Zakłady przemysłowe mają dostęp do większej ilości danych operacyjnych niż kiedykolwiek wcześniej.

Trudniejsze jest ustalenie, jakich informacji ludzie rzeczywiście potrzebują, oraz przedstawienie ich na tyle jasno, aby wspierały szybkie podejmowanie decyzji.

Operator reagujący na nieprawidłowy stan procesu nie może poświęcić kilku minut na przeszukiwanie ekranów i setek wartości.

Inżynier analizujący wydajność urządzeń potrzebuje kontekstu historycznego, a nie pojedynczych odczytów.

Kierownik produkcji może potrzebować zupełnie innego widoku, pokazującego czas pracy, produkcję, jakość i inne kluczowe wskaźniki wydajności.

Dlatego projektowanie interfejsu człowiek–maszyna to coś więcej niż ćwiczenie graficzne.

Projekt HMI znajduje się na styku danych automatyki i podejmowania decyzji przez człowieka.

Skuteczna strategia interfejsu użytkownika i doświadczenia użytkownika pomaga przekształcać wartości z kontrolerów, alarmy i dane historyczne w informacje, z których ludzie mogą rzeczywiście korzystać.

Celem nie jest nadanie ekranom przemysłowym efektownego wyglądu.

Chodzi o ograniczenie wysiłku potrzebnego do zrozumienia, co dzieje się w procesie, gdzie potrzebna jest uwaga i jakie działanie należy podjąć w następnej kolejności.

Dane przemysłowe są użyteczne tylko wtedy, gdy ludzie potrafią je interpretować

Nowoczesne systemy sterowania mogą gromadzić ogromne ilości informacji z PLC, napędów, przyrządów, czujników i inteligentnych urządzeń obiektowych.

Jednak dodatkowe dane nie przekładają się automatycznie na lepsze działanie.

Niewłaściwie skonstruowany HMI może udostępniać setki zmiennych, a mimo to utrudniać zdiagnozowanie prostego problemu.

Operatorzy mogą potrzebować przechodzenia między wieloma ekranami, aby zrozumieć jedno zdarzenie.

Ważne wartości mogą być wyróżniane wizualnie tak samo jak rutynowe informacje.

Komunikaty alarmowe mogą wyjaśniać, że coś uległo awarii, nie pokazując jednak warunków procesu, które doprowadziły do tego zdarzenia.

Dobry projekt UI/UX rozwiązuje te problemy, definiując informacje wokół decyzji, którą użytkownik musi podjąć.

Dotyczy to zarówno personelu zakładu, jak i użytkowników biznesowych.

Operatorzy potrzebują natychmiastowej wiedzy o stanie maszyny i procesu.

Zespoły inżynieryjne potrzebują szczegółów diagnostycznych i trendów historycznych.

Kierownictwo może potrzebować wskaźników produkcji i wydajności zamiast wartości poszczególnych urządzeń.

Ten sam system automatyki może obsługiwać wszystkie trzy grupy, ale nie powinny one koniecznie otrzymywać identycznych ekranów.

Operatorzy potrzebują interfejsów, które mogą od razu zrozumieć

Wiele decyzji operatorzy podejmują w ciągu kilku sekund.

Gdy przebieg procesu zaczyna wykraczać poza oczekiwany zakres, interfejs powinien ułatwiać rozpoznanie nieprawidłowego stanu.

Logiczne rozmieszczenie jest jednym z fundamentów użytecznego projektu HMI.

Powiązane elementy sterujące powinny pozostawać obok siebie.

Nawigacja powinna odzwierciedlać fizyczną lub funkcjonalną strukturę maszyny.

Najważniejsze wskaźniki procesu powinny znajdować się w przewidywalnych miejscach, zamiast przemieszczać się między ekranami.

Spójność zmniejsza ilość interpretacji wymaganej od operatora.

Jeśli każdy ekran urządzenia ma inny układ, system kolorów lub sposób prezentowania alarmów, personel musi wielokrotnie uczyć się od nowa, jak odczytywać interfejs.

Spójny szablon pozwala skupić uwagę na procesie, a nie na oprogramowaniu.

Staje się to szczególnie ważne w dużych zakładach, w których operatorzy nadzorują wiele obszarów produkcji lub różne rodziny urządzeń.

