Con la introducción del edge computing, informática en la nube y los sistemas automatizados en las instalaciones industriales, surgió la necesidad de contar con HMI adaptables capaces de realizar comunicaciones y controles más avanzados entre el hombre y el ordenador en la planta. A medida que Industria 4.0 y los sistemas automatizados que facilita siguen haciéndose más complejos, la relación entre humanos y máquinas requiere soluciones dinámicas para facilitar la colaboración y las actividades interactivas.
La necesidad de interfaces dinámicas hombre-máquina
En los años 80, las interfaces hombre-máquina se diseñaron para ayudar a los operarios a pasar del control directo de las máquinas a un papel más de supervisión de los equipos del taller. Este cambio se produjo con los avances en la tecnología de los equipos y la necesidad de optimizar los procesos industriales mediante la automatización.
En 2011, se introdujo la Industria 4.0, que definía los sistemas ciberfísicos interconectados. El trastorno que supuso la interconexión de los equipos hizo que se compartieran los datos entre múltiples máquinas y dispositivos en el taller, con un sistema informático centralizado de por medio. El sistema informático centralizado proporcionaba suficiente capacidad para almacenar los datos de las máquinas y manejar los recursos informáticos para el análisis de datos.
El sistema ciberfísico interconectado también significaba que los días en los que los humanos leían los datos simplistas de las máquinas de los equipos autónomos mediante HMI habían llegado a su fin. Esa época fue sustituida por una nueva en la que se espera que los humanos se comuniquen tanto con los equipos autónomos como con los equipos interconectados dentro de un sistema. Por tanto, las HMI deben ser capaces de proporcionar los datos recogidos de un sistema interconectado utilizando formatos que los humanos entiendan.
La necesidad de interoperabilidad, mediante la cual se puede transferir información procesable desde y hacia los equipos, requiere el apoyo de los HMI con la capacidad de manejar algunas actividades informáticas. Algunos ejemplos son la agregación de datos del taller y el procesamiento de datos, al tiempo que sirven como nodo de amistad que puede transferir paquetes de datos a piezas individuales de equipos dentro de una red interconectada.
Se espera que la HMI del futuro sea un dispositivo de edge computing con la capacidad de procesar datos mientras presenta datos complejos de la máquina en un lenguaje que los humanos entienden. El hardware del HMI también debe ser capaz de funcionar de forma óptima en entornos industriales difíciles, como la industria manufacturera. Las múltiples funciones que se esperan de la próxima generación de HMI conducirán a una evolución desde un papel de supervisión sobre máquinas individuales hasta soluciones de monitorización, seguridad y gestión remotas para sistemas ciberfísicos interconectados.
Edge computing y su próximo HMI
Los sistemas ciberfísicos interconectados que definen la Industria 4.0 también se componen de dispositivos IoT y edge, cuya inclusión facilitará la descentralización de las tareas de procesamiento de datos desde una ubicación centralizada. La ubicación centralizada en este caso podría ser la nube o una plataforma informática local.
La informática descentralizada que aporta el edge garantiza acciones independientes de los dispositivos y equipos en la planta de producción, lo que constituye la clave para desbloquear la Industria 4.0. La informática edge también proporciona el soporte necesario para lograr una automatización casi en tiempo real para las aplicaciones de la Industria 4.0. Un ejemplo es el robot de manipulación de materiales utilizado en las instalaciones inteligentes. Estos robots sirven como dispositivos edge porque están equipados con suficientes recursos informáticos para tomar decisiones en tiempo real cuando navegan por la planta.
En el ejemplo anterior, los robots utilizan únicamente los datos que necesitan para funcionar de forma óptima, descartando otros conjuntos de datos supuestamente irrelevantes o enviándolos a la nube. Se espera que los HMI actuales sigan las plantillas descentralizadas de los dispositivos con una característica adicional. A diferencia del robot, el HMI también interactúa con los seres humanos en tiempo real para garantizar que el operario entienda los procesos en curso dentro de una red de dispositivos o máquinas. Así pues, la plantilla del próximo HMI es un dispositivo descentralizado que transmite información a los humanos para garantizar la usabilidad y el control en casos de uso específicos de la Industria 4.0.
La naturaleza descentralizada de los HMI informáticos también aprovechará la informática en la nube para gestionar tareas más complejas. Los HMI tendrán el poder de yuxtaponer la comunicación entre el edge y la nube, lo que simplificará las implementaciones de la Industria 4.0 y ofrecerá análisis de datos en tiempo real a la planta de producción.
Casos de uso de los HMI con edge computing
Se espera que la industria manufacturera sea la que más beneficios obtenga del edge computing, y este es también el caso de los HMI dinámicos con capacidades informáticas. Se espera que la próxima generación de HMI sea la clave para implementar los modelos de negocio de la Industria 4.0. Algunos ejemplos son:
- Supervisión remota de máquinas para equipos heredados: la recopilación de datos de máquinas mediante soluciones industriales en la nube ha sido posible gracias a las plataformas de IoT, las conexiones inalámbricas y las conexiones por cable para equipos heredados. Este desarrollo hace posible la supervisión remota de las máquinas por parte de los gestores de proyectos, ingenieros y supervisores mediante interfaces o cuadros de mando en los ordenadores.
Los HMI aportan una nueva perspectiva a la supervisión remota de máquinas y a la interoperabilidad, ya que la información obtenida del análisis de datos que tiene lugar en la nube puede enviarse directamente a los HMI en tiempo real. La información obtenida del análisis de datos a distancia puede ser aplicada por los operarios en el taller.
Conclusión
Los dispositivos de alta gama en informática, los edge o los HMI son la última parte del rompecabezas que permite la plena aplicación de las ventajas de la Industria 4.0. Los avances tecnológicos significan que el próximo HMI hará algo más que proporcionar un medio para controlar los equipos del taller. Los HMI serán duraderos y dinámicos en cuanto a los modelos de la Industria 4.0 a los que se pueden aplicar, lo que las convertirá en parte integrante de todo proceso industrial o de fabricación inteligente.