A hatékonyság növelése jobb HMI- és UI/UX-tervezéssel
A modern HMI-rendszereknek az ipari adatok egyre növekvő mennyiségét világos, hasznosítható információvá kell alakítaniuk. A jobb UI/UX segít a kezelőknek gyorsabban felismerni a problémákat, miköz...
Az ipari üzemek minden eddiginél több működési adathoz férnek hozzá.
A nehezebb feladat annak eldöntése, hogy az embereknek valójában milyen információra van szükségük, és annak kellően egyértelmű megjelenítése a gyors döntések támogatásához.
Egy rendellenes folyamatállapotra reagáló kezelő nem tölthet több percet azzal, hogy képernyők és több száz érték között keresgél.
A berendezés teljesítményét vizsgáló mérnöknek az elszigetelt mérési értékek helyett historikus összefüggésekre van szüksége.
Egy termelési vezetőnek teljesen eltérő nézetre lehet szüksége, amely az üzemidőt, a kibocsátást, a minőséget és más kulcsfontosságú teljesítménymutatókat jelenít meg.
Ezáltal a Human-Machine Interface tervezése több egy grafikai feladatnál.
A HMI-tervezés az automatizálási adatok és az emberi döntéshozatal között helyezkedik el.
A jól kidolgozott felhasználói felületi és felhasználói élménystratégia segít a vezérlőértékeket, a riasztásokat és a historikus adatokat olyan információvá alakítani, amelyet az emberek ténylegesen használni tudnak.
A cél nem az, hogy az ipari képernyők vizuálisan lenyűgözőek legyenek.
A cél az, hogy csökkentse annak erőfeszítését, hogy megértsük, mit csinál a folyamat, hol van szükség figyelemre, és mi legyen a következő lépés.
Az ipari adatok csak akkor hasznosak, ha az emberek értelmezni tudják őket
A modern vezérlőrendszerek hatalmas mennyiségű információt gyűjthetnek PLC-kből, hajtásokból, műszerekből, érzékelőkből és intelligens terepi eszközökből.
A több adat azonban önmagában nem eredményez jobb működést.
A rosszul strukturált HMI több száz változót is megjeleníthet, miközben egy egyszerű probléma diagnosztizálását továbbra is megnehezíti.
Előfordulhat, hogy a kezelőknek több képernyő között kell váltaniuk egyetlen esemény megértéséhez.
A fontos értékek ugyanakkora vizuális hangsúlyt kaphatnak, mint a rutininformációk.
A riasztási üzenetek magyarázatot adhatnak arra, hogy valami meghibásodott, anélkül hogy megjelenítenék az eseményhez vezető folyamatfeltételeket.
A jó UI/UX-tervezés úgy kezeli ezeket a problémákat, hogy az információt a felhasználó által meghozandó döntés köré szervezi.
Ez egyaránt vonatkozik az üzem dolgozóira és az üzleti felhasználókra.
A kezelőknek azonnal érzékelniük kell a gép és a folyamat állapotát.
A mérnöki csapatoknak részletes diagnosztikai adatokra és historikus trendekre van szükségük.
A vezetőségnek az egyes eszközök értékei helyett termelési és teljesítménymutatókra lehet szüksége.
Ugyanaz az automatizálási rendszer mindhárom csoportot kiszolgálhatja, de nem feltétlenül kell azonos képernyőket biztosítania számukra.
A kezelőknek olyan felületekre van szükségük, amelyeket azonnal megértenek
Sok kezelői döntést néhány másodpercen belül kell meghozni.
Amikor egy folyamat a várt tartományon kívülre kezd kerülni, a felületnek könnyen felismerhetővé kell tennie a rendellenes állapotot.
A logikus elrendezés a jól használható HMI-tervezés egyik alapja.
Az összetartozó kezelőszerveknek együtt kell maradniuk.
A navigációnak a gép fizikai vagy funkcionális felépítését kell követnie.
A fontos folyamatjelzőknek kiszámítható helyeken kell elhelyezkedniük, nem pedig képernyőről képernyőre vándorolniuk.
A következetesség csökkenti a kezelőtől szükséges értelmezés mennyiségét.
Ha minden berendezésképernyő eltérő elrendezést, színrendszert vagy riasztási konvenciót használ, a személyzetnek újra és újra meg kell tanulnia, hogyan olvassa a felületet.
Az egységes sablon lehetővé teszi, hogy a figyelem a folyamatra, ne pedig a szoftverre összpontosuljon.