Kontekst zmienia liczbę w użyteczną informację

Wyświetlenie wartości liczbowej jest łatwe.

Wyjaśnienie, co ta wartość oznacza w bieżących warunkach pracy, jest trudniejsze.

Weźmy pod uwagę temperaturę procesu wynoszącą 78°C.

Sama liczba nie mówi operatorowi, czy stan jest normalny, szybko się pogarsza, czy zbliża się do limitu roboczego.

Niewielki wykres trendu historycznego może natychmiast zapewnić ten kontekst.

Operator może zobaczyć, czy temperatura pozostawała stabilna, czy też stale rosła.

Ta sama zasada dotyczy ciśnienia, prądu, przepływu, drgań i wydajności produkcji.

Dane historyczne pomagają również odróżnić przejściowe zakłócenia od rozwijających się problemów.

Krótkotrwałe odchylenie, po którym następuje powrót do normy, może wymagać innej reakcji niż zmienna, która systematycznie odchylała się przez kilka godzin.

Kontekst staje się jeszcze cenniejszy, gdy powiązane zmienne są wyświetlane razem.

Spadek natężenia przepływu może być bardziej zrozumiały, gdy obserwuje się go obok prądu pompy, położenia zaworu i ciśnienia przed urządzeniem.

HMI staje się wtedy narzędziem do rozwiązywania problemów, a nie tylko cyfrową tablicą przyrządów.

Projektowanie wydajnych interfejsów HMI stawia stany nieprawidłowe na pierwszym miejscu

Ekrany przemysłowe były niegdyś powszechnie wypełniane jaskrawymi kolorami, gradientami i bardzo szczegółowymi grafikami urządzeń.

Ekrany bogate wizualnie mogą wyglądać atrakcyjnie, a jednocześnie utrudniać identyfikację sytuacji nieprawidłowych.

Zasady projektowania wydajnych interfejsów HMI zakładają inne podejście.

Warunki normalne są zazwyczaj przedstawiane z ograniczonym wyróżnieniem wizualnym.

Intensywne kolory i wyraźne wskaźniki są zarezerwowane dla warunków wymagających uwagi.

Dzięki temu stan nieprawidłowy natychmiast się wyróżnia.

Przydatne techniki wizualizacji mogą obejmować wskaźniki analogowe, wykresy sparkline, wykresy trendów i wyraźnie rozróżnione stany alarmowe.

Kodowanie redundantne może również ułatwiać interpretację.

Alarm nie powinien zależeć wyłącznie od jednego koloru.

Tekst, symbole, położenie lub kształt mogą stanowić dodatkowe wskazanie stanu.

Jest to szczególnie cenne w trudnych warunkach obserwacji oraz dla użytkowników, którzy mogą odmiennie rozróżniać kolory.

Rysunek 1. Wydajny interfejs HMI łączy stan urządzeń, alarmy i trendy procesu, dzięki czemu można szybko identyfikować stany nieprawidłowe.

Różni użytkownicy potrzebują różnych informacji

Operator nie jest jedyną osobą korzystającą z danych przemysłowych.

Inżynierowie utrzymania ruchu, inżynierowie procesu, kierownicy i zespoły zarządzające mogą korzystać z informacji generowanych przez tę samą platformę automatyki.

Ich cele są różne.

Operator może potrzebować informacji o prądzie silnika, ponieważ pomaga ona określić, czy urządzenie działa prawidłowo.

Inżynier utrzymania ruchu może potrzebować bieżącej historii, czasu pracy i rejestrów usterek.

Kierownika może bardziej interesować dostępność urządzeń i straty produkcyjne związane z powtarzającymi się awariami.

Architektura HMI skoncentrowana na użytkowniku uwzględnia te różnice.

Zamiast tworzyć jeden przeładowany pulpit dla wszystkich, system może udostępniać widoki dostosowane do ról.

Informacje bazowe pozostają połączone, ale każdy użytkownik widzi poziom szczegółowości wymagany do podjęcia konkretnej decyzji.

Projektowanie takich widoków wymaga zrozumienia, jak ludzie faktycznie pracują.

Inżynierowie muszą określić, z jakich KPI korzysta każda grupa, jak często są jej potrzebne i jakie decyzje wynikają z tych wskaźników.

Rezultat jest często prostszy niż udostępnienie każdego dostępnego tagu.

