Upgrade naar Contextuele HMI's: efficiëntie verhogen ten opzichte van traditionele stationaire interfaces

In recente jaren hebben Stationaire HMI's worsteld om bij te benen met de verwachtingen van mobiele operators, wat leidt tot een vacuum dat snel wordt ingevuld door meer geavanceerde Contextuele HMI's. Het probleem zit in het gebrek aan efficiëntie. Bijvoorbeeld, onderhoudsingenieurs verspillen continu hun tijd tussen het inspecteren van de stationaire HMI en de fysieke locatie waar de asset is. Er zijn diverse gevallen waar het onderhoud uitgevoerd moet worden aan de tegenoverliggende kant van de asset waar de stationaire HMI-display zich bevindt. Dit treedt meestal op tijdens troubleshooting, diagnostiek, inbedrijfstelling of apparatuurwisselingen wanneer de operator de staatparameters van de asset moet verifiëren.

Mobiliteit is een van de meest waardevolle features van contextuele HMI's voor ingenieurs en operators. Een werkstation HMI gebruikt doorgaans een webbrowser, maar met contextuele HMI's wordt de moeilijkheid geëlimineerd om een veel groter scherm op een mobiel apparaat te browsen. Per definitie betekenen contextuele HMI's dat het display aangepast wordt volgens de specificaties van het apparaat van de werknemer, passend bij de behoefte van het werk dat uitgevoerd moet worden.

De specifieke HMI-componenten die op het display van de operator worden weergegeven, worden naar zijn/haar apparaat gepusht via een contextuele mobiliteitsserver, die bewust is van de locatie en toegangsniveau van de gebruiker. Dit gebeurt alleen wanneer de werknemer binnen een gespecificeerd bereik van het apparaat is dat onderhouden/opgesteld moet worden. Om veiligheidsredenen is het imperatief dat het apparaat automatisch verwijderd wordt van de HMI-service na een bepaalde tijdsframe of proximiteitsniveau.

Een fabrieksmanager kan vol voordeel uit contextuele HMI's halen wanneer de geïmplementeerde infrastructuur niet gestopt is met complexiteiten. Mobiele apparaten zitten in de kern van contextuele HMI-infrastructuur. Met vooruitgang in mobiele technologieën, is geo-locatie en draadloze connectiviteit betaalbaar beschikbaar in apparaten, wat het haalbaar maakt om een dynamische en contextuele HMI te bieden gebaseerd op de nabijheid van de werknemer tot een geografisch gebied. De definitie van een "geografisch gebied" is vaag en ligt bij de faciliteitsmanagers; een zone kan een kamer, een verdieping of het hele faciliteit zijn, of het kan slechts een paar meter rond het apparaat in kwestie zijn.

Geografische zones kunnen ontworpen worden met behulp van geo-tags zoals near-field communications (NFC), Bluetooth low energy beacons (iBeacons) of QR-codes, die dan strategisch rond assets geplaatst worden om contextuele HMI-push naar mobiele apparaten te eliciteren. Vervolgens moet een veilige proximiteitsdiensten mobiele applicatie ontwikkeld worden die identificatie ontvangt van de geo-tags wanneer het bereik van de zone overtreden wordt. Als meer dan één apparaat binnen een specifiek bereik gebruikt moet worden, dan is een geo-tag met een sterker signaal nodig. Het concept heet "geo-fencing", wat controle-acties toestaat om plaats te vinden gebaseerd op de zone waarin de operator zich bevindt.

De volgorde van operatie is als volgt:

• Het mobiele apparaat draait de applicatie die communicatie tot stand brengt met de contextuele mobiliteitsserver via een standaard IP-protocol over Wi-Fi of cellulair netwerk.
• De contextuele mobiliteitsserver evalueert het verzoek en authenticatie de gebruiker.
• Op basis van het authenticatieniveau, pusht de server de benodigde informatie en controls naar het mobiele apparaat.
• De gepushte informatie en controle passen volgens de displaycapaciteiten van het mobiele apparaat.

Het moet opgemerkt worden dat noch de contextuele mobiliteitsserver noch de mobiele app direct communiceert met de asset. De rol van monitoring, controle en automatisering blijft bij het Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) of Building Management System (BMS), met de contextuele mobiliteitsserver die fungeert als intermediair. Het ontvangt inputs van het mobiele apparaat die het dan doorstuurt naar de SCADA/BMS met behulp van OPC of andere compatibele protocollen.

De gehele infrastructuur rust op twee technologieën:

• Contextuele Mobiliteitsserver
• Contextuele Logica Engine

De mobiliteitsserver is verantwoordelijk voor het onderhouden van een database die geo-zones, gebruikersprofielen en informatie over apparatuur-controls, acties en events bijhoudt. De Contextuele Logica Engine voert alle authenticaties uit en genereert passende acties voor de distributie van informatie naar het mobiele apparaat. Dit kan resources omvatten zoals schema's, tekeningen, etc. die operators nodig hebben om hun taak te vervullen.

Door Contextuele HMI's kunnen operators en onderhoudspersoneel hun taken effectiever uitvoeren, door grotere situationele bewustzijn en intelligente controle. Benodigde informatie wordt automatisch naar het mobiele apparaat gepost wanneer de server detecteert dat de gebruiker de geo-zone is binnengekomen en alle authenticatieprocedures vervuld zijn. Dit elimineert de noodzaak voor een HMI ontworpen voor de asset, samen met de last van het installeren van een monitorscherm dat uiteindelijke in een ongeschikte locatie zal zijn. Wanneer een fout optreedt, kan de dichtstbijzijnde technicus geroepen worden, wat niets anders vereist dan zijn/haar mobiele apparatuur om troubleshooting uit te voeren. In tegenstelling, kan onderhoud lastig worden als het HMI-scherm zelf beschadigd wordt tijdens een ongeluk.

De contextuele mobiliteitsinfrastructuur zou incompleet zijn zonder een privé en het meest belangrijk veilig messagingsysteem, aangezien het operators toestaat om informatie met elkaar alsook met de control room uit te wisselen. De functionaliteiten van het messagingsysteem hoeven niet geavanceerd te zijn, maar moeten ten minste tekst, foto's, video's en audio-communicatie omvatten.

Een geïntegreerd messagingsysteem is nuttiger dan third-party software aangezien het productiviteit boost. Gebruikers hoeven niet schermen te wisselen of zich zorgen te maken over het onthullen van vertrouwelijke informatie, en de berichten kunnen een permanent deel worden van het Operations & Maintenance-record. Al dit is niet mogelijk met third-party apps. Bovendien stelt elektronisch messagen berichten in staat om gericht te worden binnen gespecificeerde toegangsgroepen of individuen, wat op zijn beurt kan worden gesuperviseerd door de fabrieksmanager.

Een contextuele mobiliteitsinfrastructuur zou alleen succesvol zijn als mobiele apparaten toegang hebben tot het netwerk in alle locaties. Slecht signaalsterkte kan leiden tot onderbreking of traagheid die het doel van contextuele HMI's teniet zou doen. Daarom, naast effectieve plaatsing van geo-tags, moet het ontwerp de werkbelasting die een specifiek asset zal tegenkomen, incorporeren, de netwerkinfrastructuurcapaciteiten dienovereenkomstig kiezen.

Tot slot, de hoge kosten van het implementeren van een contextuele HMI-oplossing kunnen een belemmerende factor zijn, echter, de lange-termijnvoordelen, zoals eliminatie van stationaire HMI's, verhoogde productiviteit en verbeterde veiligheid, zullen het voordeel compenseren.