Rozhraní člověk-stroj ve výrobě

Co však musí zodpovědní pracovníci zohledňovat při navrhování nového provozního systému a kde mohou nalézt inspiraci? O tom jsme hovořili se Stefanem Selke, manažerem marketingu segmentu MOEM ve společnosti Eaton, který strávil řadu let podporou podniků při vývoji a zavádění takových systémů.

MM: Proč jsou pro interakci člověk-stroj nutné nové provozní systémy?

S. Selke: V posledních letech jsme svědky neustálého zvyšování počtu ovládacích prvků na výrobních linkách. Problém, s nímž se potýká většina projektů řídicích systémů, spočívá v tom, že intuitivní návrh znamená nutnost dlouhých školení. Množství nezbytných interakcí vytváří záplavu informací, které mohou uživatele odradit, nebo dokonce zahltit. Funkčně orientovaná stavba nabídek (menu) často znamená, že funkce nutné pro konkrétní úkol mohou být často rozmístěny v mnoha jejích různých částech a je nutné je jednotlivě vyhledávat a aktivovat. Tato složitost nejen brání v používání ovládacích prvků, ale také zvyšuje riziko chyb, pokud s nimi není uživatel dobře seznámen. I zkušení uživatelé mohou ztrácet velké množství času zadáváním povelů kvůli komplikované konstrukci nebo statické povaze tradičních uživatelských rozhraní.

MM: Existuje ještě nějaký problém, který je v této souvislosti nutno řešit?

S. Selke: Dalším významným problémem je to, že stávající provozní systémy vždy nesplňují potřeby specifických uspořádání, a mají tedy daleko k ideálu. Aktuálním standardem jsou statické dotykové ovládací prvky. U starších modelů může docházet k chybám při odečítání či odezírání (závada rozhraní vlivem deformované obrazovky), mají nedostatečné rozlišení nebo dlouhé doby odezvy. Při použití v nepříznivých prostředích, která jsou prašná nebo v nichž musí uživatelé nosit rukavice, mohou starší dotykové panely často způsobovat další potíže. Dotykové displeje poslední generace, jako je např. XV300 společnosti Eaton, jsou na dnešní výzvy připraveny, např. díky multidotykovým ovládacím prvkům či možnosti ovládání gesty.

MM: Co by měli vývojáři moderního systému HMI pro výrobu zohledňovat?

S. Selke: Vývoj použitelných rozhraní člověk-stroj je opakujícím se procesem, který začíná přesným popisem toho, které činnosti mají být prováděny, a specifikací uživatelských skupin nutných k jejich provádění. Druhým krokem je popis informací potřebných pro každou skupinu uživatelů v daném pracovním kontextu. V kroku tři se definují hardwarové součásti a softwarové nástroje používané uživatelem pro přístup k informacím a k zadávání povelů. Čtvrtým krokem je realizace kompletního řešení tak, aby uživatelé viděli pouze přesné informace a ovládací možnosti, které jsou nutné pro jejich konkrétní úkon.

MM: Jak jsou zohledněny požadavky uživatele?

S. Selke: Při návrhu provozních systémů, proto, aby je uživatel akceptoval, jsou rozhodující snadné použití a možnosti využití. Přístup uživatele k datům a využívání informací musí být rychlé a přímé. Vývojáři musí zohledňovat, ke které řídicí jednotce a ke kterým informacím může mít uživatel přístup, které povely lze odesílat, kdy, kde a jak – tento proces musí být co nejpřímější a nejintuitivnější. Výsledkem je provozní systém orientovaný na uživatele a specifický pro daný kontext. Dále musí vývojáři zohlednit zabezpečení: chytrá mobilní zařízení, jako jsou chytré telefony nebo tablety, mohou být pro uživatele nejpohodlnější, ale vytvářejí také nejvýznamnější bezpečností rizika v řídicím systému. Významnou úlohu v požadavcích kladených na uživatelské rozhraní hrají také podmínky prostředí.

MM: Co přesně znamená: provozní systém specifický pro daný kontext a orientovaný na uživatele?

S. Selke: Z výrobních prostředků a procesů lze získávat velké objemy dat. Veškerá data, která nejsou automaticky zpracovávána, musí být filtrována a přiřazována ke konkrétním kanálům. Uživatel však pro svou konkrétní úlohu potřebuje mnohem méně informací. V ideálním případě by měl mít uživatel přístup ke všem informacím nutným k dokončení konkrétního úkolu, aniž by ho mátl nadměrný příliv dat. Formátování informací by tedy mělo plně zohledňovat kontext jejich využívání a skutečné požadavky na ně.

