Die Konzentration auf den Bediener schafft eine intuitivere und effektivere Prozesssteuerung und -verwaltung für mehr Effizienz und Sicherheit.

Seit Jahrzehnten verlassen sich Bediener in Fertigungsanlagen auf Human Machine Interfaces (HMI), um einen visuellen Ãœberblick über ihre Prozesssysteme zu erhalten, um kritische Status- und Steuerungsinformationen zu überwachen. Eine richtig gestaltete grafische Benutzeroberfläche verbessert das Situationsbewusstsein, reduziert die Arbeitsbelastung und ermöglicht es dem Bediener, den gesamten Prozess auf einen Blick zu sehen, damit er sich auf die Abschwächung anormaler Situationen konzentrieren kann. Auf dem Spiel steht mehr als nur die Betriebseffizienz, sondern auch die Produktqualität, der Fertigungsdurchsatz, die Betriebsrentabilität und vor allem die allgemeine Sicherheit. Schlechte HMI-Designs wurden als Faktoren identifiziert, die zu anormalen Situationen, Produktionsausfällen und sogar Unfällen beitragen. Als Reaktion darauf sind die fortschrittlicheren HMIs von heute so konzipiert, dass sie den Menschen helfen, die Betriebsleistung zu optimieren, das Situationsbewusstsein zu verbessern und Probleme zu erkennen, bevor Alarme auftreten. Diese leistungsstarken HMIs helfen Bedienern, bessere, schnellere und fundiertere Entscheidungen zu treffen. „Probleme beim HMI-Design begannen, als wir zum ersten Mal von physischen Schaltern und Bedienelementen zu Tastatur und Maus übergingen. Die Branche war begeistert, dass wir plötzlich viel mehr Informationen anzeigen konnten als zuvor, weil jetzt alles digital war “, sagte Michael Simmers, leitender Außendienstingenieur bei NovaTech Automation, einem in Pennsylvania ansässigen Anbieter von Prozesssteuerungs- und Optimierungslösungen, einschließlich die TotalVision-Grafik-Engine / HMI. „Infolgedessen landeten viele Daten auf dem Bildschirm eines Bedieners, nur weil es möglich war. Aber zu viele Informationen erschweren es einem Bediener, sich in Echtzeit auf die richtigen Informationen zu konzentrieren. " Die Probleme mit der Benutzeroberfläche bei frühen HMIs bestanden viele Jahre. Die Bediener mussten mit sehr dichten Displays arbeiten und waren oft auf einen einzigen Monitor beschränkt. Prozesszeichnungsanzeigen des physischen Layouts einer Anlage waren schwer lesbar und grafische Benutzeroberflächen ( GUI) verwendet normalerweise helle Linien, Text und eine Vielzahl von hellen Farben auf dunklen Hintergründen, die zu einer Ermüdung des Sehvermögens führten. Bilder, Bewegungen und Elemente wie dynamische Flammen, rotierende Rührwerke und drehende Schrauben wurden sogar in Hintergründe integriert. Aber während diese grafischen Fähigkeiten eignen sich hervorragend zum Präsentieren und Verkaufen von Grafikpaketen, sie bieten jedoch vom Standpunkt des menschlichen Faktors und der Benutzerfreundlichkeit des Bedieners nur sehr geringe Vorteile für die Steuerung einer Anlage. Ãœbermäßige Alarmierung und das Fehlen einer großen Gesamtansicht erschwerten die Arbeit der Bediener zusätzlich und veranlassten sie, darauf zu reagieren Alarme, ohne die Ursache der Alarmzustände zu verstehen. "Anlagen wollen nicht blindlings von Alarmen gesteuert werden", sagte Simmers. "Wovon Sie am meisten brauchen Ihr HMI ist ein umfassendes Situationsbewusstsein, um anormale Situationen abzuschwächen und einen Kontext zu haben, wenn ein Alarm auftritt. Die Aufrechterhaltung des Situationsbewusstseins erfordert einen Prozess, bei dem alle nicht kritischen Informationen weniger priorisiert werden. Dann stellen wir sicher, dass die Schlüsselinformationen dort sind, wo ein Bediener sie leicht sehen kann, damit er darauf reagieren kann. " Er fügte hinzu: "Bedenken Sie, dass ein Bediener möglicherweise 12 Stunden am Stück arbeitet. Je besser Sie die Informationen präsentieren können, desto einfacher ist es für diesen Bediener, sich auf seine Arbeit zu konzentrieren und das Auftreten von Sicherheitsproblemen zu vermeiden. "  

