В статье авторы дают краткое описание High-Performance HMI и стандарта ISA-101, который применяется при их разработке.
Ключевые слова: HPHMI, HMI, ситуационная осведомленность.
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ или HMI) — это пользовательский интерфейс или приборная панель, которая позволяет человеку взаимодействовать с машиной, системой или устройством. Хотя этот термин технически можно отнести к любому экрану, позволяющему пользователю взаимодействовать с устройством, ЧМИ чаще всего используется в контексте промышленного процесса. [1]
В промышленности ЧМИ могут быть использованы для:
− Визуального отображения данных
− Отслеживания времени производства и графиков
− Надзором за ключевыми показателями эффективности (KPI)
− Наблюдением за входами и выходами машины
И на этом область применения ЧМИ не ограничивается.
Существует множество разновидностей ЧМИ начиная от встроенных в машины экранов, до компьютерных мониторов и планшетов, но в независимости от их вида, их предназначение в том, чтобы давать пользователям представление о прогрессе промышленного процесса.
High-PerformanceHMI (высокопроизводительные ЧМИ) — метод дизайна ЧМИ с упором на повышение информативности предоставляемых оператору данных. Также известен как метод дизайна ЧМИ с упором на ситуационную осведомленность. Главный принцип, лежащий в основе HPHMI — данные, собранные с производства, необходимо представлять на экране ЧМИ, с информационным контекстом, а не как простые цифры, разбросанные по экрану.
Этот метод дизайна наиболее актуален для ЧМИ, задействованных на крупных участках производственных линий, для наблюдения за которыми требуется отслеживать большое количество информации. Также крайне желательно, чтобы у ЧМИ был большой экран.
Дизайн HPHMI подробно описан в стандарте ISA101, создаваемым соответствующим комитетом ISA. Стандарт не является набором правил, которым обязательно должны следовать инженеры, при разработке ЧМИ. Цель этого стандарта — дать разработчикам представление, как выглядит эффективный интерфейс, чтобы основываясь на данных им рекомендациях, они могли разработать свои собственные требования к создаваемым ими ЧМИ.
HPHMI должен предоставлять оператору возможность легко следить за нужными процессами, а также оперативно распознавать и устранять проблемы, желательно, до того как они приведут к приостановке производства. Для того чтобы этого достичь, необходимо убедиться, что на экранах нет излишних графических элементов (например, 3D-моделей), ненужных элементов управления системой, а прочие элементы дизайна (цвет, индикаторы тревоги и т. д.) используются грамотно, для повышения эффективности ЧМИ.
Тремя словами, подобный дизайн:
− Информативный. Данные не просто выводятся на экран, а преобразуются в информацию, которую просто понять оператору. Операторам не приходится запоминать уставки и формулы для вычислений.
− Скучный. По своей задумке он должен быть скучным. Дизайн обычно серый, почти без примесей других цветов, без анимации и 3D графики. Минимизирование отвлекающих деталей позволяет операторам сфокусироваться на основном предназначении ЧМИ: распознавание процессов отклоняющихся от нормального рабочего состояния.
− Проактивный. Современные традиционные ЧМИ поощряют реактивный подход к эксплуатации помещений. Ситуационная осведомленность подразумевает, что все важные процессы сопровождаются графиками данных, которые позволяют операторам предсказывать и проактивно решать проблемы, до того как что-то пойдет не так.
В правила разработки HPHMI входят [2]:
- Правильное использование цвета. Сам по себе, цвет, не должен использоваться для выделения важного состояния системы или конкретного прибора. Для этого необходимо применять цвет в сочетании с другими элементами, такими как индикаторы тревожных состояний. Также важно постоянство применяемых цветов. Распространенной ошибкой является использование красного цвета как для показа того, что какая-то часть системы ещё не запущена, так и для того чтобы показать критическое состояние системы или отдельных её элементов. Если где-то в программе красный цвет применяется для показа тревожного состояния, его уже нельзя использовать для каких-либо других целей. Для того чтобы показать, что какая-то часть системы ещё не запущена, рекомендуется применять темно-серый цвет, а после запуска, менять его на светло-серый или белый.
- Показ тревожных состояний. Чтобы обратить внимание оператора на тревожное состояние, необходимо, чтобы рядом с индикатором состояния устройства возник индикатор тревоги. Индикаторы тревоги также возможно разделять по степени критичности состояния устройства, для чего можно менять их форму и цвет.
- Иерархия экранов. Экраны желательно выстроить по определенной иерархии, в зависимости от типа информации, которую они в себе несут. В программе должны быть четыре уровня:
− Уровень 1 — уровень общей оценки операции
− Уровень 2 — уровень контроля группы устройств
− Уровень 3 — подробности о группе устройств
− Уровень 4 — поддержка и диагностические дисплеи
- Правильное представление данных. Вместо того чтобы показывать оператору состояние производственного процесса через цифры, собранные с производства (температура устройств, уровень наполненности емкостей и т. п.), необходимо использовать графики и аналоговые индикаторы.
Это лишь часть правил разработки HPHMI. Более подробно о них можно прочесть в стандарте ISA101 и соответствующих документах.
В таблице 1 можно увидеть результаты исследования проведенного Nova Chemicals и ASM® Consortium, по поводу результатов внедрения высокопроизводительного ЧМИ на завод этилена.
Таблица 1
|
Задача |
“Традиционный” ЧМИ |
Высокопроизводительный ЧМИ |
Улучшение |
Задача |
|
Обнаружение внештатных ситуаций до возникновения аварийной ситуации |
10 % ситуаций |
48 % ситуаций |
Прирост в 5 раз |
Обнаружение внештатных ситуаций до возникновения аварийной ситуации |
|
Частота успешного реагирования на внештатные ситуации |
70 % |
96 % |
Повышение частоты на 26 % |
Частота успешного реагирования на внештатные ситуации |
По подсчетам специалистов, в результате внедрения высокопроизводительного ЧМИ, ежегодная прибыль завода этилена возрастет более чем на 800,000$.
Литература:
- What is HMI?. — Текст: электронный // inductive automation: [сайт]. — URL: https://inductiveautomation.com/resources/article/what-is-hmi (дата обращения: 02.06.2020).
- Bill, Hollifield Maximize operator effectiveness / Hollifield Bill. — Текст: электронный // PAS: [сайт]. — URL: https://www.pas.com/PAS/media/pas-assets/resources/white %20papers/maximize-operator-effectiveness-part-1.pdf (дата обращения: 02.06.2020).
