Display di bordo per macchine fuoristrada

Power Progress International: In termini semplici, puoi spiegare come si accede ai dati/informazioni visualizzati sugli schermi della cabina: direttamente dalla macchina/ECU o tramite una connessione OBD II (come nella maggior parte delle autovetture)?

Mohamed Abd El Salam, Danfoss Power Solutions. (Foto: Danfoss)

(MAES) Mohamed Abd El Salam, Senior Portfolio Manager, IoT & Connectivity, Danfoss Power Solutions: I dati visualizzati sugli schermi della cabina vengono acquisiti tramite segnali CAN ricevuti dal motore e dal sistema a esso collegato, ovvero principalmente la centralina e i sensori.

Dal punto di vista dell'IoT, l'accesso ai dati avviene tramite il bus CAN o la rete CANopen, simile a quella del mondo automobilistico, ma leggermente diversa in quanto non sempre standardizzata come l'OBD II. Pertanto, in diversi casi, i dati dovranno essere analizzati correttamente per ottenere un valore significativo.

I dati possono anche essere recuperati direttamente da sensori specifici, se questi non sono digitalizzati e quindi non trasmettono dati sul bus CAN. In tal caso, è necessario conoscere le specifiche elettriche del sensore per identificare, ad esempio, il rapporto tensione/valore dimensionale.

PPI: Gli schermi più grandi delle macchine fuoristrada sono dovuti ai prezzi più bassi degli schermi o alla necessità di visualizzare informazioni più dettagliate su un unico schermo?

Herman Oberoi, Danfoss Power Solutions. (Foto: Danfoss)

(HO) Herman Oberoi, Senior Portfolio Manager, Displays, Danfoss Power Solutions: La tendenza verso schermi più grandi è alimentata dalla combinazione di prezzi più bassi e dalla necessità di maggiori informazioni. Un altro fattore che influenza la gestione dello spazio nei nuovi design delle cabine è la necessità di mostrare informazioni consolidate, ma più dettagliate, su schermi più grandi, in un'unica occhiata.

PPI: Sebbene una risoluzione dello schermo più elevata possa potenzialmente consentire la visualizzazione di più informazioni (quadranti, grafici, ecc.) su un determinato schermo, è necessario ingrandire la grafica per consentire un'analisi più rapida dei livelli operativi della macchina?

HO: Sì. Oltre a schermi più grandi, c'è bisogno di grafici più ampi che offrano una visione chiara dei dettagli rilevanti. Gli indicatori sono un buon esempio di come la leggibilità sia importante.

PPI: Ci sono degli svantaggi nell'utilizzare schermi informativi nelle macchine elettriche a batteria?

HO: Dipende dalle dimensioni dell'applicazione e dal numero di indicatori individuali utilizzati. Tuttavia, non ci sono svantaggi diretti, perché uno schermo consuma meno energia rispetto agli indicatori e ai cluster analogici. Inoltre, offre all'utente il vantaggio di visualizzare molte più informazioni su un unico display.

PPI: Nei sistemi HMI del prossimo futuro saranno disponibili informazioni telematiche più approfondite, che consentiranno all'operatore di comprendere meglio le condizioni della macchina?

MAES: Un maggiore utilizzo dei dati telematici nelle interfacce uomo-macchina (HMI) è già in atto, e presto si aggiungeranno altri ambiti. Tutto dipende da cosa il produttore della macchina desidera programmare nel display. Alcuni casi d'uso includono la notifica degli aggiornamenti software disponibili, la visualizzazione in tempo reale delle condizioni della macchina per la manutenzione predittiva e altri parametri di conformità prestazionale specifici dell'OEM per fornire servizi aggiuntivi. Un aspetto importante per gli aggiornamenti software è il coinvolgimento dell'operatore. Un operatore deve approvare l'installazione del nuovo software della macchina per motivi di sicurezza.

