在控制系统迁移期间改进HMI图形的五个关键考虑因素

控制系统迁移项目是复杂的，并且充满了在处理不当时可能偏离范围、进度和预算的因素。其中一个风险最高的领域是如何成功过渡到HMI(人机界面)图形。出现在操作员HMI屏幕上的图形是日常操作的重要组成部分，也是许多操作员控制系统中最有形的方面，因为这些图形是他们与系统交互的点。创建有效的HMI体验有许多必要因素，如布局、导航、颜色使用、文本和数字格式、面板设计等等。多年来，控制系统功能不断发展，以简化现代hmi相关最佳实践的实现。然而，作为控制系统迁移的一部分，规划和执行图形转换或重新设计的过程仍然是许多组织的斗争。

具体到控制系统迁移，有许多与图形相关的因素对新控制系统的设计、工程、项目管理和长期运行提出了挑战。在迁移项目的各个阶段必须解决的五个关键图形考虑事项是:

1. 制定图形转换方法决策
2. 定义图形需求
3. 执行彻底的后台工程
4. 涉及整个项目的操作，以及
5. 明确审批流程。

本文更详细地分析了这些考虑因素，解释了它们为什么重要，并提出了主动管理这些领域的方法，以优化图形，以便无缝过渡到新的控制系统。

制定图形转换方法决策

希望在您的迁移项目开始之前，或者至少在前端工程和设计(FEED)工作的早期阶段，必须就将用于将图形转换为新控制系统的方法做出决定。在最基本的层面上，主要的决定是保留现有的图形设计还是从头开始重新设计图形。这通常不是一个简单的决定，即使它应该是。从我的角度来看，如果你不利用这个机会重新设计你的图像并利用新系统的功能，那么你就失去了拥有现代控制系统的好处。

许多组织对重新设计图形犹豫不决，因为他们担心在新的控制系统上做太多改变会给操作人员带来困难。因此，他们通常会让图形尽可能靠近现有屏幕，以最大限度地减少操作人员的转换挑战。这种方法的弱点是双重的。首先，它们未能充分利用新控制系统中的新功能和最佳实践，而这些功能和实践旨在提高图形的有效性。其次，他们未能消除现有图形多年来积累的问题。这些问题可能包括屏幕太忙，使用的颜色使异常情况难以识别，或者只是使用了太多的进程图形。

一旦决定了基本设计是否会改变，就必须做出关于如何进行过渡的次要决定。例如，如果您保留现有的设计，您会在新系统中从头开始重建图形，模仿旧系统中的图形，还是使用转换工具?供应商和第三方服务提供商提供了许多转换工具，但有些比其他的更好。较差的示例可能只会给您留下部分转换的图形。这意味着需要花费大量的时间进行故障排除，并确定需要添加的动态功能的范围，以使其按预期工作。

如果您决定从头开始重新设计图形，您仍然需要投入时间来理解旧图形的功能作为起点。了解新系统的功能也很重要，这样才能在新设计中充分利用这些功能。同样重要的是，在设计过程中加入操作，以提高图形的可用性，并建立对新图形的支持。变化可能是微妙的，也可能导致彻底的改造。例如，许多老式图形是围绕p&id(管道和仪表图)设计的，根据这些布局对设备进行分组。今天，流程图形通常是围绕功能而不是物理布局设计的，屏幕反映了这一点。

定义图形需求

全面的图形设计指南是支持控制系统迁移的基本需求，应该在迁移项目过程的早期创建，如果不是在项目之前。该指南提供了显示相关主题的方向，如显示类型、屏幕布局、导航、颜色使用、设备和仪器符号、面板、警报以及文本和数字信息的一般表示。它不必是特定于控制系统的，因此它通常在项目之前或FEED阶段创建。这样做的一个好处是，它可以包含在任何服务投标包中，以便投标人对图形的设计方法有一些想法，这可以提高投标的准确性。

图形设计指南是建立一致性的文档化路线图。当开发过程中出现问题时，完整的设计指南应该能够提供答案。它构成了构建图形的基础，并消除了使用口头指示时可能发生的许多误解。此外，一份完整的图形设计指南可以防止意见分歧影响项目进度和成本。由于涉及到一些美学元素，工程师、操作员甚至各种操作班次之间的差异是很常见的。指南可以预先处理这些差异，当项目稍后出现其他差异时，已经有一个主文档用于解决。

工作定义的另一个有价值的组件是图形清单和复杂性电子表格，它可以实现准确的估计。第一步是开发复杂度定义，可以简单到低复杂度、中等复杂度和高复杂度。然后应该估计开发每个复杂度级别图形所需的时间。例如，表格格式的概览图形可能被认为是一个简单的图形，估计需要4个小时来创建，而具有10个静态元素和重要动态功能的过程图形可能被认为是复杂的，需要12个小时来创建。最后，每个预期的图形都应该添加到电子表格中，并具有相关的复杂性级别和后续估计的开发时间。这不仅可以为您提供内部资金和项目管理活动的估计基础，而且如果您计划让第三方提供服务，还可以为该方提供平等的投标基础。

