标准化控制室人机界面

控制制造系统的操作界面已经从按钮和照明开关发展到今天的计算机化和工程化的HMI触摸屏，几乎控制了制造设施的每个部分。复杂的图形界面与设备的3D表示，hmi提供了一个窗口，进入控制和/或制造智能系统。与很少人能看到的控制器代码不同，任何人都可以看到HMI。

随着制造业迅速进入虚拟无纸化时代，管理制造操作的标准化工作环境需要在控制室和整个设施的战略点上使用HMI 3D视觉和平板显示器等工具。想象一下，一个工厂的关键位置有大型平板屏幕，每个过程和生产控制点都有标准化的HMI屏幕。整个工厂变成了一个虚拟的控制室。这正成为一种常态，而非例外。

今天的制造环境需要更精简的劳动力，更高的机器和系统效率，更大的灵活性，以及更高的生产力和质量目标，这为标准化HMI性能的最高效率奠定了基础，以实现卓越的运营。

人机交互系统标准化

标准化涉及图形标准、命名约定和应用程序设计概念-一致的外观和感觉，以提高工厂的效率。这是应用易于识别的视觉效果来提高使用点的生产力的最佳实践。随着标准在企业规模上的应用，整体效益将成倍增长。

在系统和机器级别，标准化提供了一致性，以提高用户对事物如何运行的期望的信心。例如，每次使用带用户返回主菜单的按钮时，都应该将其放置在相同的位置。如果不同屏幕的位置不同，混乱和效率低下就会盛行。此外，如果用于很少访问设备的控件与用于频繁访问设备的控件的工作方式相同，那么用户将有一个如何与它们交互的基础。

在站点级别，在制造系统之间移动的用户了解控件如何工作，而不管分配如何。制造系统之间的一致控制使操作人员能够更无缝地高效地在多个系统上工作，从而使操作人员受益。此外，维护得益于跨系统的一致故障排除能力。例如，a线的电机故障被报告，并以与b线完全相同的方式重置。最后，一致的HMI系统减少了学生和培训人员的培训工作量。

HMI标准化的最大效益是在企业层面实现的。在站点之间切换的用户知道如何更有效地操作和排除故障。培训和文档记录变得更加有效。而且，从开发的角度来看，具有经过验证的最佳实践的运营可以在整个企业中利用解决方案。例如，工厂A可能在工艺上有更多的经验，而工厂B在包装上有更多的经验。工厂A可以利用两个站点的工艺解决方案，而工厂B则利用包装解决方案。标准化使两家工厂能够共享解决方案，并在多个站点之间实现能力最大化。

其结果是为员工提供了一个无缝的工作流程，以实现最高水平的绩效。标准化的HMI还促进了关于更改或更新的快速和简单的培训，新员工的培训在整个员工队伍中是一致的。

标准化HMI的三个最重要的好处是:

1. 提高生产率:HMI系统的易用性和功能性将提高整体设备效率和劳动力生产率。更新的控制系统使启动、停止、故障排除和在生产中进行更改变得更容易。
2. 易于理解的技术:除了提高操作员的工作效率外，其他任务也得到了改善。简化了培训、故障排除和线路变更。一个训练有素的生产线操作员可以在任何时候走到人机界面前，很容易了解在特定的生产阶段发生了什么。应用编程标准使用户可以通过HMI更深入地挖掘控件，以接收有关情况的更多信息。
3. 成本效率:HMI标准化的投资回报是通过减少设备问题解决和更改的停机时间，提高操作员、维护人员和工程人员的生产力，从而为运营带来效率，从而迅速重新获得投资回报。

重要的是要专注于一个高效的HMI设计，功能良好，外观良好。华丽的动画和软件在HMI演示中可能看起来令人印象深刻，但它们对HMI的有效性没有贡献。事实上，它们减慢了操作员对设备和信息的导航速度。将数据转化为可操作的信息是HMI的最佳实践。

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编程标准

在不同平台上实现相同的外观和感觉并不是一种奢侈，这是一种操作必需品。优秀的HMI平台通常由终端用户驱动，以与他们当前安装的系统集成。

标准化在发展方面转化为可持续的效率。平台提供商倾向于拥有定义良好且更严格的HMI标准以最小化成本，而一些系统集成商也拥有定义良好的HMI标准，具有更大的灵活性以适应客户的需求。将灵活性和标准化与80/20方法混合是可能的:一个标准容纳80%的提供者标准，20%用于特定于项目的需求。在适当的粒度级别上应用标准对于这种方法至关重要。此外，经过验证的标准可以部署在不同的软件平台上，以获得最大的灵活性。

