成ビューにより、従業員が流量と速度を物理的にチェックする必要がなくなるため、見落としのリスクも軽減されます。さらに、画面はボタン、キーボード、ジョイスティックなどの機械部品よりも耐久性があります。
  • 携帯電話の HMI は、この分野の未来を表します。 ZenonはAndroid版で利用可能です。ワークショップの管理者は、工場に到着する前でもデバイスを予熱できます。起業家は、自分の会社で何が起こっているかをリアルタイムで確認できる可能性もあります。口頭での報告を待つのではなく、共有インターフェースを通じて操作を追跡します。テレワーク期間中に非常に便利な構成です。
  • インテリジェント制御ソフトウェアは、HMI や SCADA に付属していることがよくあります。これにより、オペレーターはダッシュボードから目を離す必要がなくなります。最も関連性の高い情報だけが彼に伝えられます。必要に応じて詳細を見ることはできますが、全体的には人工知能と少しのプログラミングを使用して生産ユニットを自律的に管理できます。
  • 3000 年代に、HMI は大きく進化しました。ソフトウェアはすでに顔の表情を読み取ることができます。これを念頭に置いて、ドライバーが 2 秒以上目を閉じた場合、車の警戒警報装置が警告を発します。テスラとスターリンクの社長イーロン・マスク氏がニューラル技術を提案しようとしている。脳の刺激された領域を検出するセンサーのおかげで、人間は電気機械装置を制御できるようになります。つまり、バイオニック手足やサイボーグロボットの時代はそう遠くないのです。

HMIとは何ですか?

産業用制御システムは常に進化しており、今日の環境では、オペレーターが実行する必要があるタスクは定期的に変更される可能性があります。

この複雑さを効果的に管理するには、コントロールが多用途で人間工学に基づいたものでなければなりません。

これは HMI を使用する利点の 1 つです。

Zenon ベースのグラフィカル ユーザー インターフェイス (HMI) を使用すると、マシンに接続するだけで、すべての機器や設備に関する運用データを 1 か所で取得できます。

HMI はマンマシンインターフェイスとして定義されます。

コンピューティングにおける「ヒューマン マシン インターフェイス」という用語は、人がマシン、コンピューター プログラム、またはシステム全体と対話できるようにするダッシュボードを指します。

技術的には、「ヒューマン マシン インターフェイス」(HMI) という用語は、デバイスとの通信に使用されるあらゆるディスプレイを指しますが、産業用の状況で使用されるディスプレイを説明するために最もよく使用されます。

HMI はリアルタイム データを表示するために使用され、ユーザーがコンピュータ上のグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を通じてマシンを管理できるようにします。

自動車の場合を考えてみましょう。

自動車は複雑な機械です。

エンジン、ステアリング、ヘッドライト、エアコン、ラジオ、その他多くの要素はすべてドライバーが制御できます。

ただし、これらの各部分を制御したり、その動作に関する情報を取得したりするために、これらの各部分と直接対話する必要はありません。

速度計はどれくらいの速度で走っているかを示します。

ボタンを使用してラジオ、照明、エアコンを操作することも、タッチスクリーンを使用してそれらすべてを管理することもできます。

アクセルペダルはエンジンを回転させるために使用され、ステアリングホイールは車両の方向を制御するために使用されます。

これらの制御およびフィードバック デバイスは、車両のヒューマン マシン インターフェイス (HMI) に似ています。

車のすべての部品を管理し、その操作に関する詳細情報を 1 つの画面から受け取ることができることを想像してみてください。

機会があれば、車のダッシュボードをさらに HMI のように見せたいでしょう。

HMI は、産業環境ではさまざまな形状やサイズをとることができます。

画面は、スタンドアロン デバイス、他の機器と結合されたダッシュボード、またはタッチ インターフェイスを備えたタブレット コンピューターにすることができます。

いずれにせよ、その主な機能は、ユーザーが Web インターフェイスを通じて運用データを表示し、マシンを管理できるようにすることです。

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たとえば、オペレータはグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を使用して、どのコンベヤ ベルトが使用されているかを確認したり、工業用水の貯蔵タンクの温度を調整したりできます。

