Trzy cechy nowoczesnych HMI ułatwiające operatorowi życie

Rys. 1. W najnowszych interfejsach operatorskich systemu DeltaV firmy Emerson, pokazanych na spotkaniu Emerson Exchange w październiku 2017, dzięki użyciu zróżnicowanych kształtów i kolorów operatorzy mogą łatwo spostrzec sygnały alarmowe oraz szybko zidentyfikować statusy urządzeń. Warto zwrócić uwagę na wyróżnik alarmu. Źródło: Emerson Automation System

Rozwój interfejsów operatorskich skutkuje wzrostem produktywności, większą mobilnością oraz czytelnością paneli sterujących.

Aktualne trendy w branży automatyki to rozwój interfejsów operatorskich służący poprawie bezpieczeństwa prowadzonych procesów. Widać to chociażby w metodyce projektowania HCD (ang. Human-Centered Design), polegającej na stawianiu człowieka (operatora) w centrum zainteresowania, czy zaawansowanej grafice pozwalającej na poprawę produktywności pracy.

To właśnie badania nad rozwojem HCD pochłaniają najwięcej pracy projektantom, naukowcom oraz użytkownikom końcowym. Takie badania są prowadzone również w COP (Center for Operator Performance), konsorcjum badawczym zajmującym się rozwojem i badaniami nad szeroko pojętym czynnikiem ludzkim w przemyśle i inżynierii. Dzięki solidnym podstawom naukowym można stworzyć interfejs HMI na miarę potrzeb dzisiejszego rynku automatyki.

Zaletą projektowania interfejsu HMI od podstaw – w przeciwieństwie do unowocześniania istniejących rozwiązań – jest lepsza naturalna integracja z systemem sterowania oraz brak konieczności uciążliwej rekonfiguracji. Otrzymujemy gotowy produkt uszyty na miarę, ułatwiający pracę operatorowi systemu.

Interfejs operatorski zwiększa produktywność

Papierkiem lakmusowym pozwalającym odróżnić efektywny interfejs od nieefektywnego jest sposób, w jaki wyświetlane są informacje na panelu sterowania. Nowoczesne HMI są projektowane w zgodzie z poniższymi zasadami HCD i skoncentrowane na użytkowniku oraz jego potrzebach.

Skupienie wzroku

Które z informacji na panelu kontrolnym przyciągają uwagę, a które nie są zauważane przez operatora? Odpowiedź na to pytanie pozwala na zredukowanie kosztów ewentualnych pomyłek czy błędów. Badania pokazują, że na ekranie widocznym dla operatora powinny dominować stonowane kolory, zaś żywe, jaskrawe barwy należy rezerwować dla przykucia uwagi operatora i wyświetlania alertów o nietypowych sytuacjach (rys. 1).

Rozpoznawanie wzorców

Elementy interfejsu zaprojektowane w różnych kształtach zwiększają szybkość i dokładność, z jaką operator ocenia bieżące warunki i stan procesu. W tradycyjnym interfejsie operator musiał odczytać wartości liczbowe i porównywać je ze sobą. Nowoczesne HMI wykorzystują znane wzorce (rys. 2), a interpretacja wartości liczbowych jest dokonywana graficznie, na ekranie są więc już widoczne gotowe informacje.

Nawigacja na ekranie

Większy niż dawniej zakres obowiązków operatora procesu wiąże się z koniecznością obserwowania setek wyświetlanych ekranów. Dobrą praktyką, jaką zaleca COP oraz ISA (International Society of Automation) jest organizacja ekranów według ich hierarchii, bazując na węzłach technologicznych. Operator ma wówczas ułatwione zadanie, ponieważ interfejs zawsze wyświetla informacje adekwatne do aktualnych potrzeb.

Niestety, często hierarchia, według której porządkowane są ekrany z informacjami, nie jest idealnie zaadaptowana do konkretnego procesu czy systemu – najczęściej występuje to w przypadkach HMI, które nie zostały w całości zaprojektowane według najnowszych wytycznych. Brakuje również efektywnych narzędzi do dostosowywania istniejących interfejsów, stąd wyraźną przewagę mają nowoczesne rozwiązania stworzone zgodnie z zaleceniami COP i ISA.

