Optimización de IIoT gracias a avances en software para HMI

El software para un sistema HMI unificado centraliza la gestión de dispositivos y los datos de máquina, ampliando la utilidad y haciendo crecer la conectividad de una empresa.

Las líneas de producción, cada vez más conectadas y de mejor desempeño, requieren avances en automatización. Mientras los sensores y los PLCs son cada vez más inteligentes, el software para un sistema de operación y monitoreo HMI también muestra un crecimiento tecnológico acorde.

Hoy en día, la última generación de software para HMI ofrece importantes avances:

  • Mejores características gráficas;
  • Incorporación de aplicaciones de productividad;
  • Capacidad de conectarse a una mayor variedad de dispositivos;
  • Posibilidad para los usuarios de definir sus propios scripts y canales de datos en las plataformas abiertas de HMI.

Estos avances están optimizando las HMIs industriales a la hora de usar dispositivos en aplicaciones de IIoT.

 

Optimización de IIoT gracias a avances en software para HMI
Figura 1. Los paneles WinCC Unified HMI de Siemens brindan soporte para reconocimiento de gestos multitáctiles, junto a tecnologías web, tales como HTML5, SVGs y JavaScript.

Mejor tecnología operativa

La digitalización pasó de ser una ventaja competitiva en manufactura a un imperativo competitivo en cuanto a rentabilidad, longevidad y capacidad de respuesta a las tendencias del mercado. El software para una HMI unificada responde a estos desafíos al permitir la implementación de aplicaciones sofisticadas, responsivas y ricas en funciones, con destino a la era digital.

Esta nueva ola de software para HMI, que corre en dispositivos dedicados o PCs, está más en sintonía con los teléfonos inteligentes modernos que con sus toscos y anticuados predecesores. Las pantallas HMIs modernas de Siemens, basadas en WinCC Unified, proveen aplicaciones preinstaladas para visualizar documentos, observar clips multimedia instructivos y acceder a sistemas externos basados en la web. Gestos multitáctiles mejorados, tales como zoom y paneo, permiten una navegación fluida de documentos y web (figura 1). Los operadores pueden usar deslizamientos multitáctiles para cambiar de pantalla y recorrer listas.

El soporte para distintas tecnologías web nativas, tales como HTML5, SVGs (Scalable Vector Graphics) y JavaScript, es cada vez más común. Esta funcionalidad permite personalizar y animar HMIs, y pasar de gráficos basados en píxeles a gráficos basados en vectores, lo que mejora la estética en pantalla y la visualización de la máquina.

La capacidad de servidor web permite a operadores autorizados acceder de forma remota a las aplicaciones de HMI desde cualquier dispositivo capaz de alojar un navegador web, por ejemplo una computadora portátil, un teléfono inteligente o una tableta, sin necesidad de instalar apps o plugins. Esto abre la posibilidad de colaboración entre el personal de planta y los ingenieros en la oficina, facilitando así la resolución de problemas.

 

Optimización de IIoT gracias a avances en software para HMI
Figura 2. Las nuevas pantallas HMI de Siemens Comfort Panel, configurables en el entorno WinCC Unified, soportan el uso compartido de gráficos, tags, alarmas y datos de producción entre múltiples dispositivos para promover una creciente colaboración.

 

HMI, colaboración IIoT y conectividad

Sea cual sea el tamaño de una empresa, la colaboración es vital para mejorar las operaciones. Para promover esa mayor colaboración, el software para una HMI unificada debe soportar el uso compartido de pantallas, etiquetas, alarmas y datos de producción entre múltiples dispositivos en el piso de planta, almacenando todos los datos en una ubicación central (figura 2). Los dispositivos HMI modernos también soportan transmisión de datos sobre múltiples protocolos, tales como MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), para su conexión a la nube.

Independientemente del trazado de la planta, es una ventaja consolidar todos los datos de producción para análisis y mejora de un proceso. En el pasado, cada tipo de máquina solía requerir su propio driver de terceros para transferir datos a una ubicación central, pero ahora el software para una HMI unificada supera este obstáculo.

En base a plataformas como .NET, la conectividad de un sistema de software para HMI unificada va más allá de los historizadores basados en planta para llegar a flujos de trabajo organizacionales de mayor nivel en sistemas MES (Manufacturing Execution System) y ERP (Enterprise Resource Planning).

La integración de un software para HMI unificada con estos flujos de trabajo define las reglas y acciones destinadas a procesos de negocio afectados por disparadores provenientes de datos de producción. También es posible monitorear KPIs (Key Performance Indicators) de producción e incluir estos datos en los reportes de los procesos de negocio.

Al instalar apps opcionales dentro de un entorno de software para HMI unificada, los operadores pueden recibir alertas y notificaciones móviles relacionadas con la producción mediante una app paralela instalada en su teléfono inteligente, reloj inteligente o tableta.

 

Optimización de IIoT gracias a avances en software para HMI
Figura 3. El software WinCC Unified HMI de Siemens facilita la gestión de numerosos dispositivos. El escalado es sencillo gracias a una biblioteca común de objetos de aplicación.

 

Ecosistema de software compartido

La clave para tener conectividad en toda la planta es el ecosistema de software compartido de una HMI unificada. Software compartido significa que se utiliza un solo entorno de desarrollo y tiempo de ejecución de HMI con todos los dispositivos de visualización, o sea computadoras de sala de control, teléfonos inteligentes, tabletas y HMIs de panel. Todas las interfaces de visualización comparten una biblioteca común de objetos de aplicación, SVGs y scripts. Puesto que los símbolos se pueden reutilizar en todos los tipos de dispositivos, deja de gastarse tiempo y dinero en desarrollar nuevos gráficos a medida que se va ampliando la producción de la planta y se pueden colocar dispositivos de visualización adicionales online (figura 3).

