Rozhraní člověk-stroj (HMI) jsou v dnešním technologickém prostředí zásadní a umožňují bezproblémovou interakci mezi člověkem a strojem. Tradičně se vývoj HMI spoléhal na proprietární software, který byl často spojen s vysokými náklady a omezenou flexibilitou. Nástup řešení s otevřeným zdrojovým kódem však způsobil v této oblasti revoluci a poskytl dostupnější, přizpůsobitelnější a cenově výhodnější alternativy. Tento příspěvek na blogu se zabývá výhodami, klíčovými platformami a praktickými aplikacemi vývoje HMI s otevřeným zdrojovým kódem.

Vzestup open-source řešení HMI

Řešení HMI s otevřeným zdrojovým kódem významně ovlivnila odvětví tím, že oproti tradičním proprietárním systémům nabízejí několik výhod. Jednou z hlavních výhod je nákladová efektivita, protože open-source software je obvykle zdarma. To je výhodné zejména pro začínající a malé podniky s omezeným rozpočtem.

Dalšími zásadními výhodami jsou flexibilita a přizpůsobení. Platformy s otevřeným zdrojovým kódem umožňují vývojářům upravovat zdrojový kód podle konkrétních požadavků, což zajišťuje, že HMI lze přizpůsobit jedinečným potřebám projektu. Prostředí spolupráce podporované open-source komunitami navíc podporuje inovace a rychlý vývoj, protože vývojáři z celého světa přispívají do softwaru a poskytují opravy chyb, aktualizace a nové funkce.

Díky softwaru s otevřeným zdrojovým kódem se také zvyšuje transparentnost a bezpečnost. Přístupný kód umožňuje důkladnou kontrolu a audit, což pomáhá efektivněji identifikovat a zmírňovat bezpečnostní chyby.

Klíčové platformy HMI s otevřeným zdrojovým kódem

Několik open-source platforem se stalo lídry v oblasti vývoje HMI a každá z nich nabízí jedinečné funkce a možnosti. Zde jsou některé z nejvýznamnějších:

Qt

Qt je výkonný framework široce používaný pro vývoj multiplatformních aplikací, včetně HMI. Poskytuje ucelenou sadu nástrojů a knihoven pro vytváření sofistikovaných uživatelských rozhraní. Aplikace Qt lze spouštět v různých operačních systémech, včetně Windows, MacOS, Linuxu a vestavěných systémů, což z něj činí univerzální volbu. Jeho integrované vývojové prostředí Qt Creator zjednodušuje proces vývoje díky funkcím, jako je editace kódu, ladění a správa projektů. Rozsáhlá dokumentace a robustní podpora komunity dále zvyšují jeho atraktivitu pro vývojáře.

OpenHMI

OpenHMI je navržen speciálně pro průmyslové aplikace a zaměřuje se na poskytování nástrojů pro vytváření intuitivních a efektivních rozhraní pro řídicí systémy. Jeho modulární architektura umožňuje vytvářet škálovatelné a udržovatelné HMI opakovaným používáním a kombinováním různých modulů. OpenHMI podporuje integraci dat z různých zdrojů v reálném čase, což umožňuje dynamickou aktualizaci a sledování parametrů systému. Knihovna přizpůsobitelných widgetů umožňuje snadno vytvářet rozhraní na míru konkrétním průmyslovým potřebám. Podpora více komunikačních protokolů rozhraní OpenHMI navíc zajišťuje kompatibilitu s různými průmyslovými zařízeními a systémy.

GTK+

GTK+ (GIMP Toolkit) je známý především pro vytváření grafických uživatelských rozhraní a je široce používán v prostředí GNOME. Je však vhodný i pro vývoj HMI. Aplikace GTK+ lze spouštět v systémech Linux, Windows a MacOS, což poskytuje flexibilitu při nasazení. Nabízí bohatou sadu widgetů pro vytváření interaktivních rozhraní, včetně tlačítek, posuvníků a stromových zobrazení. Vývojáři mohou přizpůsobit vzhled aplikací GTK+ pomocí témat a stylů podobných CSS. GTK+ poskytuje vazby pro různé programovací jazyky, například C, Python a JavaScript, což vývojářům umožňuje pracovat s preferovaným jazykem.

