谁在构建你的人机界面?

谁在构建你的人机界面系统?如果您是供应商，那么您的标准HMI屏幕的设计者是谁?如果您是所有者-运营商，那么谁是您的操作屏幕的设计者?如果这些问题的答案是你从大学里雇佣的程序员、工程师或网页设计师，那么你可能有一个低性能的HMI(人机界面)。如果您的图形显示看起来像p&id(管道和仪表图)，上面覆盖着数百个数字和多种颜色，那么您的HMI肯定是低性能的。操作屏幕不像Web页面那样，使用闪光和闪光来吸引人们对文本的注意，用户可以在屏幕上移动鼠标来发现活动链接。操作人员使用操作屏幕来监控和交互监控和数据采集(SCADA)或制造执行系统(MES)软件。它们提供了过程的态势感知。

不良的HMI设计，风险更高

HMI屏幕用于管理操作和监督过程。它们的目的不是为了用花哨的、分散注意力的图形来吸引员工，也不是为了展示嵌入式图形处理器的强大功能，让设备的动画接近逼真的图像。这些人机界面设计并不真实，因为它们通常反映的是设备的设计形象。它们没有显示油箱上的洞和溢出的液体，也没有显示损坏的阀门或停止的马达。不幸的是，HMI系统的不良性能已被多次引用为重大工业事故的重要促成因素。据美国化学品安全委员会(CSB)估计，由于操作失误造成的总损失为每年100亿美元，而表现不佳的人机界面是主要原因。如果您的HMI是在五年前设计的，那么您现在可能正在运行一个价值数百万美元的操作，而创建HMI时对正确的HMI实践和原则知之甚少。新设计的界面遵循高性能人机界面的原则。高性能HMI的设计考虑了用户和功能需求，具有良好的人为因素工程，并支持所有正常、异常、启动、关闭和切换操作模式。

可用和安全，不漂亮

在设计高性能HMI (HP-HMI)时，重要的是遵循用户界面设计中使用的良好软件工程实践，而不仅仅是复制现有设计。否则，你的屏幕可能会像设计糟糕的手机和网页设计一样，隐藏热点，文本小，颜色使用不一致，每个屏幕上的信息过多或过少。好的软件工程实践包括可用性实验室和可用性研究。在可用性研究中，给用户最少的培训，通常与最少的工作技能相匹配，然后要求使用用户界面执行特定的任务。所有的用户交互都被记录下来，包括错误和重复，以发现界面的好与坏方面。这些研究通常在可用性实验室进行，在那里用户可以对心理活动进行连续的评论;所有的对话、鼠标移动和按键都会被记录下来;有时甚至会记录眼球运动，以了解用户在屏幕上寻找信息的位置。然后分析所有记录以减少用户困惑，对界面进行更改，并重新运行测试。这听起来似乎工作量很大，但实际上这只是设计hmi所需总工作量的一小部分。 Usability studies are often short, involving only a few hours of testing, and typically involve only one or two usability experts.

与高性能HMI屏幕最接近的类比是股票市场跟踪屏幕。通常情况下，只有几个项目一直被观看。在这些情况下，仅需要当前值来决定是否需要任何操作。大多数项目只有在达到限制时才会被观看。这些可以是实际的限制值，或者当趋势表明一个项目正在接近限制值时。然后，用户可能会深入查看趋势，可能会查看更长期的趋势，或者链接到相关信息。接口的目的不是控制流程，而是提供对自动化活动的态势感知和监督。

人机界面设计标准

幸运的是，在设计高性能hmi方面有一些帮助，包括正式标准和一般规则。正式标准包括:ISA 101过程自动化系统人机界面(草案)，NUREG-0700 Rev. 2-2002人机界面设计评审指南，ISO 9241办公室工作与视觉显示终端的人机工程学要求，ISO 11064控制中心的人机工程学设计，EEMUA 201利用人机界面的过程工厂控制台:设计，操作和人机界面问题指南，以及ASM联盟指南。有效的操作员显示设计。

尽管有这些指导方针，但并没有设计好的显示的标准配方。有太多的变量，例如操作符的知识、颜色和符号的局部规则、控制范围和过程的复杂性，无法定义适用于所有情况的规定性规则集。一般规则是:设计应具有长达15年的功能，需要准确描述过程，设计应简单，必须针对正常和异常情况进行设计，必须区分安全系统要求和过程控制要求，并且必须允许支持信息源，例如闭路电视，网络摄像机和其他视觉传感器。

HMI设计中最严重的错误包括颜色和信息位置的使用。在列出的标准中，对显示器的颜色和字体大小的使用有非常具体的规则。背景颜色的选择应优化颜色区分，避免眼睛疲劳或眼睛疲劳，通常造成灰色背景。最近的研究表明，随着人眼年龄的增长，色差的出现比想象的要早，它往往会使蓝色和紫色变灰。这意味着应该避免使用蓝色和紫色的字母。不要只用颜色来表示重要的项目;用符号或图标对重要信息进行冗余编码可以帮助解决颜色限制。如果可能，编码信息与空间定位和设置分组模式。当颜色被用来强调的时候，它应该被保守地和一致地使用。一旦颜色被赋予了特定的用途或含义，就不应该使用其他颜色来达到相同的目的，特别是在指示警报功能时。 The human mind is great at detecting patterns, so color coding, grouping, and symbols should all be used to improve situational awareness and direct users’ attention to the important items and not flashy graphics.

培训节省开支

设计高性能的人机界面是一种后天习得的技能，它需要可用性实验室和可用性研究的持续反馈。如果你的hmi设计没有一般规则，或者没有可用性研究，那么你的界面可能更适合程序员而不是操作员，或者更不适合网站而不是生产操作。培训您的开发人员使用高性能人机界面的规则，您将提高操作人员的性能，减少操作错误，并可能每年因错过关键信息而节省数百万美元。

- Dennis Brandl，北卡罗莱纳州卡里BR&L咨询公司总裁，网址:www.brlconsulting.com。他的公司专注于制造IT。与他联系:dbrandl@brlconsulting.com．编辑:马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程和设备工程，mhoske@cfemedia.com．

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