Již dlouho nejsou vyhrazeny pouze pro fanoušky digitálních technologií - tablety a chytré telefony poskytují mnoho nových příležitostí v oblasti mechanického inženýrství.
Rozhraní člověk-stroj v kombinaci s PLC se stává základním prvkem 4. průmyslové revoluce a funkcí s přidanou hodnotou. Tobias Ischen, odborník ze společnosti Eaton, vysvětluje, na čem záleží.
Rozhraní člověk-stroj s použitím dotyku a hmatu: Bude mít nová generace strojů stále tradiční mechanická tlačítka?
Tobias Ischen: „Mechanická tlačítka stále zůstanou důležitou součástí rozhraní člověk-stroj (HMI) i ve 4. průmyslové revoluci. Z bezpečnostních důvodů nejsou dotykové prvky povoleny u funkcí jako je například NOUZOVÉ VYPNUTÍ. Ovšem internetová generace a chytré telefony změnily mnoho prvků, které se týkají moderních provozních a vizualizačních konceptů.“
V čem vidí firmy zabývající se strojním inženýrstvím změny pocházející od generace chytrých telefonů?
Ischen: „Změny ovlivňují návyky obsluhy a také vytvářejí mnoho nových příležitostí. Pro vedoucí výroby a servisní zaměstnance je velkou výhodou, že mají kdekoliv přístup k informacím o stavu stroje a plánu údržby. Trh s provozními zařízeními jistě poroste. Studie trhu z roku 2016 zabývající se obsluhou strojů vydaná pracovní skupinou VDMA poskytuje jasný důkaz. Nejen, že počet strojních inženýrů, kteří vybaví více než 100 provozních pracovních stanovišť ročně, výrazně roste, ale trend růstu je také jasně znatelný na trhu dotykových displejů a mobilních ovládacích zařízení.“
Jaké jsou nové výhody?
Ischen: „Je zde mnoho různých výhod, protože rozhraní člověk-stroj se snadno ovládá a přizpůsobuje potřebám uživatele s cílem zrychlit provozní sekvence, snížit počet provozních chyb a následně zvýšit produktivitu. A to jsou pouze příklady. Obsluha také těží z nižší pracovní zátěže.
Klíčové výhody v aplikacích 4. průmyslové revoluce můžeme vidět přímo v procesech. Integrovaný přístup k výrobě, plánování a dodavatelskému řetězci v „chytrých“ továrnách bude muset v budoucnosti zpracovávat a zobrazovat stále rostoucí objemy informací uživatelsky přívětivým způsobem.“
Tedy široké spektrum aplikací pro průmyslové využití...
Ischen: „...ale to jsou pouze některé z možností. Strojní inženýři, podle studie trhu o provozu strojů, již nepoužívají řídicí prvky pouze pro normální provoz a pro případy jako je vizualizace, ale také pro složitější úkoly, jako je: diagnostika a údržba, při nastavení a uvedení strojů do provozu. Patří sem rovněž aktuální témata jako například monitorování stavu a prediktivní údržba. Řídicí úrovně lze použít k odlišení funkčnosti podle verzí stroje a k distribuci úloh založených na rolích.
HMI se doslova chovají jako rozhraní mezi dvěma rozdílnými světy. HMI / PLC, programovatelný automat s ovládacím panelem, lze při modernizaci integrovat do stávajících strojů. Proces zahrnuje vhodný provozní koncept sestávající se z typu zařízení a technologie, vizualizace a integrace do kontextu a celého systému.“
Proč jsou normy při integraci provozních konceptů tak důležité?
Ischen: „Ovládací přístroje musí být před uvedením na trh v souladu s mnoha zákonnými požadavky. Evropa má normy týkající se navrhování provozních konceptů, aby tak minimalizovala počet provozních chyb a neúmyslných akcí. ČSN EN 60204-1 je zaměřena na bezpečnost a elektrickou výbavu strojů a provozních konceptů: všeobecné požadavky na uspořádání, montáž a typy ochrany, např. tlačítka, musí mít specifickou barvu odpovídající jejich účelu. ČSN EN 60072 a ČSN EN 60047, tzv. provozní principy, se zabývají pravidly značení. Pokud výrobce nebo jeho zákazníci působí na mezinárodní úrovni, platí pro ně kromě IEC i další pravidla.“
Mnoho nařízení místo kreativního designu?
Ischen: „Pro inženýry to není jen o dodržování nařízení a norem. Důležitá je i otázka, jaké informace musí poskytnout zákazníkům a obsluze a jakým způsobem to zajistit. Týmy obsluhující stroje jsou v mnoha případech mezinárodní. Provozní koncepty se zaměřují například na komplikovanost specifických variant podle zemí. Univerzálně používané symboly jsou lepší než samotný text. Dotykové panely a multidotykové displeje otevírají mnoho příležitostí. Avšak barvy, tvary a pojmy nejsou ve všech zemích interpretovány stejně. Například v Severní Americe jsou piktogramy velice problematické. Ti, kteří nedodržují směrnice a místní požadavky, riskují vysoké dodatečné náklady a zpožděné uvedení na trh – to stejné platí pro koncepty vizualizace.“
Které položky stále chybí na seznamu technických kritérií?
