تمتلك المصانع الصناعية إمكانية الوصول إلى بيانات تشغيلية أكثر من أي وقت مضى.

تكمن المشكلة الأصعب في تحديد المعلومات التي يحتاجها الأشخاص فعليًا، وعرضها بوضوح كافٍ لدعم القرارات السريعة.

لا يستطيع المشغل الذي يستجيب لحالة عملية غير طبيعية قضاء عدة دقائق في البحث بين الشاشات ومئات القيم.

يحتاج المهندس الذي يحقق في أداء المعدات إلى سياق تاريخي بدلًا من قراءات معزولة.

قد يحتاج مدير الإنتاج إلى عرض مختلف تمامًا يوضح وقت التشغيل والإنتاج والجودة وغيرها من مؤشرات الأداء الرئيسية.

وهذا يجعل تصميم واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة يتجاوز كونه تمرينًا رسوميًا.

يقع تصميم واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة بين بيانات الأتمتة واتخاذ القرارات البشرية.

تساعد الاستراتيجية القوية لواجهة المستخدم وتجربة المستخدم على تحويل قيم وحدات التحكم والإنذارات والسجلات التاريخية إلى معلومات يمكن للأشخاص استخدامها فعليًا.

لا يتمثل الهدف في جعل الشاشات الصناعية مثيرة للإعجاب بصريًا.

ويتمثل الهدف في تقليل الجهد اللازم لفهم ما تفعله العملية، والمكان الذي يتطلب الانتباه، والإجراء الذي ينبغي اتخاذه بعد ذلك.

تكون البيانات الصناعية مفيدة فقط عندما يستطيع الأشخاص تفسيرها

يمكن لأنظمة التحكم الحديثة جمع كميات هائلة من المعلومات من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) ومحركات التشغيل والأجهزة وأجهزة الاستشعار والأجهزة الميدانية الذكية.

ومع ذلك، لا تؤدي البيانات الإضافية تلقائيًا إلى تحسين العمليات.

يمكن لواجهة التفاعل بين الإنسان والآلة سيئة التنظيم أن تعرض مئات المتغيرات، مع استمرار صعوبة تشخيص مشكلة بسيطة.

قد يحتاج المشغلون إلى التنقل بين شاشات متعددة لفهم حدث واحد.

قد تحظى القيم المهمة بنفس التأكيد البصري الممنوح للمعلومات الروتينية.

قد توضح رسائل الإنذار أن شيئًا ما قد تعطل، من دون عرض ظروف العملية التي أدت إلى الحدث.

يعالج تصميم واجهة المستخدم وتجربة المستخدم الجيد هذه المشكلات من خلال تحديد المعلومات بناءً على القرار الذي يجب على المستخدم اتخاذه.

ينطبق هذا على موظفي المصنع ومستخدمي الأعمال على حد سواء.

يحتاج المشغلون إلى وعي فوري بحالة الآلة والعملية.

تحتاج فرق الهندسة إلى تفاصيل التشخيص والاتجاهات التاريخية.

قد تحتاج الإدارة إلى مؤشرات الإنتاج والأداء بدلًا من قيم الأجهزة الفردية.

يمكن لنظام الأتمتة نفسه خدمة المجموعات الثلاث، لكن لا ينبغي بالضرورة أن تتلقى شاشات متطابقة.

يحتاج المشغلون إلى واجهات يمكنهم فهمها فورًا

تحدث العديد من قرارات المشغلين خلال ثوانٍ.

عندما تبدأ العملية في الخروج عن نطاقها المتوقع، يجب أن تجعل الواجهة التعرّف على الحالة غير الطبيعية أمرًا سهلًا.

يُعد التموضع المنطقي أحد أسس تصميم واجهات التفاعل بين الإنسان والآلة القابلة للاستخدام.

يجب أن تظل عناصر التحكم ذات الصلة متجاورة.

يجب أن تتبع عناصر التنقل الهيكل المادي أو الوظيفي للآلة.

يجب أن تشغل مؤشرات العمليات المهمة مواقع متوقعة بدلًا من الانتقال بين الشاشات.

يقلل الاتساق مقدار التفسير المطلوب من المشغل.

إذا استخدمت كل شاشة معدات تخطيطًا أو نظام ألوان أو اصطلاحًا مختلفًا للإنذارات، فسيتعين على الموظفين إعادة تعلم كيفية قراءة الواجهة مرارًا.

يسمح القالب المتسق ببقاء الانتباه منصبًا على العملية بدلًا من البرنامج.

ويصبح هذا مهمًا بصفة خاصة في المصانع الكبيرة التي يشرف فيها المشغلون على مناطق إنتاج متعددة أو عائلات مختلفة من المعدات.