Uproszczona grafika na ekranie

Rozbudowanej funkcjonalności systemów sterowania towarzyszy większa złożoność systemów HMI. W parze ze wzrostem funkcjonalności nie szedł jednak, niestety, rozwój narzędzi do konfiguracji interfejsów graficznych – wygenerowanie skomplikowanych ekranów wymagało zwykle wysokich umiejętności programistycznych. To na szczęście uległo zmianie w nowoczesnych HMI, które pozwalają z łatwością stworzyć dla operatora otoczenie zgodne z metodologią HCD. Zastosowanie poniższych zasad pozwala operatorowi na efektywne kształtowanie swojego środowiska pracy.

Rys. 2. Dwie formy nowoczesnego przedstawienia obwodu regulacji upraszczające postrzeganie przez operatora statusu obwodu. Źródło: Emerson Automation System

Mniej skryptów

Konfiguracja wyświetlacza, w tym dopasowanie wyświetlanych elementów do aktualnych potrzeb, nie powinna wymagać od operatora umiejętności programistycznych. Użytkownicy oczekują intuicyjnych narzędzi, które można łatwo konfigurować – zgodnie z HCD większość elementów należy projektować w interfejsie graficznym, a nie za pomocą linii kodu.

Szycie na miarę

To nie inżynier odpowiedzialny za konkretny HMI ma konfigurować ekrany operatorskie – założeniem jest dostarczenie wystarczająco wydajnych i uniwersalnych narzędzi, które umożliwią operatorowi dostosowanie ekranów do jego wymagań.

Zarządzanie zmianami

W toku produkcji niejednokrotnie dochodzi do wymiany urządzeń na nowsze czy zmian strategii sterowania. Wyświetlane informacje muszą podążać w czasie za tymi zmianami, co umożliwiają aktualizowane ekrany, modyfikowalna grafika i narzędzia przyjazne dla operatora.

Ekrany nie tylko w sterowni

Aby sprostać wymaganiom użytkowników, kluczowe informacje dla pracy systemu coraz częściej są przekazywane poza sterownie i wyświetlane na interfejsach poza pulpitem operatorskim. Pracownik często potrzebuje danych w różnych lokalizacjach procesu produkcyjnego, ale coraz częściej również poza nim.

Niemniej jednak realne zagrożenia bezpieczeństwa danych w sieci powodują, że przesyłanie parametrów procesu poza zamknięty obszar (jak chociażby pomieszczenie nastawni) staje się procesem skomplikowanym. W nowoczesnych systemach sterowania konieczne jest stosowne zabezpieczanie sieci w celu bezpiecznej transmisji danych. Architektura wykorzystywana w nowoczesnych HMI kładzie nacisk na bezpieczeństwo danych, gwarantując przy tym prostotę ich wyświetlania, bez konieczności stosowania dodatkowych konwersji obrazu do innych formatów.

Starsze systemy projektowano w czasach, gdy kwestie cyberbezpieczeństwa nie były traktowane tak rygorystycznie. Często więc konieczne jest wyłączanie niektórych funkcji istniejących systemów (np. zdalny podgląd parametrów procesu), nie spełniają one bowiem aktualnych norm i wymagań bezpieczeństwa.

Nowoczesne interfejsy HMI kładą nacisk na mobilność, zatem z łatwością mogą być rozwijane i dopasowywane wraz z rozbudowywaniem linii i zakładów. Co więcej – bezpieczne połączenia sieciowe gwarantują, że za kilka lat nie trzeba będzie „wygaszać” niektórych funkcjonalności, bo stale i niezmiennie dostępna będzie bezpieczna transmisja danych.

Cindy Scott jest dyrektorem odpowiedzialnym za linię produktów DeltaV w firmie Emerson Automation Solutions, a Camilo Fadul jest menedżerem produktów tej marki.