Wysokiej klasy interfejsy HMI – wydajność i bezpieczeństwo pracy

-- poniedziałek, 24 lipiec 2017

Korzystanie z wysokiej klasy interfejsów HMI to doskonały sposób na usprawnienie pracy operatorów i umożliwienie im efektywnego reagowania na nieprawidłowości w procesie.

Zanim w zakładach produkcyjnych zaczęto powszechnie korzystać z komputerów, interfejsy operatorskie użytkownika składały się z lampek kontrolnych, wyświetlaczy numerycznych czy wykresów kontrolnych Shewharta. Były zgrupowane na tablicach i wymagały od operatora fizycznej interakcji w czasie obsługi procesu.

Wczesne modele komputerów pozwoliły już wprawdzie zmieścić wszystkie informacje na monitorze, ale sposób prezentacji danych był często mało ergonomiczny i nieczytelny. Wraz z rozwojem możliwości graficznych komputerów i ich rozpowszechnieniem w zastosowaniach komercyjnych, zmieniły się też interfejsy użytkownika stosowane w przemyśle. Oferują one obecnie również środowiska pracy 3D. Trzeba jednak podkreślić, że chociaż tego typu funkcje świetnie się prezentują w katalogach, to w trakcie pracy mogą wywoływać u operatora dezorientację i prowadzić nawet do spadku wydajności.

Skomplikowanie systemu sterowania procesem

Równolegle z rozwojem komputerów i ich możliwości graficznych coraz bardziej złożone stają się również systemy sterowania procesem. Ilość danych zbieranych z operacji i procesów produkcyjnych stale rośnie, zwiększa się także odpowiedzialność operatorów.

Odpowiedzią na te problemy mają być wysoko wydajne interfejsy HMI. To wciąż swego rodzaju nowość – główne założenie stanowi dążenie do zmniejszenia dezorientacji operatora, powodowanej przez zbyt rozbudowaną grafikę. Ma się to odbywać przez zwiększenie świadomości sytuacyjnej, czyli zdolności pracownika do zrozumienia informacji krytycznych dla jego zadań i podejmowania właściwych działań. Drogą do tego jest zmniejszenie obciążenia natłokiem niekoniecznie najistotniejszych informacji. Zapewnia to uproszczona grafika i korzystanie z kolorowych animacji tylko w razie konieczności obsługi zakłóceń czy wystąpienia anomalii procesu.

Główną przeszkodą w projektowaniu i produkowaniu tego typu interfejsów HMI jest to, że ubogi graficznie sprzęt nie stanowi marketingowej atrakcji – niełatwo go komuś polecić czy sprzedać.

Alarmy

W mniej wymagających aplikacjach prawidłowo przebiegający proces jest zwykle prezentowany przez kombinację zielonych i czerwonych kontrolek, informujących o pracującym lub zastopowanym silniku, otwartym lub zamkniętym zaworze itd. Do tego może być dołożona animacja pokazująca ruch materiałów na przenośniku taśmowym lub pracę wentylatorów oraz różnokolorowe linie, prezentujące stan pracy instalacji rurowych. Gdy jednak zaczyna coś iść nie tak, powstaje ryzyko, że operator zostanie zalany morzem komunikatów alarmowych. Odnajdywanie wówczas właściwych, użytecznych informacji, pozwalających rozwiązać problem, jest jak szukanie igły w stogu siana. Nawet dla kogoś zaznajomionego z procesem znalezienie źródła nieprawidłowości może się okazać bardzo czasochłonne.

Dlatego wysoko wydajne interfejsy HMI są tak projektowane, by zredukować czas potrzebny na szukanie przyczyny problemów. Osiąga się to przez uproszczenie grafiki, usunięcie animacji, migających kontrolek oraz ograniczenie palety kolorów widocznych podczas prawidłowego przebiegu procesu. Oczywiście powstaje pytanie, czy informacje nadal będą łatwo dostępne, gdy głównym sposobem ich identyfikacji nie będzie już kolor. W przypadku sytuacji alarmowych można jednak, poza kolorami, wykorzystać także różne kształty symboli.

W razie pojawienia się nieprawidło-wości w przebiegu procesu, jego część sprawiająca problemy zostaje na ekranie podświetlona. Od razu przykuwa to uwagę operatora, czyli zwiększa jego świadomość sytuacyjną i zmniejsza ilość czasu potrzebnego na identyfikację zagrożenia oraz na rozwiązanie problematycznej kwestii.

Wysoko wydajne interfejsy HMI dobrze sprawdzają się także w przypadku normalnego przebiegu procesu, m.in. dzięki wbudowanej funkcji graficznej prezentacji trendów, co pozwala śledzić warunki procesu w czasie. Mogą one wykorzystywać zestandaryzowane skale, dzięki czemu da się jednocześnie śledzić pracę wielu urządzeń i szybko kontrolować, czy parametry pozostają w normie.

Korzyści

Jedną z korzyści wynikającą z zaawansowanej architektury HMI jest możliwość programowania obiektowego. Pozwala to programistom i automatykom tworzyć szablony grafik, skryptów, alarmów czy struktur komunikacyjnych.

Używanie szablonów może skrócić czas konwersji dzięki wykorzystaniu ich do tworzenia wspomnianych grafiki i skryptów, a następnie adaptacji do konkretnej aplikacji przy pomocy parametrów. Jeżeli istnieje konieczność dokonania zmian w jakichkolwiek obiektach, zostaną one automatycznie wdrożone we wszystkich elementach, co oznacza oszczędność czasu oraz przyspiesza odbiór i uruchomienie.

Stosowanie wysoko wydajnych interfejsów HMI przyczynia się do wzrostu wydajności procesu. Nic więc dziwnego, że na wprowadzenie tych rozwiązań decyduje się obecnie wiele przedsiębiorstw. W ciągu ostatnich trzech lat wróciły do katalogów producentów i dostawców. Najwięksi gracze oferują nawet biblioteki szablonów, skrypty, grafiki służące dalszemu uproszczeniu interfejsu oraz materiały szkoleniowe, pozwalające wdrożyć wysoko wydajne HMI w dowolnym zakładzie.

Tego typu interfejsy stanowią zatem potężne narzędzie, pozwalające poprawić wydajność pracy operatorów, zredukować czas potrzebny na rozwiązanie problemów i długość przestojów oraz zmniejszyć stres związany z nieprawidłowościami w procesie.

Przez uproszczenie grafiki oferują one wartość dodaną w postaci zwiększenia ilości informacji przyswajanych przez operatora i jego lepszego skupienia się na naprawdę ważnych sprawach.

Autor: Alex Marcy jest właścicielem i prezesem firmy Corso Systems zajmującej się integracją systemów, z siedzibą w Chicago.