Ez különösen fontos nagy üzemekben, ahol a kezelők több termelési területet vagy különböző berendezéscsaládokat felügyelnek.
A környezet hasznos információvá alakítja a számot
Egy numerikus érték megjelenítése egyszerű.
Nehezebb megmagyarázni, mit jelent ez az érték az aktuális üzemállapotban.
Vegyünk egy 78 °C-os technológiai hőmérsékletet.
Maga a szám nem árulja el a kezelőnek, hogy az állapot normális-e, gyorsan növekszik-e, vagy közeledik-e egy üzemeltetési határértékhez.
Egy kis történeti trend azonnal megadhatja ezt a környezetet.
A kezelő láthatja, hogy a hőmérséklet stabil maradt-e, vagy folyamatosan emelkedett.
Ugyanez az elv vonatkozik a nyomásra, az áramra, az áramlásra, a rezgésre és a termelési ütemre.
A korábbi adatok segítenek megkülönböztetni az átmeneti zavarokat a kialakuló problémáktól.
Egy rövid, majd normál értékre visszatérő kilengés más reakciót igényelhet, mint egy több órán át folyamatosan eltolódó változó.
A környezet még értékesebbé válik, amikor a kapcsolódó változókat együtt jelenítik meg.
A csökkenő térfogatáram érthetőbbé válhat, ha a szivattyú áramfelvétele, a szelep állása és a belépő oldali nyomás mellett tekintjük meg.
A HMI így hibaelhárítási eszközzé válik, nem csupán digitális műszerfallá.
A nagy teljesítményű HMI-tervezés a rendellenes állapotokat helyezi előtérbe
Az ipari képernyőket korábban gyakran élénk színek, színátmenetek és rendkívül részletes berendezésgrafikák töltötték ki.
A vizuálisan gazdag képernyők vonzónak tűnhetnek, miközben megnehezítik a rendellenes helyzetek felismerését.
A nagy teljesítményű HMI alapelvei ettől eltérő megközelítést alkalmaznak.
A normál állapotokat általában visszafogott vizuális kiemeléssel jelenítik meg.
Az élénk színeket és a hangsúlyos kijelzőket a figyelmet igénylő állapotok számára tartják fenn.
Ez lehetővé teszi, hogy a rendellenes állapot azonnal kitűnjön.
Hasznos vizuális módszerek lehetnek az analóg kijelzők, a sparkline-grafikonok, a trenddiagramok és az egyértelműen megkülönböztetett riasztási állapotok.
A redundáns kódolás szintén javíthatja az értelmezést.
A riasztás nem függhet teljes mértékben egyetlen színtől.
A szöveg, a szimbólumok, az elhelyezés vagy a forma további jelzést adhat az állapotról.
Ez nehéz látási körülmények között, illetve azoknak a felhasználóknak hasznos, akik eltérően érzékelik a színeket.
1. ábra. A nagy teljesítményű HMI egyesíti a berendezés állapotát, a riasztásokat és a folyamattrendeket, így a rendellenes állapotok gyorsan azonosíthatók.
A különböző felhasználóknak különböző információkra van szükségük
Az ipari adatok használója nem csak az operátor.
A karbantartó mérnökök, folyamatmérnökök, felügyelők és vezetői csapatok mind kapcsolatba léphetnek ugyanazon automatizálási platform által előállított információkkal.
Céljaik eltérőek.
Egy operátornak szüksége lehet a motoráramra, mert ez segít meghatározni, hogy a berendezés megfelelően működik-e.
Egy karbantartó mérnöknek szüksége lehet az aktuális előzményekre, az üzemórákra és a hibanyilvántartásokra.
Egy vezető számára fontosabb lehet a berendezések rendelkezésre állása és az ismétlődő meghibásodásokhoz kapcsolódó termelési veszteség.
A felhasználóközpontú HMI-architektúra felismeri ezeket a különbségeket.
Ahelyett, hogy mindenki számára egy túlzsúfolt irányítópultot hoznánk létre, a rendszer szerepkör-specifikus nézeteket biztosíthat.
A mögöttes információ továbbra is összekapcsolt marad, de minden felhasználó az adott döntéshez szükséges részletességi szintet látja.
E nézetek megtervezéséhez meg kell érteni, hogyan dolgoznak ténylegesen az emberek.
