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23 novembre 2017

Come rendere l’HMI adatto alle applicazioni IIoT

Wonderware Italia
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Wonderware è leader globale nel settore del software HMI (Human Machine Interface), SCADA e operations management in tempo reale. Le soluzioni Wonderware consentono di sincronizzare le operations industriali e manifatturiere con gli obiettivi di business per migliorare efficienza, flessibilità e profittabilità. Le soluzioni software Wonderware offrono significativi vantaggi di costo nello sviluppo, implementazione e manutenzione di applicazioni industriali per l'industria manifatturiera e le infrastrutture.


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Il primo passo è analizzare le funzionalità dell’interfaccia HMI che agevolano le implementazioni IIoT.

L’Industrial Internet of Things (IIoT) è già arrivato o arriverà presto in ogni impianto industriale: se implementato correttamente, potrà portare un miglioramento delle operations in diverse aree, trasformando i dati grezzi provenienti dai sensori e da altre fonti in informazioni fruibili e fornendo velocemente queste informazioni a chi ne può fare l’uso migliore.

Per l’implementazione di applicazioni IIoT, si possono sfruttare i sistemi già presenti sull’impianto. Ad esempio, nella maggior parte degli impianti industriali sono installate e sono operative una o più interfacce uomo-macchina (HMI). Le applicazioni HMI sono tradizionalmente basate su PC, ma sono disponibili sempre più interfacce su piattaforme embedded (anche non Windows) con un ingombro molto più compatto e leggero. L’HMI è un componente chiave per l’implementazione di una soluzione IIoT, fornendo connettività a basso costo e aggregazione dei dati. In particolare, le interfacce consentono a sensori intelligenti e unità di controllo industriali di effettuare un controllo a bassa latenza e alta disponibilità, oltre a costituire una fonte di dati per alimentare piattaforme avanzate di archiviazione e analisi delle informazioni, installate in azienda o sul cloud.

Il primo passo è analizzare le funzionalità dell’interfaccia HMI che agevolano le implementazioni IIoT.

Funzionalità HMI richieste per implementazioni IIoT

Per poter essere utilizzato in applicazioni IIoT, l’HMI deve avere cinque caratteristiche che lo rendano adatto a questo tipo di soluzioni:

  1. Centinaia di driver per collegarsi automaticamente a controller e dispositivi periferici intelligenti per acquisire dati. Le soluzioni software HMI più adatte al mondo IoT industriale sono completamente “agnostiche” rispetto all’hardware e ai protocolli, lasciando agli utenti la libertà di collegarsi a qualsiasi apparecchiatura, dal sensore più economico a un sistema di controllo per l’automazione di un asset critico, come una turbina a gas.
  2. Capacità di acquisire valori di processo e metadati dell’impianto in tempo reale dai controller e dispositivi connessi, compresi allarmi ed eventi. I dati possono essere inviati al database storico industriale (Historian) ospitato nell’infrastruttura aziendale (on-premise) o in cloud, per la storicizzazione e l’analisi dei dati stessi ad alta fedeltà, alta risoluzione e lungo termine.
  3. I dati grezzi possono essere trasformati in informazioni fruibili offrendo una visibilità dettagliata e approfondita in tempo reale. Ad esempio, un’interfaccia HMI può monitorare e filtrare una lettura di temperatura e avvisare il personale dell’impianto quando supera un limite minimo o massimo predefinito. Combinando queste informazioni con dati storici e client di analisi, il personale dell’impianto può accedere più velocemente alle informazioni e analizzare gli “schemi ricorrenti” (pattern) della produzione per prendere le misure necessarie e aumentare l’efficienza.
  4. Un HMI fornisce informazioni in modo affidabile e sollecita azioni correttive a qualsiasi dispositivo collegato a una Intranet di fabbrica o a Internet, inclusi laptop, PC, tablet, smartphone o altri dispositivi portatili.
  5. Adeguati protocolli e norme di sicurezza assicurano la riservatezza, l’integrità e la disponibilità dei dati protetti dell’impianto.

Il nuovo ruolo dell’HMI

L’interfaccia uomo-macchina costituisce storicamente la componente software più importante dei sistemi di controllo industriali, in quanto fornisce tutte le funzionalità necessarie per monitorare un impianto e gestire un processo.

