อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรหรือ HMI ถูกกำหนดให้เป็นคุณลักษณะหรือส่วนประกอบของอุปกรณ์เฉพาะหรือแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์ที่ช่วยให้มนุษย์สามารถโต้ตอบกับเครื่องจักรได้ ตัวอย่างอุปกรณ์ HMI ทั่วไปที่เราพบเห็นในชีวิตประจำวัน ได้แก่ จอสัมผัสและแป้นพิมพ์
HMI ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นหน้าจอหรือจอสัมผัสที่เชื่อมต่อผู้ใช้กับเครื่องจักร ระบบ หรืออุปกรณ์ ผู้ปฏิบัติงานโรงงานใช้ HMI เพื่อควบคุมและทำให้เครื่องจักรและสายการผลิตเป็นระบบอัตโนมัติ HMI อาจเป็นจอภาพธรรมดาที่ติดตั้งบนเครื่องจักรของโรงงาน หน้าจอสัมผัสขั้นสูง แผงควบคุมที่รองรับมัลติทัช ปุ่มกด คอมพิวเตอร์ที่มีแป้นพิมพ์ อุปกรณ์พกพา หรือแท็บเล็ต
แปลโดย DeepL.com (เวอร์ชันฟรี)
วิวัฒนาการของอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร
การโต้ตอบกับเครื่องจักรโดยใช้การประมวลผลแบบแบตช์
ในช่วงทศวรรษ 1950 การประมวลผลแบบแบตช์ถือเป็นโหมดที่โดดเด่นในการจัดการกับเครื่องจักรในแง่ของอินพุต
การประมวลผลแบบแบตช์ต้องการให้ผู้ใช้ระบุรายละเอียดทั้งหมดและลำดับของงาน โดยปกติจะใช้บัตรเจาะรู บัตรเจาะรูจะถูกป้อนเข้าเครื่อง เครื่องจะประเมินบัตรเจาะรูและแสดงผลลัพธ์ การประมวลผลแบบแบตช์ไม่ใช่วิธีการโต้ตอบระหว่างคนกับเครื่องที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากเทคนิคนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด
การโต้ตอบกับเครื่องจักรโดยใช้อินเทอร์เฟซบรรทัดคำสั่ง
การพัฒนาอินเทอร์เฟซบรรทัดคำสั่งนั้นใช้การประมวลผลแบบแบตช์ การประมวลผลบรรทัดคำสั่งเป็นวิธีการโต้ตอบที่มากขึ้นสำหรับผู้ใช้ในการโต้ตอบกับเครื่อง และอนุญาตให้ผู้ใช้ออกคำสั่งโดยตรงไปยังเครื่อง ซึ่งทำได้โดยการป้อนข้อความบรรทัดต่อบรรทัดโดยใช้โปรแกรมที่รับข้อความ นี่เป็นวิธีหลักในการจัดการกับเครื่องในช่วงทศวรรษ 1960
การโต้ตอบกับเครื่องจักรโดยใช้ส่วนต่อประสานผู้ใช้แบบกราฟิก
อินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิก (GUI) ถือเป็นขั้นตอนต่อไปของการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ อินเทอร์เฟซเหล่านี้ช่วยให้ผู้ใช้ปลายทางสามารถโต้ตอบกับเครื่องจักรโดยใช้องค์ประกอบกราฟิกที่หลากหลาย เช่น หน้าต่าง ปุ่ม และไอคอน ซึ่งเรียกว่าโมเดล WIMP (หน้าต่าง ไอคอน เมนู และตัวชี้) อุปกรณ์ที่ใช้จริงในการทำงานร่วมกัน ได้แก่ อุปกรณ์ เช่น คีย์บอร์ดและเมาส์
เฟสหลัง WIMP
เนื่องด้วยการใช้คอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีที่เพิ่มมากขึ้นในสังคมยุคใหม่ จึงจำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ในระดับที่ซับซ้อนมากขึ้น ส่งผลให้มีการพัฒนาจอสัมผัสและอินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบจับได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับวัตถุเสมือนจริงโดยใช้ที่จับจริง
HMI และการผลิต
บทบาทของ HMI ในระบบ SCADA
ระบบ SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ส่วนใหญ่จะต้องอาศัยส่วนประกอบ HMI ที่ฝังอยู่ในระบบเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยระบบ SCADA ถือเป็นระบบควบคุมโดยรวมหลักในโรงงานหรือสถานที่ และมีหน้าที่ควบคุมการดำเนินการที่ซับซ้อนทั้งหมดที่เกิดขึ้น
โดยทั่วไปแล้ว ในการบูรณาการสายการผลิตกับ HMI นั้น HMI จะต้องเชื่อมต่อกับ Programmable Logic Controller (PLC) และ HMI จะแสดงข้อมูลที่ได้รับจาก PLC และให้ข้อมูลอินพุตจากผู้ใช้ไปยัง PLC การแสดงผลแบบกราฟิกเหล่านี้มักจะเรียบง่ายมาก