グラフィカル ユーザー インターフェイスの使用

グラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) は多くの業界で使用されています。

自動車から食品・飲料、医薬品に至るまで、さまざまな製品がこの製法で頻繁に生産されています。

HMI は、エネルギー、水道、廃水、建設、運輸などのさまざまな業界で使用できます。

HMI は、システム インテグレータ、オペレータ、エンジニア、特にプロセス制御システム エンジニアリングの分野で情報を表示するために広く使用されています。

機械、自動車、工場、建物はすべて、HMI を使用してこれらの専門家によって制御されます。

モノのインターネット (IoT) がますます重要な役割を果たし続けるにつれて、HMI は産業施設においてますます重要になってきています。

その機能には、所有物内にある多数のリンクされたデバイスに関する情報を確認したり、それらを操作したりできることが含まれます。

HMIの統合

HMI ソリューションは、スタンドアロン端末からタブレット、別のマシンに接続されたダッシュボードに至るまで、さまざまな構成で利用できます。

単一のインストールで、集中型 HMI または多数の分散型 HMI を使用し、そのすべてをインターネット経由で接続することができます。

強力な HMI により、時間を問わずいつでも業務に関する優れた洞察が得られます。

機器や設備のパフォーマンスを 1 つのダッシュボードに表示できるため、管理が容易になります。

このダッシュボードには世界中のどこからでもアクセスできます。

これらの機能は、時間の経過とともに通知により迅速に応答しながら、生産性を着実に向上させるのに役立ちます。

hmi写真

HMI がリアルタイム データへの継続的なアクセスを提供し、生産を監視し、変化する需要条件にリアルタイムで適応できるため、効率を高めることが可能になります。

データの視覚化は、特にデータ分析ツールと組み合わせて使用​​すると、業務運営の効率を向上できる領域を特定するのに役立ちます。

ダウンタイムの削減: 単一のダッシュボードで通知を受信することで、より迅速に問題に対応できるため、ダウンタイムが削減されます。

また、潜在的な機械的問題の兆候を発見し、重大な遅延を引き起こす点にまで発展する前に対処することも可能です。

HMI は、ユーザーがデータを監視して理解したり、機械やその他の機器を制御したりすることを容易にし、使いやすさを向上させます。

データは、消費者が情報を簡単に理解できるように、グラフ、表、その他の視覚的表現の形式で提供されます。

ユーザーは、zenon を使用して自分の要件や好みに合わせてダッシュボードをカスタマイズすることもできます。

Zenon を使用すると、単一のプラットフォームからすべての機器を制御できるため、新しいオペレーターの学習が容易になります。システムの統合:

さらに、すべてのデータを 1 か所で確認できるため、システム全体の概要を簡単に把握できます。

さらに、すべてのユーザーがリアルタイムの更新情報を受け取るため、チームの全員が常に同じ認識を共有できるようになります。

HMI および SCADA (監視制御およびデータ収集)

かなりの数の SCADA および HMI システムが 1 つの大きなシステムに統合されています。

SCADA システムはバックグラウンドで動作し、ヒューマン マシン インターフェイス (HMI) がユーザーとの対話の主なポイントになります。

これが、ユーザーがグループとして認識されることが多い理由です。

マルチタッチ

タッチスクリーンは、スマートフォンの普及に伴い人気が高まっています。これは、ユーザーが同時に多くのボタンやジェスチャーを使用してデバイスを操作できるマルチタッチ スクリーンのおかげでもあります。

マルチタッチ ジェスチャを可能にした最初の HMI/SCADA である Zenon の導入により、この機能は産業部門でも利用できるようになりました。

Zenon のマルチタッチ機能を使用すると、画面上で 2 本の指だけでズームインやズームアウト、画面上のオブジェクトのドラッグ アンド ドロップなどの自然なアクションを実行できます。

マルチタッチ HMI を使用する利点の一部を以下に示します。

マルチタッチインターフェースの写真

HMI の簡単な制御により操作の安全性が向上し、エラーの可能性が減少します。

マルチタッチ機能では両手での使用も可能です。つまり、一部のタスクを一緒に使用すると両手の使用が必要になります。

この機能は、コストが高くついたり致命的になる可能性のあるエラーを防ぐのに役立ちます。

Zenon は人間工学に特化した企業です。

マルチタッチ ジェスチャは使いやすく、快適なエクスペリエンスを提供します。

複雑なメニュー システムの代わりに、人間工学に基づいたドロップダウン ツールバーを使用してタスクを完了できます。

ユーザーは、オブジェクトをドラッグ アンド ドロップして、必要な情報を取得するのが非常に簡単であることがわかります。

トレーニング時間の短縮: マルチタッチ機能の使いやすさにより、トレーニングにかかる​​時間が短縮されます。

経験豊富なユーザーは、システムの使い方をより早く習得すれば、より効率的かつ安全にプロジェクトを管理できます。

耐久性: タッチスクリーンには可動コンポーネントがないため、キーボード、マウス、その他のデバイスよりも過酷な環境に対する耐性が高くなります。

これは、機器の寿命が長くなり、パフォーマンスが向上することを意味します。

柔軟性: タッチスクリーンによりコントロール パネルを再配線する必要がなくなるため、プロセスの調整が容易になります。

プログラムを更新するだけです。

ユーザーは、特定の要件や好みに基づいて独自のカスタム ダッシュボードを簡単に設計することもできます。

リモコン

現在の HMI をリモートで管理できる機能も便利な機能です。

Zenon を使用すると、承認されたユーザーは、Web ブラウザを使用してどこにいても、どのコンピュータからでもダッシュボードやレポートを表示できます。

オフィスのPC、自宅のタブレット、スマートフォンを使用して稼働監視や運用タスクを実行できます。

リモート制御ができると、現場にいなくても監視できるため、プロセス制御が強化され、データへのアクセスが容易になります。