Ne glede na to, ali se zavedamo ali ne, je večina od nas kot vsakodnevni potrošniki oblikovala nekaj lastnih mnenj o videzu in uporabi vmesnikov s človeškimi stroji (HMI). To je zato, ker naša redna uporaba pametnih telefonov, spletnih mest in celo nadzora v naših avtomobilih dejansko vključuje digitalne HMI. Ko komuniciramo z njimi, intuitivno razumemo, kaj je jasno, kaj je enostavno izvesti in kaj je težavno ali težko.
Za rastlinsko opremo in sisteme so specializirani industrijski HMI že vrsto let. Strojna oprema in programska oprema sta izboljšana, da bi zagotovili več možnosti, včasih pa je preveč izbire, kar ima za posledico bolj zapletene konfiguracije, kot so dejansko potrebne. Po drugi strani so bili v zadnjem času bolje razviti celoviti standardi. Vendar standardi niso vedno primerni za vsako panogo, vrsto sistema ali želje in morda niso dovolj specifični za vse predmete, ki jih mora prikazati HMI.
Razvijalci industrijskega sistema in originalne opreme (OEM), ki potrebujejo HMI in želijo, da so koristni, morda ne bodo imeli časa ali namenskega osebja, da bi ustvarili svoje HMI standarde in sloge. Najboljša možnost za reševanje tega problema je običajno preprostost in jasnost, preizkušena metoda za zagotavljanje optimalne situacijske ozaveščenosti in uporabnosti HMI. Ta članek ponuja osnovne nasvete in najboljše prakse za načrtovanje in izvajanje učinkovite tovarniške avtomatizacije HMI.
Preverjanje razpoložljivih virov
Pomembno je preveriti razpoložljive vire, preden začnete s katerim koli dizajnom iz nič. Industrijski dokumenti in standardi, ki jih zagotavljajo ISA101 in druge organizacije, zagotavljajo smernice za oblikovanje HMI, vendar se mnogi osredotočajo na procesno industrijo, petrokemično industrijo in jedrsko industrijo.
Glede na uporabljeno platformo HMI lahko razvojno okolje ponuja standardne ali neobvezne knjižnice objektov, pa tudi druge pripomočke za ustvarjanje novih projektov in te vire je vredno pogledati. Upoštevajte, da bo treba izvesti nekatere spremembe, preden bodo te knjižnične predmete sprejeti kot standard podjetja.
Ustvarjanje učinkovitega rastlinskega HMI za novo aplikacijo je pogosto iterativni postopek, ki ga je mogoče poenostaviti, če začnete z ustreznimi standardi ali vzorci. Določitev predmetov gradbenega bloka je dobro mesto za začetek.
Določitev oblikovalskih elementov
Vsak končni uporabnik bo verjetno uporabil kombinacijo značilnih industrijskih elementov, kot so ventili in črpalke, pa tudi nekatere specializirane komponente - vse pa morajo biti prikazane na HMI. Prvi korak bi moral biti prepoznavanje elementov, ki bodo ponovno uporabljeni, in ustvarili standardno zasnovo za vsakega.
Niso vsi oblikovalski elementi HMI povezani s fizičnimi napravami.HMI predmeti, kot so gumbi za zagon/zaustavitev, kazalniki vklopa/izklop, vrednosti receptov in nalepke vnosa podatkov, so logični konstrukti, ki so potrebni za interakcijo s krmilnikom, vendar pa so HMI potrebni, vendar vendar niso nujno opisani v nobenih mehanskih ali električnih oblikovalskih dokumentih.
Ko gre za krmilnike, običajno programirljive logične krmilnike (PLC), je treba HMI razviti v tesnem povezavi s kodo PLC. Če ima PLC posebne alarme naprave ali druge izpeljane vrednosti, na primer čas izvajanja motorja, mora HMI obravnavati te alarme.
Gradnja zgodbe
Storyboards so način za preslikavo ustvarjalnega procesa. Pogosto so povezani s filmi, lahko pa so koristni tudi pri ustvarjanju romanov, arhitekture in programske opreme. Pri razvoju rastlinskih HMI-jev zgodbe omogočajo oblikovalcem, da predhodno načrtujejo število zaslonov in hierarhij, tako da lahko ekipa pregleda postopek, preden opravi pomembna konfiguracijska dela HMI.
