Промышленные предприятия имеют доступ к большему объёму эксплуатационных данных, чем когда-либо прежде.

Более сложная задача заключается в определении того, какая информация действительно нужна людям, и в её достаточно понятном представлении для поддержки быстрых решений.

Оператор, реагирующий на нештатное состояние процесса, не может тратить несколько минут на поиск нужной информации среди экранов и сотен значений.

Инженеру, исследующему эффективность оборудования, необходим исторический контекст, а не отдельные показания.

Руководителю производства может понадобиться совершенно другой вид, отображающий время безотказной работы, объём выпуска, качество и другие ключевые показатели эффективности.

Поэтому проектирование человеко-машинного интерфейса — это нечто большее, чем графическая работа.

Дизайн HMI находится на стыке данных автоматизации и принятия решений человеком.

Продуманная стратегия пользовательского интерфейса и пользовательского опыта помогает преобразовать значения контроллеров, аварийные сигналы и исторические записи в информацию, которую люди действительно могут использовать.

Цель не в том, чтобы сделать промышленные экраны визуально впечатляющими.

Задача заключается в снижении усилий, необходимых для понимания того, что происходит в процессе, где требуется внимание и какое действие следует выполнить следующим.

Промышленные данные полезны только тогда, когда люди могут их интерпретировать

Современные системы управления могут собирать огромные объёмы информации от ПЛК, приводов, приборов, датчиков и интеллектуальных полевых устройств.

Однако дополнительные данные не делают эксплуатацию лучше автоматически.

Плохо структурированная HMI может отображать сотни переменных, но при этом затруднять диагностику простой проблемы.

Операторам может потребоваться переходить между несколькими экранами, чтобы понять одно событие.

Важные значения могут получать такой же визуальный акцент, как и обычная информация.

Сообщения об авариях могут объяснять, что произошёл сбой, но не показывать условия процесса, приведшие к этому событию.

Грамотный дизайн UI/UX решает эти проблемы, связывая информацию с решением, которое должен принять пользователь.

Это относится как к персоналу предприятия, так и к бизнес-пользователям.

Операторам необходимо сразу видеть состояние машины и процесса.

Инженерным командам нужны диагностические данные и исторические тренды.

Руководству могут быть нужны показатели производства и эффективности, а не значения отдельных устройств.

Одна и та же система автоматизации может обслуживать все три группы, но им не обязательно предоставлять одинаковые экраны.

Операторам нужны интерфейсы, которые они могут понять сразу

Многие решения оператор принимает за считаные секунды.

Когда процесс начинает выходить за пределы ожидаемого диапазона, интерфейс должен облегчать распознавание нештатного состояния.

Логичное расположение — одна из основ удобного проектирования HMI.

Связанные элементы управления должны оставаться сгруппированными.

Навигация должна соответствовать физической или функциональной структуре машины.

Важные индикаторы процесса должны находиться в предсказуемых местах, а не перемещаться между экранами.

Единообразие снижает объем интерпретации, требуемый от оператора.

Если на каждом экране оборудования используются разные компоновка, цветовая система или правила отображения аварийных сигналов, персоналу приходится снова и снова учиться читать интерфейс.

Единый шаблон позволяет сосредоточить внимание на процессе, а не на программном обеспечении.

Это особенно важно на крупных предприятиях, где операторы контролируют несколько производственных зон или разные семейства оборудования.

Контекст превращает число в полезную информацию

Отобразить числовое значение легко.

Объяснить, что означает это значение в текущем рабочем режиме, сложнее.

Рассмотрим технологическую температуру 78°C.

Одно число не показывает оператору, является ли состояние нормальным, быстро ли оно ухудшается или приближается ли к эксплуатационному пределу.

Небольшой исторический тренд может сразу предоставить этот контекст.

Оператор может видеть, оставалась ли температура стабильной или непрерывно повышалась.

Тот же принцип применим к давлению, току, расходу, вибрации и производительности.

Исторические данные также помогают отличить временные нарушения от развивающихся проблем.

Кратковременное отклонение с возвращением к норме может требовать иной реакции, чем переменная, которая стабильно изменялась в течение нескольких часов.

Контекст становится еще ценнее, когда связанные переменные отображаются вместе.

Снижение расхода может быть понятнее, если рассматривать его вместе с током насоса, положением клапана и давлением на входе.

В таком случае HMI становится инструментом поиска и устранения неисправностей, а не просто цифровой панелью приборов.

Проектирование высокопроизводительного HMI уделяет приоритетное внимание нештатным условиям

Промышленные экраны раньше часто заполняли яркими цветами, градиентами и очень детализированной графикой оборудования.