HMI พื้นฐานช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานหรือผู้จัดการโรงงานตรวจสอบพารามิเตอร์ทั่วไป เช่น อุณหภูมิเครื่องจักร จำนวนกระบวนการ สถานะเครื่องจักร และจำนวนวัสดุ
ตัวอย่างของ HMI และ SCADA
สถานการณ์มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับ HMI พบได้ในโรงงานบำบัดน้ำและน้ำเสียหลายแห่ง โรงงานเหล่านี้มักเผชิญกับความท้าทายเนื่องจากการบำบัดน้ำเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน เช่น การคัดกรอง การสูบน้ำ และการกำจัดจุลินทรีย์และสารตกค้างที่เป็นอันตรายต่างๆ นอกจากนี้ ขั้นตอนการบำบัดแต่ละขั้นตอนอาจเกิดขึ้นในพื้นที่ที่ห่างกันเป็นกิโลเมตร ซึ่งหมายความว่าการตรวจสอบและควบคุมอุปกรณ์และกระบวนการอาจเป็นเรื่องท้าทาย
โดยทั่วไปแล้วหน้าจอ HMI ที่รวมเข้ากับระบบ SCADA จะเชื่อมต่อกับ PLC ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบระดับน้ำ ค่า pH ปั๊ม ของแข็งที่ละลายอยู่ หรือระดับสารเคมีพิษบางชนิดได้จากระยะไกล
HMI สามารถใช้เปิดและปิดปั๊มตามระดับของถัง นอกจากนี้ หากค่า pH ลดลงต่ำกว่าระดับที่กำหนด HMI จะแสดงสัญญาณเตือน ซึ่งสามารถปรับค่าได้โดยใช้จอสัมผัส ด้วยวิธีนี้ HMI จึงทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการและขั้นตอนการบำบัดน้ำได้
HMI อุตสาหกรรมสมัยใหม่จำนวนมากที่พัฒนาขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมของโรงงานอัจฉริยะนั้นเต็มไปด้วยความสามารถด้านมัลติมีเดีย โดย HMI เหล่านี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถรับการแจ้งเตือนทาง SMS แบบบูรณาการเกี่ยวกับสถานะของเครื่องจักร การแจ้งเตือนทางอีเมล และยังรับชมวิดีโอแบบบูรณาการของกระบวนการในโรงงานได้อีกด้วย HMI ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นจะช่วยให้สามารถควบคุมเครื่องจักรและการทำงานหลายเครื่องจากระยะไกลได้ในหลายไซต์ รวมถึงวิเคราะห์การทำงานของโรงงาน HMI ยังสามารถแสดงแดชบอร์ดที่มี KPI ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและโรงงานได้อีกด้วย
ส่งผลให้บทบาทของ HMI พัฒนาอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีการบูรณาการเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง
ประโยชน์หลักของการลงทุนใน HMI ขั้นสูงสำหรับโรงงานของคุณ
ปัจจุบันมี HMI ขั้นสูงหลายตัวในตลาดที่สามารถตรวจสอบและควบคุมเครื่องจักรในโรงงานได้ ในแง่ของการลงทุนใน HMI ขั้นสูงที่มีคุณลักษณะมากมาย เช่น ความสามารถในการตรวจสอบเครื่องจักรจากระยะไกลและใช้แดชบอร์ดผลลัพธ์ KPI ประโยชน์หลักคือการปรับปรุงกระบวนการและการดำเนินงานของโรงงาน
ประโยชน์สำคัญอีกประการหนึ่งคือความสามารถในการดูข้อมูลสำคัญแบบเรียลไทม์ได้อย่างง่ายดาย คุณลักษณะเหล่านี้ของ HMI ขั้นสูงสมัยใหม่ช่วยลดความซับซ้อนของสภาพแวดล้อมของโรงงานได้อย่างมาก
นอกจากนี้ เจ้าของโรงงานสามารถใช้ HMI เพื่อตอบสนองต่อสภาวะที่เปลี่ยนแปลงหรือท้าทายได้อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเนื่องจากระยะเวลาหยุดทำงานลดลง ซึ่งทำให้เจ้าของโรงงานสามารถใช้ระบบอัจฉริยะที่ลดต้นทุนและของเสียได้ และปรับปรุงกระบวนการและผลกำไรในที่สุด
ในอนาคต HMI ระดับขอบหรือระดับเครื่องจักรจะมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และมีโอกาสแข่งขันได้แบบเรียลไทม์
ฉันควรสร้างหรือซื้อ HMI?
