Stationaire HMI's vervangen door contextuele HMI's

In de afgelopen jaren hebben stationaire HMI's moeite gehad om aan de verwachtingen van mobiele operators te voldoen, wat leidde tot een vacuüm dat wordt snel gevuld door meer geavanceerde contextuele HMI's . Het probleem vindt zijn oorsprong in het gebrek aan efficiëntie. Onderhoudstechnici verspillen bijvoorbeeld voortdurend hun tijd tussen het inspecteren van de stationaire HMI en de fysieke locatie waar het activum zich bevindt. Er zijn verschillende gevallen waarin het onderhoud moet worden uitgevoerd aan de andere kant van het activum van waar het stationaire HMI-display zich bevindt. Dit gebeurt meestal tijdens het oplossen van problemen, diagnose, inbedrijfstelling of omschakeling van apparatuur wanneer de operator de statusparameters van het activum moet verifiëren.

Mobiliteit is een van de meest waardevolle kenmerken van contextuele HMI's voor technici en operators. Een HMI van een werkstation maakt meestal gebruik van een webbrowser, maar met contextuele HMI's wordt de moeilijkheid om op een veel groter scherm op een mobiel apparaat te bladeren, geëlimineerd. Contextuele HMI's betekenen per definitie dat de weergave wordt aangepast volgens de apparaatspecificatie van de werknemer, passend bij de behoefte van het uit te voeren werk.

De specifieke HMI-componenten die op het display van de operator worden weergegeven, worden naar zijn/haar apparaat gepusht via een contextuele mobiliteitsserver, die op de hoogte is van de locatie en het toegankelijkheidsniveau van de gebruiker. Dit gebeurt alleen wanneer de werknemer zich binnen een bepaald bereik van het apparaat bevindt dat moet worden onderhouden/ingesteld. Om veiligheidsredenen is het absoluut noodzakelijk dat het apparaat na een bepaald tijdsbestek of nabijheidsniveau automatisch uit de HMI-service wordt verwijderd.

Een fabrieksmanager kan optimaal profiteren van contextuele HMI's wanneer de geïmplementeerde infrastructuur niet vol zit met complexiteiten. Mobiele apparaten vormen de kern van de contextuele HMI-infrastructuur. Met de vooruitgang in mobiele technologieën zijn geolocatie en draadloze connectiviteit betaalbaar beschikbaar in apparaten, waardoor het mogelijk is om een ​​dynamische en contextuele HMI te bieden op basis van de nabijheid van de werknemer tot een geografisch gebied. De definitie van een "geografisch gebied" is vaag en is aan de facility managers; een zone kan een kamer, een verdieping of de hele faciliteit zijn, of het kan slechts een paar meter rond het apparaat in kwestie zijn.

Geografische zones kunnen worden ontworpen met behulp van geotags zoals Near Field Communications (NFC), Bluetooth low-energy beacons (iBeacons) of QR-codes, die vervolgens strategisch rond assets worden geplaatst om contextuele HMI-push naar mobiele apparaten uit te lokken. Vervolgens moet een mobiele applicatie voor beveiligde nabijheidsdiensten worden ontwikkeld die identificatie van de geotags ontvangt wanneer het bereik van de zone wordt overschreden. Als er binnen een bepaald bereik meer dan één apparaat moet worden gebruikt, is een geotag met een sterker signaal nodig. Het concept wordt "geofencing" genoemd, waardoor controleacties kunnen plaatsvinden op basis van de zone waarin de operator zich bevindt.

De volgorde van werken is als volgt:

• Het mobiele apparaat voert de applicatie uit die communicatie tot stand brengt met de contextuele mobiliteitsserver met behulp van een standaard IP-protocol via Wi-Fi of mobiel netwerk.
• De contextuele mobiliteitsserver evalueert het verzoek en authenticeert de gebruiker.
• Op basis van het authenticatieniveau stuurt de server de benodigde informatie en bedieningselementen naar het mobiele apparaat.
• De gepushte informatie en bediening passen bij de weergavemogelijkheden van het mobiele apparaat.