يحوّل السياق الرقم إلى معلومات مفيدة

من السهل عرض قيمة رقمية.

أما شرح ما تعنيه هذه القيمة في حالة التشغيل الحالية فهو أكثر صعوبة.

لنفترض أن درجة حرارة العملية تبلغ 78°C.

فالرقم وحده لا يخبر المشغل بما إذا كانت الحالة طبيعية أو تتزايد بسرعة أو تقترب من حد التشغيل.

ويمكن لاتجاه تاريخي صغير أن يوفر هذا السياق فورًا.

يمكن للمشغل معرفة ما إذا كانت درجة الحرارة قد ظلت مستقرة أو كانت ترتفع باستمرار.

وينطبق المبدأ نفسه على الضغط والتيار والتدفق والاهتزاز ومعدل الإنتاج.

تساعد البيانات التاريخية أيضًا على التمييز بين الاضطرابات المؤقتة والمشكلات الآخذة في التطور.

قد تتطلب الزيادة القصيرة التي تعود إلى الوضع الطبيعي استجابةً مختلفة عن متغير انحرف بثبات على مدى عدة ساعات.

يصبح السياق أكثر قيمة عندما تُعرض المتغيرات المرتبطة معًا.

قد يصبح انخفاض معدل التدفق أكثر وضوحًا عند عرضه بجانب تيار المضخة وموضع الصمام والضغط عند المنبع.

وبذلك تصبح واجهة HMI أداة لاستكشاف الأعطال وإصلاحها، بدلًا من أن تكون مجرد لوحة أجهزة رقمية.

يعطي تصميم واجهة HMI عالية الأداء الأولوية للحالات غير الطبيعية

كانت الشاشات الصناعية تُملأ عادةً بالألوان الزاهية والتدرجات والرسومات التفصيلية جدًا للمعدات.

قد تبدو الشاشات الغنية بصريًا جذابة، مع أنها تجعل تحديد الحالات غير الطبيعية أكثر صعوبة.

تتبع مبادئ واجهة HMI عالية الأداء نهجًا مختلفًا.

تُعرض الظروف الطبيعية عمومًا بتأكيد بصري محدود.

تُحجز الألوان القوية والمؤشرات البارزة للظروف التي تتطلب الانتباه.

يسمح ذلك بظهور الحالة غير الطبيعية فورًا.

قد تشمل الأساليب المرئية المفيدة المؤشرات التناظرية، والرسوم البيانية المصغرة، ومخططات الاتجاه، وحالات الإنذار المتميزة بوضوح.

كما يمكن للترميز المتكرر أن يحسن التفسير.

يجب ألا يعتمد الإنذار بالكامل على لون واحد.

يمكن أن يوفر النص أو الرموز أو الموضع أو الشكل مؤشرًا آخر على الحالة.

وهذا مفيد في ظروف الرؤية الصعبة وللمستخدمين الذين قد يميزون الألوان بطرق مختلفة.

الشكل 1. تجمع واجهة HMI عالية الأداء بين حالة المعدات والإنذارات واتجاهات العملية، بحيث يمكن تحديد الحالات غير الطبيعية بسرعة.

يحتاج المستخدمون المختلفون إلى معلومات مختلفة

المشغّل ليس الشخص الوحيد الذي يستخدم البيانات الصناعية.

قد يتفاعل مهندسو الصيانة ومهندسو العمليات والمشرفون وفرق الإدارة جميعًا مع المعلومات التي تولدها منصة الأتمتة نفسها.

تختلف أهدافهم.

قد يحتاج المشغّل إلى تيار المحرك لأنه يساعده على تحديد ما إذا كانت المعدّة تعمل بشكل صحيح.

قد يرغب مهندس الصيانة في الاطلاع على السجل الحالي وساعات التشغيل وسجلات الأعطال.

قد يهتم المدير أكثر بتوافر المعدّات وخسائر الإنتاج المرتبطة بالأعطال المتكررة.

تدرك بنية HMI المتمحورة حول المستخدم هذه الاختلافات.

بدلًا من إنشاء لوحة معلومات مثقلة للجميع، يمكن للنظام توفير عروض مخصّصة لكل دور.

تبقى المعلومات الأساسية متصلة، لكن كل مستخدم يرى مستوى التفاصيل المطلوب لاتخاذ قرار معين.

يتطلب تصميم هذه العروض فهم كيفية عمل الأشخاص فعليًا.

يحتاج المهندسون إلى تحديد مؤشرات الأداء الرئيسية التي تستخدمها كل مجموعة، ومدى تكرار حاجتها إليها، والقرارات الناتجة عن تلك المؤشرات.

وغالبًا ما تكون النتيجة أبسط من عرض كل وسم متاح.

