Giao diện người-máy (HMI) đã trải qua một cuộc cách mạng trong thời đại công nghiệp 4.0 và sự phát triển của Internet of Things (IoT). Trong tương lai, khi thế giới trở nên ngày càng kết nối và thông minh hơn, vai trò của HMI sẽ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. 

Với khả năng kết nối và tương tác với các hệ thống và thiết bị công nghiệp, HMI không chỉ là giao diện giữa con người và máy móc, mà còn là điểm tựa cho sự hợp tác mạnh mẽ giữa hai thực thể này. Trước tầm quan trọng ngày càng tăng của HMI trong thế giới IoT, chúng ta hãy khám phá tương lai hứa hẹn và tiềm năng không giới hạn của công nghệ này.

Vì sao cần xem xét lại HMI trong thời đại số hóa?

Việc trả lời câu hỏi "Tại sao cần xem xét lại HMI?" đòi hỏi phải nêu rõ một chút về lịch sử sản xuất.

Ở cốt lõi là một câu hỏi đơn giản nhưng gây hiểu nhầm: “HMI được thiết kế với mục đích gì?”

HMI được thiết kế để biến các quy trình công nghiệp phức tạp trở nên dễ hiểu và thực hiện đối với người vận hành.

HMI đã làm việc này rất tốt, nhưng đồng thời lại có một số hạn chế. Các thiết bị HMI ngày nay trở nên vô cùng phức tạp.

Mô phỏng các quy trình công nghiệp là công việc khó khăn - thậm chí có thể coi là một nghệ thuật. Thiết kế giao diện người dùng không giống việc mô phỏng các hệ thống công nghiệp. Một kỹ sư điều khiển từng có kinh nghiệm thiết kế HMI đã tóm gọn vấn đề này một cách rất chính xác:

"Bây giờ, hàng ngàn người vận hành trên toàn cầu đang điều khiển các quy trình trị giá hàng tỷ đô la thông qua việc nhìn vào những biểu đồ nguyên thủy được thiết kế vào thời điểm chúng ta thực sự chưa hiểu rõ chúng."

Mặc dù ông có thể nói hơi quá lời để tạo hiệu ứng tu từ (và có thể chỉ đúng hơn trong ngành công nghiệp chế biến so với ngành công nghiệp rời rạc), nhưng ý chính vẫn được giữ nguyên. Các thiết bị HMI hiện tại không được tối ưu hóa cho trải nghiệm người dùng.

Hiện tại, tình hình đang thay đổi và thay đổi rất nhanh. Đây là những yếu tố hàng đầu.

• Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng thiết kế HMI kém chất lượng làm tăng nguy cơ. Thiết kế giao diện quan trọng để bảo vệ người lao động và tài sản.
• Trong thập kỷ qua, chúng ta đã chứng kiến một cuộc cách mạng về giao diện người dùng trong cuộc sống hàng ngày. Việc sử dụng điện thoại thông minh đã chứng minh sức mạnh của giao diện đơn giản. Người lao động muốn các hệ thống công nghiệp tuân theo các nguyên tắc tương tự.
• Cuộc cách mạng số trong ngành sản xuất đã mở ra cách kết nối, giám sát và tương tác với các quy trình công nghiệp mới. Tự nhiên, HMI sẽ tích hợp những tiến bộ này.

Dựa trên những tiến bộ này, tương lai của HMI sẽ như thế nào?

Tương lai của HMI

Tương lai của HMI phát triển theo bốn hướng chính:

1. Bảng điều khiển trực quan
2. Ứng dụng trên máy
3. Kết nối IIoT
4. HMI di động

Mỗi phần đều có sự tương tác chặt chẽ, vì vậy hãy xem xét từng phần một.

Bảng điều khiển trực quan

Chúng ta đã sử dụng một loại HMI được thiết kế hoàn hảo trong cuộc sống hàng ngày mà không hề nhận ra: điện thoại thông minh.

Hãy nghĩ về cách điện thoại thông minh tổ chức thông tin.

Trên màn hình, các biểu tượng được sắp xếp gọn gàng thành một lưới. Bạn có thể chạm vào màn hình cảm ứng để truy cập thông tin bạn cần. Khi bạn muốn thực hiện một hành động nào đó, bạn chỉ cần chạm vào ứng dụng tương ứng.

