L’evoluzione delle interfacce HMI

L’interfaccia uomo-macchina permette di visualizzare lo stato di funzionamento di una macchina o un impianto, e di introdurre i parametri operativi. Parliamo della sua evoluzione da semplice add-on funzionale a parte integrante dell’esperienza utente

di Valerio Alessandroni

Per non essere di ostacolo agli utenti meno specializzati, l’interfaccia uomo-macchina (HMI – Human Machine Interface) viene oggi progettata in modo da essere semplice e immediata (user friendly) e permettere l’accesso ai vari servizi del sistema a diversi livelli, eventualmente protetti da password e autorizzazioni. Essa è in genere costituita da pagine grafiche che rappresentano pannelli di comando e quadri sinottici dell’intero impianto o di parti di esso.

Cosa sono le pagine grafiche e gli elementi chiave
Le pagine grafiche permettono all’operatore di inviare comandi all’impianto attraverso diagrammi e simboli grafici (pulsanti, interruttori, bar graph, comandi a cursore e via dicendo), e di monitorare i valori dei dati di processo o lo stato dei sottosistemi (ad esempio visualizzazione allarmi, stati di funzionamento degli apparati, livello fluidi e così via).
Gli elementi chiave della pagina possono essere statici o dinamici con attributi (aspetto, colore, dimensione e altro ancora) in grado di adeguarsi alla variazione delle grandezze controllate. La maggior parte delle HMI comprende librerie di oggetti grafici configurabili in funzione delle esigenze specifiche. Di particolare interesse è l’approccio alle forme visuali più moderne (comunicazioni multimediali, grafica vettoriale, oggetti dinamici) e l’importazione/esportazione di immagini da e verso altri applicativi.

Le soluzioni HMI e l’influenza dei prodotti consumer
Le soluzioni HMI stanno attraversando una fase di cambiamento. Le interfacce utente si ispirano molto a prodotti consumer come gli smartphone, i lettori mp3 e via dicendo, dotati di grafica avanzata 3D, navigazione e comandi basati su icone che comportano una maggiore intuitività e facilita d’uso. Probabilmente anche le soluzioni HMI del futuro supporteranno questa combinazione di grafica e funzionalità completamente integrate, che implicherà l’utilizzo di interfacce utente intuitive basate su tecnologie software avanzate altamente flessibili e architetture realmente aperte. Il valore delle interfacce utente è diventato sempre più chiaro nel corso degli ultimi anni. Si pensi ai dispositivi Apple come l’iPod o l’iPhone: sono esempi emblematici di come interfacce utente sempre più accattivanti e intuitive abbiano completamente cambiato la percezione di particolari tipologie di prodotto. Il successo delle soluzioni Apple e di altri articoli destinati al mercato consumer mostra chiaramente come un comune “look and feel” tra prodotti, grafica e ambienti contribuisca alla differenziazione dei brand e a esperienze sempre più significative da parte degli utilizzatori.

Funzionalità e interazione: la qualità è vincente
Numerosi fornitori industriali stanno iniziando a concentrarsi sempre di più sulla qualità delle interfacce utente inserite nelle loro soluzioni. In un certo senso l’HMI è ciò che ci sta di fronte. Più elevati sono il livello di funzionalità e il grado di interazione di un’HMI, più l’interfaccia utente è in grado di riflettere l’esperienza essenziale di una macchina o di un processo. I sistemi HMI di maggiore successo sul mercato nel futuro potranno far evolvere il concetto di HMI da semplice add-on funzionale a parte integrante dell’esperienza dell’utente, aggiungendo il giusto “look and feel”. Gli aspetti legati alla configurazione includeranno l’utilizzo di oggetti scalabili a qualunque dimensione senza perdere in qualità dell’immagine, e l’impiego di oggetti .net, trovati o acquistati su Internet. L’utilizzo di template e stili di oggetto garantisce una configurazione robusta e riutilizzabile. La possibilità di inserire tutti gli oggetti funzionali, inclusi Windows Media Object nella configurazione dello schermo desiderata, permette di rendere ancora più concreta e realistica l’esperienza di fruizione da parte dell’utente. Oltre al vantaggio competitivo per il costruttore di macchine, ci sono diversi benefici anche per gli utenti finali che giustificano l’investimento nello sviluppo di interfacce utente intuitive e ben progettate. Il valore aggiunto principale delle soluzioni HMI intuitive oggi disponibili sul mercato consiste nella facilità di utilizzo, nell’elevata efficienza e produttività, nel minor tempo necessario per completare i task, nella maggiore soddisfazione dell’utente, nella maggiore affidabilità dei sistemi, nella riduzione degli errori commessi dall’utente.

