Průmyslové provozy mají přístup k většímu množství provozních dat než kdykoli předtím.

Náročnější je rozhodnout, jaké informace lidé skutečně potřebují, a prezentovat je dostatečně srozumitelně pro rychlé rozhodování.

Obsluha reagující na abnormální stav procesu nemůže strávit několik minut prohledáváním obrazovek a stovek hodnot.

Inženýr, který zkoumá výkonnost zařízení, potřebuje historický kontext, nikoli izolované údaje.

Vedoucí výroby může potřebovat zcela odlišné zobrazení s dobou provozu, výstupem, kvalitou a dalšími klíčovými ukazateli výkonnosti.

Díky tomu je návrh rozhraní člověk–stroj něč víc než jen grafickou disciplínou.

Návrh HMI stojí na pomezí automatizačních dat a lidského rozhodování.

Promyšlená strategie uživatelského rozhraní a uživatelské zkušenosti pomáhá převádět hodnoty z řídicích jednotek, alarmy a historické záznamy na informace, které mohou lidé skutečně využít.

Cílem není, aby průmyslové obrazovky působily vizuálně působivě.

Jde o snížení úsilí potřebného k pochopení toho, co se v procesu děje, kde je třeba věnovat pozornost a jaký krok by měl následovat.

Průmyslová data jsou užitečná pouze tehdy, když je lidé dokážou interpretovat

Moderní řídicí systémy dokážou shromažďovat obrovské množství informací z PLC, pohonů, přístrojů, senzorů a inteligentních zařízení v provozu.

Více dat však automaticky neznamená lepší provoz.

Špatně strukturované HMI může zobrazovat stovky proměnných, a přesto ztěžovat diagnostiku jednoduchého problému.

Obsluha možná bude muset přecházet mezi několika obrazovkami, aby pochopila jednu událost.

Důležitým hodnotám může být věnován stejný vizuální důraz jako běžným informacím.

Alarmová hlášení mohou vysvětlit, že došlo k poruše, aniž by zobrazila podmínky procesu, které k události vedly.

Dobrý návrh UI/UX řeší tyto problémy tím, že informace uspořádává podle rozhodnutí, které musí uživatel učinit.

To platí jak pro pracovníky provozu, tak pro firemní uživatele.

Obsluha potřebuje okamžitý přehled o stavu stroje a procesu.

Inženýrské týmy potřebují podrobné diagnostické údaje a historické trendy.

Vedení může potřebovat ukazatele výroby a výkonnosti namísto hodnot jednotlivých zařízení.

Stejný automatizační systém může sloužit všem třem skupinám, ale nemusí jim nutně zobrazovat totožné obrazovky.

Obsluha potřebuje rozhraní, kterému okamžitě porozumí

Mnohá rozhodnutí obsluhy musí padnout během několika sekund.

Když se proces začne odchylovat od očekávaného rozsahu, rozhraní by mělo umožnit snadno rozpoznat abnormální stav.

Logické umístění je jedním ze základů použitelného návrhu HMI.

Související ovládací prvky by měly zůstat pohromadě.

Navigace by měla odpovídat fyzické nebo funkční struktuře stroje.

Důležité ukazatele procesu by měly mít předvídatelné umístění, nikoli se přesouvat mezi obrazovkami.

Konzistence snižuje množství interpretace, kterou musí operátor provádět.

Pokud každá obrazovka zařízení používá jiné rozvržení, barevný systém nebo konvenci alarmů, musí se pracovníci opakovaně učit, jak rozhraní číst.

Konzistentní šablona umožňuje soustředit pozornost na proces, nikoli na software.

To je obzvlášť důležité ve velkých závodech, kde operátoři dohlížejí na více výrobních oblastí nebo různé skupiny zařízení.

Kontext mění číslo v užitečnou informaci

Zobrazení číselné hodnoty je snadné.

Vysvětlit, co tato hodnota znamená v aktuálních provozních podmínkách, je obtížnější.

Uvažujme teplotu procesu 78 °C.

Samotné číslo operátorovi neřekne, zda je stav normální, rychle se zhoršuje nebo se blíží provoznímu limitu.

Malý historický trend může tento kontext poskytnout okamžitě.

Operátor vidí, zda teplota zůstala stabilní, nebo zda nepřetržitě stoupala.

Stejný princip platí pro tlak, proud, průtok, vibrace a výrobní rychlost.

Historická data také pomáhají rozlišit dočasná narušení od rozvíjejících se problémů.

Krátkodobá odchylka, která se vrátí k normálu, může vyžadovat jinou reakci než proměnná, která několik hodin plynule driftuje.

Kontext je ještě cennější, když jsou související proměnné zobrazeny společně.

Klesající průtok může dávat větší smysl při zobrazení vedle proudu čerpadla, polohy ventilu a tlaku na vstupu.

HMI se pak stává nástrojem pro řešení problémů, nikoli pouze digitálním ovládacím panelem.