يغيّر الوصول عبر الأجهزة المحمولة أماكن اتخاذ القرارات

لم تعد العمليات الصناعية محصورة في أطراف ثابتة مركّبة بجانب الآلة.

يزداد وصول المهندسين والمشرفين إلى معلومات الإنتاج من أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والمحمولة.

تدعم تقنية HMI المستندة إلى الويب هذا التغيير من خلال السماح لتطبيقات التصوّر بالعمل عبر منصات أجهزة مختلفة.

يمكن لواجهة مستندة إلى المتصفح أن تقلل الاعتماد على نظام تشغيل واحد محدد أو تكوين محطة عمل بعينه.

هذا لا يعني أن كل وظيفة تحكم ينبغي أن تصبح متاحة تلقائيًا من هاتف ذكي.

ينشئ التصوّر عن بُعد والتحكم عن بُعد مستويات مختلفة من المخاطر التشغيلية.

يجب أن تحدد أذونات الوصول والمصادقة والأمن السيبراني ومتطلبات السلامة ما يُسمح لكل مستخدم عن بُعد بفعله.

بالنسبة إلى العديد من التطبيقات، توفّر الرؤية عن بُعد وحدها قيمة كبيرة.

يمكن للمهندس الذي يتلقى إنذارًا مراجعة ظروف التشغيل قبل التوجّه إلى المعدّة.

يمكن لموظفي الصيانة فحص الاتجاهات والتشخيصات أثناء وقوفهم بجانب الآلة.

يمكن للمشرفين مراجعة حالة الإنتاج من دون العودة إلى غرفة التحكم المركزية.

بالنسبة إلى المنشآت التي تستخدم أنظمة HMI والحوسبة الصناعية الحديثة، أصبحت هذه المرونة من اعتبارات التصميم المهمة بشكل متزايد.

الشكل 2. تتيح التصوّرات المستندة إلى الويب الوصول إلى المعلومات الصناعية المصرّح بها عبر أنواع مختلفة من الأجهزة.

يمكن للأجهزة المحمولة أن تقدم أكثر من مجرد شاشة أخرى

يمكن للواجهة المحمولة أيضًا استخدام إمكانات غير متاحة في HMI ثابتة تقليدية.

يمكن للكاميرات توفير تأكيد مرئي لحالات المعدات.

يمكن لرموز QR ربط الأصول المادية بسجلات الصيانة أو الوثائق أو معلومات الجهاز.

يمكن للواجهات اللاسلكية جمع البيانات من أجهزة ميدانية متوافقة.

يمكن لمعلومات الموقع أيضًا دعم تحديد الأصول أو إجراءات الصيانة الميدانية حيثما كان ذلك مناسبًا.

لنفترض وجود إنذار مُبلّغ عنه بانعدام التدفق.

تشير بيانات العملية إلى تدفق صفري، لكن لا يزال على المهندس تحديد ما إذا كانت العملية قد توقفت بالفعل.

قد توفر كاميرا قريبة أو وسيلة رصد مستقلة أخرى أدلة إضافية قبل وصول شخص فعليًا إلى المعدات.

هذا لا يحل محل أجهزة القياس.

يوفر ذلك مصدرًا إضافيًا للسياق عند استكشاف حالة غير طبيعية وإصلاحها.

ينبغي للوحات المعلومات دعم القرارات، لا عرض كل شيء

من الأخطاء الشائعة في HMI إنشاء لوحات معلومات استنادًا إلى البيانات المتاحة فحسب.

يبدأ النهج الأقوى من القرار الذي يحتاج المستخدم إلى اتخاذه.

قد تبرز لوحة معلومات الصيانة الأعطال النشطة ومؤشرات حالة المعدات ومتطلبات الخدمة القادمة.

قد تركز لوحة معلومات الإنتاج على الإنتاجية ووقت التوقف والجودة وأداء الجدول الزمني.

قد تعرض شاشة هندسية اتجاهات أعمق للعملية وتشخيصات وحدة التحكم.

يمكن للوحات المعلومات الديناميكية أن تتغير وفقًا لحالة التشغيل.

أثناء الإنتاج الطبيعي، قد تعرض الواجهة نظرة عامة موجزة.

عند حدوث عطل، تصبح معلومات التشخيص أكثر بروزًا.

عند بدء الصيانة، قد تعرض الواجهة سجلات أو إجراءات مختلفة.

لذلك، يكيّف البرنامج تسلسل المعلومات الهرمي مع المهمة الحالية.

يمكن لهذا النهج أن يقلل بشكل كبير من التنقل بين الشاشات غير ذات الصلة.

تصميم الإنذارات جزء من تجربة المستخدم

ترتبط إدارة الإنذارات ارتباطًا وثيقًا بسهولة استخدام HMI.

