Vincere le sfide della progettazione di GUI industriali con i System on Module serie i.MX 9x: prestazioni, sicurezza e controllo in tempo reale

Nelle applicazioni industriali, la GUI (Graphical User Interface), detta anche HMI (Human Machine Interface), funge da ponte tra utente e macchina. Solo attraverso le GUI gli operatori possono monitorare, controllare e interagire con processi e applicazioni industriali complessi. Ecco, si potrebbe dire che il ruolo delle GUI è lo stesso ovunque… ma c’è una grossa differenza tra un prodotto industriale e uno per il consumatore finale, ed è la sicurezza. Gli errori in un software industriale possono avere un impatto molto maggiore rispetto a quelli in un prodotto di consumo.

La progettazione di GUI per dispositivi industriali richiede un attento bilanciamento tra chiarezza, reattività e sicurezza. Le interfacce devono fornire le informazioni fondamentali a colpo d’occhio, dare un feedback in tempo reale e rispondere in pochi millisecondi, consentendo l’intervento rapido e preciso dell’utente, soprattutto in scenari ad alto rischio. Per ridurre il carico cognitivo, il design UI/UX deve puntare sulla gerarchia visiva e la navigazione intuitiva per evitare errori e supportare un processo decisionale rapido.

Inoltre, la GUI deve adattarsi alle piattaforme/schede hardware. Se gira su un hardware non troppo potente, la GUI deve essere ottimizzata per assicurare comunque prestazioni e bassa latenza. Per complicare ulteriormente le cose, le GUI progettate per le applicazioni industriali devono anche soddisfare standard HMI come l’ISA-101 e protocolli come Modbus e OPC UA. Non basta ancora, va assicurata la longevità in ambienti difficili, con affidabilità e prestazioni costanti.

È qui che vengono in aiuto i System on Module (SoM) serie i.MX 9 di Variscite. Costruiti per supportare le moderne applicazioni industriali, questi moduli consentono di realizzare HMI scalabili e facili da usare, con prestazioni in tempo reale e connettività robusta tramite USB, PCIe ed Ethernet, ideali come nodi di comunicazione nei sistemi di controllo e monitoraggio più esigenti.

1. Reattività in tempo reale

Le HMI industriali devono avere una reattività quasi istantanea. In ambienti ad alto rischio come la produzione, l’energia o il controllo dei processi, anche un ritardo di microsecondi può causare un mancato allarme, un’azione dell’operatore non sicura o guasti al sistema. In queste attività in tempo reale, dove ogni momento conta e la reattività è fondamentale, l’interfaccia deve reagire istantaneamente per coniugare efficienza operativa e sicurezza.

La serie i.MX 9 risponde a queste esigenze con un’architettura eterogenea, che combina core Arm Cortex-A55 ad alte prestazioni per l’elaborazione delle applicazioni con un core dedicato Cortex-M33 per il controllo in tempo reale, in modo da avere HMI reattive e affidabili in un unico SoC compatto.

2. Prestazioni grafiche e consumo energetico

Nelle applicazioni industriali, i pannelli di controllo devono avere una grafica fluida e ad alta risoluzione per interfacce utente intuitive e prestazioni a bassa latenza, in grado di assicurare sicurezza ed efficienza operativa. Inoltre, devono avere un basso consumo energetico per ridurre al minimo il calore, prolungare la durata del dispositivo e consentire il funzionamento senza ventola o a batteria. Da sempre ottenere tutto questo è una sfida significativa, spesso con qualche compromesso sulle prestazioni grafiche o sull’efficienza energetica.

La serie i.MX 9 Variscite ha un equilibrio tra prestazioni grafiche ed efficienza energetica ottimo per le applicazioni industriali. Grazie al supporto della grafica 2D/3D e dei video fino a 4K da parte di GPU ad alta efficienza energetica, l’i.MX 93/95 è in grado di gestire senza problemi HMI avanzate e interfacce edge. Allo stesso tempo, la sua architettura a basso consumo lo rende affidabile in ambienti senza ventole e con vincoli di temperatura, l’ideale per sistemi industriali attenti al risparmio energetico.