HMIs haben aufgrund eines verbesserten Verständnisses der tatsächlichen Nutzung und Verarbeitung von Informationen durch Menschen erhebliche Fortschritte in der Benutzerfreundlichkeit gemacht. Hochleistungs-HMIs verwenden beispielsweise jetzt gedämpfte Hintergründe mit normalen oder unkritischen Daten, die in unterschiedlichen Grauschattierungen (oder anderen neutralen Farben) dargestellt werden, um die Anzeige über längere Zeiträume zu erleichtern. Alarme heben sich farblich vom gedämpften Hintergrund mit heller, gesättigter Farbe ab, die nur für anormale Situationen reserviert ist. Die Anzeige historischer Trenddaten erforderte auch einen stärker benutzerzentrierten Designfokus. Um so etwas wie einen prozentualen Füllstand in einem Tank anzuzeigen, verließen sich frühe HMIs auf Text und Zahlen, die im Laufe der Zeit schwankten. Heute können Hochleistungs-HMIs grafische Trends einbetten, sodass Bediener erkennen können, wie der aktuelle Wert im Vergleich zu relevanten vergangenen Zeitintervallen (Stunden, Minuten) abschneidet und so wertvollen Kontext liefert. Auch die Darstellung der Informationen und Verständlichkeit wird in leistungsfähigen HMI-Layouts berücksichtigt. Beispielsweise bietet eine einfache Liste von Zahlen oder Ergebnissen nicht genügend Kontext für eine Bedienungsperson. Das Anzeigen von Zahlen innerhalb eines erwarteten Bereichs ist hilfreich, aber dies erfordert immer noch, dass sich ein Bediener Zeit nimmt, um die Informationen zu verstehen und auszuwerten. Schieberegler sind nützlich, um Werte im Rahmen ihrer normalen Betriebsbereiche anzuzeigen. Aber im Idealfall zeigt die Grafik alles oben genannte: Trend, Schieberegler und Alarmanzeige. "Trenddaten sind nicht neu", sagte Mike Davis, Director of Process Offering bei NovaTech Automation. „Der Unterschied besteht darin, dass die Informationen jetzt nicht mehr zu einem separaten Bildschirm navigieren müssen, um einen Trend anzuzeigen, sondern auf dem Hauptbildschirm neben der zugehörigen Prozessvariablen, sodass der Bediener die Daten viel einfacher analysieren kann und immer zeigt, wo und wie sie sich befinden sie tun im Vergleich zu den angestrebten Leistungsniveaus. "

Die TotalVision HMI von NovaTech lässt sich in ihr D/3-Verteilungssteuerungssystem (DCS) integrieren - eine offene Konnektivitätsplattform, die Schlüsselvariablen wie Durchfluss, angewandte Temperaturen, Druck, Füllstand und Materialförderung / -handhabung für die Verwaltung von Chargen-, kontinuierlichen und hybriden Prozessen steuert. Basierend auf der Schnittstelle zum D/3-System kann TotalVision auch eine Verbindung zu OSIsoft PI und anderen Datenquellen herstellen, um Prozess- und Analyseinformationen für Betrieb und Management bereitzustellen. Historische und Live-Daten werden grafisch dargestellt, um die Entscheidungsfindung in Echtzeit zu unterstützen. TotalVision unterstützt mehrere Fenster und Monitore in fast jeder Konfiguration, wodurch es einfach ist, eine Hierarchie von Anzeigen einzurichten, sodass Bediener immer eine vollständige Ansicht und Kontrolle über den Prozess haben. Das Unternehmen verwendet Sequence and Batch Language (SABL), um Bedienern die Interaktion mit Steuerungsanwendungen über die HMI zu ermöglichen. „SABL ist ein starker Schlüssel zu unserer Plattform“, sagte Simmers. „Wir haben uns für SABL entschieden, weil es sich um eine flexible Plattform handelt, die auf ISAS88-Batchmanagement- und ISAS106-Standards für die Verfahrensautomatisierung basiert. Da alle unsere Softwareentwickler in SABL programmieren, kann jeder im Team einem Kunden bei der Anpassung seiner HMI helfen. "In der Regel arbeiten Ingenieure mit Kunden zusammen, um die Sollwerte und Messungen zu identifizieren, die auf dem Hauptbildschirm benötigt werden. NovaTech bietet eine Bibliothek vorgefertigter dynamischer Objekte, die Teil des Standardprodukts ist, und hilft Kunden, Hochleistungsgrafiken für einen Bediener zu erstellen einen Prozess steuern, Informationen eingeben und mit Ablaufprogrammen interagieren. Ein Kunde hat mehrere Möglichkeiten, sein HMI anzupassen, einschließlich der Auswahl der Farben. "Es ist ein komplettes System für das HMI, um Informationen von unserem D/3-Steuerungssystem anzuzeigen." sagte Davis. "Es geht um mehr als nur Grafiken. Wir arbeiten mit dem Kunden zusammen, um die Interaktion zwischen dem Bediener und dem Steuerungssystem zu optimieren. Jede Anlage hat andere Anforderungen, daher passen wir uns entsprechend an."  

Die fortschrittlichen Funktionen moderner HMIs ermöglichen Managern und Supervisoren viel mehr als nur Prozesse zu steuern. Prozessintelligenz in Echtzeit bietet enorme neue Möglichkeiten, die Produktqualität zu verbessern und Systeme effizienter zu machen. Eine der leistungsstarken Funktionen, die NovaTech eingeführt hat, ist ein standardmäßig konfigurierbarer Header-Bereich, der alles, was das D/3 DCS-Programm tut, per Text und Messaging am oberen Rand des Hauptbildschirms anzeigt. „Da das DCS den Prozess steuert, erzählt die Kopfzeile im HMI dem Bediener die Geschichte, während sie passiert“, sagte Simmers. „Sollte etwas ausfallen oder unterbrochen werden, hat der Bediener alle benötigten Informationen oben in der Grafik. Vielleicht hat sich ein bestimmtes Ventil nicht öffnen oder schließen lassen, ein Prozess ist als Ergebnis angehalten worden und es gibt eine Fehlerbenachrichtigung. Aber anstatt nur den Alarm zu quittieren, kann der Bediener sofort sehen, was schief gelaufen ist und warum. " "Es geht darum, dem Bediener die Steuerung der Anlage einfach zu machen", sagte Simmers. "Mit einer maßgeschneiderten, informationsgesteuerten Oberfläche, die durchdacht auf die Bedürfnisse des Bedieners zugeschnitten ist, bringen leistungsstarke HMIs eine neue Ebene des Prozesses Steuerung und Management bis hin zur Fertigung."

Del Williams ist technischer Redakteur mit Sitz in Torrance, Kalifornien. Er schreibt über Gesundheit, Wirtschaft, Technologie und Bildung und hat einen MA in Englisch von der CSU Dominguez Hills.

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