Визуально насыщенные экраны могут выглядеть привлекательно, но при этом затруднять выявление нештатных ситуаций.

Принципы высокопроизводительного HMI предполагают иной подход.

Нормальные состояния обычно отображаются сдержанно.

Яркие цвета и заметные индикаторы используются только для состояний, требующих внимания.

Благодаря этому нештатное состояние сразу становится заметным.

К полезным визуальным средствам относятся аналоговые индикаторы, спарклайны, графики трендов и четко различающиеся состояния аварийных сигналов.

Избыточное кодирование также может улучшить интерпретацию.

Аварийный сигнал не должен полностью зависеть от одного цвета.

Дополнительным признаком состояния могут служить текст, символы, положение или форма.

Это особенно важно в сложных условиях просмотра и для пользователей, которые могут по-разному различать цвета.

Рисунок 1. Высокопроизводительный HMI объединяет данные о состоянии оборудования, аварийные сигналы и тренды технологического процесса, чтобы быстро выявлять нештатные условия.

Разным пользователям нужна разная информация

Оператор — не единственный, кто использует промышленные данные.

Инженеры по техническому обслуживанию, технологи, руководители и управленческие команды могут взаимодействовать с информацией, создаваемой одной и той же платформой автоматизации.

Их цели различаются.

Оператору может потребоваться информация о токе двигателя, поскольку она помогает определить, работает ли оборудование надлежащим образом.

Инженеру по техническому обслуживанию могут понадобиться текущая история, наработка и записи об отказах.

Руководителя могут больше интересовать доступность оборудования и производственные потери, связанные с повторяющимися отказами.

Архитектура HMI, ориентированная на пользователя, учитывает эти различия.

Вместо создания одной перегруженной панели для всех система может предоставлять представления с учётом ролей.

Базовая информация остаётся связанной, но каждый пользователь видит уровень детализации, необходимый для конкретного решения.

Проектирование таких представлений требует понимания того, как люди работают на самом деле.

Инженерам необходимо определить, какие KPI использует каждая группа, как часто они нужны и какие решения принимаются на основе этих показателей.

Результат зачастую оказывается проще, чем предоставление доступа ко всем доступным тегам.

Мобильный доступ меняет место принятия решений

Промышленные операции больше не ограничены стационарными терминалами, установленными рядом со станком.

Инженеры и руководители всё чаще получают доступ к производственной информации с ноутбуков, планшетов и мобильных устройств.

Веб-технология HMI поддерживает эти изменения, позволяя приложениям визуализации работать на разных аппаратных платформах.

Интерфейс на основе браузера может снизить зависимость от конкретной операционной системы или конфигурации рабочей станции.

Это не означает, что каждая функция управления должна автоматически становиться доступной со смартфона.

Удалённая визуализация и удалённое управление создают разные уровни эксплуатационного риска.

Разрешения доступа, аутентификация, кибербезопасность и требования безопасности должны определять, какие действия разрешены каждому удалённому пользователю.

Для многих применений одной удалённой визуализации уже достаточно, чтобы получить значительную пользу.

Инженер, получивший сигнал тревоги, может проверить рабочие условия, прежде чем отправиться к оборудованию.

Специалисты по техническому обслуживанию могут проверять тренды и диагностические данные, находясь рядом со станком.

Руководители могут просматривать состояние производства, не возвращаясь в центральную диспетчерскую.

Для предприятий, использующих современные HMI-системы и решения для промышленной вычислительной техники, такая гибкость становится всё более важным фактором при проектировании.

Рисунок 2. Веб-визуализация обеспечивает доступ к авторизованной промышленной информации с устройств разных типов.

Мобильные устройства могут быть не просто ещё одним экраном

Мобильный интерфейс также может использовать возможности, недоступные на традиционной стационарной HMI.

Камеры могут обеспечивать визуальное подтверждение состояния оборудования.

QR-коды могут связывать физические активы с записями об обслуживании, документацией или информацией об устройстве.

Беспроводные интерфейсы могут собирать данные с совместимых полевых устройств.

Информация о местоположении также может поддерживать идентификацию активов или процессы выездного обслуживания, где это уместно.

Рассмотрим сообщение об аварийном сигнале отсутствия потока.

Данные процесса указывают на нулевой расход, но инженеру всё ещё необходимо определить, действительно ли процесс остановился.

Камера поблизости или другое независимое наблюдение может предоставить дополнительные доказательства до того, как кто-либо физически доберётся до оборудования.

Это не заменяет контрольно-измерительные приборы.

Это предоставляет дополнительный контекст при поиске причины нештатного состояния.