3. Supporto a lungo termine e stabilità del software

A differenza dei dispositivi per il consumatore, le apparecchiature industriali durano 10-15 anni e richiedono un pacchetto software che sia solido, sicuro e gestibile. Aggiornamenti o cambiamenti di piattaforma troppo frequenti possono essere costosi e dannosi, soprattutto in ambienti a elevato rischio di sicurezza.

La serie i.MX 9 è costruita per durare a lungo, con l’obiettivo da parte di NXP di garantire la disponibilità del prodotto per 15 anni e oltre. Con il supporto mainline su Linux e Yocto Project, la serie offre una base software robusta e gestibile. La sua compatibilità con strumenti di sviluppo GUI avanzati, come Crank Storyboard, accelera ulteriormente lo sviluppo del prodotto e mantiene attuale il pacchetto HMI per lunghi cicli di vita del prodotto stesso.

4. Ambienti industriali difficili ed esigenze di sicurezza

I dispositivi costruiti per gli ambienti industriali sono spesso utilizzati in condizioni difficili e dure, perciò richiedono sistemi in grado di sopportare temperature estreme, resistere alle sollecitazioni ambientali e funzionare in modo affidabile senza soluzione di continuità. Questi dispositivi devono anche essere sicuri, in quanto i sistemi connessi devono affrontare minacce informatiche sempre maggiori.

Il System on Module (SoM) Variscite i.MX 93 è stato progettato per soddisfare queste esigenze e può funzionare in un’ampia forbice di temperature, da -40°C a 80°C. Grazie a funzioni integrate come EdgeLock Secure Enclave, l’avvio sicuro e la tecnologia TrustZone, offre resilienza e sicurezza, la scelta ideale per l’elaborazione edge in gateway industriali, sistemi di controllo e display HMI.

5. UI/UX scalabile su diversi dispositivi

Le aziende cercano sempre più di avere un’interfaccia utente unica per tutte le linee di prodotti. Riutilizzare i componenti principali ed evitare di dover partire da zero con ogni nuovo dispositivo non solo accelera lo sviluppo, ma riduce anche in modo significativo i tempi e i costi di commercializzazione.

I SoM Variscite come il DART-MX95 e il VAR-SOM-MX93 hanno opzioni pin-compatibili, che consentono al cliente di scalare e migrare facilmente tra dimensioni dello schermo e piattaforme hardware diverse. Questo riduce i tempi di sviluppo, minimizza i rischi e abbassa i costi sia per i nuovi lanci che per gli aggiornamenti.

Una progettazione HMI efficace in ambiente industriale richiede una pianificazione anticipata con selezione dell’hardware, struttura dell’interfaccia e flusso di interazione con l’utente. Incorporando le migliori pratiche di design, come la gerarchia chiara delle schermate e il feedback integrato per l’utente, gli sviluppatori possono creare UI reattive, in grado di potenziare la produttività dell’operatore e il suo processo decisionale.

La scelta dello strumento GUI giusto e la collaborazione con gli esperti nelle prime fasi dello sviluppo sono essenziali. In contesti industriali ad alto rischio, le informazioni in tempo reale fornite attraverso l’interfaccia danno un contributo diretto in termini di sicurezza ed efficienza.

In qualità di partner nella progettazione GUI autorizzato Variscite, Crank aiuta i nostri clienti a dare vita a interfacce utente robuste e intuitive, accelerando la trasformazione digitale e incrementando l’efficienza operativa.

• Importazione diretta da strumenti di progettazione come Figma, Photoshop e Sketch.
• Gli sviluppatori hanno a disposizione una timeline di animazione per visualizzare in anteprima e mettere a punto le UI senza sforzo.
• Possibilità di programmare la grafica senza dover codificare.
• Libreria completa con un elenco di componenti pronti per essere utilizzati.
• Garanzia di prestazioni ottimali delle UI con Validator, il nostro framework di test per la progettazione GUI.
• Monitoraggio e ottimizzazione delle risorse in tempo reale per prestazioni embedded specifiche per ogni target.
• Riduzione dei costi complessivi con ingombro ridotto e componenti GUI riutilizzabili per altri prodotti e dispositivi.
• Assistenza da un team di esperti dedicato.

