Vizualizáció az Ipar 4.0 szellemében

A webfejlesztésben használt korszerű technológiák, mint a HTML5, JavaScript vagy a CSS mára nem csak a konzumeroldali megoldásoknak ágyaznak meg, az ipari és általános automatizálási folyamatok megjelenítésében is fontos szerepet játszanak. Nézzük meg, hogyan valósítható meg a kor követelményeinek megfelelő felhasználói felületet, hogyan épül be a UI és a UX fejlesztés az ipari automatizáció megjelenítésébe!

Ez utóbbi két kifejezés a webfejlesztésben járatos olvasó számára jól ismert, az iparban pedig hamarosan ismerté válik, nem csak a marketing osztály szintjén – ahol a szervezeti megjelenésről és a céges honlapról hoznak döntést –, hanem a gyártósor szintjén is. Ebben az esetben a webfejlesztők feladata bármely más webes alkalmazás kifejlesztésénél szükséges teendőkhöz nagyon hasonló: egy intuitív, minél több információval rendelkező – adott esetben reszponzív – kezelőfelületi struktúra kialakítása, azzal a különbséggel, hogy a végfelhasználó adott esetben egy gépkezelő, és az alkalmazás nem egy virtuális eszköz, hanem egy gyártósor.

A webfejlesztés és az ipari vezérlés/megjelenítés eddig kevés felületen találkozott egymással. Az ipar hagyományosan konzervatív az új technológiákkal szemben, azonban mostanra már számos olyan alkalmazás valósult meg, ahol ez a két terület sokkal jobban összefonódik, és előreláthatólag a jövőben ezeknek az alkalmazásoknak a száma rohamosan nőni fog.

Ennek következtében szükségessé vált egy olyan keretrendszer használata, amely mindkét fél számára megfelelő szolgáltatásokkal rendelkezik. Ipari oldalról egy robusztus, ipari szabványokat és kommunikációs protokollokat alkalmazó rendszer, amely kapcsolódik az ipari vezérlőkhöz (PLC-k, SoftPLC-k), valamint dizájnban illeszkedik a cég arculatához. A másik oldalról pedig a webfejlesztők számára megadja azt a szabadságot, hogy a már ismert és bevált webes technológiákat felhasználva, olyan alkalmazást fejlesszenek, amely nem csak a végfelhasználó, de a kor követelményeit is kielégíti.

Napjainkban nagyon sokat használt fogalom az Ipar 4.0, számos ipari eszköz bemutatásánál megjelenik a kifejezés, de nézzük meg, hogy ez mit is takar.  Az "Ipar 4.0" koncepció szellemében kialakított gyárakban vannak olyan gépek, amelyek:

• vezeték nélküli összeköttetéssel és érzékelőkkel vannak ellátva;
• olyan rendszerhez vannak csatlakoztatva, amely képes megjeleníteni a teljes gyártósort;
• képesek saját maguk döntéseket hozni.

Lényegében az Ipar 4.0 az automatizálási (AT) és információs (IT) technológiák konvergenciája a gyártási technológiákban és folyamatokban, amelyek magukban foglalják:

• a kiber-fizikai rendszereket (CPS);
• a tárgyak internetét (IoT);
• a tárgyak ipari internetét (IIoT);
• a felhőalapú számítástechnikát;
• a kognitív számítástechnikát;
• a mesterséges intelligenciát (AI).

Az iparban számos alkalmazás esetében jelenleg is olyan zárt operációs rendszerrel ellátott, dedikált, egyedi hardverrel és firmware-rel rendelkező cél HMI-paneleket használnak, melyek esetében a megjelenítés fejlesztése olyan célszoftver segítségével történik, ahol szintén nem túl nagy a fejlesztési szabadság. Gyakran a gép vezérlését programozó személy készíti a vizualizációt is, mintegy másodlagos feladatként. Ebből kifolyólag sajnos nincs igazán egységes koncepció.

A fejlesztő próbálja a lehető legtöbb információt felhelyezni az adott képre, de ez gyakran azt eredményezi, hogy a hasznos információ elvész. Nem túlságosan jellemző a színsémák használata, de ha mégis, akkor előfordul, hogy még egy megjelenítésen belül sincsenek konzisztensen használva. Ezen kívül ezekben a rendszerekben nehézkes a megjelenítés dinamizálása, fix felbontás jellemző, a kliensen futtatott megjelenítés kevés esetben reszponzív, nem platformfüggetlen.