Ischen: „Přetrvává problém s použitelností – s odolnými vlastnostmi pro náročné průmyslové podmínky a zcela odlišnými požadavky na hygienické provedení v oblasti potravinářství.
Profesionální a obchodní asociace nebo komory mají také speciální požadavky. Dobrým příkladem toho, jak lze vytvořit přidanou hodnotu u ucelených provozních konceptů, je, když ovládací prvky mají technické certifikáty nad požadavky normy, jako je tomu u komponent společnosti Eaton.
Takový přístup poskytuje flexibilitu a vytváří příležitosti pro projektování.“
Lze tedy vytvořit přidanou hodnotu pomocí rozhraní člověk-stroj?
Ischen: „Ano, všechny úvahy zahrnuté v celkovém provozním konceptu jsou rovněž zdrojem přidané hodnoty. Například design, zpracování a materiály vyjadřují hodnotu, kterou konstruktér může využít pro vytvoření konkurenční výhody v očích zákazníka.
Návrh systému hraje také důležitou roli. Koncepty přizpůsobené současným a budoucím požadavkům odrážejí celý řetězec hodnot, inženýrům usnadňují plánování, výrobcům vývoj, mechanikům zavádění do provozu a obsluze každodenní práci. Společnost Eaton proto začleňuje tyto faktory do všech produktů v dané oblasti.“
Které produkty to jsou?
Ischen: „Mezi specifická řešení společnosti Eaton, která zahrnují různé kombinace aspektů, patří systém RMQ compact solution (all-in-one), který lze díky vysokému stupni ochrany instalovat přímo do stroje. Jeho mimořádně plochý design snižuje požadavky na prostor na absolutní minimum. Systém rychlé montáže pomocí AFX modulu umožňuje montáž vícepolohových přepínačů s ochranou proti pootočení. Komplexní pracovní fáze lze jednoduše vizualizovat pomocí uživatelsky přívětivého softwaru Galileo.“
Tým servisních aplikačních inženýrů společnosti Eaton pomáhá ve vývoji provozních konceptů. Další verzí jsou předem připravené řídicí jednotky a sestavy. Firmy zabývající se strojním inženýrstvím se tak mohou soustředit na jádro své činnosti.
Jakým výzvám obecně konstruktér čelí u návrhu moderních provozních konceptů?
Ischen: „Při projektování stroje musí u řídicí jednotky vytvořit přidanou hodnotu, například přidáním nových funkcí. Toto je klíčovou výhodou v globální konkurenci. Zároveň se konstruktér musí ujistit, že interakce mezi člověkem a strojem vždy splňuje požadavky zákonů, předpisů a pravidel bezpečnosti na pracovišti. Integrací provozních úrovní do celkového pojetí stroje pro použití v „chytrých“ továrnách se musí zajistit, že systém bude také bezpečnou investicí.“
Můžete vyjmenovat několik možných řešení?
Ischen: „Kompaktní jednotky HMI/PLC s nízkonákladovou rezistivní dotykovou technologií – např. HMI nebo kombinovaná zařízení – jsou vhodná pro snadno ovladatelné aplikace v oblasti strojního inženýrství. Ovládací a řídicí jednotky jsou dostupné i pro náročnější aplikace s přitažlivým designem a vysoce výkonnou multidotykovou technologií. Atributy zahrnují intuitivní a přesné ovládání pomocí gest a také podporu multimédií.
Kam nové technologie směřují?
Ischen: „Možné je cokoliv. Významné množství velkých vynálezů vychází ze spotřební elektroniky. Chytré hodinky jako kompaktní řídící jednotky vybavené specifickými kontextovými nabídkami. Aplikace pracující s rozšířenou realitou si brzy najdou své místo v průmyslovém prostředí. Na veletrhu v Hannoveru společnost Eaton v roce 2017 představila první aplikace využívající brýle Microsoft Hololens. Nové dotykové technologie, jako je 3D dotyk nebo pohyb přejížděním na vypnutém displeji, se kterými se můžeme setkat u nejnovějších automobilů, jsou také velice zajímavé. Hologramový dotyk funguje prostřednictvím interakce s holografickými projekcemi. Tato oblast je opravdu zajímavá.
Ale ve výsledku záleží na tom, jak je relevantní praktická procedura.“
Více informací o tomto tématu najdete v odborné studii „Inovativní provozní koncepty pro novou generaci strojů“, která je ke stažení na Eaton.com/cz/HMI.