Информационные панели должны помогать принимать решения, а не отображать всё подряд

Распространённая ошибка при создании HMI — проектировать информационные панели на основе данных, которые случайно доступны.

Более эффективный подход начинается с решения, которое должен принять пользователь.

На информационной панели технического обслуживания могут выделяться активные неисправности, индикаторы состояния оборудования и предстоящие работы по обслуживанию.

Производственная информационная панель может быть сосредоточена на производительности, простоях, качестве и выполнении графика.

Инженерный экран может отображать более подробные тренды процесса и диагностические данные контроллера.

Динамические информационные панели могут изменяться в зависимости от рабочей ситуации.

Во время нормального производства интерфейс может показывать краткий обзор.

При возникновении неисправности диагностическая информация становится более заметной.

При начале технического обслуживания интерфейс может отображать другие записи или процедуры.

Поэтому программное обеспечение адаптирует иерархию информации к текущей задаче.

Такой подход может значительно сократить переходы между несвязанными экранами.

Проектирование аварийных сигналов — часть пользовательского опыта

Управление аварийными сигналами тесно связано с удобством использования HMI.

Если интерфейс отображает сотни малозначимых аварийных сигналов с одинаковым приоритетом, операторам может быть трудно определить состояние, требующее немедленного внимания.

Потоки аварийных сигналов могут быть особенно сложными во время отключения оборудования.

Одно инициирующее событие может за несколько секунд вызвать множество вторичных аварийных сигналов.

Пользователю необходим достаточный контекст, чтобы определить, какое событие произошло первым, а какие аварийные сигналы являются его последствиями.

Поэтому точность временных меток, приоритет, группировка и историческая последовательность имеют не меньшее значение, чем визуальное отображение аварийного сигнала.

Грамотно спроектированные системы автоматизации интегрируют эти функции на уровнях PLC, HMI и диспетчерского управления.

На предприятиях, оценивающих более широкие архитектуры, также может потребоваться учитывать, как системы PLC и PAC передают диагностические данные на уровень визуализации.

Более качественный дизайн HMI может сократить время поиска и устранения неисправностей

Операционная ценность UI/UX становится наиболее очевидной, когда что-то выходит из строя.

Рассмотрим насос, который неожиданно перестал подавать поток.

Плохо спроектированный интерфейс может сообщать лишь об общей аварии насоса.

Затем оператор начинает искать на отдельных экранах состояние двигателя, ток, положение клапана и технологическое давление.

Хорошо структурированный HMI может объединить эти взаимосвязи.

Оператор может сразу увидеть, что двигатель работает, выпускной клапан открыт, а давление неожиданно изменилось.

Эта информация не позволяет автоматически диагностировать неисправность.

Это сужает область поиска.

Каждая сэкономленная минута в ходе этого процесса может сократить простой оборудования, если производство зависит от быстрого восстановления.

UI/UX должен проектироваться с учётом реального поведения на производстве

Лучший дизайн HMI невозможно создать исключительно за рабочим столом.

Инженерам необходимо понимать, как операторы взаимодействуют с процессом во время нормального производства, запуска, остановки и нештатных условий.

Экран, выглядящий логичным во время разработки, может вызывать раздражение при использовании во время реального сбоя на производстве.

Поэтому в тестировании должны участвовать люди, которые будут пользоваться интерфейсом.

Навигацию можно оценить.

Работу аварийных сигналов можно пересмотреть.

Часто используемую информацию можно переместить ближе к основному рабочему экрану.

Ненужные элементы можно удалить.

Этот итеративный процесс имеет ключевое значение для настоящего проектирования, ориентированного на пользователя.

Лучший промышленный интерфейс — это часто тот, который пользователи почти не замечают

Успешный HMI не должен заставлять операторов думать о самом интерфейсе.

Их внимание должно оставаться сосредоточенным на машине, процессе и производственной цели.

Поэтому хороший промышленный UI/UX зависит от ясности, а не от декоративности.

Важна иерархия информации.

Важен контекст.

Важна согласованность.

Важен доступ на основе ролей.

Мобильные возможности и веб-технологии могут расширить систему, но они должны поддерживать ту же основную цель.

Людям нужна правильная информация в тот момент, когда необходимо принять решение.

По мере того как промышленные системы продолжают собирать всё большие объёмы данных, это требование будет становиться ещё важнее.

Конкурентное преимущество будет заключаться не просто в отображении большего количества тегов, аварийных сигналов или информационных панелей.

Она будет заключаться в разработке интерфейсов, которые помогают операторам, инженерам и руководителям понимать, что именно означают эти сигналы.