A MINDENNAPOKBAN MEGSZOKOTT UX AZ IPARBA IS LECSOROG

Ahogy mindennapi életünkben is egyre többet használjuk azokat a technológiákat, amelyek korszerű módon kezelhetők és vizualitásuk is megfelel a kor követelményeinek, így ezek az igények az ipari vezérléseknél is felmerülnek, hiszen a megszokott módon szeretnénk ezeket a berendezéseket is használni.

Felmerülnek még olyan igények, hogy hogyan lehet több okoseszközön (PC, tablet, telefon, akár okosóra) megtekinteni a gyártósor vezérlési adatait? Hogyan tudjuk a céges arculatot – ami a cég weboldalán is megjelenik – a gyártósori megjelenítésen használni? Milyen lehetőségek állnak rendelkezésre a felhővel történő adatcserére, illetve ezek megjelenítésére? Lehetséges-e egyedi modulok fejlesztése, ha az a keretrendszerben nem található meg alapból? Alkalmazhatóak-e a webdizájnban használatos protokollok megjelenítésnél? Egy gyártósori kezelőfelület elkészítésénél milyen webfejlesztésnél használatos technológiák állnak rendelkezésre?

A válasz egy olyan keretrendszer használata, mint például a Beckhoff által kifejlesztett TwinCAT HMI, mely amellett, hogy a hagyományos ipari fejlesztők igényeinek is megfelel, magába foglalja az aktuális IT- és webtechnológiákat:

• hatékony fejlesztési folyamat mindkét terület (ipari/web) számára;
• HTML5, CSS3, JavaScript vagy TypeScript használata lehetséges;
• platformfüggetlen;
• rugalmas architektúra (több kliens és több szerver esetén is alkalmazható);
• moduláris bővíthetőség;
• akár egyedi szoftvermodulok használata;
• ingyenes.  

A fent említett keretrendszer használata számos előnyt rejt mind UX, UI és webfejlesztői oldalról mind az ipari felhasználók oldaláról. 

UX, UI és webfejlesztői szemszögből előny többek között a már megszokott technológiák és szabályrendszerek használata (főleg Front-end oldalról). A fejlesztők bővíthetik ismereteiket Back-end oldalról is, mivel más technológiák és kommunikációs csatornák szükségesek egy ipari vezérlővel történő adatcseréhez. Új piaci területek nyílhatnak meg számukra, valamint alkalmuk nyílik részt venni a 4. ipari forradalomban. Ezen felül új üzleti modellek is megjelenhetnek, mint például:

• egyedi kontrollok, funkciók fejlesztése ipari felhasználók számára;
• webdizájn-sablonok fejlesztése;
• egyedi oktatás rendszerintegrátorok részére;

Ipari oldalról az előnyök közé sorolható az Ipar 4.0 szellemének megfelelő, platformfüggetlen vizualizáció készítése és használata, valamint a könnyű kapcsolódás az IoT-technológiákhoz. A keretrendszerben készített megjelenítések bármely olyan HTML5 technológiát (ez gyakorlatilag bármely korszerű okoseszköz lehet) támogató böngészőt futtatni képes kliensen megjeleníthetőek. További előny a titkosított adatkapcsolat a kliens és a szerver között. Ezen felül az elkészített stílusok könnyen átörökíthetők a következő projektekre, így egységes arculat alakítható ki a különböző gépek megjelenítésében is, vagy akár az adott céges arculat is megjelenhet a gép mellett lévő HMI-felületen.

Nagy előny lehet még az ipar számára, hogy egy a mai kor szellemében elkészített vizualizációs felület használatával akár a gépkezelők betanításának ideje is lerövidülhet. Ez annak köszönhető, hogy a keretrendszerben a megjelenítés úgy valósítható meg, hogy az intuitív legyen, azaz lényegében „vezesse” a felhasználó kezét. Ebből kifolyólag még akkor is kevesebb időbe kerülhet a gyártósor kezelésének elsajátítása, ha a kezelő nem beszéli az adott ország nyelvét. 

Ipari felhasználók oldaláról fontos látni, hogy az évek során a UI-, UX- és webfejlesztők hatalmas tudásbázist halmoztak fel, melynek kiaknázása hatalmas előnyöket jelenthet a gyártás és termelékenység szempontjából.

[A Beckhoff megbízásából készített, fizetett anyag.]