התפקיד הקריטי של ממשקי אדם בבטיחות מכונות כבדות

מכונות כבדות מהוות את עמוד השדרה של תעשיות כמו בנייה, כרייה, חקלאות וייצור.הפעלה של מכונות עוצמתיות אלה מגיעה עם סיכונים טבועה ו-mdash; תוך התחשבות באלפי פציעות והרוגים בכל שנה.לשת הסטטיסטיקה של ארה"ב של מעבדות מדווחת באופן עקבי כי מקרים מעורבים ציוד כבד מייצגים חלק משמעותי של מקרי מוות במקום העבודה.טיפול בסיכונים אלה דורש גישה רב-שכבתית, ואחד מהמכשירים היעילים האנושיים הוא לפני עשור (HMI) אשר הם מספקים מידע משמעותי יותר מאשר מפעילי מערכת אבטחה מרכזית (HMI).

HMI מעוצב היטב יכול להיות ההבדל בין שיחה קרובה לאירוע קטסטרופלי. על ידי מתן משוב בזמן אמת, התראות ברורות, ובקרות אינטואיטיביות, ממשקים אלה מעצימים את המפעילים לקבל החלטות מפוצלות שניות שמגן על שני האנשים והנכסים. כמו מכונות כבדות הופכת להיות יותר אוטומטית ומחוברת, ה-HMI ’ תפקיד בבטיחות רק גדל יותר קריטי.

מה זה HMI?

ממשק אנושי-מכונה (HMI) הוא שילוב חומרה ותוכנה המאפשר למפעיל אינטראקציה עם מכונה, מערכת או תהליך. במכונות כבדות, HMIs לנקוט בצורת מסכי מגע, לוחות מפתח, ממשקי שמחה, או אפילו בקרות המופעלות קול רכובות בתוך הקרון או בתחנה מרחוק. הם מתרגמים נתונים מורכבים ללוחדיונים, גרפים, ותרמי אזעקה שיכולים להבין מפעילים במבט לאחור.

מאחורי המסך, HMI מתחבר לבקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs), חיישנים, ופועלים באמצעות רשתות תעשייתיות כגון Ethernet/IP, פרופ'ינט, או יכול אוטובוס. שכבת תקשורת זו היא מה שעושה מעקב בזמן אמת אפשרי. מודרני HMIs נע בין לוחות לדחוף פשוטים אךton כדי להציג מולטי מגע מוטבע עם ניתוחים וקישוריות ענן.

המונחים: a HMI system

  • (FLT:0Display Unit:FLT:1 בדרך כלל תצוגה גביש נוזלי (LCD) או מסך LED עם יכולת מגע. גירסאות מודבקות לעמוד בתנודות, אבק וטמפרטורות קיצוניות.
  • (ב) ,0) יחידת פיתוח: FLT:1ua מחשב מוטבע פועל HMI תוכנה המפרשה קלטות והופכת גרפיקה.
  • (ב) ,0) מודול תקשורת: 1 פרוטוקולים המקשרים בין HMI לבקרי מכונות וחיישנים.
  • (ב) ⁇ :0) מכשירים: ⁇ 1:1 , כפתורים פיזיים, שרוולים רוטאריים או pedals רגל בהתאם ליישום.
  • (FLT:0) Software Platform: 1FLT:1 כלי סודיות שהמהנדסים משתמשים בעיצוב מסך, לוגיקה ושגרה אזעקה.

כיצד HMIs לשפר את הבטיחות במכונות כבדות

היתרונות הבטיחותיים של HMIs מרחיבים הרבה מעבר ל ניטור בסיסי.כאשר הם מיושמים כראוי, הם להפחית את העומס הקוגניטיבי על מפעילי, לקצר את זמני התגובה ולספק שכבות מגודות של הגנה.

