Gli stabilimenti industriali hanno accesso a più dati operativi che mai.

Il problema più difficile è decidere di quali informazioni le persone abbiano effettivamente bisogno e presentarle con sufficiente chiarezza da supportare decisioni rapide.

Un operatore che risponde a una condizione anomala del processo non può trascorrere diversi minuti a cercare tra le schermate e centinaia di valori.

Un ingegnere che analizza le prestazioni delle apparecchiature ha bisogno di un contesto storico, non di letture isolate.

Un responsabile della produzione potrebbe aver bisogno di una vista completamente diversa, che mostri il tempo di attività, la produzione, la qualità e altri indicatori chiave di prestazione.

Questo rende la progettazione dell'interfaccia uomo-macchina qualcosa di più di un esercizio grafico.

La progettazione HMI si colloca tra i dati dell'automazione e il processo decisionale umano.

Una solida strategia di interfaccia utente ed esperienza utente aiuta a trasformare i valori dei controllori, gli allarmi e i dati storici in informazioni che le persone possono realmente utilizzare.

L'obiettivo non è rendere le schermate industriali visivamente impressionanti.

L'obiettivo è ridurre lo sforzo necessario per capire cosa sta facendo il processo, dove è necessaria attenzione e quale azione dovrebbe essere intrapresa successivamente.

I dati industriali sono utili solo quando le persone possono interpretarli

I moderni sistemi di controllo possono raccogliere enormi quantità di informazioni da PLC, azionamenti, strumenti, sensori e dispositivi di campo intelligenti.

Tuttavia, una quantità maggiore di dati non porta automaticamente a operazioni migliori.

Un'HMI strutturata male può esporre centinaia di variabili, rendendo comunque difficile diagnosticare un problema semplice.

Gli operatori potrebbero dover passare da più schermate per comprendere un singolo evento.

Ai valori importanti potrebbe essere attribuita la stessa evidenza visiva delle informazioni di routine.

I messaggi di allarme possono spiegare che qualcosa si è guastato senza mostrare le condizioni del processo che hanno portato all'evento.

Una buona progettazione UI/UX affronta questi problemi definendo le informazioni in funzione della decisione che l'utente deve prendere.

Questo vale sia per il personale dello stabilimento sia per gli utenti aziendali.

Gli operatori hanno bisogno di una consapevolezza immediata dello stato di salute della macchina e del processo.

I team di ingegneria hanno bisogno di dettagli diagnostici e tendenze storiche.

La direzione potrebbe aver bisogno di indicatori di produzione e prestazioni, anziché dei valori dei singoli dispositivi.

Lo stesso sistema di automazione può servire tutti e tre i gruppi, ma non dovrebbero necessariamente ricevere schermate identiche.

Gli operatori hanno bisogno di interfacce comprensibili immediatamente

Molte decisioni degli operatori vengono prese nell'arco di pochi secondi.

Quando un processo inizia a uscire dall'intervallo previsto, l'interfaccia dovrebbe rendere facile riconoscere la condizione anomala.

Il posizionamento logico è uno dei fondamenti di una progettazione HMI usabile.

I comandi correlati dovrebbero rimanere raggruppati.

La navigazione dovrebbe seguire la struttura fisica o funzionale della macchina.

Gli indicatori importanti del processo dovrebbero occupare posizioni prevedibili, invece di spostarsi da una schermata all'altra.

La coerenza riduce la quantità di interpretazione richiesta all'operatore.

Se ogni schermata delle apparecchiature utilizza un layout, un sistema di colori o una convenzione per gli allarmi diversi, il personale deve reimparare continuamente a leggere l'interfaccia.

Un modello coerente consente di mantenere l'attenzione sul processo anziché sul software.

Ciò diventa particolarmente importante nei grandi impianti, dove gli operatori supervisionano più aree di produzione o diverse famiglie di apparecchiature.

Il contesto trasforma un numero in informazioni utili

Visualizzare un valore numerico è facile.

