Программы человеко-машинных интерфейсов на производстве (HMI)

Системы управления облачными и распределенными вычислениями (СУОРВ, англ. Cloud and Distributed Computing Management Systems, CDC) – это комплекс инструментов и технологий, предназначенных для управления, мониторинга и оптимизации ресурсов в облачных и распределённых вычислительных средах. Они позволяют эффективно распределять нагрузки, управлять виртуальными и физическими серверами, обеспечивать масштабируемость и надёжность приложений, а также оптимизировать затраты на инфраструктуру.

Человеко-машинное взаимодействие на производстве (ЧМИ) представляет собой деятельность, направленную на обеспечение эффективного обмена информацией и управления технологическими процессами между человеком и машинами с помощью специализированных программных и аппаратных средств. ЧМИ включает в себя разработку и использование интерфейсов, которые позволяют операторам контролировать и управлять производственным оборудованием, получать обратную связь о состоянии процессов и вносить необходимые корректировки в режиме реального времени, тем самым повышая производительность, безопасность и качество производства.

Ключевые аспекты данного процесса:

• создание интуитивно понятных и удобных пользовательских интерфейсов,
• разработка механизмов визуализации данных о производственных процессах,
• обеспечение возможности оперативного ввода команд и параметров,
• реализация функций мониторинга и диагностики оборудования,
• интеграция с системами управления производственными процессами,
• обеспечение совместимости с различными устройствами и платформами.

Важную роль в реализации ЧМИ играют цифровые (программные) решения, которые позволяют автоматизировать обмен данными между оператором и оборудованием, минимизировать влияние человеческого фактора на производственные процессы, а также обеспечить высокую скорость и точность выполнения операций. Современные программные продукты для ЧМИ включают в себя широкий спектр инструментов для визуализации, мониторинга и управления, что делает их незаменимыми в условиях современного производства, ориентированного на гибкость и оперативность реагирования на изменения внешних и внутренних факторов.

Программы человеко-машинных интерфейсов на производстве предназначены для обеспечения эффективного взаимодействия оператора с технологическим оборудованием и системами управления производственными процессами. Они позволяют визуализировать данные о состоянии оборудования и параметрах процессов, предоставляют оператору инструменты для мониторинга, управления и корректировки работы машин и агрегатов, а также обеспечивают интерфейс для ввода команд и настроек, необходимых для выполнения производственных задач.

Функциональное предназначение ЧМИ заключается в упрощении работы оператора за счёт интуитивно понятного и удобного интерфейса, снижения вероятности ошибок при управлении оборудованием, повышения производительности труда и обеспечения безопасности производственных процессов. Такие системы интегрируются с другими программными и аппаратными компонентами производственной инфраструктуры, обеспечивая сбор и обработку данных в реальном времени, а также возможность адаптации интерфейса под конкретные задачи и условия работы оператора.

Программы человеко-машинных интерфейсов на производстве в основном используют следующие группы пользователей:

• операторы производственного оборудования, которые осуществляют непосредственное управление машинами и механизмами, контролируют процессы и реагируют на изменения в работе оборудования;
• инженеры-технологи, которые настраивают параметры производственных процессов, мониторят их выполнение и вносят корректировки для обеспечения требуемого качества продукции;
• системные администраторы и ИТ-специалисты, которые отвечают за настройку, обслуживание и обеспечение бесперебойной работы программных и аппаратных компонентов системы ЧМИ;
• руководители производственных подразделений, которые используют системы ЧМИ для мониторинга ключевых показателей эффективности, анализа производительности и принятия управленческих решений;
• службы технического обслуживания и ремонта, которые с помощью систем ЧМИ диагностируют неисправности оборудования, отслеживают состояние критически важных узлов и планируют профилактические мероприятия.

Администрирование

Возможность администрирования позволяет осуществлять настройку и управление функциональностью системы, а также управление учётными записями и правами доступа к системе.

Импорт/экспорт данных

Возможность импорта и/или экспорта данных в продукте позволяет загрузить данные из наиболее популярных файловых форматов или выгрузить рабочие данные в файл для дальнейшего использования в другом ПО.