Stiamo assistendo a numerose comunicazioni bidirezionali tra macchine e portali, rese possibili dalla telematica. Per ridurre il carico di elaborazione, i dati raccolti sulla macchina vengono idealmente inviati all'esterno per l'elaborazione. Le raccomandazioni degli OEM generate da tali dati – ad esempio, la macchina che necessita di ispezione o manutenzione – vengono quindi inviate all'HMI della macchina affinché l'operatore possa intervenire. Questa può essere una tecnica utilizzata da OEM o concessionari per vendere servizi e programmi di manutenzione. Un altro esempio potrebbe essere il monitoraggio del lavoro, in cui un operatore di macchina può indicare tramite il display che un progetto o un'attività per un cliente specifico è stato completato, il che invierebbe quindi un messaggio a un portale presso la sede centrale.

PPI: In che modo l'intelligenza artificiale contribuirà a eliminare le complicazioni correlate ai sistemi HMI? È possibile affidarsi all'intelligenza artificiale per prendere decisioni critiche sul funzionamento delle macchine?

MAES: L'intelligenza artificiale, in particolare quella generativa, sta creando numerose opportunità e innovazioni in molti settori. Il settore off-highway sta ancora esplorando come utilizzare al meglio la tecnologia per aumentare la produttività e l'efficienza di macchine e operatori. Con l'evoluzione degli algoritmi e l'aumento dei codici autoapprendenti, l'intelligenza artificiale può offrire numerose opportunità per simulare virtualmente gli ambienti macchina e facilitare il test di nuove applicazioni in modo più rapido e pratico.

Le funzionalità autonome potrebbero certamente includere l'IA, soprattutto laddove una macchina possa subentrare all'operatore per svolgere un compito in modo più preciso o sicuro. Per quanto riguarda la possibilità di affidarsi all'IA per prendere decisioni operative critiche, questa è una possibilità, ma potrebbe essere suggerita all'operatore tramite un'interfaccia uomo-macchina (HMI) e forse mai eseguita in modo completamente autonomo. Le normative e la legislazione in materia di IA non sono ancora chiare, ma probabilmente assisteremo a una maggiore chiarezza e a un maggiore allineamento nei prossimi anni.

PPI: C'è una leggera reazione negativa nel mercato dei veicoli per passeggeri, dove gli OEM stanno riducendo l'integrazione di tutte le funzioni del veicolo sugli schermi e aggiungendo più pulsanti fisici/diretti (in particolare per le operazioni fondamentali, HVAC, ecc.). Si sta verificando lo stesso nel mercato off-highway?

Il Danfoss DM430E. (Foto: Danfoss)

HO: Il mercato off-highway tende a seguire il mercato delle autovetture in termini di tendenze HMI. Stiamo anche assistendo a una certa tendenza a mantenere i pulsanti fisici, così come le tastiere CAN sul bracciolo, in alcune regioni e per determinate applicazioni in cui le preoccupazioni per la sicurezza sono maggiori.

In Cina, molti degli OEM di veicoli off-highway con cui collaboriamo preferiscono display con pulsanti. In genere, hanno almeno da otto a dieci pulsanti configurabili per scorciatoie operative e visualizzazioni di schermate specifiche. Lo stesso vale anche per molti OEM in Europa.

Allo stesso modo, in alcune applicazioni – ad esempio, su macchine utilizzate in miniera o su terreni difficili – l'operatore non dovrebbe guardare frequentemente lo schermo. La presenza di tastiere CAN sul bracciolo o di pulsanti per la selezione rapida di informazioni può aiutare l'operatore a concentrarsi sul compito senza perdere tempo a navigare tra le schermate per trovare informazioni specifiche.

PPI: Esiste una gerarchia delle informazioni visualizzate sugli schermi, accettata dal settore, che consenta un accesso più rapido alle informazioni critiche e supporti gli operatori negli spostamenti tra le macchine?

HO: Non siamo a conoscenza di una gerarchia standard per le informazioni visualizzate sugli schermi.