Spiegare cosa significhi questo valore nelle attuali condizioni operative è più difficile.

Si consideri una temperatura di processo di 78 °C.

Il solo numero non dice all'operatore se la condizione è normale, sta aumentando rapidamente o si sta avvicinando a un limite operativo.

Un piccolo grafico storico dell'andamento può fornire immediatamente questo contesto.

L'operatore può vedere se la temperatura è rimasta stabile o se è aumentata continuamente.

Lo stesso principio si applica a pressione, corrente, portata, vibrazioni e ritmo di produzione.

I dati storici aiutano inoltre a distinguere i disturbi temporanei dai problemi in evoluzione.

Un breve scostamento che torna alla normalità può richiedere una risposta diversa rispetto a una variabile che si è discostata costantemente per diverse ore.

Il contesto diventa ancora più prezioso quando le variabili correlate vengono visualizzate insieme.

Una portata in diminuzione può essere interpretata meglio se visualizzata accanto alla corrente della pompa, alla posizione della valvola e alla pressione a monte.

L'HMI diventa quindi uno strumento per la ricerca e la risoluzione dei problemi, anziché un semplice pannello strumenti digitale.

La progettazione degli HMI ad alte prestazioni dà priorità alle condizioni anomale

Un tempo le schermate industriali erano comunemente riempite di colori vivaci, sfumature e grafiche delle apparecchiature molto dettagliate.

Le schermate visivamente ricche possono apparire attraenti, rendendo però più difficile identificare le situazioni anomale.

I principi degli HMI ad alte prestazioni adottano un approccio diverso.

Le condizioni normali sono generalmente presentate con un'enfasi visiva contenuta.

I colori intensi e gli indicatori prominenti sono riservati alle condizioni che richiedono attenzione.

Ciò consente a uno stato anomalo di risaltare immediatamente.

Le tecniche visive utili possono includere indicatori analogici, grafici sparkline, grafici degli andamenti e stati di allarme chiaramente differenziati.

La codifica ridondante può inoltre migliorare l'interpretazione.

Un allarme non dovrebbe dipendere interamente da un unico colore.

Testo, simboli, posizione o forma possono fornire un'ulteriore indicazione dello stato.

Questo è utile in condizioni di visibilità difficili e per gli utenti che possono distinguere i colori in modo diverso.

Figura 1. Un HMI ad alte prestazioni combina lo stato delle apparecchiature, gli allarmi e gli andamenti del processo, consentendo di identificare rapidamente le condizioni anomale.

Utenti diversi hanno bisogno di informazioni diverse

L'operatore non è l'unica persona che utilizza i dati industriali.

Tecnici della manutenzione, tecnici di processo, supervisori e team direttivi possono interagire tutti con le informazioni generate dalla stessa piattaforma di automazione.

I loro obiettivi sono diversi.

Un operatore potrebbe aver bisogno della corrente del motore perché lo aiuta a determinare se l'apparecchiatura funziona correttamente.

Un tecnico della manutenzione potrebbe voler consultare lo storico corrente, le ore di funzionamento e i registri dei guasti.

Un responsabile potrebbe attribuire maggiore importanza alla disponibilità delle apparecchiature e alle perdite di produzione associate a guasti ripetuti.

Un'architettura HMI incentrata sull'utente riconosce queste differenze.

Invece di creare un'unica dashboard sovraccarica per tutti, il sistema può fornire viste specifiche per ruolo.

Le informazioni sottostanti rimangono connesse, ma ogni utente visualizza il livello di dettaglio richiesto per una determinata decisione.

La progettazione di queste viste richiede di comprendere come lavorano realmente le persone.

I tecnici devono individuare quali KPI utilizza ciascun gruppo, con quale frequenza ne ha bisogno e quali decisioni derivano da tali indicatori.

Il risultato è spesso più semplice che rendere disponibili tutti i tag.