Opgemerkt moet worden dat noch de contextuele mobiliteitsserver, noch de mobiele app rechtstreeks met het activum communiceert. De rol van monitoring, controle en automatisering blijft bij Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) of Building Management System (BMS), met de contextuele mobiliteitsserver als tussenpersoon. Het ontvangt invoer van het mobiele apparaat die het vervolgens doorstuurt naar de SCADA/BMS met behulp van OPC of andere compatibele protocollen.

De volledige infrastructuur berust op twee technologieën:

• Contextuele mobiliteitsserver
• Contextuele logische engine

De mobiliteitsserver is verantwoordelijk voor het onderhouden van een database die de geozones, gebruikersprofielen en informatie over de apparatuurcontroles, acties en gebeurtenissen bijhoudt. De Contextual Logic Engine voert alle authenticaties uit en genereert passende acties voor de distributie van informatie naar het mobiele apparaat. Dit kunnen middelen zijn zoals schema's, tekeningen, enz. die de operators nodig hebben om hun taak te vervullen.

Via contextuele HMI's kunnen operators en onderhoudspersoneel hun taken effectiever uitvoeren, door een groter situationeel bewustzijn en intelligente controle. Vereiste informatie wordt automatisch naar het mobiele apparaat gepost wanneer de server detecteert dat de gebruiker de geo-zone is binnengegaan en aan alle authenticatieprocedures is voldaan. Dit elimineert de noodzaak voor het hebben van een HMI die is ontworpen voor het activum, samen met het gedoe van het installeren van een monitorscherm dat uiteindelijk op een ongeschikte locatie komt te staan. Wanneer er een storing optreedt, kan de dichtstbijzijnde technicus worden gebeld, die niets anders nodig heeft dan zijn/haar mobiele apparaat om het probleem op te lossen. Onderhoud kan daarentegen lastig worden als het HMI-scherm zelf beschadigd raakt tijdens een ongeval.

De infrastructuur voor contextuele mobiliteit zou onvolledig zijn zonder een particulier en vooral veilig berichtensysteem, aangezien het operators in staat stelt om informatie uit te wisselen met zowel elk als de controlekamer. De functionaliteiten van het berichtensysteem hoeven niet geavanceerd te zijn, maar moeten op zijn minst tekst, foto's, video's en audiocommunicatie omvatten.

Een geïntegreerd berichtensysteem is nuttiger dan software van derden, omdat het de productiviteit verhoogt. Gebruikers hoeven niet van scherm te wisselen of zich zorgen te maken over het vrijgeven van vertrouwelijke informatie, en de berichten kunnen een permanent onderdeel worden van het Operations &Maintenance-record. Dit alles is niet mogelijk met apps van derden. Bovendien maakt elektronische berichtgeving het mogelijk om berichten te sturen binnen bepaalde toegangsgroepen of individuen, die op hun beurt kunnen worden gecontroleerd door de fabrieksmanager.

Een contextuele mobiliteitsinfrastructuur is alleen succesvol als mobiele devices op alle locaties toegang hebben tot het netwerk. Een slechte signaalsterkte kan leiden tot onderbreking of traagheid die het doel van contextuele HMI's zou tenietdoen. Daarom moet het ontwerp, naast de effectieve plaatsing van geotags, rekening houden met de werklast die een bepaald activum zal tegenkomen, waarbij de mogelijkheden van de netwerkinfrastructuur dienovereenkomstig worden gekozen.

Ten slotte kunnen de hoge kosten van het implementeren van een contextuele HMI-oplossing een belemmerende factor zijn, maar de voordelen op de lange termijn, zoals de eliminatie van stationaire HMI's, hogere productiviteit en verbeterde veiligheid, zullen het voordeel tenietdoen.