工业物联网时代，如何善用移动HMI提升工厂运营效率？
本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2017年3月刊，原标题为：善用移动HMI提升工厂运营效率
一旦移动设备可以连接到工业物联网（IIoT）,并能访问实时的生产数据，它就可以在决策者需要这些信息时提供帮助，并改善工厂的运行。
数据采集是制定工业物联网决策的重要一步。通过收集正确的数据，移动HMI解决方案有助于弥补控制系统与需要访问其信息的移动设备之间的差距。一旦移动设备可以连接到工业物联网,并能访问实时的生产数据，它就可以在决策者需要这些信息时提供帮助，并有效地改善工厂的运营。
远程HMI应用
对于制造业用户来说，移动HMI有助于弥合控制系统和移动设备之间的差距（如图1所示）。用户通常需要从移动设备端，灵活、方便的访问HMI并获取数据。
以往，HMI解决方案通常在连接到本地网络的微软Windows平台上进行开发，甚至用于实际运行。但现在，Windows不再是唯一选择， HMI能够运行在不同的操作系统和硬件平台上，发挥其独特的优势。
图1：使用诸如Indusoft网页工具包等软件的HMI设备，可以为在车间内不断移动的工人提供最新信息。为方便与其它系统的连接和集成，HMI可以使用内置的模板连接。本文图片来源：InduSoft
HMI实时运行应用程序可以托管在不同区域，用户需要能够下载每个应用程序到不同的操作系统。托管实时应用的通用操作系统包括Windows桌面操作系统、服务器、嵌入式版本。经常使用的还有Linux、风河VxWorks以及其它平台。为操作系统适配应用程序，只需要购买、配置和维护每个应用程序所需的功能，就可以获得最具经济效益的解决方案。对于移动设备，不仅需要能够运行在谷歌的Android系统和苹果的iOS和OS X上，同时还要能够运行在基于Windows操作系统的笔记本电脑上。
由于可以在Windows PC上开发，然后下载实时运行程序或应用到不同的平台和设备上，并且不需要修改图形、模板、符号或趋势，因此现代HMI提供了非常大的灵活性。该功能大大简化了移动HMI实时应用的实施。移动设备使用HTML5标准，根据目标平台的屏幕尺寸，自动调整HMI屏幕。现在，可以通过移动设备，快速访问部署在基于Windows系统上的HMI，但首先，你需要正确的数据。
从收集数据开始
到目前为止，对于很多应用来讲，实施完整的工业物联网解决方案所需要的数据，还没有提供给决策者。首先，我们需要从现场设备收集数据，接下来则是将正确的数据传递到需要这些数据的人手中。
以一款名为“EcoNet 家庭Wi-Fi 模块”的物联网应用程序为例，该模块使用户能够在智能手机上跟踪所选Rheem电热水器的各种功能，例如泄漏检测、服务诊断和系统状态等。可以用作Rheem热水器的远程遥控器。此应用程序通过Wi-Fi连接到互联网，并且可以直接向移动设备提供警报和通知，例如泄漏检测。利用休假模式和远程温度调整功能，它还可以节省费用。如果连接到网络平台，还能够长期收集使用情况的数据。
在很多情况下，因为7x24小时的运行要求、网络安全问题、以及其它因素， 工业物联网应用部署的进度，要比类似的商业物联网应用慢很多。但是有些公司已经开始提供数据收集和存储服务。
例如，GE的智能电网服务集成了利用发电和配电系统基础设施收集数据的功能。从理论上讲，收集的数据可以用于提高生产力、促进可再生能源的利用，减少二氧化碳的排放量，提高生产效率，并防止过载和限电。像这样的智能电网应用，其预期的成功将有助于突出实时和历史数据的重要性，从而可以提高可靠性，优化设备、系统和企业。