Dostęp mobilny zmienia miejsce podejmowania decyzji

Działalność przemysłowa nie jest już ograniczona do stałych terminali zamontowanych obok maszyny.

Inżynierowie i kierownicy coraz częściej uzyskują dostęp do informacji produkcyjnych z laptopów, tabletów i urządzeń mobilnych.

Technologia internetowego HMI wspiera tę zmianę, umożliwiając działanie aplikacji wizualizacyjnych na różnych platformach sprzętowych.

Interfejs oparty na przeglądarce może zmniejszyć zależność od konkretnego systemu operacyjnego lub konfiguracji stanowiska roboczego.

Nie oznacza to, że każda funkcja sterowania powinna automatycznie stać się dostępna ze smartfona.

Zdalna wizualizacja i zdalne sterowanie wiążą się z różnymi poziomami ryzyka operacyjnego.

Uprawnienia dostępu, uwierzytelnianie, cyberbezpieczeństwo i wymagania dotyczące bezpieczeństwa muszą określać, co każdy użytkownik zdalny może robić.

W wielu zastosowaniach sama zdalna widoczność zapewnia znaczną wartość.

Inżynier, który otrzyma alarm, może sprawdzić warunki pracy przed udaniem się do urządzenia.

Personel utrzymania ruchu może sprawdzać trendy i diagnostykę, stojąc obok maszyny.

Kierownicy mogą przeglądać stan produkcji bez powrotu do centralnej sterowni.

W przypadku zakładów korzystających z nowoczesnych systemów HMI i komputerów przemysłowych ta elastyczność staje się coraz ważniejszym czynnikiem projektowym.

Rysunek 2. Wizualizacja internetowa umożliwia dostęp do autoryzowanych informacji przemysłowych za pomocą różnych typów urządzeń.

Urządzenia mobilne mogą zapewnić więcej niż tylko kolejny ekran

Interfejs mobilny może również korzystać z możliwości niedostępnych w tradycyjnym stacjonarnym HMI.

Kamery mogą zapewniać wizualne potwierdzenie stanu urządzeń.

Kody QR mogą łączyć zasoby fizyczne z rejestrami utrzymania ruchu, dokumentacją lub informacjami o urządzeniach.

Interfejsy bezprzewodowe mogą gromadzić dane ze zgodnych urządzeń obiektowych.

Informacje o lokalizacji mogą również wspierać identyfikację zasobów lub procesy utrzymania ruchu w terenie, jeśli jest to właściwe.

Rozważmy zgłoszony alarm braku przepływu.

Dane procesowe wskazują zerowy przepływ, ale inżynier nadal musi ustalić, czy proces rzeczywiście się zatrzymał.

Kamera znajdująca się w pobliżu lub inna niezależna obserwacja może dostarczyć dodatkowych dowodów, zanim ktoś fizycznie dotrze do urządzenia.

Nie zastępuje to oprzyrządowania pomiarowego.

Zapewnia dodatkowe źródło kontekstu podczas diagnozowania nieprawidłowego stanu.

Pulpity powinny wspierać podejmowanie decyzji, a nie wyświetlać wszystko

Częstym błędem w HMI jest tworzenie pulpitów na podstawie danych, które akurat są dostępne.

Skuteczniejsze podejście zaczyna się od decyzji, którą użytkownik musi podjąć.

Pulpit utrzymania ruchu może wyróżniać aktywne usterki, wskaźniki stanu urządzeń i zbliżające się wymagania serwisowe.

Pulpit produkcyjny może koncentrować się na przepustowości, przestojach, jakości i realizacji harmonogramu.

Ekran inżynierski może udostępniać bardziej szczegółowe trendy procesu i diagnostykę sterownika.

Dynamiczne pulpity mogą zmieniać się w zależności od sytuacji operacyjnej.

Podczas normalnej produkcji interfejs może wyświetlać zwięzły przegląd.

Gdy wystąpi usterka, informacje diagnostyczne stają się bardziej widoczne.

Gdy rozpoczyna się konserwacja, interfejs może wyświetlać inne rejestry lub procedury.

Oprogramowanie dostosowuje zatem hierarchię informacji do bieżącego zadania.

Takie podejście może znacznie ograniczyć nawigowanie po niepowiązanych ekranach.

