Повишаване на ефективността чрез по-добър HMI и UI/UX дизайн

Индустриалните предприятия имат достъп до повече оперативни данни от всякога.

По-трудният проблем е да се определи от каква информация действително се нуждаят хората и тя да бъде представена достатъчно ясно, за да подпомага бързото вземане на решения.

Оператор, който реагира на ненормално състояние на процеса, не може да отдели няколко минути за търсене из екрани и стотици стойности.

Инженер, който проучва ефективността на оборудването, се нуждае от исторически контекст, а не от изолирани показания.

Производственият ръководител може да се нуждае от напълно различен изглед, показващ коефициента на използване, производителността, качеството и други ключови показатели за ефективност.

Това прави дизайна на интерфейса човек–машина нещо повече от графическо упражнение.

Дизайнът на HMI се намира между данните от автоматизацията и вземането на решения от хората.

Добрата стратегия за потребителски интерфейс и потребителско изживяване помага да се превърнат стойностите от контролери, алармите и историческите записи в информация, която хората действително могат да използват.

Целта не е индустриалните екрани да изглеждат впечатляващо.

Целта е да се намали усилието, необходимо за разбиране на това какво прави процесът, къде е необходимо внимание и какво действие трябва да последва.

Индустриалните данни са полезни само когато хората могат да ги интерпретират

Съвременните системи за управление могат да събират огромни количества информация от PLC, задвижвания, измервателни уреди, сензори и интелигентни полеви устройства.

Но допълнителните данни не водят автоматично до по-добри операции.

Лошо структуриран HMI може да показва стотици променливи и въпреки това да затруднява диагностицирането на прост проблем.

Операторите може да се наложи да преминат през няколко екрана, за да разберат едно събитие.

На важните стойности може да бъде придадена същата визуална тежест като на рутинната информация.

Съобщенията за аларми може да обясняват, че е възникнала повреда, без да показват условията на процеса, довели до събитието.

Добрият UI/UX дизайн решава тези проблеми, като структурира информацията около решението, което потребителят трябва да вземе.

Това се отнася както за персонала в предприятието, така и за бизнес потребителите.

Операторите се нуждаят от незабавна информация за състоянието на машината и процеса.

Инженерните екипи се нуждаят от диагностични подробности и исторически тенденции.

Ръководството може да се нуждае от показатели за производството и ефективността, а не от стойности за отделни устройства.

Една и съща система за автоматизация може да обслужва и трите групи, но те не непременно трябва да получават идентични екрани.

Операторите се нуждаят от интерфейси, които могат да разберат незабавно

Много от решенията на операторите се вземат за секунди.

Когато даден процес започне да излиза извън очаквания диапазон, интерфейсът трябва да улеснява разпознаването на ненормалното състояние.

Логичното разположение е една от основите на използваемия HMI дизайн.

Свързаните елементи за управление трябва да останат заедно.

Навигацията трябва да следва физическата или функционалната структура на машината.

Важните технологични индикатори трябва да заемат предвидими местоположения, вместо да се преместват между екраните.

Последователността намалява необходимата от оператора интерпретация.

Ако всеки екран на оборудването използва различно оформление, цветова система или правила за алармите, персоналът трябва многократно да се научава отново как да чете интерфейса.

Последователният шаблон позволява вниманието да остане насочено към процеса, а не към софтуера.

Това е особено важно в големи предприятия, където операторите наблюдават множество производствени зони или различни групи оборудване.

Контекстът превръща числото в полезна информация

Показването на числова стойност е лесно.

По-трудно е да се обясни какво означава стойността при текущите работни условия.

Да разгледаме технологична температура от 78°C.

Самото число не казва на оператора дали състоянието е нормално, дали се променя бързо или се доближава до работен предел.

Малка историческа трендова графика може да предостави този контекст незабавно.

Операторът може да види дали температурата е останала стабилна или се е повишавала непрекъснато.

Същият принцип се прилага за налягането, тока, дебита, вибрациите и производителността.

Историческите данни също помагат да се разграничат временните смущения от развиващите се проблеми.

Краткотрайното отклонение, което се връща към нормата, може да изисква различна реакция от променлива, която се е отклонявала постепенно в продължение на няколко часа.

Контекстът става още по-ценен, когато свързаните променливи се показват заедно.

Намаляващият дебит може да придобие повече смисъл, когато се разглежда заедно с тока на помпата, позицията на вентила и налягането преди съоръжението.

Така HMI се превръща в инструмент за отстраняване на неизправности, а не просто в цифрово табло с инструменти.