L'accesso mobile cambia il luogo in cui vengono prese le decisioni

Le operazioni industriali non sono più confinate a terminali fissi montati accanto alla macchina.

Tecnici e supervisori accedono sempre più spesso alle informazioni sulla produzione da laptop, tablet e dispositivi mobili.

La tecnologia HMI basata sul Web supporta questo cambiamento consentendo alle applicazioni di visualizzazione di funzionare su diverse piattaforme hardware.

Un'interfaccia basata sul browser può ridurre la dipendenza da uno specifico sistema operativo o da una particolare configurazione della workstation.

Ciò non significa che ogni funzione di controllo debba diventare automaticamente disponibile da uno smartphone.

La visualizzazione remota e il controllo remoto creano livelli diversi di rischio operativo.

Le autorizzazioni di accesso, l'autenticazione, la cybersicurezza e i requisiti di sicurezza devono definire ciò che ogni utente remoto è autorizzato a fare.

Per molte applicazioni, la sola visibilità remota offre già un valore considerevole.

Un tecnico che riceve un allarme può esaminare le condizioni operative prima di recarsi presso l'apparecchiatura.

Il personale addetto alla manutenzione può esaminare tendenze e diagnostica mentre si trova accanto alla macchina.

I supervisori possono verificare lo stato della produzione senza tornare alla sala di controllo centrale.

Per gli impianti che utilizzano moderni sistemi HMI e di informatica industriale, questa flessibilità sta diventando un fattore progettuale sempre più importante.

Figura 2. La visualizzazione basata sul Web consente di accedere alle informazioni industriali autorizzate da diversi tipi di dispositivi.

I dispositivi mobili possono offrire più di una semplice schermata

Un'interfaccia mobile può inoltre utilizzare funzionalità non disponibili su un HMI fisso tradizionale.

Le telecamere possono fornire una conferma visiva delle condizioni delle apparecchiature.

I codici QR possono collegare gli asset fisici ai registri di manutenzione, alla documentazione o alle informazioni sul dispositivo.

Le interfacce wireless possono raccogliere dati dai dispositivi di campo compatibili.

Le informazioni sulla posizione possono inoltre supportare, ove appropriato, l'identificazione degli asset o i flussi di lavoro della manutenzione sul campo.

Si consideri un allarme segnalato di assenza di flusso.

I dati di processo indicano un flusso nullo, ma l'ingegnere deve comunque determinare se il processo si è effettivamente arrestato.

Una telecamera vicina o un'altra osservazione indipendente può fornire ulteriori prove prima che qualcuno raggiunga fisicamente l'apparecchiatura.

Questo non sostituisce la strumentazione.

Fornisce un'ulteriore fonte di contesto durante la ricerca delle cause di una condizione anomala.

I dashboard devono supportare le decisioni, non mostrare tutto

Un errore comune nella progettazione degli HMI consiste nel creare dashboard basati sui dati semplicemente disponibili.

Un approccio più efficace parte dalla decisione che l'utente deve prendere.

Un dashboard di manutenzione può evidenziare i guasti attivi, gli indicatori delle condizioni delle apparecchiature e gli interventi di assistenza imminenti.

Un dashboard di produzione può concentrarsi su produttività, tempi di fermo, qualità e rispetto del programma.

Una schermata di engineering può mostrare tendenze di processo più dettagliate e dati diagnostici del controller.

I dashboard dinamici possono cambiare in base alla situazione operativa.

Durante la produzione normale, l'interfaccia può mostrare una panoramica concisa.

Quando si verifica un guasto, le informazioni diagnostiche diventano più evidenti.

Quando inizia la manutenzione, l'interfaccia può mostrare registri o procedure diversi.

Il software adatta quindi la gerarchia delle informazioni all'attività corrente.

Questo approccio può ridurre significativamente la navigazione tra schermate non correlate.