A mérnököknek meg kell határozniuk, hogy az egyes csoportok mely KPI-kat használják, milyen gyakran van szükségük rájuk, és milyen döntések következnek ezekből a mutatókból.
Az eredmény gyakran egyszerűbb annál, mint hogy minden elérhető taget megjelenítsünk.
A mobil hozzáférés megváltoztatja, hol születnek a döntések
Az ipari műveletek már nem korlátozódnak a gép mellé szerelt, rögzített terminálokra.
A mérnökök és a felügyelők egyre gyakrabban férnek hozzá a termelési információkhoz laptopokról, táblagépekről és mobileszközökről.
A webalapú HMI-technológia ezt a változást azzal támogatja, hogy lehetővé teszi a megjelenítő alkalmazások különböző hardverplatformokon való futtatását.
A böngészőalapú felület csökkentheti az egyetlen operációs rendszertől vagy munkaállomás-konfigurációtól való függőséget.
Ez nem jelenti azt, hogy minden vezérlési funkciónak automatikusan elérhetővé kell válnia okostelefonról.
A távoli megjelenítés és a távoli vezérlés eltérő szintű üzemeltetési kockázatot jelent.
A hozzáférési engedélyeknek, a hitelesítésnek, a kiberbiztonsági és biztonsági követelményeknek kell meghatározniuk, hogy az egyes távoli felhasználók mit tehetnek.
Számos alkalmazás esetén már önmagában a távoli betekintés is jelentős értéket nyújt.
A riasztást kapó mérnök az üzemeltetési feltételeket még azelőtt áttekintheti, hogy a berendezéshez utazna.
A karbantartó személyzet a gép mellett állva is ellenőrizheti a trendeket és a diagnosztikai adatokat.
A felügyelők a központi irányítóterembe való visszatérés nélkül is áttekinthetik a termelés állapotát.
A modern HMI- és ipari számítástechnikai rendszereket használó létesítményeknél ez a rugalmasság egyre fontosabb tervezési szemponttá válik.
2. ábra. A webalapú vizualizáció lehetővé teszi, hogy az engedélyezett ipari információk különböző eszköztípusokon is elérhetők legyenek.
A mobileszközök többet nyújthatnak egy újabb képernyőnél
A mobilfelület olyan képességeket is használhat, amelyek egy hagyományos, rögzített HMI-n nem érhetők el.
A kamerák vizuális megerősítést adhatnak a berendezések állapotáról.
A QR-kódok összekapcsolhatják a fizikai eszközöket a karbantartási nyilvántartásokkal, dokumentációval vagy eszközinformációkkal.
A vezeték nélküli felületek adatokat gyűjthetnek kompatibilis terepi eszközökről.
A helyinformációk adott esetben az eszközazonosítást vagy a helyszíni karbantartási munkafolyamatokat is támogathatják.
Vegyünk egy jelzett, áramlás hiányára vonatkozó riasztást.
A folyamatadatok nulla áramlást jeleznek, de a mérnöknek továbbra is meg kell állapítania, hogy a folyamat valóban leállt-e.
Egy közeli kamera vagy más független megfigyelés további bizonyítékot szolgáltathat, mielőtt valaki fizikailag eléri a berendezést.
Ez nem helyettesíti a műszerezést.
Hibaelhárításkor további összefüggéseket biztosít egy rendellenes állapot megértéséhez.
Az irányítópultok a döntéseket támogassák, ne mindent jelenítsenek meg
Gyakori HMI-hiba, hogy az irányítópultokat a véletlenül rendelkezésre álló adatok köré építik.
A jobb megközelítés abból indul ki, hogy milyen döntést kell meghoznia a felhasználónak.
Egy karbantartási irányítópult kiemelheti az aktív hibákat, a berendezés állapotjelzőit és a közelgő szervizigényeket.
Egy termelési irányítópult a teljesítményre, az állásidőre, a minőségre és az ütemterv teljesítésére összpontosíthat.
Egy mérnöki képernyő részletesebb folyamattrendeket és vezérlődiagnosztikát jeleníthet meg.
A dinamikus irányítópultok az üzemeltetési helyzetnek megfelelően változhatnak.
Normál termelés közben a felület tömör áttekintést jeleníthet meg.
Hiba esetén a diagnosztikai információk hangsúlyosabbá válnak.
A karbantartás megkezdésekor a felület más rekordokat vagy eljárásokat jeleníthet meg.
A szoftver ezért az információs hierarchiát az aktuális feladathoz igazítja.