Interfacce utente originali, ma sempre facili da usare

Per garantire sicurezza ed efficienza in ambiente industriale, le macchine richiedono HMI progettate con cura. Di conseguenza, sempre più aziende si rivolgono a esperti di UI/UX per creare interfacce intuitive di nuova generazione. Tuttavia, tradurre la visione di un progettista in una HMI completamente funzionale può essere lungo e complesso.

Lo strumento di progettazione e sviluppo GUI di Crank, Storyboard, semplifica la transizione dalla progettazione allo sviluppo, consentendo ai clienti di importare direttamente risorse da strumenti come Figma, Photoshop e Sketch. Questo elimina la necessità di ricreare manualmente i progetti, consentendo a designer e sviluppatori di collaborare in modo più efficace e di accelerare il processo di sviluppo. Una volta completata l’interfaccia utente, i suoi componenti – layout, icone e interazioni – vengono utilizzati come base all’interno di Storyboard, mantenendo la finalità e la precisione del relativo design. Questo approccio semplifica lo sviluppo di HMI per dispositivi a basso consumo e con risorse limitate, che possono essere basati sui SoM i.MX 93 e i.MX 95.

Processo di replica più veloce

Storyboard consente una replica veloce delle HMI, permettendo agli sviluppatori di reimportare progetti aggiornati senza interrompere il flusso di lavoro nella fase di sviluppo. Una caratteristica preziosa soprattutto quando sono necessarie modifiche dell’ultimo minuto, perché gli aggiornamenti possono essere implementati rapidamente senza impattare sulle tempistiche.

Storyboard dispone anche di un framework di test integrato, che consente agli sviluppatori di valutare le prestazioni dell’UI in anticipo e con grande frequenza. Individuando prima i problemi, si riduce il rischio di costose rielaborazioni in fasi successive del ciclo.

Tutte insieme, queste funzionalità semplificano lo sviluppo dell’interfaccia utente, il che è essenziale in scenari di sviluppo frenetici in cui i sistemi devono evolvere in modo rapido e affidabile.

Longevità assicurata grazie alle applicazioni GUI riutilizzabili

Oltre ad essere intuitive, le HMI per dispositivi industriali devono spesso essere scalabili per tener dietro all’evoluzione delle esigenze operative. Un’applicazione UI rivolta al futuro deve essere adattabile, grazie a componenti riutilizzabili, test rigorosi e un’architettura flessibile. Questo approccio aiuta i clienti a integrare nuove funzionalità in modo efficiente, riducendo al minimo tempi e costi di riqualificazione.

Storyboard di Crank supporta lo sviluppo scalabile con una libreria di componenti precostituiti e riutilizzabili, pronti a un rapido impiego su diversi hardware e linee produttive. Gli aggiornamenti di un singolo componente possono propagarsi a tutti quelli analoghi, riducendo il lavoro di manutenzione. I casi di test riutilizzabili semplificano ulteriormente verifiche e miglioramenti futuri.

Inoltre, le applicazioni sviluppate su una piattaforma Variscite possono migrare più facilmente su un’altra, per aumentare le prestazioni od ottimizzare i costi. Questa compatibilità semplifica gli aggiornamenti hardware o il lancio di varianti, facendo leva sugli investimenti già fatti in UI e assicurando un time-to-market più rapido.

Servizi di ingegneria e design

Modernizzazione delle applicazioni industriali con interfacce grafiche intuitive, realizzazione di design grafici avanzati, sviluppo di sistemi embedded: Crank offre servizi di ingegneria completi e personalizzati in base alle esigenze dei clienti di Variscite. Tali servizi si concentrano sul miglioramento dell’esperienza dell’utente, fondamentale negli ambienti industriali dove sicurezza, usabilità ed efficienza sono fondamentali.

Una GUI industriale efficace deve bilanciare un design UX innovativo con la funzionalità pratica. Ecco perché è essenziale costruire le interfacce in modo corretto fin dall’inizio, assicurandosi che siano facili da usare, visivamente coerenti e ottimizzate per la gestione delle informazioni e la sicurezza operativa.

Per saperne di più sulla progettazione e lo sviluppo di esperienze utente efficaci, guarda questo webinar con Crank Software e Variscite.