คำถามที่เจ้าของโรงงานมักเผชิญคือ "ฉันควรสร้างหรือซื้อ HMI" นี่เป็นคำถามกว้างๆ ที่ไม่มีคำตอบง่ายๆ เนื่องจากมีตัวแปรหลายอย่างที่ต้องพิจารณา คำถามบางส่วนที่ควรถาม ได้แก่:
- กระบวนการและการปฏิบัติการใดบ้างที่ HMI จำเป็นต้องควบคุมในโรงงาน?
- โรงงานจำเป็นต้องตรวจสอบเครื่องจักรและพารามิเตอร์ใดบ้าง?
- HMI ต้องมีความซับซ้อนขนาดไหน?
- องค์กรมีผู้เชี่ยวชาญและความรู้ภายในองค์กรหรือไม่?
- เจ้าของโรงงานมีเวลาออกแบบ พัฒนา และทดสอบ HMI หรือไม่
- ความต้องการของตลาดในการปรับปรุงผลิตภัณฑ์ให้ทันสมัยอย่างรวดเร็ว และบริษัทสามารถดำเนินการดังกล่าวได้หรือไม่
- ตลาดยังบังคับให้เกิดความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงต้องพิจารณาสิ่งเดียวกันนี้ด้วย
- เป็นไปได้หรือไม่ที่จะรวมเทคโนโลยีภายนอกเข้ากับทีมพัฒนาภายในที่มีอยู่
- งบประมาณที่มีอยู่คือเท่าไร?
- เป้าหมายสุดท้ายคืออะไร ต้นแบบง่ายๆ สำหรับโครงการวิจัย หรือเวอร์ชันควบคุมการทำงานของ HMI ที่มีอุปกรณ์ครบครัน?
ในท้ายที่สุด เว้นแต่เจ้าของหรือผู้ผลิตโรงงานจะมีประสบการณ์ในการออกแบบ พัฒนา และสร้าง HMI การซื้อมักจะมีความสมเหตุสมผลมากกว่า ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาและให้โซลูชันที่ได้รับการทดสอบแล้ว อย่างน้อยที่สุด ควรทำการวิจัย และผู้ผลิตหรือเจ้าของโรงงานควรปรึกษาที่ปรึกษาหรือผู้เชี่ยวชาญก่อนเริ่มออกแบบ HMI ของตนเอง
อนาคตของการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์
ปัจจุบัน มีการคาดการณ์ต่างๆ มากมายว่าอนาคตของ HCI ระดับถัดไปจะเป็นอย่างไร เทคโนโลยีต่างๆ เช่น คลาวด์คอมพิวติ้ง การคำนวณแบบรับรู้ และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) คาดว่าจะมีบทบาทในการพัฒนา HCI ระดับถัดไป
การคาดการณ์สิ่งที่จะเกิดขึ้นในระดับการมีส่วนร่วมครั้งต่อไปถือเป็นความท้าทาย อย่างไรก็ตาม ไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะมีความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ในระดับที่สูงขึ้นซึ่งจะผลักดันผลผลิตในทุกอุตสาหกรรม
เพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรม 4.0 HMI อุตสาหกรรมจะได้เห็นการบูรณาการเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่กำลังเกิดขึ้นเพิ่มเติมซึ่งจะส่งผลกระทบต่อ HMI โดยรวม