Wat is HMI (human machine interface) precies?

Zoals de naam al aangeeft, is een HMI een type interface waarmee mensen met machines, systemen of apparaten kunnen communiceren. HMI user interfaces zijn ontworpen voor tweerichtingscommunicatie: ze presenteren informatie aan operators en stellen hen in staat opdrachten in te voeren. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is een HMI meer dan alleen een touchpanel. Het omvat een breed scala aan elementen die de operator aanraakt, ziet, hoort of gebruikt om functies uit te voeren en informatie te ontvangen. Hieronder vallen elektromechanische knoppen, schakelaars, visuele en hoorbare statusindicatoren en gelaagde touchscreens met grafische user interfaces (GUI's) met digitale toetsen.

Het doel van een HMI-systeem

Het hoofddoel van een HMI is om efficiënte en effectieve communicatie tussen de operator en de machine te vergemakkelijken. Door een gebruiksvriendelijke interactie tussen mens en machine te bieden, maken HMI’s het voor operators eenvoudiger om machines, systemen of processen te monitoren en bedienen. Deze interactie kan variëren van eenvoudige functies, zoals het in- of uitschakelen van een apparaat, tot complexere handelingen, zoals het configureren van systeemparameters of het oplossen van problemen. Achter elke bedieningsinterface bevindt zich doorgaans een programmeerbare logische controller (PLC), die bij touchpanels ook direct met de HMI kan geïntegreerd worden.

Industriële HMI-panelen

Industriële mens-machine-interfaces spelen een essentiële rol in verschillende sectoren, waaronder de productie, energie, transport en gezondheidszorg. Deze HMI-bedieningspanelen zijn zo ontworpen dat ze bestand zijn tegen zware omstandigheden, en betrouwbare prestaties leveren onder veeleisende omstandigheden.

Industriële HMI’s toepassingen

Industriële HMI-panelen worden in een breed scala aan toepassingen gebruikt, zoals:

• Productie: productieprocessen monitoren en controleren, machines beheren en de productkwaliteit waarborgen
• Energie: toezicht houden op systemen voor energieopwekking en distributie, hernieuwbare energiebronnen managen en energie-efficiëntie optimaliseren
• Transport: toezicht houden op transportsystemen, zoals spoorwegen, metro's en luchthavens, om hun veilige en efficiënte werking te garanderen
• Gezondheidszorg: medische apparatuur beheren, patiëntgegevens monitoren en de veiligheid en het comfort van patiënten waarborgen
   

Uitdagingen en ontwerpoverwegingen voor industriële HMI's

Het ontwerpen van industriële HMI's brengt unieke uitdagingen met zich mee, waaronder:

• Veeleisende omgevingen: Industriële HMI's moeten bestand zijn tegen extreme temperaturen, vochtigheid, stof en trillingen.
• Betrouwbaarheid: De prestaties van deze interfaces moeten consistent en betrouwbaar zijn, ook als ze continu in gebruik zijn.
• Beveiliging: Zij moeten de bescherming van gevoelige gegevens waarborgen en ongeautoriseerde toegang tot het systeem voorkomen, bijvoorbeeld door middel van rol- en machtigingsbeheer.
• Personalisatie: Een industriële HMI moet worden afgestemd op de specifieke behoeften van de betreffende sector en de operationele vereisten van de faciliteit.
   

Componenten van een HMI-systeem

Een HMI-paneel of -systeem bestaat uit verschillende hardware- en softwarecomponenten die samenwerken om een ​​naadloze gebruikerservaring te bieden. Deze componenten omvatten:

• Touchpanels: Dit zijn tegenwoordig de meestgebruikte HMI-apparaten, waarmee operators via aanraakbediening met machines kunnen communiceren.
• Elektromechanische knoppen en schakelaars: Veel HMI's bevatten ook fysieke knoppen en schakelaars die tactiele feedback geven, met name in omgevingen waar touchpanels mogelijk niet geschikt zijn.
• Statusindicatoren: Visuele en auditieve indicatoren waarschuwen operators over de status van de machine, zodat ze snel problemen kunnen beoordelen en erop kunnen reageren.
• Grafische user interfaces (GUI's): GUI's bieden een visuele weergave van de functies en handelingen van de machine, waardoor operators de machine gemakkelijker kunnen begrijpen en bedienen.
• Connectiviteit: De communicatiekanalen die de HMI verbinden met andere apparaten of systemen, zoals PLC's, sensoren en actuatoren.
   

De sleutel tot een succesvolle HMI

Hoe gebruiksvriendelijk een HMI-controller is, hangt af van een grondige kennis van de gebruiker en de context waarin de HMI gebruikt gaat worden. Voordat u een HMI ontwerpt, is het van essentieel belang om rekening te houden met de diverse demografische gegevens van toekomstige gebruikers en hun specifieke behoeften, mogelijkheden en beperkingen. Deze gebruikersgerichte aanpak zorgt ervoor dat de HMI intuïtief, efficiënt en toegankelijk is voor alle gebruikers.