מעקב בזמן אמת ואזהרות חיזוי

המפעילים חייבים לעקוב כל הזמן פרמטרים כמו טמפרטורת מנוע, לחץ הידראולי, משקל עומס וזווית בום. An HMI מצטבר נתונים אלה על לוח מחוונים יחיד, מותאם אישית, במקום לסרוק מספר רב של מדדים אנלוגיים, מפעילי רואים ערכים בצבע ירוק: ירוק לרגיל, צהוב בזהירות, אדום לסכנה.היררכיה חזותית זו מונעת מידע יתר על עומס ומסייעת לזהות נורמה לפני שהם מרשמים.

HMIs מתקדם משלב כעת ניתוח חיזוי חיזוי.על ידי ניתוח מגמות רטט, טמפרטורה, מחזור פעמים, המערכת יכולה לחזות כשלים רכיב.לדוגמה, מקטע ’ HMI עשוי להציג אזהרה כי משאבה הידראולית מתקרבת למגבלת ללבוש שלה, להאיץ תחזוקה לפני כישלון קטסטרופלי מתרחשת.זה יכולת חיזוי מפחיתה זמן לא מתוכנן ומונע תאונות הנגרמות על ידי התמוטטות מכנית.

מערכות אזעקה וויזואלית

מערכת אזעקה יעילה היא אבן הפינה של בטיחות HMI. מודרני HMIs להשתמש התראות שכבתיות: אזהרות לא קריטיות מופיעות כהודעות פופ-אפ עם סמל צהוב, בעוד אזעקה קריטית גורם הבזקים דגלים אדומים בשילוב עם סרן בלתי-סביר, מפעילי לא יכולים לפטר אזעקה קריטית מבלי להכיר בה ולבצע את הפעולה הנדרשת, כגון צמצום מהירות המנוע או סגירת הציוד.

יומני ההיסטוריה של אזעקה רשומים באופן אוטומטי עם דגימות, המאפשר למנהלי בטיחות לסקור אירועים לזהות בעיות חוזרות.הנתונים האלה הם יקר ערך לניתוח שורש-כיסוי ולחדש את נהלי התפעול הסטנדרטיים.חלק HMIs גם משתלב עם מכשירים לבישים, שליחת התראות רטט למפעיל ’ של שעון חכם אם הם נמצאים הרחק מהמונית.

הפסקת חירום והפסקת השהות בטוחה

כל מכונה כבדה חייבת להיות עצירת חירום (E-stop) כי מעל לכל הפקדים. HMIs לשפר את הפונקציונליות E-stop על ידי מתן כפתור השבתה מבוסס תוכנה שעובד לצד כפתורים פיזיים E-stop. במכונות מורכבות כמו מנוף או מכונת מנהרה משעמם, קיצוץ כוח פשוט יכול לגרום לתאונות נוספות (למשל, הטלת עומס חכם HMI יכול לבצע רצף מבוקר, ולאחר מכן למנוע עומסי לחץ על פני השטח, ואז להפחית את המהירות הפחתת כוח.

בנוסף, HMIs יכול לאכוף את הנוהלים של מנעול / הרשמה (LOTO) דיגיטלית.לפני תחילת תחזוקה, המפעיל מפעיל מנעול תוכנה דרך HMI, אשר מתפוררים פקודות התחלה מרחוק ומונע הפעלה בלתי מורשית. שכבה דיגיטלית זו משלימה את המנעולים הפיזיים ומספקת מסלול ביקורת.

הקטנת טעות אנושית באמצעות עיצוב אינטואיטיבי

שגיאות המפעילות הן גורם מוביל לתאונות מכונות כבדות.ממשקים מעוצבים לעניים תורמים לבלבול ולתגובות איטיות. HMIs ממוקד בטיחות בעקבות עקרונות הנדסיים של גורמים אנושיים: מטרות מגע גדולות, איקונוגרפיה עקבית, תצוגות גבוהות ועומק מינימלי.לדוגמה, מפעיל עומס המתאם גובה דלי לא צריך לנווט דרך חמישה מסכים ו-mash; רוב הפעולות הנפוצות הן אחד של מגע.