在其它的生产制造应用中，数据通常来源于连接到工业控制器的现场设备。然后这些控制器连接到HMI上，由其将数据提供给移动设备。
将数据正确传递出去
在任何时候、任何地点，都需要将正确的过程和设备数据，传递到决策者手中。在这一点上，很多移动设备用户需要注意的是机器或过程的度量或统计。使用移动设备直接控制机器，也是一种选择，但这通常只限于本地用户，比如工厂操作员或技术人员。
特定软件和其它人机界面软件平台，有多种方式来访问工厂车间或控制室人机界面所显示的数据和图形。HMI实时运行应用程序，可以安装在办公室PC上，提供相同的用户体验，但这通常是多余的。当某种应用，如安全电子阅读器，安装于PC或连接到就地工厂网络并且能够托管因特网浏览器时，对这些远程人机界面应用来讲，更好的选择是就地实时应用或瘦客户端。由于工厂网络已经存在并具有较好的安全性，因此这个解决方案具有很高的性价比。
如果HMI为远程设备，并部署在工厂外，那就可以使用基于网页的瘦客户端。虽然与安全阅读器瘦客户机非常类似，但是基于网页的瘦客户端，通过安全套接层（SSL）和诸如加密等其它安全方法，通过网页浏览器访问HMI。由于显而易见的原因，应尽量减少这些应用的控制功能，但通常需要提供完整的浏览权限。
为了进一步扩展远程信息访问，可以使用移动瘦客户端。在移动设备上使用HTML 5浏览器，是一种明智、性价比很高的方式，能够为决策者提供他们所需的信息。
移动HMI的数据管理
HMI数据存储在很多不同位置，可通过移动设备远程访问。HMI系统可以在就地存储文本文件、电子表格格式的数据、或各种数据库和历史数据库。HMI可以连接到公司的数据库，或就地历史数据库，甚至是托管在云端的数据库，以实现数据的存储和访问。然后，移动设备就可以连接到数据存储区域。工程实施、运营、调度和管理人员都可以查看和使用这些数据（见图2）。其它连接则允许现场工程师和工厂车间人员通过移动设备、瘦客户端，或电脑访问数据。
图2：在任何时间、任何地点，移动数据可视化以及通过诸如Wonderware在线软件等，有助于更快做出明智的决策。
从现场设备收集、并在移动设备上查看的数据，有很多不同用途（见表1）。其中有些可以通过查看现场设备数据实现，如维护和故障排除。
例如，统计过程控制软件可与HMI安装在同一个PC上，还可以解释现场设备数据，并可以为移动设备提供可操作的流程和质保信息。SPC算法可以用来帮助调整实时控制参数，或在机器/过程开始出现残次品之前报警。也可以与数据分析和聚合软件协同工作，实现预测功能，这些信息可以提供给移动用户，这样用户就可以在问题真正出现前，发现并解决问题。数据的其它用途包括预测性维护和识别过程瓶颈。
记录在移动HMI的生产数据，可与从企业资源规划（ERP）中获取的库存信息或制造执行系统（MES）中获得数据结合，提醒手机用户材料使用情况和订单需求、客户订单状态、实时的生产成本。
制定更好的决策
每个移动HMI设备经过配置，都可以只显示特定用户所需要的数据。因为只传输和显示所需的数据，这就简化并加速了对所接收信息的响应。它还提供一定的安全级别，提高了操作安全性。例如，本地运营人员可以查看和控制权限，而销售人员则只能够访问客户订单信息状态。
移动HMI设备让用户看到设备或过程的实时运行状态，并可以只关注感兴趣的部分。例如，数据或过程状态趋势图，提供快速概览，同时在发现异常情况时，允许高级用户查看更详细的信息。
为了在生产制造企业内成功实施工业物联网系统，必须收集正确的数据，然后以恰当的方式，呈现给业务决策者，以便改善运营活动。随着更多可用数据的获得，移动HMI设备可以为用户提供更清晰的设备和过程实时信息，从而帮助用户做出更好的生产制造和商业决策。