Bạn có thể đặt món ăn, thanh toán hóa đơn, gọi xe - tất cả những gì bạn cần đều nằm ngay trong tầm tay. Và việc tìm kiếm không bao giờ khó khăn.

Tuy nhiên, việc đưa sản xuất lên một tầm cao mới không chỉ đơn giản là sao chép HMI trên điện thoại thông minh. Quan trọng hơn là mô phỏng nguyên tắc thiết kế đằng sau điện thoại thông minh.

Những gì thực sự cần cho HMI là khả năng tách biệt ứng dụng và thông tin thành các phần riêng biệt và dễ sử dụng. Một người vận hành nên dễ dàng hiểu màn hình trước mặt, biết được những tùy chọn có sẵn và có thể thực hiện hành động một cách dễ dàng. Sự điều khiển trực quan thực sự đến từ việc sắp xếp các chức năng thành các ứng dụng riêng biệt.

Ứng dụng trên máy

Điều này liên quan đến phần trước. Các ứng dụng ngày càng trở thành một phần cốt lõi của quy trình sản xuất.

Vì vậy, việc chạy ứng dụng trên HMI là điều có lý.

Đối với nhiều nhà sản xuất, HMI cần cho phép người vận hành truy cập thông tin về hiệu suất và cấu hình của máy. Trên HMI hiện đại, người vận hành có thể trực tiếp truy cập vào các ứng dụng giám sát máy trên chính máy móc.

Với giám sát máy trên máy, người vận hành có thể nhanh chóng truy cập thông tin về hiệu suất, điều kiện hoạt động, trạng thái và các chỉ số tổng quan khác như OEE và OPE.

Tuy nhiên, ứng dụng máy không chỉ dừng lại ở việc giám sát máy móc.

HMI hiện đại cũng có khả năng lưu trữ các ứng dụng hoạt động trên máy. Mà không cần rời khỏi máy, người vận hành và kỹ thuật viên có thể truy cập hướng dẫn về cài đặt máy, hướng dẫn bảo trì, thông tin về thay đổi, tài liệu sửa chữa và biểu mẫu báo cáo.

Ngoài ra, còn có các ứng dụng quản lý công cụ (cho phép xem vị trí, thời gian sử dụng và tình trạng công cụ), và thông tin về hiệu suất của toàn bộ hệ thống.

Với HMI hiện đại, tất cả những ứng dụng này có thể được truy cập từ một điểm duy nhất.

HMI kết nối IIoT

Trong suốt 10 năm qua, chúng ta đã chứng kiến sự ra đời của các phương pháp mới để truyền thông trong môi trường nhà máy.

Với sự phát triển của đám mây, thiết bị thông minh và giao thức truyền thông mở, việc kết nối các quy trình đã trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Kết quả là, nhà sản xuất ngày nay mong đợi HMI có khả năng kết nối với đa dạng thiết bị. Họ muốn giao tiếp với các thiết bị và máy móc từ bất kỳ đâu, không chỉ giới hạn ở các điểm terminal.

Về mặt lý thuyết, HMI kết nối IIoT là một phần mở rộng tự nhiên của mô hình ứng dụng trực quan.

HMI di động

Cuối cùng, tương lai của HMI bao gồm các giao diện đa dạng hơn so với những gì chúng ta thường nghĩ.

Hiện nay, các thiết bị như máy tính bảng và điện thoại di động đã thực hiện nhiều chức năng mà trước đây chỉ có thể được thực hiện thông qua HMI trên máy hoặc terminal độc lập.

Có thể trong tương lai, các giao diện này sẽ tiếp tục phát triển thành đồng hồ thông minh, thiết bị đeo tay hoặc các loại điều khiển mới khác, tuy điều này vẫn chưa rõ.

Tuy nhiên, xu hướng rõ ràng là nhà sản xuất mong muốn có khả năng giám sát và điều khiển hoạt động từ bất kỳ nơi nào.

Và với công nghệ sản xuất số đang phát triển, điều này sẽ trở thành hiện thực.

Kết luận: 

Mối quan hệ chặt chẽ giữa con người và máy móc

Giao diện người-máy đã, và sẽ tiếp tục đóng vai trò là một phần quan trọng của ngành sản xuất.

Tuy nhiên, chức năng của chúng đang mở rộng nhanh chóng.

Ngày nay, chúng ta có nhiều lựa chọn hơn bao giờ hết để đơn giản hóa trải nghiệm người vận hành, cải thiện quá trình điều khiển và chạy các ứng dụng.