ממשקים הסתגלותיים שמשנים בהתבסס על המשימה הנוכחית להפחית שגיאות.כאשר crane הוא במצב הרמת, HMI עשוי להסתיר בקרה לא רלוונטית ולהרחיב את תצוגת משקל העומס.כאשר במצב נסיעות, הוא מראה מהירות ותהליכי היגוי. עיצוב זה קומביציה-מודע שומר על המפעילה ממוקדת במה שחשוב ביותר.

תכונות חיוניות של בטיחות-Focusing HMIs

לא כל HMIs נוצרים שווים. לספק בטיחות מקסימלית במכונות כבדות, HMI חייב לכלול תכונות חומרה ותוכנה ספציפיות. להלן הם אלה הקריטיים ביותר.

המונחים: high-Visibility

מכונות כבדות פועלות בסביבות קשות: אור שמש ישיר, אבק, גשם, קר קיצוני ותנודתיות גבוהה. HMIs חייב להיות בהירות גבוהה (1,000+ cd / m²) להישאר קריא באור השמש, ציפויים אנטי-בוהקים, וזווית צפייה רחבה.יש להשתמש במסכים מגע התנגדות נגדיים שפועלים עם כפפות, בעוד אחרים משתמשים במסכים קפיטיביים עם צורה צבאית.

נתיבי תקשורת מוצפים

אם הקישור העיקרי בין HMI ו- PLC נכשל, בטיחות יכולה להיות נפגעת. יציאות Ethernet רדונדנט ופרוטוקולים כפולים (למשל, PROFISafe) להבטיח כי פקודות עדיין להגיע למכונה גם אם כבל אחד הוא חמור. חלק מהמערכות כוללות גם גיבוי משני HMI במונית, כך שאם התצוגה העיקרית נכשלת, יחידה קטנה יותר ממשיכה להראות נתונים קריטיים כמו מהירות, רמת דלק, מצב אזעקה ומעמד.

שמירה על בטיחות

HMIs המשמש מכונות כבד חייב לציית לסטנדרטים הבטיחות הבינלאומיים כגון ISO 13849 (חלקים הקשורים לבטיחות במערכות בקרה) ו- IEC 61508 (בטיחות תפקודית) סטנדרטים אלה לא בטוחים עיצוב, זיהוי תקלות שיטתי, ובדיקה קפדנית. לדוגמה, HMI השולטת בזרוע רובוטית במפעל ייצור חייב לעבור רמת בטיחות מאושרת (SIL) דירוג תאימות מאומת על ידי צד שלישי כמו סוכנויות ניהול HMI.

קידוד ואירוע Forensics

לאחר תאונה, החוקרים צריכים לשחזר את מה שקרה. HMIs עם יומני נתונים בנוי-in נתונים פרמטרים של מכונות על שיעורי הדגימה גבוהה (למשל, כל 100 שניות) הם ללכוד קלטות מפעיל, הפעלות אזעקה, מהירות, עומס, תנאים סביבתיים. פונקציונליות דמוית תיבת שחור זו מספקת ראיות אובייקטיביות שיכולה לזרז מפעיל או לזהות שורש כמו בקרים רבים.

פיקוח מרחוק והתערבות

צוותי בטיחות לא תמיד צריכים להיות במונית.מודרני HMIs תומכים בגישה מרחוק באמצעות רשתות סלולריות או Wi-Fi.מפקח במשרד מרכזי יכול להציג מעמד מכונה חי, לקבל אזעקה, ואפילו לשלוח פקודות להאט או לעצור ציוד אם מפעיל הוא חסר יכולת או מתנהג בצורה לא אחראית.

כדי ללמוד עוד על תקני התעשייה לבטיחות HMI, התייחס לתקני ה-FLT:0 (OSHA Construction Safety GuidelinesFLT:1 ו-FLT:2FLT:2 ISO 13849 סטנדרטי לבטיחות מכונות גלקסיות:

אתגרים בביצוע בטיחות

למרות היתרונות שלהם, פריסת HMIs במכונות כבדות אינה ללא מכשולים, מפעילי צי חייבים לנווט כמה אתגרים כדי לממש את הפוטנציאל המלא של בטיחות.