Zpracování

Processing je grafická knihovna s otevřeným zdrojovým kódem a integrované vývojové prostředí zaměřené na vizuální umění a aplikace založené na vizuálních technologiích. Ačkoli se tradičně nepoužívá pro HMI, získal si oblibu pro svou jednoduchost a efektivitu při vytváření interaktivních aplikací. Syntaxe Processing je jednoduchá a intuitivní, takže je přístupná umělcům, designérům a vývojářům s různou úrovní znalostí programování. Hodí se zejména k vytváření vizuálních a interaktivních prvků, což z něj činí vynikající volbu pro experimentální a umělecké HMI. Široká škála knihoven a rozšíření dostupných pro Processing rozšiřuje jeho možnosti, od obsluhy vstupních zařízení až po integraci s jiným softwarem.

Praktické aplikace open-source HMI

Řešení HMI s otevřeným zdrojovým kódem se využívají v různých průmyslových odvětvích, což dokazuje jejich všestrannost a efektivitu. V průmyslové automatizaci jsou HMI klíčové pro monitorování a řízení procesů. Řešení s otevřeným zdrojovým kódem, jako je OpenHMI, se používají k vývoji rozhraní pro systémy SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), programovatelné logické automaty (PLC) a další průmyslové řídicí systémy a umožňují operátorům vizualizovat data, spravovat alarmy a ovládat stroje.

Automobilový průmysl využívá open-source platformy HMI k vytváření palubních informačních a zábavních systémů, digitálních přístrojových desek a řídicích rozhraní pro elektromobily. K vývoji těchto rozhraní se běžně používá Qt, které řidičům poskytuje intuitivní a pohotové ovládání.

Ve zdravotnictví jsou rozhraní HMI nezbytná pro lékařské přístroje, systémy monitorování pacientů a diagnostická zařízení. K vývoji uživatelsky přívětivých rozhraní pro tyto aplikace se používají řešení s otevřeným zdrojovým kódem, jako jsou GTK+ a Qt. Flexibilita a možnosti přizpůsobení platforem s otevřeným zdrojovým kódem umožňují vytvářet rozhraní, která splňují přísné regulační požadavky a zvyšují uživatelský komfort.

V odvětví inteligentních domácností se používají řešení HMI s otevřeným zdrojovým kódem k vývoji ovládacích rozhraní pro systémy domácí automatizace, inteligentní spotřebiče a systémy správy energie. Processing se svými možnostmi vizuálního programování se často používá k vytváření interaktivních ovládacích panelů a ovládacích panelů, které uživatelům umožňují bezproblémovou správu zařízení chytré domácnosti.

Spotřební elektronika, jako jsou tablety, chytré telefony a chytré televizory, vyžaduje rozhraní HMI, která jsou vizuálně přitažlivá a funkční. K návrhu a vývoji těchto rozhraní se používají platformy s otevřeným zdrojovým kódem, jako jsou Qt a GTK+, které zajišťují bezproblémové a poutavé uživatelské prostředí.

Výzvy a úvahy

Přestože řešení HMI s otevřeným zdrojovým kódem nabízejí řadu výhod, je třeba mít na paměti i některé výzvy a aspekty. Vývoj HMI na platformách s otevřeným zdrojovým kódem může vyžadovat učení, zejména pro vývojáře, kteří s těmito nástroji a frameworky teprve začínají. K překonání této překážky je nezbytné odpovídající školení a dokumentace.

Integrace HMI s otevřeným zdrojovým kódem se stávajícími staršími systémy může být složitá. Mohou vzniknout problémy s kompatibilitou a potřeba vlastních konektorů nebo adaptérů. Ačkoli open-source komunity poskytují podporu, nemusí být vždy tak komplexní nebo včasná jako komerční podpora. Organizace musí být připraveny zvládnout údržbu a řešení problémů samostatně.

Dalším důležitým faktorem jsou obavy o bezpečnost. I když je software s otevřeným zdrojovým kódem transparentní, vyžaduje pečlivé bezpečnostní postupy. K zajištění integrity HMI jsou nutné pravidelné aktualizace, revize kódu a bezpečnostní audity.

Závěr

Řešení s otevřeným zdrojovým kódem pro vývoj HMI změnila způsob, jakým komunikujeme se stroji, a nabízí nákladově efektivní, flexibilní a robustní alternativy k proprietárnímu softwaru. Platformy jako Qt, OpenHMI, GTK+ a Processing poskytují výkonné nástroje pro vytváření intuitivních a poutavých rozhraní v různých průmyslových odvětvích. Ačkoli je třeba zvážit některé problémy, výhody HMI s otevřeným zdrojovým kódem, včetně nákladové efektivity, přizpůsobení, podpory komunity a transparentnosti, z nich činí přesvědčivou volbu pro vývoj moderních HMI.