Projektowanie alarmów jest częścią doświadczenia użytkownika

Zarządzanie alarmami jest ściśle powiązane z użytecznością HMI.

Jeśli interfejs prezentuje setki alarmów o niskiej wartości i równym priorytecie, operatorom może być trudno zidentyfikować stan wymagający natychmiastowej uwagi.

Natłok alarmów może być szczególnie trudny do opanowania podczas wyłączeń urządzeń.

Jedno zdarzenie inicjujące może w ciągu kilku sekund wygenerować liczne alarmy wtórne.

Użytkownik potrzebuje wystarczającego kontekstu, aby ustalić, które zdarzenie wystąpiło jako pierwsze i które alarmy są jego konsekwencjami.

Dokładność znaczników czasu, priorytety, grupowanie i kolejność historyczna są zatem równie ważne jak wizualny baner alarmowy.

Dobrze zaprojektowane systemy automatyki integrują te funkcje w warstwach PLC, HMI i nadzoru.

Zakłady analizujące szersze architektury mogą również potrzebować uwzględnić sposób, w jaki systemy PLC i PAC udostępniają dane diagnostyczne warstwie wizualizacji.

Lepszy projekt HMI może skrócić czas rozwiązywania problemów

Wartość operacyjna UI/UX staje się najbardziej widoczna, gdy coś idzie nie tak.

Rozważmy pompę, która nieoczekiwanie przestaje tłoczyć przepływ.

Źle zaprojektowany interfejs może zgłaszać jedynie ogólny alarm pompy.

Operator zaczyna wtedy przeszukiwać osobne ekrany w poszukiwaniu informacji o stanie silnika, natężeniu prądu, położeniu zaworu i ciśnieniu procesowym.

Dobrze uporządkowany interfejs HMI może połączyć te zależności.

Operator może od razu zauważyć, że silnik pracuje, zawór wylotowy jest otwarty, a ciśnienie zmieniło się w nieoczekiwany sposób.

Ta informacja nie diagnozuje automatycznie usterki.

Zawęża to zakres poszukiwań.

Każda minuta zaoszczędzona podczas tego procesu może ograniczyć przestój urządzeń, w przypadku których produkcja zależy od szybkiego przywrócenia działania.

UI/UX należy projektować z uwzględnieniem rzeczywistego działania zakładu

Najlepszego projektu HMI nie da się stworzyć wyłącznie zza biurka.

Inżynierowie muszą rozumieć, jak operatorzy взаимодействują z procesem podczas normalnej produkcji, rozruchu, wyłączenia i stanów nietypowych.

Ekran, który podczas projektowania wydaje się logiczny, może stać się frustrujący podczas rzeczywistego zakłócenia produkcji.

Dlatego testy powinny angażować osoby, które będą korzystać z interfejsu.

Można ocenić nawigację.

Można przeanalizować działanie alarmów.

Często używane informacje można przenieść bliżej głównego ekranu operatorskiego.

Niepotrzebne elementy można usunąć.

Ten iteracyjny proces ma kluczowe znaczenie dla prawdziwie zorientowanego na użytkownika projektowania.

Najlepszy interfejs przemysłowy to często ten, którego użytkownicy niemal nie zauważają

Skuteczny interfejs HMI nie powinien zmuszać operatorów do myślenia o samym interfejsie.

Ich uwaga powinna koncentrować się na maszynie, procesie i celu produkcyjnym.

Dlatego dobry interfejs UI/UX dla przemysłu zależy od przejrzystości, a nie od dekoracji.

Hierarchia informacji ma znaczenie.

Kontekst ma znaczenie.

Spójność ma znaczenie.

Dostęp oparty na rolach ma znaczenie.

Możliwości mobilne i technologie internetowe mogą rozszerzyć system, ale powinny wspierać ten sam podstawowy cel.

Ludzie potrzebują właściwych informacji w momencie, gdy trzeba podjąć decyzję.

W miarę jak systemy przemysłowe będą nadal gromadzić coraz większe ilości danych, to wymaganie stanie się jeszcze ważniejsze.

Przewaga konkurencyjna nie będzie wynikać po prostu z wyświetlania większej liczby tagów, alarmów czy pulpitów.

Będzie wynikać z projektowania interfejsów, które pomagają operatorom, inżynierom i menedżerom zrozumieć, co naprawdę oznaczają te sygnały.