Ma le tradizionali funzionalità HMI utilizzate per un’applicazione stand-alone oggi non sono più sufficienti: basti pensare al numero crescente di applicazioni che gli operatori devono monitorare in tutto l’ambiente IT (informatica) e OT (automazione), il rapido incremento dei dispositivi connessi e la crescita esplosiva dei servizi cloud complementari.

Se parliamo di Industria 4.0 e fabbrica interconnessa, l’HMI deve essere in grado di:

  • Fornire un modo semplice per estendere ulteriormente la connettività dei dispostivi agli applicativi software industriali e ai sistemi di gestione delle informazioni, sia on-premise sia sul cloud. Questa combinazione, insieme all’implementazione ibrida di HMI on-premise per il controllo in locale con raccolta e analisi dei dati in cloud, è la chiave per implementazioni IIoT avanzate.
  • Offrire opzioni più flessibili in termini di test di implementazione pre-produzione, convalida, collaborazione, formazione e simulazione di processo. In quest’ottica si possono implementare velocemente template HMI preconfigurati nel cloud. Questi template costituiscono il punto di partenza per le configurazioni HMI, favorendo un utilizzo rapido e un contenimento dei costi. I template possono essere facilmente esportati e replicati in loco.
  • Ampliare l’ambito di presentazione delle informazioni, collegando dinamicamente le applicazioni tra loro connesse in ambito IT e OT per offrire agli operatori una visione unitaria, coerente e olistica di processi, impianti e asset.

Implementazione ibrida HMI/IIoT

Un’implementazione HMI ibrida combina un’interfaccia on-premise con raccolta e analisi dei dati in cloud. In questo modo, partendo dai dati d’impianto, è possibile ottenere informazioni di valore e renderle accessibili a quanti ne abbiamo bisogno per prendere decisioni più efficaci basate sui dati a disposizione.

L’analisi avanzata può utilizzare dati storici e in tempo reale e trasformarli in avvisi proattivi e raccomandazioni per ottimizzare la produttività dell’impianto e l’affidabilità a livello della singola macchina.

Architettura HMi per IIoT.jpg

Un esempio di architettura HMI in ambito IIoT.

Le implementazioni cloud di raccolta e analisi dei dati:

  • riducono la spesa capitale per l’infrastruttura interna abbattendo gli investimenti hardware
  • vengono aggiornate automaticamente con tutti gli upgrade operativi e di sicurezza
  • offrono migliorie più frequenti con modalità non invasive o distruttive, riducendo o eliminando i tempi di inattività, senza alcun impegno per l’utente finale
  • effettuano backup automatici dei dati su diversi datacenter
  • possono aumentare il livello di sicurezza mediante un controllo rigoroso degli accessi. In teoria, le implementazioni on-premise garantiscono lo stesso livello di sicurezza, ma in realtà il controllo è più difficile perché gli utenti locali possono ottenere accesso non autorizzato in diversi modi
  • dipendono da connessioni Internet affidabili e ad alta velocità, con l’aggiunta sempre più frequente al sistema HMI di funzionalità offline e di data buffering
  • agevolano l’integrazione con fornitori e partner e verso altri applicativi e processi aziendali
  • agevolano il ricambio della forza lavoro, evitando di dipendere da un numero relativamente ristretto di addetti IT presenti in azienda (a volte uno solo) che conoscono tutti i segreti delle applicazioni HMI interne.

Conclusioni

Gli utenti finali di impianti e siti industriali possono utilizzare le applicazioni HMI esistenti per ampliare la connettività, aggiungendo connessioni a più dispositivi e unità di controllo e verso il cloud. Per farlo possono utilizzare il supporto dei protocolli integrati nell’HMI per dialogare con dispositivi e unità di controllo, oltre a sfruttare i protocolli IIoT emergenti per le comunicazioni in cloud.

Grazie a questa connettività estesa, l’HMI può combinare fonti di dati tradizionali con altri software applicativi industriali e piattaforme per la gestione delle informazioni, per fornire visibilità e informazioni più approfondite.

Infine, gli utenti possono trarre beneficio dai servizi cloud industriali per avere maggiore flessibilità nelle attività pre-produzione e per generare valore aggiunto dalle implementazioni effettuate.

LINK UTILI
Soluzioni Wonderware Industrial Information Management
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