Il ruolo essenziale del software nelle soluzioni HMI
L’evoluzione dei sistemi HMI è guidata dal costante sviluppo dei software inseriti in pannelli hardware robusti e altamente performanti.
Oggi, i pannelli hardware sono considerati strumenti destinati a veicolare la piattaforma software dell’HMI, e permettono ai progettisti OEM di conferire maggiore valore aggiunto alle soluzioni proposte dalla loro società attraverso una ricca varietà di opzioni in termini di funzionalità e configurazione.
La piattaforma software è pertanto un elemento fondamentale di una soluzione HMI. Poiché lo sviluppo di software per HMI è un percorso sempre più costoso e complesso, i produttori di HMI più innovativi dovranno necessariamente basare le loro piattaforme software su moderne e diffuse tecnologie, come .net, per poter accedere alla massima varietà di tool e funzionalità. Lo stesso discorso può essere valido anche per la futura manutenzione e lo sviluppo di piattaforme tecnologiche per HMI. Le risorse .net sono enormi e consistono soprattutto nella possibilità di un continuo sviluppo di sempre nuove funzionalità nel software HMI.

Architetture software aperte: per strumenti a “prova di futuro”
Legarsi a tecnologie proprietarie o a tecnologie di fornitori più piccoli è certamente uno degli approcci possibili, ma è sicuramente una strategia rischiosa. Le soluzioni HMI basate su architetture software aperte possono rivelarsi una garanzia per ottenere strumenti innovativi e a “prova di futuro”, con la possibilità di un continuo aggiornamento e di un supporto in termini di servizio altamente apprezzato dagli OEM abituati a lavorare con strategie a lungo termine, sia internamente, sia in relazione ai fornitori esterni. I sistemi HMI fondamentalmente integrano l’operatività di una macchina o di un processo con il feedback verso o dall’operatore. Un aspetto importante è la qualità dell’interfaccia utente grafica, insieme all’usabilità. Un altro aspetto altrettanto fondamentale è l’apertura della soluzione HMl. E facile o difficile scambiare informazioni essenziali con sistemi e controllori differenti? Il codice dell’applicazione è bloccato per la personalizzazione di funzionalità e oggetti? Il software runtime sarà in grado di operare con diverse piattaforme hardware? I progettisti sono capaci di utilizzare oggetti .net standard nei loro progetti? Si tratta di questioni frequentemente molto discusse nelle trattative tra fornitori e clienti.

Estendere aspetto, funzionalità e connettività delle applicazioni
L’architettura aperta delle soluzioni HMI del futuro offrirà numerosissime opportunità per gli OEM che potranno estendere l’aspetto, le funzionalità e la connettività delle applicazioni al fine di creare prodotti personalizzati e completi. Le soluzioni HMI saranno sempre meno proprietarie e offriranno una maggiore libertà nella scelta di piattaforme runtime, dai pannelli operatore compatti ai PC industriali dei diversi fornitori. Sarà possibile creare un progetto master scalabile, che potrà essere applicato a controllori di diverse marche e a panel diversi con il vantaggio di dover gestire un solo progetto. Gli ingegneri richiederanno sempre maggiori opportunità di utilizzare linguaggi testuali, come C#, di personalizzare l’aspetto e la funzionalità degli oggetti.
Gli strumenti di progettazione daranno la possibilità di importare oggetti di terze parti e controlli .net. La libertà nella connessione e nella comunicazione è la caratteristica distintiva di una soluzione HMI realmente aperta e prevede una varietà di opzioni che va dal semplice scambio dati real-time tra controllori fino alla comunicazione SQL e OPC con altri dispositivi e con sistemi lT.