La progettazione degli allarmi fa parte dell'esperienza utente

La gestione degli allarmi è strettamente collegata all'usabilità dell'HMI.

Se un'interfaccia presenta centinaia di allarmi di scarso valore con la stessa priorità, gli operatori potrebbero avere difficoltà a identificare la condizione che richiede attenzione immediata.

Le raffiche di allarmi possono essere particolarmente difficili durante gli arresti degli impianti.

Un singolo evento iniziale può generare numerosi allarmi secondari nel giro di pochi secondi.

L'utente ha bisogno di un contesto sufficiente per identificare quale evento si è verificato per primo e quali allarmi ne sono conseguenze.

La precisione dei timestamp, la priorità, il raggruppamento e la sequenza storica sono quindi importanti quanto il banner visivo degli allarmi.

I sistemi di automazione ben progettati integrano queste funzioni nei livelli PLC, HMI e di supervisione.

Gli impianti che valutano architetture più ampie potrebbero dover considerare anche come i sistemi PLC e PAC espongono i dati diagnostici al livello di visualizzazione.

Un design HMI migliore può ridurre i tempi di ricerca dei guasti.

Il valore operativo della UI/UX diventa più evidente quando qualcosa va storto.

Si consideri una pompa che smette inaspettatamente di erogare il flusso.

Un’interfaccia progettata male potrebbe segnalare soltanto un allarme generico della pompa.

L’operatore inizia quindi a cercare in schermate separate lo stato del motore, la corrente, la posizione della valvola e la pressione di processo.

Un HMI ben strutturato può riunire queste correlazioni.

L’operatore può vedere immediatamente che il motore è in funzione, la valvola di scarico è aperta e la pressione è cambiata in modo imprevisto.

Queste informazioni non diagnosticano automaticamente il guasto.

Restringe l’indagine.

Ogni minuto risparmiato durante questo processo può ridurre il fermo macchina in apparecchiature la cui produzione dipende da un ripristino rapido.

La UI/UX deve essere progettata in base al comportamento reale dell’impianto

Il miglior design HMI non può essere creato interamente da una scrivania.

Gli ingegneri devono comprendere come gli operatori interagiscono con il processo durante la produzione normale, l’avviamento, l’arresto e le condizioni anomale.

Una schermata che durante lo sviluppo appare logica può diventare frustrante quando viene utilizzata durante un effettivo problema di produzione.

I test dovrebbero quindi coinvolgere le persone che utilizzeranno l’interfaccia.

La navigazione può essere valutata.

Il comportamento degli allarmi può essere riesaminato.

Le informazioni consultate più di frequente possono essere avvicinate alla schermata operativa principale.

Gli elementi non necessari possono essere rimossi.

Questo processo iterativo è fondamentale per una progettazione realmente incentrata sull’utente.

La migliore interfaccia industriale è spesso quella che gli utenti notano appena

Un HMI efficace non dovrebbe costringere gli operatori a concentrarsi sull’interfaccia stessa.

La loro attenzione dovrebbe rimanere concentrata sulla macchina, sul processo e sull’obiettivo produttivo.

Una buona UI/UX industriale dipende quindi dalla chiarezza, non dalla decorazione.

La gerarchia delle informazioni è importante.

Il contesto è importante.

La coerenza è importante.

L’accesso basato sui ruoli è importante.

Le funzionalità mobili e le tecnologie web possono estendere il sistema, ma dovrebbero supportare lo stesso obiettivo fondamentale.

Le persone hanno bisogno delle informazioni giuste nel momento in cui devono prendere una decisione.

Poiché i sistemi industriali continuano a raccogliere volumi di dati sempre più elevati, questo requisito diventerà ancora più importante, non meno.

Il vantaggio competitivo non deriverà semplicemente dalla visualizzazione di un numero maggiore di tag, allarmi o dashboard.

Deriverà dalla progettazione di interfacce che aiutino operatori, ingegneri e responsabili a comprendere che cosa significhino realmente quei segnali.