改进操作的现代人机界面的三个要素

如今，运营商被要求在决策时考虑更多数据。当一个人机界面(HMI)是基于当前的最佳实践和指导方针设计的，它可以帮助改善操作员处理信息的方式，并改善整体操作。

在控制系统中，HMI是防止操作人员被数据淹没的看门人，也是执行安全操作的指南。

自动化行业的趋势正在导致HMI的发展，以改善过程安全和设施的操作。HMI在以人为本设计(HCD)、图形配置和图形可移植性等领域的改进使工程师和操作员变得更加高效。

HMI开发的核心是HCD研究，包括自动化设计人员、学术界和用户之间的团队合作。进行这类研究的一个小组是运营商绩效中心(COP)这是一个通过研究、合作和人为因素工程解决人类能力和局限性的研究联盟。有了坚实的研究和用户测试基础，可以设计出适合现代需求的HMI。

从头开始设计HMI，而不是添加一个预先构建的HMI，这意味着以后更少的配置返工和与系统的本地集成，简化了工程师和操作员的流程。

人机交互可以提高生产率

有效显示和无效显示之间的区别在于数据产生可操作信息的程度。最近和正在进行的由大学主导的研究为更好地理解人类如何识别和理解信息奠定了基础。HMI设计师使用这些发现来创建一个过程环境，以引起人员的最佳反应。研究领域包括视觉注意力、模式识别和显示导航。

现代hmi在设计时考虑了以下HCD原则，以围绕用户需求提供高效的操作体验。

视觉注意力:在换班时，操作员在与之交互的屏幕上注意到或没有注意到哪些项目?答案会影响如何克服自动化和流程挑战，以及如何处理潜在的代价高昂的错误。例如，研究显示，在屏幕的大部分区域使用柔和的颜色，并保留更突出的颜色以吸引操作员注意异常情况(图1)的优势。

模式识别:在显示中使用模式提高了操作员评估条件的速度和准确性。在传统的界面(图2)中，操作员需要读取和比较数字。现代hmi使用熟悉的模式(图3)，因此显示本身成为需要较少解释的信息。这使得操作员能够快速识别工艺条件的变化，减少对读取和计算的依赖。此外，信息放置的一致性意味着操作员将知道在哪里查找，并可以快速扫描显示器以找到相关信息。

显示导航:随着操作人员控制范围或边界的增加，操作人员经常必须在数百个显示器中导航。推荐的最佳实践操作员绩效中心和标准国际自动化学会建议根据设备区域将显示组织成一个信息层次结构(图4)。层次结构的目的是使操作员可以快速访问所需的显示并采取适当的操作。

每一层的显示内容是根据操作员的任务定义的。例如，概览显示是最高和最抽象的表示级别。它将只包含操作员在几秒钟内确定过程是否正常所需的信息。2级显示器通常是主要的控制显示器，3级显示器用于调试。

不幸的是，层次结构并不总是被采用，因为大多数hmi并不是为分层导航而从头开始设计的，也没有提供有效的工具来创建它们。现代hmi可以简化层级创建过程。

简化图形配置

对控制系统人机界面功能和显示复杂性的要求不断提高。然而，图形配置工具并没有跟上需求的步伐——通常需要工程师使用编程语言来创建适度复杂的图形解决方案。随着现代hmi的出现，这种情况正在发生改变，hmi的设计使工程师能够轻松地创建基于hcd的环境。这些环境可以提高作业效率，优化整体作业。

减少对脚本的依赖:图形配置不需要软件编程学位来创建、裁剪或适应不同的操作哲学。在配置显示器时，用户希望有一个更直观的界面，它几乎不需要编程，并且可以确定地满足项目进度。HCD原则可以简化某些任务，例如那些涉及脚本的任务，并提供图形配置工具，这些工具可以在不需要大量脚本的情况下交付复杂的功能。

由运营商定制:制造商赋予了操作员更大的权力，而不是工程师为所有操作任务配置显示，操作员不得不等待工程师实现更改。工程师可以配置操作人员的工作空间，允许操作人员根据需要定制部分工作空间。例如，使用现代HMI，操作员可以将控制标签拖放到显示器的某个区域，以便在换班期间轻松监控该区域。

变更管理:设备的变化和控制策略在设施的整个生命周期中不断发展。显示必须相应修改。即使显示器最初是由第三方或供应商配置的，工厂自动化工程师也经常被要求处理这些日常显示的变化。现代图形工具可以提供内置的、用户友好的功能，以减少配置显示所需的时间。例如，单个更改可以自动应用到显示上的许多项，或者跨多个显示。

显示在控制系统之外

为了满足不断变化的用户期望，需要在控制室之外和操作员工作站以外的接口上更频繁地使用系统信息。这个界面必须满足工作人员的需求，他们已经习惯了在几乎任何地方——台式机、笔记本电脑或移动设备上——指尖就能获得信息。

然而，对网络安全的日益关注产生了新的要求，使得将过程控制信息安全地发送到控制室之外变得更加困难。现代控制系统增加了网络保护层以及许多其他安全保护。现代移动解决方案是基于这些更安全的架构设计的，可以轻松地提供查看访问，而无需将显示转换为新格式。

旧的控制系统在设计或安装时往往没有考虑到这些网络安全要求。作为回应，尽管工厂人员仍然需要访问系统信息，但以前可以访问远程显示器的访问被禁止了。

现代HMI设计将移动性构建到显示器中，以便它们能够适应不同工厂环境的不断变化的需求，并随着时间的推移进行扩展。通过现在实现具有安全显示可移植性的系统，设施将不必在以后重做它们以纳入移动设备可访问性。

趋势是使用HTML5作为显示的底层技术，因为它已经成为图形界面和设计的普遍语言。当控件显示基于HTML5时，可以在基于web和Microsoft windows的界面上安全地查看，而不需要进行显示转换。

当控制系统HMI满足操作员和工程师的需求时，操作的流程、质量和效率自然会提高。

操作人员可以更快地识别问题，轻松地处理信息，并随时适应变化。此外，通过HMI的改进，工程师可以更容易地采用行业图形标准和最佳实践。通过提高态势感知能力，将数据转化为有用的信息，操作过程变得更安全、更直观、更有效，使操作人员能够快速、轻松地做出果断的决策。

卡米洛·Fadul是DeltaV的产品经理吗辛迪•斯科特他是艾默生自动化解决方案的DeltaV产品总监。由内容副经理艾米丽·冈瑟编辑，控制工程， CFE传媒，eguenther@cfemedia.com．

更多的答案

www.globalelove.com关键词:人机界面

如何提高流程操作与现代人机界面(HMIs)。

的好处HMI的进步。

现代HMIs还要考虑网络安全风险。

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什么网络安全向控制室外发送过程控制信息时需要考虑哪些问题?

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