Ez a megközelítés jelentősen csökkentheti a nem kapcsolódó képernyők közötti navigációt.
A riasztástervezés a felhasználói élmény része
A riasztáskezelés szorosan kapcsolódik a HMI használhatóságához.
Ha egy felület több száz, alacsony értékű riasztást azonos prioritással jelenít meg, a kezelők nehezen azonosíthatják az azonnali figyelmet igénylő állapotot.
A riasztási áradatok különösen nehezen kezelhetők a berendezések leállásakor.
Egyetlen kiváltó esemény másodperceken belül számos másodlagos riasztást generálhat.
A felhasználónak elegendő összefüggésre van szüksége annak megállapításához, melyik esemény történt először, és mely riasztások annak következményei.
Ezért az időbélyegek pontossága, a prioritás, a csoportosítás és az előzmények sorrendje éppolyan fontos, mint a vizuális riasztási banner.
A jól megtervezett automatizálási rendszerek ezeket a funkciókat a PLC-, HMI- és felügyeleti rétegek között integrálják.
A szélesebb körű architektúrákat értékelő üzemeknek azt is mérlegelniük kell, hogyan teszik a PLC- és PAC-rendszerek elérhetővé a diagnosztikai adatokat a vizualizációs réteg számára.
A jobb HMI-tervezés lerövidítheti a hibaelhárítást
A UI/UX működési értéke akkor válik a leginkább láthatóvá, amikor valami elromlik.
Gondoljunk egy szivattyúra, amely váratlanul leállítja az áramlás biztosítását.
Egy rosszul megtervezett felület csak egy általános szivattyúriasztást jelezhet.
A kezelő ezután külön képernyőkön kezdi keresni a motor állapotát, az áramerősséget, a szelep helyzetét és a folyamat nyomását.
A jól strukturált HMI képes ezeket az összefüggéseket egy helyen megjeleníteni.
A kezelő azonnal láthatja, hogy a motor működik, a nyomóoldali szelep nyitva van, és a nyomás váratlanul megváltozott.
Ezek az információk önmagukban nem diagnosztizálják automatikusan a hibát.
Leszűkíti a vizsgálat körét.
A folyamat során megtakarított minden perc csökkentheti az állásidőt az olyan berendezéseknél, amelyek termelése a gyors helyreállítástól függ.
A UI/UX-tervezést a valós üzemi működés köré kell szervezni
A legjobb HMI-tervezés nem készíthető el teljes egészében az íróasztal mellől.
A mérnököknek meg kell érteniük, hogyan lépnek kapcsolatba a kezelők a folyamattal normál termelés, indítás, leállítás és rendellenes körülmények során.
Egy fejlesztés közben logikusnak tűnő képernyő frusztrálóvá válhat, amikor egy tényleges termelési zavar során használják.
A tesztelésbe ezért be kell vonni azokat, akik használni fogják a felületet.
A navigáció kiértékelhető.
A riasztások működése felülvizsgálható.
A gyakran elért információk közelebb helyezhetők az elsődleges kezelőképernyőhöz.
A szükségtelen elemek eltávolíthatók.
Ez az iteratív folyamat a valóban felhasználóközpontú tervezés alapvető része.
A legjobb ipari interfész gyakran az, amelyet a felhasználók alig vesznek észre
A sikeres HMI nem kényszerítheti a kezelőket arra, hogy magával a felülettel foglalkozzanak.
Figyelmüknek továbbra is a gépre, a folyamatra és a termelési célra kell összpontosulnia.
A jó ipari UI/UX ezért inkább az egyértelműségtől, mint a díszítéstől függ.
Az információs hierarchia fontos.
A kontextus fontos.
A következetesség fontos.
A szerepköralapú hozzáférés fontos.
A mobilfunkciók és a webtechnológiák kibővíthetik a rendszert, de ugyanazt az alapvető célt kell szolgálniuk.
Az embereknek akkor van szükségük a megfelelő információra, amikor döntést kell hozniuk.
Ahogy az ipari rendszerek egyre nagyobb adatmennyiséget gyűjtenek, ez a követelmény nem kevésbé, hanem még fontosabbá válik.
A versenyelőny nem pusztán abból származik majd, hogy több címkét, riasztást vagy irányítópultot jelenítünk meg.
Olyan interfészek tervezéséből fakad majd, amelyek segítenek a kezelőknek, mérnököknek és vezetőknek megérteni, mit jelentenek valójában ezek a jelek.