PPI: I touchscreen sono notoriamente instabili, in quanto temperatura e polvere possono influire sulle funzioni touch di base. Molti non possono essere utilizzati indossando i guanti (a meno che il guanto non sia dotato di una speciale superficie touch). Cosa si può fare per migliorare questa situazione? È possibile migliorare la matrice touch per garantire che la pressione di un pulsante virtuale susciti la risposta richiesta?

HO: La capacità di utilizzare un display touchscreen indossando i guanti è un requisito fondamentale per le macchine off-highway. Questo requisito può essere soddisfatto utilizzando pannelli touchscreen resistivi anziché capacitivi. Inoltre, il menu utente dovrebbe essere progettato per evitare tocchi accidentali e le voci critiche sono solitamente soggette a richieste di conferma.

PPI: Anche i graffi sui touchscreen ne compromettono il corretto funzionamento? In caso affermativo, cosa si può fare per eliminare questo problema?

Il display Danfoss DM1000B. (Foto: Danfoss)

HO: Sì, i graffi possono compromettere le funzionalità touch, così come la visibilità dello schermo. Sono disponibili tipi di schermi più robusti che offrono una migliore protezione contro i graffi. Sebbene più costosi, è opportuno prenderli in considerazione per le applicazioni più impegnative del settore off-highway. La serie Danfoss DM è un esempio di display che utilizza questo tipo di schermo più robusto. Danfoss testa e seleziona componenti per schermi progettati per resistere a utilizzi intensi. I display della serie DM sono stati testati e hanno dimostrato di resistere alla caduta di una sfera da 536 grammi da un'altezza di 1 metro, dimostrando la loro resistenza a crepe e graffi.

PPI: Come sono stati migliorati i sistemi di collegamento (connettori per cavi, ecc.) per semplificare l'installazione da parte degli OEM?

HO: Tra i metodi che implementeremo in tutti gli sviluppi futuri rientrano i connettori Poka-yoke per evitare cablaggi errati e i connettori personalizzati con codifica per facilitare il cablaggio.

Alcune porte, come Ethernet, hanno standard di pinout di fatto, ma in genere i clienti richiedono e si aspettano che i pinout e le posizioni delle porte mantengano gli stessi per la migrazione a nuove piattaforme, poiché ciò richiede poco sforzo da parte dell'OEM.

PPI: In che modo un maggior numero di sensori/una tecnologia di rilevamento migliorata hanno contribuito a migliorare l'esperienza HMI? Stiamo raggiungendo il punto di sovraccarico di informazioni a causa del numero di fonti di dati?

HO: La tecnologia di rilevamento non ha contribuito a migliorare l'esperienza HMI, se non per la maggiore velocità e qualità delle informazioni scambiate. Un maggior numero di input a questi sensori per diversi casi d'uso ha semplificato l'automazione di determinate operazioni, ma dal punto di vista dell'HMI, la situazione non è cambiata molto, se non per il fatto che le informazioni di questi sensori sono visibili sul quadro strumenti.

La quantità di informazioni che l'operatore si aspetta e ciò che viene in genere fornito è ben bilanciata. Tuttavia, troppe informazioni o troppe notifiche possono distrarre l'operatore, creando potenziali problemi di sicurezza. Anche in assenza di rischi ambientali intrinseci, gestire le informazioni sullo schermo durante l'esecuzione di attività con la macchina può comunque risultare un'esperienza dispendiosa per l'operatore.

PPI: Alcune aziende Tier hanno presentato interruttori olografici, che offrono il duplice vantaggio di essere visibili in condizioni di scarsa illuminazione e di non essere influenzati dalla polvere. È probabile che questi dispositivi acquisiscano maggiore popolarità sul mercato?

HO: Il caso d'uso ha sicuramente senso, ma deve essere convalidato da più OEM e utenti finali per valutarne il potenziale futuro.