Многопользовательский доступ

Возможность многопользовательской доступа в программную систему обеспечивает одновременную работу нескольких пользователей на одной базе данных под собственными учётными записями. Пользователи в этом случае могут иметь отличающиеся права доступа к данным и функциям программного обеспечения.

Наличие API

Часто при использовании современного делового программного обеспечения возникает потребность автоматической передачи данных из одного ПО в другое. Например, может быть полезно автоматически передавать данные из Системы управления взаимоотношениями с клиентами (CRM) в Систему бухгалтерского учёта (БУ). Для обеспечения такого и подобных сопряжений программные системы оснащаются специальными Прикладными программными интерфейсами (англ. API, Application Programming Interface). С помощью таких API любые компетентные программисты смогут связать два программных продукта между собой для автоматического обмена информацией.

Отчётность и аналитика

Наличие у продукта функций подготовки отчётности и/или аналитики позволяют получать систематизированные и визуализированные данные из системы для последующего анализа и принятия решений на основе данных.

При выборе программного продукта из функционального класса Программы человеко-машинных интерфейсов на производстве (ЧМИ) необходимо учитывать ряд ключевых факторов, которые определят пригодность продукта для решения конкретных бизнес-задач. Прежде всего, следует оценить масштаб деятельности предприятия: для малых и средних производств могут подойти более простые и гибкие решения с базовым набором функций, тогда как крупным предприятиям и корпорациям потребуются масштабируемые системы с расширенными возможностями интеграции и управления большими объёмами данных. Также важно учитывать специфику отрасли и соответствующие требования к безопасности, надёжности и функциональности ЧМИ, наличие необходимых сертификаций и соответствие отраслевым стандартам (например, в энергетике, химической промышленности или фармацевтике действуют особые требования к управлению производственными процессами и обеспечению безопасности). Не менее значимы технические ограничения существующей ИТ-инфраструктуры, включая совместимость с операционными системами и другими программными продуктами, производительность аппаратных средств и возможности сетевой инфраструктуры.

Ключевые аспекты при принятии решения:

• соответствие функциональности ЧМИ задачам автоматизации конкретных производственных процессов (управление оборудованием, мониторинг параметров, сбор и анализ данных, визуализация информации);
• наличие механизмов обеспечения безопасности данных и защиты от несанкционированного доступа, включая шифрование, аутентификацию и авторизацию пользователей;
• возможности интеграции с другими системами (например, с системами управления производством, ERP-системами, СУОРВ);
• поддержка различных устройств ввода-вывода и типов интерфейсов (сенсорные экраны, панели оператора, мобильные устройства);
• гибкость настройки и кастомизации интерфейса под нужды конкретных пользователей и ролей;
• масштабируемость и возможность расширения функциональности без существенной перестройки системы;
• наличие инструментов для мониторинга работоспособности и диагностики ошибок в режиме реального времени;
• поддержка необходимых коммуникационных протоколов и стандартов (например, OPC, Modbus, ProfiBus);
• соответствие требованиям к надёжности и доступности (время безотказной работы, возможность быстрого восстановления после сбоев).

Окончательный выбор программного продукта должен базироваться на детальном анализе текущих и перспективных потребностей бизнеса, оценке соотношения стоимости владения системой и получаемых выгод, а также на рассмотрении перспектив развития технологий и возможности обновления программного обеспечения в будущем. Важно также учитывать наличие квалифицированной технической поддержки и обучающих материалов, которые помогут персоналу быстро освоить систему и эффективно использовать её возможности.

Программы человеко-машинных интерфейсов (ЧМИ) на производстве играют ключевую роль в обеспечении эффективного взаимодействия оператора с технологическим оборудованием и системами управления. Они способствуют повышению производительности, улучшению контроля над процессами и снижению количества ошибок. Основные преимущества и польза от применения ЧМИ включают:

• Упрощение взаимодействия с оборудованием. ЧМИ предоставляют интуитивно понятные интерфейсы, которые минимизируют время на освоение работы с оборудованием и снижают вероятность ошибок оператора при управлении производственными процессами.