由于HMI和控制器设备紧密合作，HMI标准通过控制器编程标准提高了额外的效率。图形和逻辑方面的一致性进一步减少了工作量，并为20%的特定项目需求提供了更多的时间。这将提高代码的可重用性，从而大大减少应用程序开发的工作量。标准帮助客户利用企业中一致的经验，同样地，标准也帮助开发人员避免重复工作，并有效地应用行业专业知识。

除了应用程序开发之外，标准还有助于文档编制和培训。可以为80%开发标准文档和培训材料，形成一个模块，包括图形、控制器代码、文档和培训材料。这些模块可以构成综合应用程序开发库的基础。

3 d人机界面

在HMI中，生产线的自上而下视图是典型的。然而，当生产线包含螺旋或多层输送机时，自上而下的视图将显著降低HMI对适当生产线管理的能力。理想情况下，HMI应该能够从侧面、不同角度和层次查看线条，并能够在任何点放大。这为操作员和技术人员提供了一种能力，可以从他们需要做出更好的决策和改变的角度，清楚地看到整条生产线上正在发生的事情。除了多个视图，3D方法还提供了使用额外的图形技术来增加复杂设备布置的清晰度的机会:

• 设备可以隐藏在特定的视图中，这样HMI屏幕就可以集中在重要的组件上。
• 设备可以呈现为透明的，以提供共同的参考点，而不会分散注意力。
• 可以根据需要生成切面、立面和关键视图，以增加额外的清晰度。
• 模型的使用允许一次性进行更改。多个受影响的视图可以快速重新生成，节省时间。

下一代人机界面

今天可用的新软件和硬件技术为下一代人机界面提供信息，而不仅仅是数据提供了机会。它为用户提供了大量数据，但挑战在于在使用点提取可操作的信息。

HMI的灵活性可以将信息传递给工厂车间的任何位置的操作员，工厂车间的大型平板显示器或计分板将信息传递给需要的用户。通过浏览，用户可以了解生产线的运行情况，显示故障、警告、质量问题以及已建立的关键性能指标(kpi)和生产目标的性能。这些实时信息使作业者能够做出适当的决策和调整，以达到或超过目标。

其他交互界面设备，如智能手机和平板电脑，连接到相同的定制和标准化的可操作信息视图，交付给那些需要它的人，无论他们在企业的任何地方需要它。智能手机提供了一个了解kpi、关键故障和质量问题的窗口，允许为整体运营卓越做出更高层次的决策。

平板电脑为诊断和故障排除提供移动无线HMI。使用平板电脑作为故障排除工具可以将HMI放在技术人员需要它的地方，通常是在工厂车间，并且总是在移动中。

工作流软件为HMI提供了一个逻辑扩展。HMI提供了一个“这里正在发生什么”、“这里发生什么”的视图。共享工作流提供了关于告警或质量问题的根本原因的位置的信息，以及纠正它的行动。在下一代hmi中添加标准化的工作流程将操作效率提升到一个新的水平。

工作流可以以几种不同的方式应用:

• 标准操作程序:精简流程，并就事情应该如何完成发出一致的信息
• 转换和机器设置:跟踪关键的计划停机事件，并在非生产时提供反馈以提高效率
• 在线参考和文档:在适当的时间和地点提供有关的参考资料;补充培训快速参考，单点课程，和互动教程
• 错误更正:为机器停机、质量问题和性能偏差提供故障排除程序。

从工作流程中收集的数据提供了一个电子记录，说明何时发生了什么，以确保程序得到了遵守。这有助于闭合持续改进计划的循环。

在智能人机界面的支持下，操作员和技术人员可以在设备中无缝移动，保持最高水平的生产。工作流通过提供对标准程序、故障排除指南和有价值的参考材料的实时和相关的访问来增强培训。关键故障和质量问题的自动升级可确保在正确的时间通知正确的人员以采取正确的行动。

下一代HMI创造了一个环境，在这个环境中，操作员和技术人员与制造的速度同步，并展望未来，做出影响业务底线的决策。

克里斯·帕金森是一名控制系统工程师Polytron Inc .)他在美国工作了近20年。他毕业于佐治亚理工学院，擅长人机交互和数据跟踪解决方案。

本文刊登在《应用自动化》杂志的增刊上控制工程而且设备工程．

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