עיצוב ממוקד למשתמש עבור מפעילי דיפו

מפעילי משנה בעידן, אוריינות טכנית, ויכולת גופנית. An HMI שעובדת טוב עבור בן 25 עשוי להטות מפעיל ותיק המעדיפים כפתורים טקטיליים. Balancing אינטראקציה אינטואיטיבית עם בקרה קשה מסורתית קשה.Over-complication יכול להוביל לקידוד שבו מפעילי להתעלם מתרעות כי הם תכופים מדי או קשים לפטור את הגורמים האנושיים, חייב לבדוק עם ממשק אמיתי בסימולציה של סביבות עיצוב, במקום למזער שגיאות חדשות.

מידע Overload

ככל שהחיישנים מתרבים, כמות הנתונים הזמינים לתצוגה גדלה באופן אקספוננציאלי.לוח מחוונים עמוס יכול להציף את המפעילים, מה שגורם להם להחמיץ אזהרות קריטיות. HMIs יעילים צריכים לתעד מידע: להראות רק מה נדרש למשימה הנוכחית, להשתמש בגילוי מתקדם (הידיד נתונים מתקדמים מאחורי מקדח-האטה), ולהשתמש בהיררכיה חזותית. Loging וניתוח כיצד מפעילי משתמשים בסימולציות הממשק יכול להשתמש בסימולציות.

סיכוני אבטחת סייבר

HMIs המחוברים מציגים משטחים של התקפה. האקרים יכולים לשנות ערכים מוצגים, אזעקה בלתי צפויה, או אפילו להשתלט על מכונות.המפעלים המפורסמים לשמצה של WannaCry בתחום ייצור כופר ברחבי העולם, מה שמדגים את הפגיעות של מערכות תעשייתיות. HMIs חייב לרוץ על מערכות הפעלה קשות עם כתמים רגילים, פלמנט רשת וגילוי פולשני של מערכות בקרה תעשייתיות של מערכות אבטחה תעשייתיות (HMIs) מציעה ייעוץ מקיף עבור HMIs קריטי ב-HMIs.

שילוב עם ציוד מורשת

ציים רבים כוללים מכונות בגילאי 10 או 20, עדיין פועל עם לוגיקה ממסר או PLC בסיסיים. החלת מכונות אלה עם HMIs מודרני יכול להיות מאתגר מבחינה טכנית ויקר.מודולים הסתגלות אשר להמיר פרוטוקולים ישנים יותר (Modbus RTU, התקןNet) כדי מודרני מבוסס Ethernet קלט HMI, אבל הם מוסיפים נקודות עצלות וכישלון פוטנציאלי.ניתוח עלות עלות הוא צורך לפעמים בטוח יותר מאשר מערכת ההפעלה HMI ההזדקנות המודרנית.

פיתוח עתידי ב-HMI Safety

קצב החדשנות בטכנולוגיית HMI הוא מאיץ.כמה מגמות מתעוררות מבטיחות להפוך מכונות כבדות אפילו יותר בטוחות בשנים הקרובות.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

AI לוקח התראות חיזוי לרמה הבאה.במקום אזהרות סף פשוטות, מודלים של למידת מכונה מאומן על אלפי שעות של נתונים תפעוליים יכולים לזהות דפוסים עדינים כי תאונות לפני נפילה.לדוגמה, HMI המונעת על ידי AI עשוי לזהות כי מפעיל מתחיל להראות עייפות בהתבסס על זמני תגובה איטיים יותר וקלטי בקרה לא יציבים, אז להציע הפסקה או אוטומטית לעסוק באבטחה בתוך AI יכול גם להתאים את הגבולות הבטוחים, באופן מקסימלי, להסתגל במהירות מקסימלית, להסתגל במהירות גבוהה, דינמית, דינמית, בהתאם למהירות מבוססת על בסיס מהירות גבוהה ומהירות גבוהה יותר.