• Повышение эффективности производственных процессов. Благодаря визуализации данных и состояния оборудования операторы могут быстрее анализировать ситуацию и принимать обоснованные решения, что ведёт к оптимизации работы и сокращению простоев.

• Улучшение мониторинга и контроля. ЧМИ позволяют в режиме реального времени отслеживать параметры работы оборудования и производственных линий, что обеспечивает своевременное выявление и устранение отклонений и сбоев.

• Интеграция с другими системами управления. Программы ЧМИ могут быть интегрированы с системами управления предприятием (ERP), системами управления производственными операциями (MES) и другими информационными системами, что создаёт единую информационную среду и улучшает координацию процессов.

• Снижение затрат на обучение персонала. Стандартизированные и удобные интерфейсы уменьшают необходимость в длительном и дорогостоящем обучении операторов, что сокращает затраты на подготовку кадров.

• Повышение безопасности производственных процессов. ЧМИ могут включать функции контроля доступа, мониторинга критических параметров безопасности и оповещения об аварийных ситуациях, что снижает риски аварий и повышает безопасность труда.

• Гибкость и масштабируемость решений. Современные ЧМИ поддерживают модульное построение и могут быть адаптированы под конкретные потребности производства, легко интегрируясь с новыми устройствами и системами по мере расширения производства.

Для того, чтобы быть представленными на рынке Программы человеко-машинных интерфейсов на производстве, системы должны иметь следующие функциональные возможности:

• обеспечение визуализации производственных процессов и оборудования в реальном времени,
• поддержка различных типов входных и выходных устройств для взаимодействия оператора с системой (сенсорные экраны, панели управления, джойстики и т. д.),
• реализация функций управления и контроля производственными процессами через интуитивно понятный интерфейс,
• возможность настройки интерфейса под конкретные задачи и роли пользователей,
• обеспечение взаимодействия с программными и аппаратными компонентами системы автоматизации производства.

В 2025 году на рынке программ человеко-машинных интерфейсов на производстве (ЧМИ) можно ожидать усиления тенденций к интеграции с системами искусственного интеллекта, развития мультимодальных интерфейсов, повышения уровня кибербезопасности, применения технологий расширенной и виртуальной реальности, дальнейшего развития облачных и распределённых решений, а также стандартизации интерфейсов и повышения их адаптивности под различные производственные задачи.

• Интеграция с ИИ. ЧМИ будут активнее использовать алгоритмы машинного обучения и ИИ для анализа данных с производственных устройств, прогнозирования неисправностей и автоматизации принятия решений, что повысит эффективность управления производственными процессами.

• Мультимодальные интерфейсы. Развитие интерфейсов, сочетающих различные способы взаимодействия (голосовые команды, жесты, тактильные элементы), позволит операторам более естественно и быстро взаимодействовать с производственными системами.

• Кибербезопасность. Усиление требований к защите данных и систем приведёт к внедрению более сложных механизмов аутентификации, шифрования и мониторинга угроз в ЧМИ, чтобы предотвратить несанкционированный доступ и атаки.

• Применение VR и AR. Технологии виртуальной и дополненной реальности станут неотъемлемой частью ЧМИ, обеспечивая операторам возможность визуализировать производственные процессы, проводить виртуальное обучение и устранять неполадки в режиме реального времени.

• Облачные и распределённые решения. Дальнейшее развитие облачных технологий позволит развёртывать ЧМИ в распределённых средах, обеспечивая удалённое управление оборудованием и аналитику в реальном времени с минимальными задержками.

• Стандартизация интерфейсов. Разработка и внедрение отраслевых стандартов для ЧМИ упростит интеграцию различных систем, повысит совместимость и снизит затраты на разработку и поддержку интерфейсов.

• Адаптивность под задачи. ЧМИ будут предлагать более гибкие настройки и возможности кастомизации, позволяя адаптировать интерфейсы под конкретные производственные задачи, роли пользователей и условия эксплуатации.

Россия

AggreGate SCADA/HMI