Oblikovalci lahko ustvarijo zgodbene plošče z besedilnimi orisi, preglednice, skice ali kombinacijo tehnik.
Ne glede na to, kakšna metoda se uporablja, mora biti prilagodljiv in omogočiti revizijski skupini, da razume in pomaga dobro dogovoriti.
Storyboard bi morala pokazati, kako so sistem, podsistemi in druge podrobnosti medsebojno povezane, kar v Laymanovih besedah pomeni, kaj je prikazano na vsakem zaslonu. Ta razporeditev je močno odvisna od zapletenosti avtomatizacije in predmetov gradbenega bloka, ki jih je treba prikazati.
Osnovni stroj je lahko konfiguriran z samo enim ali dvema zasloni, ki prikazuje vse pogoje delovanja in zagotovi nekaj predmetov za interakcijo operaterja. Bolj zapleteni stroji imajo več zaslonov, od katerih nekateri ponujajo podrobne vhode operaterja, zgodovinske trende podatkov, dnevnike alarma/dogodkov ter izpeljane informacije o uspešnosti in diagnostiki.
Ko zapletenost tovarniške avtomatizacije doseže določeno raven, je morda koristno uvesti koncept organizacijske hierarhije HMI, na primer:
● Nadzorna plošča stopnje 1: ponuja "pregled" operativnih informacij;
● Tipična kontrola stopnje 2: poenostavljen operativni zaslon, ki omogoča osnovne možnosti spremljanja in nadzora;
● Nivo 3 Podrobne kontrole: podrobni operativni zasloni, ki zagotavljajo več informacij kot stopnja 2;
● Specifični nadzor stopnje 4: pojavna okna z zelo podrobno konfiguracijo ali diagnostičnimi informacijami, ki se uporabljajo redko.
Pri gradnji zgodbe je pomembno, da se spomnite, da morajo člani skupine vključevati ne samo programerje, ampak tudi ljudi iz drugih inženirskih disciplin, pa tudi operativno osebje, vzdrževalne člane in skrbnike. Vsak član mora prispevati v skladu z njegovo vlogo.
Določitev sloga HMI
Slog HMI obsega številne dejavnike videza, občutka in funkcionalnosti. Trenutni koncept HMI "visoke zmogljivosti" zahteva minimalno barvo, preproste predmete in tisto, kar uporabnik sprejme, mora biti primeren za njihovo določeno aplikacijo. Stvari, ki jih morate upoštevati pri ustvarjanju vodnika s slogom HMI, vključujejo navigacijo in veljavnost, izbiro barv, definicije besedila podatkov, preprosto grafiko in uporabnost.
1. Nastavitve navigacije. Zdrav razum kaže, da so najpomembnejši kontrolniki ponavadi ukazi za zagon in zaustavitev ter navigacijski gumbi, ki morajo biti vedno enostavni za uporabo. Običajna praksa je rezervirati nekaj prostora na vsakem zaslonu za te kontrole.
Pojavna okna so ponavadi manjši zasloni, ki se prikažejo pred popolnoma prikazanim zaslonom in jih je mogoče začasno ogledati in vnesti zelo specifične informacije in jih nato zapreti. Včasih je koristno omogočiti, da se pojavna okna vztraja, na primer na prilagoditveni plošči proporcionalno-integralno (PID). Kljub temu, da so pojavna okna koristna za redko uporabljene podrobne naloge, lahko ovirajo običajne operacije in na zaslonu zavzamejo prostor, zato se jim je treba čim bolj izogibati.
Gesla je treba uporabljati po potrebi za varnost, vendar jih je treba uporabljati previdno, da se izognete zaklepanju sistema in oviranju osebja operacij. Pogosto je koristno uresničiti prilagoditve parametrov strojev na enem zaslonu, zaščitenemu z geslom.