De gebruiker begrijpen

Een goed onderbouwde definitie van de gebruiker vereist het analyseren van verschillende factoren, zoals:

• Gebruikersdemografie: opleidingsniveau, technische vaardigheid of andere factoren die relevant kunnen zijn 
• Rol van de gebruiker: de specifieke taken en verantwoordelijkheden van de operator, die kunnen variëren afhankelijk van hun functie (normale gebruiker, beheerder, enz.)
• Fysieke locatie: de werkomgeving, inclusief factoren zoals verlichting, temperatuur, geluids- en trillingsniveaus, blootstelling aan stof, water en chemicaliën, en of de HMI binnen of buiten zal worden gebruikt
• Uit te voeren taken: de specifieke handelingen die de operator moet verrichten met behulp van het HMI-systeem
   

Een gebruikersgerichte aanpak hanteren

Om een ​​effectieve HMI te creëren, is het essentieel om een ​​gebruikersgerichte aanpak te hanteren. Dit omvat:

• Gebruikersonderzoek uitvoeren: gegevens verzamelen over gebruikersbehoeften, voorkeuren en knelpunten door middel van enquêtes, interviews en observaties
• Ontwerpen voor bruikbaarheid: een interface creëren die gemakkelijk te leren is, efficiënt in gebruik en het risico op fouten minimaliseert.
• Prototyping en testen: prototypes ontwikkelen en bruikbaarheidstesten uitvoeren om potentiële problemen te identificeren en aan te pakken vóór de definitieve implementatie van de HMI
• Iteratieve verbetering: de HMI continu verfijnen op basis van gebruikersfeedback en veranderende eisen
   

Voordelen van een goed ontworpen HMI

Een goed ontworpen HMI biedt talloze voordelen, waaronder:

• Verbeterde gebruikerservaring: Een intuïtieve en gebruiksvriendelijke interface verhoogt de tevredenheid en productiviteit van de operator.
• Verhoogde efficiëntie: Dankzij gestroomlijnde workflows en eenvoudige toegang tot informatie kunnen operators taken sneller en nauwkeuriger uitvoeren.
• Hogere veiligheid: Door informatie op een duidelijke en beknopte manier te presenteren, kunnen operators beter gefundeerde beslissingen nemen en wordt de kans op fouten verkleind.
• Beter situationeel bewustzijn: HMI's kunnen realtime gegevens en meldingen bieden, waardoor operators op de hoogte blijven van de status van het systeem en snel kunnen reageren op eventuele problemen. Dit is vooral belangrijk in de huidige fabrieken, waar één operator vaak verantwoordelijk is voor meerdere machines die mogelijk niet direct naast elkaar staan.

Voordelen van mobiele en draagbare HMI's

De integratie van mobiele en draagbare apparaten in HMI-systemen biedt een aantal belangrijke voordelen, waaronder:

• Grotere mobiliteit: Waar operators zich ook bevinden in de faciliteit, ze kunnen de controle over de machines behouden, waardoor ze sneller kunnen reageren op eventuele problemen.
• Beter situationeel bewustzijn: Wearables voorzien operators in realtime van meldingen en belangrijke gegevens, waardoor ze op de hoogte blijven van de status en prestaties van de machine.
• Verbeterde efficiëntie: Mobiele apparaten en wearables stroomlijnen de werkzaamheden door eenvoudig toegang te bieden tot informatie en bedieningsfuncties, waardoor de tijd en moeite die nodig zijn om machines te beheren worden verminderd.
   

Toekomstige HMI-trends

Naarmate de technologie en de behoeften van gebruikers zich blijven ontwikkelen, veranderen ook de mogelijkheden van HMI's. Een aantal recente of opkomende trends zullen bedieningsinterfaces transformeren, en intelligenter en adaptiever maken:

• De volledige uitrol van Industrie 4.0 omvat de verbinding van HMI's met het Internet of Things (IoT), of meer specifiek, het Industrial Internet of Things (IIoT), om realtime gegevensuitwisseling en monitoring op afstand mogelijk te maken. Dit maakt geavanceerde analyses mogelijk, die gebruikt kunnen worden voor voorspellende inzichten en om de systeemprestaties te optimaliseren.
• Artificiële intelligentie (AI) en machine learning (ML) zorgen ervoor dat HMI-systemen kunnen leren van gebruikersinteracties en zich kunnen aanpassen aan individuele voorkeuren. Dit leidt tot persoonlijkere en efficiëntere interfaces die anticiperen op de behoeften van de operator. HMI's op basis van AI kunnen bijvoorbeeld historische gegevens analyseren om potentiële problemen te voorspellen en onderhoudsaanbevelingen te doen. Zo wordt downtime verminderd en de productiviteit verhoogd.
• Augmented reality (AR) en virtual reality (VR) gaan de HMI-ervaring revolutioneren door deze meeslepender en interactiever te maken. AR kan digitale informatie over de fysieke omgeving projecteren, waardoor operators gegevens en instructies rechtstreeks in hun gezichtsveld kunnen zien. Met VR wordt het mogelijk om complexe scenario's te simuleren, zodat operators hun vaardigheden in een veilige en gecontroleerde omgeving kunnen oefenen en verfijnen.
• Tegenwoordig worden ook technologieën voor spraakherkenning en NLP (Natural Language Processing) in HMI's geïntegreerd, waardoor operators machines kunnen bedienen door simpelweg spraakopdrachten te geven. Dit vereenvoudigt de werkzaamheden en vermindert de noodzaak voor fysieke, ‘hands-on’ interactie met de interface. Spraakgestuurde HMI's kunnen ook verbale feedback geven, wat de communicatie verbetert en de algehele gebruikerservaring verbetert.
• Biometrische authenticatie, inclusief vingerafdrukken en gezichtsherkenning, kan de beveiliging en bruikbaarheid van HMI's verbeteren. Deze technologieën zorgen ervoor dat bepaalde besturingsfuncties van machines alleen toegankelijk zijn voor bevoegd personeel. Hierdoor wordt het risico op ongeautoriseerd gebruik verkleind en de veiligheid van de werkzaamheden verbeterd.