إذا عرضت الواجهة مئات الإنذارات منخفضة القيمة بالأولوية نفسها، فقد يواجه المشغلون صعوبة في تحديد الحالة التي تتطلب اهتمامًا فوريًا.

قد تكون طوفانات الإنذارات صعبةً بشكل خاص أثناء توقفات المعدات.

قد يولّد حدث بادئ واحد العديد من الإنذارات الثانوية خلال ثوانٍ.

يحتاج المستخدم إلى سياق كافٍ لتحديد الحدث الذي وقع أولًا والإنذارات التي نتجت عنه.

لذلك، تُعد دقة الطوابع الزمنية والأولوية والتجميع والتسلسل التاريخي مهمة بقدر أهمية شريط إنذار مرئي.

تدمج أنظمة الأتمتة المصممة جيدًا هذه الوظائف عبر طبقات PLC وHMI والإشراف.

قد تحتاج المنشآت التي تقيّم البنى المعمارية الأوسع أيضًا إلى النظر في كيفية إتاحة أنظمة PLC وPAC لبيانات التشخيص لطبقة التصور.

يمكن لتصميم أفضل لواجهة الإنسان والآلة أن يختصر وقت استكشاف الأعطال وإصلاحها

تظهر القيمة التشغيلية لواجهة المستخدم وتجربة المستخدم بأوضح صورة عند حدوث خطأ ما.

لنأخذ مضخة توقفت بشكل غير متوقع عن توفير التدفق.

قد لا تعرض الواجهة سيئة التصميم سوى إنذار عام للمضخة.

ثم يبدأ المشغل في البحث عبر شاشات منفصلة عن حالة المحرك والتيار وموضع الصمام وضغط العملية.

يمكن لواجهة إنسان وآلة جيدة التنظيم أن تجمع هذه العلاقات معًا.

قد يرى المشغل فورًا أن المحرك يعمل، وأن صمام التصريف مفتوح، وأن الضغط تغير بشكل غير متوقع.

لا تُشخّص هذه المعلومات العطل تلقائيًا.

إنها تضيق نطاق التحقيق.

يمكن لكل دقيقة يتم توفيرها أثناء تلك العملية أن تقلل وقت التوقف عن المعدات التي يعتمد إنتاجها على التعافي السريع.

يجب تصميم واجهة المستخدم وتجربة المستخدم حول سلوك المصنع الفعلي

لا يمكن إنشاء أفضل تصميم لواجهة الإنسان والآلة بالكامل من خلف المكتب.

يحتاج المهندسون إلى فهم كيفية تفاعل المشغلين مع العملية أثناء الإنتاج العادي وبدء التشغيل وإيقافه والظروف غير الاعتيادية.

قد تبدو الشاشة منطقية أثناء التطوير، لكنها قد تصبح محبطة عند استخدامها أثناء اضطراب فعلي في الإنتاج.

لذلك ينبغي أن تشمل الاختبارات الأشخاص الذين سيستخدمون الواجهة.

يمكن تقييم التنقل.

يمكن مراجعة سلوك الإنذارات.

يمكن نقل المعلومات التي يُرجع إليها كثيرًا إلى موضع أقرب إلى شاشة التشغيل الرئيسية.

يمكن إزالة العناصر غير الضرورية.

تُعد هذه العملية التكرارية محورية للتصميم الحقيقي المتمحور حول المستخدم.

غالبًا ما تكون أفضل واجهة صناعية هي تلك التي بالكاد يلاحظها المستخدمون

ينبغي ألا تجبر واجهة الإنسان والآلة الناجحة المشغلين على التفكير في الواجهة نفسها.

ينبغي أن يظل تركيزهم على الآلة والعملية وهدف الإنتاج.

لذلك تعتمد واجهة المستخدم وتجربة المستخدم الجيدة في المجال الصناعي على الوضوح لا الزخرفة.

هرمية المعلومات مهمة.

السياق مهم.

الاتساق مهم.

الوصول القائم على الأدوار مهم.

يمكن لقدرات الهاتف المحمول وتقنيات الويب توسيع النظام، لكنها ينبغي أن تدعم الهدف الأساسي نفسه.

يحتاج الأشخاص إلى المعلومات المناسبة في اللحظة التي يتعين فيها اتخاذ القرار.

مع استمرار الأنظمة الصناعية في جمع كميات أكبر من البيانات، ستصبح هذه المتطلبات أكثر أهمية لا أقل.

لن تأتي الميزة التنافسية ببساطة من عرض المزيد من الوسوم أو الإنذارات أو لوحات المعلومات.

سيأتي ذلك من تصميم واجهات تساعد المشغلين والمهندسين والمديرين على فهم ما تعنيه تلك الإشارات فعليًا.