Každý individuální uživatel je zařazen do skupiny uživatelů, do tzv. „role“. Role je popsána v profilu obsahujícím veškeré „úlohy“ specifické pro danou roli. Jednotlivé úlohy lze pak přiřadit k seznamu požadovaných informací pro každou specifickou roli.

Za účelem dalšího omezení požadavků na informace jsme přidali další vrstvu kontextu: místo interakce – poloha. Systém (stroj, zařízení atd.) pak chápe roli uživatele, úlohu a polohu, a může aktivně poskytovat podporu podle uživatelových aktuálních požadavků na informace. V závislosti na použitém HMI musí být dialogová okna uzpůsobena z hlediska hustoty a vizualizace informací.

MM: Co znamenají tyto čtyři aspekty kontextového popisu v praxi?

S. Selke: Úloha se často skládá z více polosekvenčních technologických kroků, které musí uživatel provést ve správném pořadí. V případě často se opakujících standardizovaných procesů lze jednotlivé kroky reprezentovat v řídicím systému tak, aby byla vytvořena dialogová pole orientovaná na úkon ve formě pracovních postupů specifických pro danou úlohu. Nezkušení uživatelé mohou tedy provádět složité technologické kroky ve správném pořadí bez nákladného školení a bez nutnosti vyhledávání příslušných funkcí. Zkušení uživatelé mohou také využívat dialogová okna orientovaná na úkon.

Řadu možností pro konfiguraci ovládacích a vizualizačních dialogů dostupných pouze pro konkrétní role nabízí Galileo, vizualizační systém společnosti Eaton. Webový přístup k citlivým částem uživatelského rozhraní může po lokálním přihlášení uživatele do systému zablokovat, nebo naopak zobrazit uživateli webu různé formy výchozích stránek.

MM: Můžete nás blíže seznámit s jeho funkcemi?

S. Selke: Informace o poloze mohou být nápomocné při kompletním popisování souvislostí při používání systému. Dialogová okna se mohou spouštět automaticky při vstupu do specifických oblastí. Servisní technik využívající displej mobilu může proto dostat chybové hlášení, když je v blízkosti stroje, na němž je právě závada. V případě potřeby lze na zařízení uživatele zobrazovat příslušná data, jako je např. chybový záznam, aby mohl uživatel vhodným způsobem reagovat. Jiné použití zahrnuje místně specifické uspořádání zpráv a možností ovládání. Za účelem aktivace nebo deaktivace specifických zpráv nebo ovládacích možností na chytrém zařízení lze definovat zóny. Běžná zařízení, jako jsou mobilní telefony a tablety, nejsou vždy vhodná pro průmyslové použití. Při pádu z běžných pracovních výšek může dojít k jejich vážnému poškození. Obvykle také vyžadují ovládání oběma rukama, což jejich ovladatelnost omezuje. Zajímavou alternativou jsou proto chytré hodinky. Například hodinky iBeacons, které využívají běžný standard Bluetooth Low Energy (BLE), jsou velmi vhodné pro lokalizaci.

MM: Kde mohou naši čtenáři získat více informací?

S. Selke: Ve spolupráci s laboratoří obráběcích strojů WZL na Technické univerzitě Aachen RWTH byla vytvořena odborná studie s názvem „Interakce typu člověk-stroj ve výrobním prostředí: navrhování a vývoj uživatelsky orientovaných provozních systémů“. Autoři, Simon Sittig, výzkumník na katedře řídicích technologií a automatizace; Markus Obdenbusch, vedoucí katedry výzkumu obráběcích strojů, a profesor Dr. Christian Brecher, zapracovali do této odborné studie výsledky nejnovějšího výzkumu a své vlastní zkušenosti. Vznikl tedy informační zdroj, který rozebírá silné a slabé stránky aktuálních provozních systémů, vysvětluje postupy a požadavky pro navrhování nových moderních systémů orientovaných na uživatele a zkoumá praktická hlediska vývoje výrobků. Tuto odbornou studii vám nabízíme volně ke stažení na adrese: Eaton.com/cz/HMI.

Hana Janišová

hana.janisova@mmspektrum.com