Las ventajas de un software compartido no terminan a nivel de HMI. El software para una HMI unificada viene con su propio conjunto de apps, lo que permite seleccionar y construir de manera modular su infraestructura de software para adecuarse a las necesidades específicas de una empresa. Estas apps ofrecen integración del flujo de trabajo, intercambio de datos máquina a máquina (M2M), visualización y análisis de datos, gestión central de dispositivos y otras funciones.

La gestión central de dispositivos, también conocida como gestión de política de grupos, es un concepto familiar en cuanto a dispositivos móviles, pero no tan común entre HMIs industriales. El software para una HMI unificada introduce esta capacidad para facilitar el control de versiones, la aplicación de parches de seguridad y la administración de apps en dispositivos HMI a nivel de empresa en base a reglas y asignación de grupos de dispositivos definidas por el administrador. Esto garantiza que los dispositivos serán utilizados sólo para los fines autorizados y que estarán protegidos contra vulnerabilidades de seguridad.

Para los usuarios, un ecosistema de software compartido es parecido en todas las interfaces de visualización y control, incluso dispositivos móviles. Esto se traduce en una mayor familiaridad del operador y una mejor toma de decisiones, ya que se requiere menos esfuerzo para comprender múltiples interfaces, liberando tiempo para concentrarse en mejoras operativas. Una interface paralela e intuitiva entre dispositivos también puede evitar una eventual frustración del usuario.

 

Apertura para plantas modernas

Además de la consistencia en todo su propio ecosistema de software, el software para una HMI unificada brinda a los usuarios la posibilidad de importar controles y archivos personalizados. También es posible importar objetos creados con herramientas de terceros en el software para HMI unificada, los que pueden ser desplegados en aplicaciones de runtime (figura 4).

Asimismo, la apertura del software permite el intercambio de grandes cantidades de información con bases de datos y otros sistemas mediante el uso de marcos comunes .NET y C++.

 

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Figura 4. Es posible importar objetos personalizados creados con herramientas de terceros en el software WinCC Unified HMI. Estos objetos podrán ser utilizados en aplicaciones de runtime, y también para desarrollar APIs abiertas destinadas a un control web personalizado de apps externas.

 

Los usuarios podrán crear APIs (Application Programming Interfaces) abiertas para integrar con flujos de trabajo de negocio y de producción. También podrán inyectar su programación personalizada en el ADN del software para la HMI unificada como APIs abiertas.

Por ejemplo, podrán crear reportes comparativos e indicios de depuración para capturar errores en el código de aplicación o en las configuraciones de los dispositivos antes de que se pongan de manifiesto, lo que reduce el tiempo de comisionamiento y mitiga los riesgos de un mal funcionamiento de una máquina.

La apertura de aplicaciones ofrece la accesibilidad necesaria para analizar datos generados en toda la planta, sin que aparezcan ineficiencias innecesarias o una parada. La apertura del runtime permite que apps de terceros tengan acceso directo a tags de runtime  de HMI y controles web personalizados a fin de conseguir una mayor flexibilidad de los equipos y de los flujos de trabajo. 

Las herramientas de recolección de datos offline están incorporadas de forma nativa para enviar datos a un servidor designado, lo que permite intercambiar grandes cantidades de información con sistemas de bases de datos, como así también compartir pantallas, tags, archivos de eventos y alarmas históricas.

 

Foco en la seguridad

Atrás quedaron los días en que la seguridad era algo de último momento. Al aparecer brechas en la industria cada vez con mayor frecuencia, es necesario encarar firmemente la seguridad del software. En este aspecto, el software para una HMI unificada incorpora varias medidas destinadas a proteger contra un acceso no autorizado.

Los dispositivos HMI unificados contienen capas separadas de panel de control y runtime incorporadas por encima del sistema operativo. Un administrador de sistema puede permitir que cada usuario tenga acceso a una o ambas capas y también configurar una autorización de usuario para acceder al sistema operativo. Las aplicaciones por default, las apps de usuario y las APIs residen en la capa de panel de control, mientras que la capa de runtime maneja la aplicación HMI familiar para control del sistema de producción.

Un administrador puede habilitar y deshabilitar puertos físicos (USB, Ethernet y buses), como así también SNMP y protocolos de transferencia. Con gestión central de dispositivos, un administrador puede crear reglas que permitan o rechacen ciertas aplicaciones para cada grupo de dispositivos y gestionar parches de seguridad para todos los dispositivos conectados en la empresa.

A diferencia de un software para HMI más antiguo, no hay necesidad de un software de gestión central de terceros ya que el mismo software para la HMI unificada, que está destinado a programación y runtime, incluye todas las herramientas necesarias para la gestión central de dispositivos. Este software también permite la integración de dispositivos y datos con otras aplicaciones. La comunicación entre todos los dispositivos que se ejecutan en un software para HMI unificada está encriptada y las HMIs pueden ser configuradas para contar con un respaldo de sistema automático a fin de evitar la pérdida de datos.

 

HMIs para el futuro

El creciente número de dispositivos inteligentes y sistemas de software conectados a nivel de empresa en plantas industriales de todo el mundo requiere una tecnología de software para HMI en constante desarrollo. El software para una HMI unificada ofrece modernas cualidades de interface gráfica y, al mismo tiempo, permite tener conectividad con una multitud de dispositivos externos y sistemas de software.

Al implementar estos avances y seguir evolucionando, se podrá mantener una ventaja competitiva, aumentar la producción y mejorar la eficiencia.

 

Preparado en base a una presentación de Ramey Miller, gerente de Siemens Industry Inc., con el asesoramiento del Ing. Andrés G. Gorenberg, gerente Factory Automation, Siemens Industrial.

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