Дизайнът на високоефективния HMI дава приоритет на необичайните състояния

Индустриалните екрани някога обикновено бяха изпълнени с ярки цветове, градиенти и изключително детайлни графики на оборудването.

Визуално наситените екрани могат да изглеждат привлекателно, но същевременно да затрудняват идентифицирането на необичайни ситуации.

Принципите на високоефективния HMI използват различен подход.

Нормалните условия обикновено се представят с умерен визуален акцент.

Наситените цветове и prominentните индикатори се запазват за условия, изискващи внимание.

Това позволява необичайното състояние да се открои незабавно.

Полезните визуални техники могат да включват аналогови индикатори, спарклайни, трендови графики и ясно разграничени състояния на алармите.

Използването на излишни кодове също може да подобри интерпретацията.

Алармата не бива да зависи изцяло от един цвят.

Текстът, символите, позицията или формата могат да предоставят друг признак за състоянието.

Това е ценно при трудни условия за гледане и за потребители, които възприемат цветовете по различен начин.

Фигура 1. Високопроизводителният HMI обединява статуса на оборудването, алармите и тенденциите на процеса, за да могат анормалните условия да бъдат идентифицирани бързо.

Различните потребители се нуждаят от различна информация

Операторът не е единственият човек, който използва индустриални данни.

Инженерите по поддръжката, процесните инженери, ръководителите и управленските екипи могат да взаимодействат с информация, генерирана от една и съща платформа за автоматизация.

Целите им са различни.

Операторът може да се нуждае от тока на двигателя, защото той му помага да определи дали оборудването работи правилно.

Инженерът по поддръжката може да иска текуща история, работни часове и записи за повреди.

Мениджърът може да се интересува повече от наличността на оборудването и производствените загуби, свързани с повтарящи се повреди.

HMI архитектурата, ориентирана към потребителя, отчита тези различия.

Вместо да създава едно претоварено табло за всички, системата може да предоставя изгледи, специфични за ролята.

Основната информация остава свързана, но всеки потребител вижда нивото на детайлност, необходимо за конкретното решение.

Проектирането на тези изгледи изисква разбиране на начина, по който хората действително работят.

Инженерите трябва да определят кои KPI използва всяка група, колко често са ѝ необходими и какви решения произтичат от тези показатели.

Резултатът често е по-прост от разкриването на всеки наличен таг.

Мобилният достъп променя мястото, където се вземат решенията

Индустриалните операции вече не са ограничени до стационарни терминали, монтирани до машината.

Инженерите и ръководителите все по-често получават достъп до производствена информация от лаптопи, таблети и мобилни устройства.

Уеб базираната HMI технология подпомага тази промяна, като позволява на приложенията за визуализация да работят на различни хардуерни платформи.

Интерфейсът, базиран на браузър, може да намали зависимостта от конкретна операционна система или конфигурация на работна станция.

Това не означава, че всяка функция за управление трябва автоматично да стане достъпна от смартфон.

Дистанционната визуализация и дистанционното управление създават различни нива на оперативен риск.

Разрешенията за достъп, удостоверяването, киберсигурността и изискванията за безопасност трябва да определят какво има право да прави всеки отдалечен потребител.

За много приложения само дистанционната видимост осигурява значителна стойност.

Инженер, получил аларма, може да прегледа работните условия, преди да отиде до оборудването.

Персоналът по поддръжката може да проверява тенденции и диагностични данни, докато се намира до машината.

Ръководителите могат да преглеждат производствения статус, без да се връщат в централната контролна зала.

За съоръженията, използващи съвременни HMI системи и системи за индустриални изчисления, тази гъвкавост се превръща във все по-важен аспект при проектирането.

Фигура 2. Уеббазираната визуализация позволява достъп до оторизирана промишлена информация от различни типове устройства.

Мобилните устройства могат да добавят повече от още един екран

Мобилният интерфейс може също да използва възможности, които не са налични при традиционен фиксиран HMI.

Камерите могат да предоставят визуално потвърждение на състоянието на оборудването.

QR кодовете могат да свързват физически активи със записи за поддръжка, документация или информация за устройството.

Безжичните интерфейси могат да събират данни от съвместими полеви устройства.

Информацията за местоположението също може да подпомогне идентифицирането на активи или работните процеси по поддръжка на място, когато е уместно.

Да разгледаме съобщена аларма за липса на дебит.

Данните за процеса показват нулев дебит, но инженерът все пак трябва да определи дали процесът действително е спрял.

Камера наблизо или друго независимо наблюдение може да предостави допълнителни доказателства, преди някой физически да достигне до оборудването.

Това не заменя измервателните уреди.