2. Uporabite barvo previdno. Barve se lahko uporabljajo za ozadja, pisave, statične elemente in animirane predmete, vendar so lahko zelo kontroverzna tema HMI. Večina standardov priporoča uporabo svetlo sivih ozadij in predmetov v sivi barvi ter rezerviranje barve za nenavadne delovne pogoje. To omogoča enostavno prepoznavnost in uporabniku kaže na pomembne dogodke. Vendar se lahko nekatere panoge ali oprema odločijo za uporabo barve. Power industrija običajno uporablja rdečo za energijo (nevarnost) in zeleno za izpadanje električne energije (varnost). Če ima element opreme tri barvno kodirane podsisteme, je treba te barve vključiti v naslovno vrstico za enostavno identifikacijo.
Prav tako se izogibajte uporabi animiranega barvnega kodiranja, ki je odvisno samo od predmeta. Če je mogoče, je najbolje zagotoviti pomožne dodatne simbole, da označite stanje ali stanje.
3. Določite besedilne podatke. Slogi segajo tudi do tega, kaj se uporabljajo pisave in ali je besedilo izkoriščeno. Določite le nekaj pisav, da pokrijete potrebne možnosti. Za podrobnosti rezervirajte večje ali drzne pisave za naslove in pomembne vsebine ter manjše pisave. Ugotovite, katere vrednosti so samo za prikaz in katere lahko vnese operativno osebje. Vključite inženirske enote in dovoljene razpone.
4. Poenostavite grafiko za izboljšanje operativne učinkovitosti. Ena glavnih prednosti digitalnega HMI je sposobnost predstavitve uporabnikov s prepoznavnimi grafičnimi slikami in ikonami, ki jih ni treba brati ali zmanjšati morebitnih nesporazumov zaradi jezikovnih ovir. Vendar to ne pomeni, da bi morale biti grafika podrobne inženirske risbe, zapletene fotografije ali kakršne koli animacije.
Namesto tega je sodobna najboljša praksa zagotoviti poenostavljeno ikonično grafiko, kadar koli je to mogoče. Animacija je lahko koristna v določenih omejenih situacijah, vendar porabi vire za obdelavo in se pogosto šteje za motenje.
Medtem ko je uporaba slik Bitmap odvračana, obstaja veliko dobrih razlogov, da jih vključite v tovarniško avtomatizacijo. Na primer, oblikovalci lahko označijo slike opreme in komponent s puščicami, da uporabniku jasno označijo, kje se pojavlja težava.
5. Najprej uporabnost. Poiščite druge napredne funkcije, ki bodo operaterju pomagale opraviti svoje delo. Namesto da bi samo prikazali trenutno raven plovila, pokažite raven kot trend, tako da lahko operater vidi, kako pred kratkim deluje sistem. Pojdite še korak naprej in prikazajte vrednosti indikatorja ključa na zaslonu prek mini trendov.
Podoben koncept velja za alarme. Za večino sistemov je pomembno navesti trenutno aktivne alarme. Podroben zgodovinski dnevnik alarma/dogodkov z datumom/časovnimi znamkami lahko pomaga pri pravočasnem odpravljanju napak, tako da uporabniku omogoči, da vidi, kako se težava razvija.
Cilj je ozaveščanje o situaciji
Koncept situacijske ozaveščenosti je bil razvit iz vojaške doktrine in v zadnjem času iz letalstva, velja pa tudi za oblikovanje industrijske tovarniške avtomatizacije. Končni cilj HMI za avtomatizacijske sisteme je zagotoviti vse ustrezne informacije, da lahko uporabnik razume, kaj se dogaja, in ve, kaj je treba storiti.
Medtem ko imajo lahko velika inženirska podjetja ali podjetja v procesnih ustanovah pomembna sredstva za namestitev razvoju HMI, manjšim podjetjem, sistemskim integratorjem in proizvajalcem originalnih proizvajalcev lahko v celoti izkoristijo najnovejše koncepte oblikovanja. Razmislite o oblikovalskih temah in izkušnjah, opisanih zgoraj na začetku procesa oblikovanja, in vključite ključno osebje, da se zagotovi čista in enostavna izkušnja HMI.