最后，当你经历开发过程时，有一个进度跟踪方法是很重要的。你可以从你的图形库存和复杂性电子表格开始。除了现有的名称、描述、复杂性指定和估计之外，您还应该为开发过程中的每个步骤添加列。这取决于您处理图形的方式，但我推荐关于布局和设计、静态配置、动态配置、测试、审查和批准的专栏。随着图形的开发，您可以通过定期更新电子表格来跟踪其进度。这将提供对整体图形开发进度的洞察，并允许您评估单个图形是如何跟踪与估计和计划的。

执行彻底的后台工程

使用旧控制系统的现有图形作为新图形的设计基础，最困难的事情之一是准确估计复杂性。通常，在开发评估的迁移项目的早期阶段，或作为投标过程的一部分，详细地检查每个图形是不可行的。在许多旧的控制系统图形中，动态功能需要脚本或逻辑功能编程。例如，要在许多遗留控制系统中通过运行和停止状态更改泵的颜色，需要使用一些供应商编程语言进行编码或编写脚本。这种背景脚本可能是广泛而复杂的，在只查看静态图形时并不明显，甚至在执行图形的表面检查时也不明显。虽然现在这些功能在新的控制系统中更容易配置，但后面的工程过程可能很耗时。

反向工程包括检查旧图形中的脚本，以获得完整的理解，以便将动态功能准确地构建到新屏幕中。在项目范围确定阶段未确定的脚本或附加功能可能导致在项目执行期间比原计划进行更多的配置工作。如果你现有的图像将成为新图像的设计基础，那么你就有必要在项目的早期阶段分配时间对图像进行完整的后台设计。这将确保您完全理解新系统中所需的功能范围，并进行相应的估计。

涉及整个过程的操作

图形的主要用户是操作员，因此，如果图形要有效，操作部门就必须积极参与图形设计和开发过程。他们应该从迁移项目的早期阶段就开始参与，为图形设计指南提供输入，并继续在实际的设计和开发中发挥作用。最后，操作员应该是图形测试、审查和批准流程的核心。

组织在过程中涉及操作的方式有很大的不同。在理想的情况下，组织可能有一个或几个操作员实际设计和构建图形。这可以提高其实际可用性，因为操作员将为流程带来独特而实用的视角。另外一个好处是，它通常加快了其他运营商接受新控制系统的时间，因为负责图形开发的人员将帮助他们的同行接受新控制系统。不幸的是，在许多组织中，完整的图形开发所需的时间要求使得让操作员完全致力于这些任务是不切实际的。在这种情况下，另一种选择是让一个操作员团队定期与开发图形的工程团队协商，为关键的图形相关决策提供输入。

随着图形从开发转向测试、审查和批准，操作应该集中参与所有这些工作。例如，让操作员参与工厂验收测试是获得关于图形可操作性的宝贵反馈的好方法，同时还可以提高操作员对新系统的舒适度。

明确审批流程

我作为终端用户、系统集成商和供应商的经验告诉我，很多时候，公司在图形方面没有一个清晰的愿景或共识。这意味着范围变更、成本超支和进度延迟，导致每个人都感到沮丧。问几个人，你可能会得到各种各样的答案，关于他们想在屏幕上看到什么。为了有效地管理这一现实，有一个明确定义的图形审查和批准流程是很重要的，该流程规定了谁审查和批准图形，何时进行审查，以及分配多少时间用于审查和反馈周期。

经常使用的一种方法是构建一些示例图形并获得批准，然后将它们用作下一步的模板。这些模板通过允许早期检查基本项(如总体布局、颜色使用、设备和仪器符号)，将主要更改转移到项目的前端。这种方法还最大限度地减少了稍后需要更改的单个图形上的问题复制。

制定计划越早越好

HMI图形是控制系统迁移项目中的一个重大挑战。最初的决定是如何改变图像，是使用转换工具还是从头开始是复杂的。决策过程中的关键驱动因素应该是确定哪种方法可以从新的控制系统中获得最大的好处，彻底定义图形需求可以帮助降低风险。这涉及到旧控制系统中图形的完整逆向工程，以充分了解现有的操作能力。它还需要使用综合图形设计指南、图形清单和复杂性电子表格等工具进行预先计划。在整个图形开发过程中涉及操作对于减少后端更改至关重要，同时还可以提高操作人员对新系统的舒适度和满意度。最后，清晰地定义图像审查和批准过程可以防止个人偏好和正在进行的更改破坏项目。

丹尼尔·罗斯勒是控制系统迁移:实用项目管理手册(动量出版社2013年出版)，也是DANR咨询公司的所有者。

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关键概念

• HMI图形可能是大型DCS迁移的主要元素，但可能被其他关注点所掩盖。
• 仔细的功能评估可以在获得新控制系统功能的同时，避免因新屏幕而使操作人员感到困惑。
• 按照这五个步骤进行计划可以使这个过程更加顺利。

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