То предоставя допълнителен източник на контекст при отстраняване на неизправности в необичайно състояние.

Таблата трябва да подпомагат вземането на решения, а не да показват всичко

Честа грешка при HMI е таблата да се създават въз основа на данните, които случайно са налични.

По-добрият подход започва с решението, което потребителят трябва да вземе.

Таблото за техническо обслужване може да подчертава активните неизправности, индикаторите за състоянието на оборудването и предстоящите изисквания за сервиз.

Производственото табло може да се съсредоточи върху производителността, престоя, качеството и изпълнението на графика.

Инженерният екран може да показва по-задълбочени трендове на процеса и диагностични данни на контролера.

Динамичните табла могат да се променят според работната ситуация.

По време на нормално производство интерфейсът може да показва кратък преглед.

При възникване на неизправност диагностичната информация става по-видима.

Когато започне техническото обслужване, интерфейсът може да покаже различни записи или процедури.

Следователно софтуерът адаптира информационната йерархия към текущата задача.

Този подход може значително да намали навигацията между несвързани екрани.

Проектирането на аларми е част от потребителското изживяване

Управлението на алармите е тясно свързано с използваемостта на HMI.

Ако интерфейсът представя стотици аларми с ниска стойност и еднакъв приоритет, операторите може да изпитват затруднения да идентифицират състоянието, изискващо незабавно внимание.

Потоците от аларми могат да бъдат особено трудни за управление при аварийно изключване на оборудването.

Едно първоначално събитие може да генерира множество вторични аларми в рамките на секунди.

Потребителят се нуждае от достатъчно контекст, за да определи кое събитие е възникнало първо и кои аларми са следствие от него.

Следователно точността на времевите отметки, приоритетът, групирането и историческата последователност са също толкова важни, колкото и визуалният банер за аларма.

Добре проектираните системи за автоматизация интегрират тези функции на ниво PLC, HMI и надзорни системи.

Производствените предприятия, които оценяват по-широки архитектури, може също да трябва да обмислят как PLC и PAC системите предоставят диагностични данни към слоя за визуализация.

По-добрият HMI дизайн може да съкрати отстраняването на неизправности

Оперативната стойност на UI/UX се вижда най-ясно, когато нещо се обърка.

Да разгледаме помпа, която неочаквано спира да подава поток.

Лошо проектираният интерфейс може да отчете само обща аларма за помпата.

След това операторът започва да търси в отделни екрани състоянието на двигателя, тока, положението на клапана и технологичното налягане.

Добре структуриран HMI може да обедини тези взаимовръзки.

Операторът може веднага да види, че двигателят работи, изпускателният клапан е отворен и налягането се е променило неочаквано.

Тази информация не диагностицира повредата автоматично.

Това стеснява обхвата на проверката.

Всяка спестена минута по време на този процес може да намали престоя на оборудването, когато производството зависи от бързото възстановяване.

UI/UX трябва да бъде проектиран около реалното поведение на производствената площадка

Най-добрият HMI дизайн не може да бъде създаден изцяло от бюро.

Инженерите трябва да разбират как операторите взаимодействат с процеса по време на нормално производство, пускане, спиране и аварийни условия.

Екран, който изглежда логичен по време на разработката, може да стане източник на неудовлетворение при използване по време на реално производствено смущение.

Затова тестването трябва да включва хората, които ще използват интерфейса.

Навигацията може да бъде оценена.

Поведението на алармите може да бъде прегледано.

Често достъпваната информация може да бъде преместена по-близо до основния оперативен екран.

Ненужните елементи могат да бъдат премахнати.

Този итеративен процес е в основата на истинския дизайн, ориентиран към потребителя.

Най-добрият индустриален интерфейс често е този, който потребителите едва забелязват

Успешният HMI не трябва да принуждава операторите да мислят за самия интерфейс.

Вниманието им трябва да остане насочено към машината, процеса и производствената цел.

Затова добрият индустриален UI/UX зависи от яснотата, а не от декорацията.

Йерархията на информацията е важна.

Контекстът е важен.

Последователността е важна.

Достъпът, базиран на роли, е важен.

Мобилните възможности и уеб технологиите могат да разширят системата, но трябва да подкрепят същата основна цел.

Хората се нуждаят от правилната информация в момента, в който трябва да бъде взето решение.

С увеличаването на обемите данни, които индустриалните системи събират, това изискване ще става все по-важно, а не обратното.

Конкурентното предимство няма да дойде просто от показването на повече тагове, аларми или табла за управление.

Това ще стане чрез проектиране на интерфейси, които помагат на оператори, инженери и мениджъри да разбират какво всъщност означават тези сигнали.