PPI: Oltre all'integrazione di schermi più grandi nel cruscotto, in particolare con le terne, sarebbe possibile/fattibile avere una serie di schermi montati sul sedile dell'operatore che ruoterebbero con il sedile per supportare il funzionamento dei macchinari nella parte anteriore e posteriore della macchina?

HO: Sì, è possibile e alcune applicazioni potrebbero trarne vantaggio. Infatti, stiamo già assistendo all'integrazione di display nei braccioli.

PPI: È possibile che in futuro gli avvisi vengano visualizzati sui vetri dei finestrini: ciò non sarebbe considerato potenzialmente pericoloso perché la notifica ostruisce la visuale del conducente?

HO: Quali informazioni vengono visualizzate sullo schermo del finestrino e come vengono visualizzate determinano se aggiungono valore. In caso di avvisi critici, potrebbe essere più comodo e sicuro visualizzare le informazioni all'interno del campo visivo dell'operatore. In alcune autovetture di lusso, ad esempio, le indicazioni di navigazione visualizzate in modo contestuale consentono al conducente di continuare a guardare fuori dal finestrino mentre utilizza le informazioni per intraprendere le azioni necessarie. Sebbene questo esempio non sia pienamente applicabile al settore off-highway, la necessità frequente di distogliere lo sguardo dal finestrino per visualizzare informazioni da un display potrebbe rappresentare un problema di sicurezza maggiore rispetto a una grafica traslucida che blocca la vista dell'operatore. Se le informazioni diventano una distrazione, è opportuno che rimangano visualizzate sul display.

Il motore Danfoss DM700 nella minipala Elise 900 elettrica a batteria. (Foto: Danfoss)

PPI: Per quanto riguarda l'uso di schermi su macchine fuoristrada, sarà possibile evitare display che mostrano "dati fine a se stessi", ovvero che mostrano informazioni semplicemente perché è possibile, non perché sia utile per l'operatore?

HO: Questo è l'obiettivo della maggior parte, se non di tutte, le applicazioni di visualizzazione delle informazioni. L'arte, quindi, sta nel renderle snelle dal punto di vista dell'utente, mostrando e raggruppando le informazioni utili in un modo che abbia senso, sia facile da usare per l'utente ed eviti distrazioni inutili.

In definitiva, questo potere spetta al produttore della macchina. I display all'interno delle macchine non sono semplici monitor; sono piccoli computer dotati di potenza di elaborazione e capacità di visualizzazione. Fornitori come Danfoss forniscono questi display programmabili agli OEM, che poi utilizzano il codice C, l'editor grafico del produttore del display o un'applicazione open source per determinare quali informazioni visualizzare sullo schermo e come disporle.

È interessante notare che lo sviluppo della grafica di queste macchine, soprattutto per quelle nuove con display più grandi, richiede un'enorme quantità di tempo. Quasi metà del tempo di sviluppo della macchina viene dedicato esclusivamente alla grafica del display, mentre l'altra metà viene dedicata allo sviluppo delle applicazioni per l'idraulica, lo sterzo e tutte le interazioni con i componenti. Sebbene il display sia una piccola parte della macchina, rappresenta una parte enorme del lavoro di sviluppo. Per questo motivo, Danfoss sta cercando di standardizzare lo sviluppo utilizzando widget, sia attraverso i propri dashboard ed editor grafici, sia attraverso l'utilizzo di editor open source con più librerie.

PPI: La tecnologia informatica basata sullo schermo (di qualsiasi tipo) diventerà superflua man mano che sempre più macchine saranno gestite da remoto o autonome?

HO: Siamo ben lontani dalle macchine completamente autonome, in cui la necessità dell'operatore di ricevere informazioni tramite schermo diventerà obsoleta. Esistono considerazioni di sicurezza che richiedono la presenza di un operatore nella cabina della macchina o nelle vicinanze, ed entrambi i casi richiederebbero un cluster HMI per monitorare e supervisionare la macchina, anche se completamente autonoma.

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