Návrh výkonného HMI upřednostňuje abnormální stavy

Průmyslové obrazovky bývaly běžně zaplněné jasnými barvami, přechody a velmi detailní grafikou zařízení.

Vizuálně bohaté obrazovky mohou působit atraktivně, ale zároveň ztěžovat identifikaci abnormálních situací.

Principy výkonného HMI používají odlišný přístup.

Normální stavy se obvykle zobrazují s umírněným vizuálním zvýrazněním.

Výrazné barvy a dominantní indikátory jsou vyhrazeny pro stavy vyžadující pozornost.

Díky tomu abnormální stav okamžitě vynikne.

Mezi užitečné vizuální techniky mohou patřit analogové indikátory, minigrafy, trendové grafy a jasně odlišené stavy alarmů.

Redundantní kódování může také zlepšit interpretaci.

Alarm by neměl zcela záviset na jediné barvě.

Další indikaci stavu může poskytnout text, symboly, poloha nebo tvar.

To je užitečné v náročných podmínkách sledování i pro uživatele, kteří mohou barvy rozlišovat odlišně.

Obrázek 1. Výkonné HMI kombinuje stav zařízení, alarmy a trendy procesu, takže lze abnormální stavy rychle identifikovat.

Různí uživatelé potřebují různé informace

Operátor není jediným člověkem, který využívá průmyslová data.

Inženýři údržby, procesní inženýři, vedoucí pracovníci i manažerské týmy mohou pracovat s informacemi generovanými stejnou automatizační platformou.

Jejich cíle se liší.

Operátor může potřebovat proud motoru, protože mu pomáhá určit, zda zařízení správně funguje.

Inženýr údržby může potřebovat aktuální historii, provozní hodiny a záznamy o poruchách.

Manažera může více zajímat dostupnost zařízení a výrobní ztráty spojené s opakovanými poruchami.

Architektura HMI zaměřená na uživatele tyto rozdíly zohledňuje.

Místo vytváření jednoho přehlceného dashboardu pro všechny může systém poskytovat zobrazení specifická pro jednotlivé role.

Podkladové informace zůstávají propojené, ale každý uživatel vidí úroveň podrobností potřebnou pro konkrétní rozhodnutí.

Návrh těchto zobrazení vyžaduje pochopení toho, jak lidé skutečně pracují.

Inženýři musí určit, které KPI jednotlivé skupiny používají, jak často je potřebují a jaká rozhodnutí z těchto ukazatelů vyplývají.

Výsledkem je často jednodušší řešení než zpřístupnění každého dostupného tagu.

Mobilní přístup mění místa, kde se přijímají rozhodnutí

Průmyslové provozy již nejsou omezeny na pevné terminály umístěné vedle stroje.

Inženýři a vedoucí pracovníci stále častěji přistupují k výrobním informacím z notebooků, tabletů a mobilních zařízení.

Webová technologie HMI tuto změnu podporuje tím, že umožňuje vizualizačním aplikacím fungovat na různých hardwarových platformách.

Rozhraní založené na prohlížeči může snížit závislost na konkrétním operačním systému nebo konfiguraci pracovní stanice.

To neznamená, že by každá řídicí funkce měla být automaticky dostupná ze smartphonu.

Vzdálená vizualizace a vzdálené řízení představují různé úrovně provozního rizika.

Přístupová oprávnění, autentizace, kybernetická bezpečnost a bezpečnostní požadavky musí určovat, co smí jednotliví vzdálení uživatelé provádět.

U mnoha aplikací má samotný vzdálený přehled značnou hodnotu.

Inženýr, který obdrží alarm, může zkontrolovat provozní podmínky ještě před cestou k zařízení.

Pracovníci údržby mohou kontrolovat trendy a diagnostiku přímo u stroje.

Vedoucí pracovníci mohou kontrolovat stav výroby, aniž by se museli vracet do centrální velínu.

Pro provozy využívající moderní HMI a průmyslové výpočetní systémy se tato flexibilita stává stále důležitějším hlediskem při návrhu.

Obrázek 2. Webová vizualizace umožňuje autorizovaný přístup k průmyslovým informacím z různých typů zařízení.

Mobilní zařízení mohou nabídnout víc než jen další obrazovku

Mobilní rozhraní může také využívat funkce, které nejsou na tradičním pevném HMI dostupné.

Kamery mohou poskytovat vizuální potvrzení stavu zařízení.

QR kódy mohou propojovat fyzická zařízení se záznamy údržby, dokumentací nebo informacemi o zařízení.

Bezdrátová rozhraní mohou shromažďovat data z kompatibilních zařízení v terénu.

Informace o poloze může také podpořit identifikaci zařízení nebo pracovní postupy údržby v terénu, pokud je to vhodné.

Zvažte hlášený alarm nulového průtoku.

Procesní data ukazují nulový průtok, ale technik stále musí zjistit, zda se proces skutečně zastavil.

Blízká kamera nebo jiné nezávislé pozorování může poskytnout další důkazy, než někdo fyzicky dorazí k zařízení.