מציאות מוגברת (AR) Overlays

משקפי AR או תצוגות ראשיות שצפו על הרוחב יכול להעלות על הדעת מידע קריטי ישירות על המפעיל ’ שדה הראייה של מפעיל ערן יכול לראות את העומס ’ מרכז הכבידה ואת רדיוס בטוח overlaid על הסצנה האמיתית, מבלי להסתכל למטה על מסך.זה מקטין זמן השבתה ולשמור על המפעילים; העיניים על הסביבה המוקדמת נמצאים בהתנגשויות שדה ניכרות קרוב להתנגשויות HMIs.

תאומים דיגיטליים וסימפוציה רציפה

תאום דיגיטלי הוא העתק וירטואלי בזמן אמת של המכונות.על ידי האכלה נתוני חיישן חיים לתוך סימולציה זו, HMIs יכול להראות למפעילים את המסלול הצפוי של חלק נעים או את חלוקת הלחץ במצב אימון, מפעילי יכולים לתרגל תרחישים חירום על התאום הדיגיטלי ללא סיכון ציוד אמיתי. חלק מהמערכות להשתמש תאומים דיגיטליים לרוץ &dquo; אם הם מנתחים על העוף, אם הם מנסים לתקן את היכולת של ה-HMI להתרחש לפני שהוא יכול להתרחש לפני שהוא יכול לגרום נזק, אם הוא יכול להתרחש, אם הוא יכול להתרחש לפני שהוא יכול להתרחש, אם הוא יכול להתרחש, אם הוא יכול להתרחש, אם הוא יכול להתרחש, אם הוא יכול להתרחש יותר מאשר את היכולת של חומר זה יכול להתרחש את היכולת של חומר זה יכול להתרחש יותר מאשר את היכולת של תאים דיגיטליים כדי לתקן את היכולת שלו הוא יכול להתרחש.

שילוב עם Wearables ו- Site Data

[העתיד] HMIs לא יבודדו למונית.הם יתקשרו עם עובדים ’ תגים לבישים, מצלמות אתר ומערכות גישור.אם עובד ייכנס לאזור סכנה, HMI יכול להאט באופן אוטומטי את המכונה או לעורר התראה חזותית על מפעיל האינטרנט של הדברים; תצוגת אינטרנט זה של דברים (IoT) יוצרת מערכת אקולוגית מאוחדת שבה כל אדם ומכונה מודעת זה לזה של פרוטוקולים: 1.

קול ושליטה ירוקה

מסכי מגע דורשים מגע פיזי, אשר יכול להיות מסוכן אם המפעיל צריך לשמור על שתי הידיים על הפקודות הקול (למשל, וולדקו; מהירות של מהירות ורדקו; או “ עצירת חירום לעצור ורדקו;) לאפשר הפעלה ללא ידיים. Gesture לשלוט, באמצעות מצלמות כדי לעקוב אחר תנועות ידיים, מוסיף שכבה נוספת.

מסקנה

ממשקי אדם התפתחו מהצגתים פשוטים במערכות בטיחות מתוחכמות שמגנות באופן פעיל על מפעילי, עובדים קרובים ונכסים.באמצעות ניטור בזמן אמת, אזעקה אינטליגנטית, יכולות השבתה מבוקרות, ואינטראקציה אינטואיטיבית, HMIs להפחית את השגיאה האנושית ולמנוע תאונות.כאשר מכונות כבדות הופכות יותר מחוברות ואוטונומיות, ה-HMI תישאר הגשר הקריטי בין שיפוט אנושי וכוח מכונה.

מנהלי צי וקציני בטיחות צריכים לאשר מראש את HMIs העומדים בסטנדרטים של בטיחות פונקציונלית קפדנית, להציע נתונים חזקים, והם מתוכננים עם המפעיל ’ הצרכים הקוגניטיביים והפיזיים של המוח. Investing in high-איכות HMIs הוא לא רק שדרוג תפעולי ו-mdash; זה מהווה השקעה ישירה בבטיחות מקום העבודה.

עבור שיטות נוספות הטובות ביותר על שילוב HMIs עם מערכות בטיחות, המועצה הלאומית לבטיחות:0 (National Safety Council ’ מקורות בטיחות מקום העבודה של HMIsFLT:1 מספקים הדרכה חשובה.