Nenahrazuje to měřicí přístroje.

Poskytuje další zdroj kontextu při řešení nestandardního stavu.

Dashboardy mají podporovat rozhodování, nikoli zobrazovat vše

Častou chybou při návrhu HMI je vytváření dashboardů podle dat, která jsou právě k dispozici.

Lepší přístup začíná rozhodnutím, které uživatel potřebuje učinit.

Dashboard údržby může zvýraznit aktivní poruchy, indikátory stavu zařízení a nadcházející požadavky na servis.

Výrobní dashboard se může zaměřit na průchodnost, prostoje, kvalitu a plnění výrobního plánu.

Inženýrská obrazovka může zpřístupnit podrobnější trendy procesu a diagnostiku řídicího systému.

Dynamické dashboardy se mohou měnit podle provozní situace.

Během běžné výroby může rozhraní zobrazovat stručný přehled.

Když dojde k poruše, diagnostické informace se stanou výraznějšími.

Po zahájení údržby může rozhraní zpřístupnit jiné záznamy nebo postupy.

Software proto přizpůsobuje hierarchii informací aktuální úloze.

Tento přístup může výrazně omezit procházení nesouvisejících obrazovek.

Návrh alarmů je součástí uživatelské zkušenosti

Správa alarmů úzce souvisí s použitelností HMI.

Pokud rozhraní zobrazí stovky alarmů s nízkou hodnotou a stejnou prioritou, operátoři mohou mít potíže určit stav vyžadující okamžitou pozornost.

Záplavy alarmů mohou být obzvlášť obtížné při odstavení zařízení.

Jedna iniciační událost může během několika sekund vyvolat řadu sekundárních alarmů.

Uživatel potřebuje dostatek kontextu, aby určil, která událost nastala jako první a které alarmy jsou jejími následky.

Přesnost časových údajů, priorita, seskupování a historická posloupnost jsou proto stejně důležité jako vizuální banner alarmu.

Dobře navržené automatizační systémy integrují tyto funkce napříč vrstvami PLC, HMI a nadřazeného řízení.

Zařízení posuzující širší architektury možná budou muset zvážit také to, jak systémy PLC a PAC zpřístupňují diagnostická data vizualizační vrstvě.

Lepší návrh HMI může zkrátit odstraňování problémů.

Provozní hodnota UI/UX je nejvíce patrná, když se něco pokazí.

Představme si čerpadlo, které neočekávaně přestane dodávat průtok.

Špatně navržené rozhraní může hlásit pouze obecný alarm čerpadla.

Operátor pak začne procházet samostatné obrazovky se stavem motoru, proudem, polohou ventilu a tlakem v procesu.

Dobře strukturované HMI může tyto souvislosti propojit.

Operátor může okamžitě vidět, že motor běží, výtlačný ventil je otevřený a tlak se neočekávaně změnil.

Tato informace automaticky neurčí příčinu poruchy.

Zúží okruh vyšetřování.

Každá minuta ušetřená během tohoto procesu může zkrátit prostoje zařízení, u něhož výroba závisí na rychlém obnovení provozu.

UI/UX musí být navrženo podle skutečného chování provozu

Nejlepší návrh HMI nelze vytvořit výhradně od stolu.

Inženýři musí rozumět tomu, jak operátoři s procesem pracují během běžné výroby, spouštění, odstávky a mimořádných stavů.

Obrazovka, která během vývoje působí logicky, může být při skutečném narušení výroby frustrující.

Testování by proto mělo zahrnovat lidi, kteří budou rozhraní používat.

Navigaci lze vyhodnotit.

Chování alarmů lze přezkoumat.

Často používané informace lze přesunout blíže k hlavní provozní obrazovce.

Zbytečné prvky lze odstranit.

Tento iterativní proces je zásadní pro skutečný design zaměřený na uživatele.

Nejlepší průmyslové rozhraní je často to, kterého si uživatelé téměř nevšimnou

Úspěšné HMI by nemělo operátory nutit přemýšlet o samotném rozhraní.

Jejich pozornost by měla zůstat zaměřena na stroj, proces a výrobní cíl.

Dobrý průmyslový UI/UX proto závisí spíše na přehlednosti než na dekoracích.

Na hierarchii informací záleží.

Na kontextu záleží.

Na konzistenci záleží.

Na přístupu podle rolí záleží.

Mobilní funkce a webové technologie mohou systém rozšířit, ale měly by podporovat tentýž základní cíl.

Lidé potřebují správné informace ve chvíli, kdy je třeba učinit rozhodnutí.

Jak budou průmyslové systémy nadále shromažďovat stále větší objemy dat, bude tento požadavek ještě důležitější, nikoli méně důležitý.

Konkurenční výhoda nebude spočívat pouze v zobrazování většího počtu tagů, alarmů nebo dashboardů.

Bude spočívat v navrhování rozhraní, která pomohou operátorům, inženýrům a manažerům pochopit, co tyto signály skutečně znamenají.