Modernizacja interfejsu człowiek-maszyna (HMI) lub oprogramowania do kontroli nadzorczej i akwizycji danych (SCADA) bez aktualizacji do nowoczesnych zasad projektowania przypomina zakładanie zużytych opon na nowy samochód.
Aktualizacje interfejsu człowiek-maszyna oraz oprogramowania do kontroli nadzorczej i akwizycji danych (HMI/SCADA) są regularną częścią cyklu życia systemu sterowania. Użytkownicy mogą migrować na nową platformę systemową lub aktualizować starsze oprogramowanie/sprzęt. Może istnieć potrzeba scementowania ewoluującego systemu graficznego w jedną standardową bibliotekę obiektów.
Kuszące jest, aby przejść do udokumentowanych schematów orurowania i oprzyrządowania (P&ID) lub istniejących ekranów i użyć ich jako szablonu do tworzenia nowych ekranów HMI. Osoby zaangażowane mogą pomyśleć, że to, co było wcześniej, musiało być wystarczająco dobre. Jednak dla użytkownika końcowego, który używał tych grafik do podejmowania świadomych decyzji, przydatne i przydatne dane mogły zostać ukryte lub nieuwzględnione. Zasady i wytyczne ustanowione podczas początkowego tworzenia systemu wiele lat temu są często nieaktualne, gdy przychodzi czas na przeprowadzenie aktualizacji.
Trendy, monitorowanie stanu ustalonego/oczekiwane wartości i alarmy były często umieszczane w banerach lub wyskakujących okienkach diagnostycznych. Odtworzenie tradycyjnej filozofii projektowania już teraz wymaga czasu. Dlaczego nie poświęcić trochę więcej czasu na opracowanie standardu, który wykorzysta obecne najlepsze praktyki i umieści system w teraźniejszości, z możliwością rozwoju w przyszłości?
Przestrzeganie standardów projektowania HMI, SCADA
ISA101 zawiera wytyczne projektowe pozwalające rozpocząć tworzenie bardziej efektywnego i wydajnego standardu HMI. Generowanie dokumentacji HMI Style Guide i HMI Toolkit może ukierunkować przyszłe rozmowy. Pełny obraz można opracować z czasem. Być może należy zacząć od zdefiniowania wersji “pie in the sky”, która jest zgodna z nowoczesnymi standardami branżowymi i zaakceptować zmiany, gdy inne strony zaczną się angażować.
Sesje techniczne z użytkownikami końcowymi są dobrym kolejnym krokiem i mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób wykorzystywany jest obecny system. Zdefiniowanie punktów bólu i ograniczeń przeniesie rozmowę w kierunku stworzenia bardziej wydajnego i skutecznego interfejsu HMI. Te same osoby mogą korzystać z tego samego systemu od miesięcy, lat, a nawet dziesięcioleci. Znają dziwactwa, sztuczki i obejścia, które sprawiają, że system jest użyteczny. Modernizacja systemu to idealny moment na wprowadzenie zmian jakościowych do projektu.
Podczas uzyskiwania informacji zwrotnych na temat istniejącego systemu, proszę zacząć prezentować koncepcje wygenerowane przez projekt ISA101. Konserwatorzy będą mieli opinie na temat sposobu wyświetlania danych diagnostycznych i parametrów. Operatorzy będą mieli pomysły na strukturę nawigacji i powiadomień. Osoby nadzorujące będą miały na myśli koncepcje dotyczące trendów, monitorowania wyświetlaczy i raportowania. Uzyskanie poparcia ze strony użytkowników końcowych ułatwi akceptację i wdrożenie. Zobaczą oni swój głos w produkcie używanym na co dzień.
Podczas tego procesu użytkownicy mają szansę wcielić się w rolę programistów front-end/forward-thinker. Podczas tworzenia interfejsu użytkownika (UI) i doświadczenia użytkownika (UX) proszę czerpać inspirację z nowoczesnego projektowania oprogramowania. Podczas tworzenia ekranów w skali szarości proszę rozważyć odtworzenie niektórych trybów ciemnych i stylów o wysokim kontraście z popularnych aplikacji zwiększających produktywność.
Im bardziej interfejs HMI będzie przypominał aplikację lub stronę internetową, tym łatwiej ludzie będą go odbierać. Proszę rozważyć dodanie elementów interfejsu użytkownika, takich jak “menu hamburgera” do nawigacji lub struktura kart w zadokowanym banerze. Proszę ograniczyć liczbę kliknięć i czas malowania podczas nawigacji po ekranie. Te intuicyjne i interaktywne elementy projektu tworzą spójne doświadczenie użytkownika końcowego.
Nie oznacza to, że nie będzie sprzeciwu. Zawsze pojawiają się skargi ze strony użytkowników końcowych, gdy tradycyjne kolory, animacje i nawigacja ulegają zmianie. Jaskrawo zielone i czerwone wskaźniki stanu są przekształcane w białe i szare. Kolor rury znika z ekranu. Takie podstawowe cechy charakterystyczne projektu ISA101 mogą być początkowo trudne, ale można je zaakceptować z czasem i szkoleniem.
Poprawa projektowania HMI i monitorowania procesów
Użytkownicy odkryją bardziej efektywne sposoby monitorowania procesu. Zamiast obserwować każdą ścieżkę zaworu lub prędkość silnika, mogą zamiast tego szukać tego, co jest nieprawidłowe, zdenerwowane lub wykazuje tendencję do niedopuszczalnego: alarmy, wartości procesu poza normalnymi zakresami i kluczowe wskaźniki wydajności (KPI).
Zasady projektowania ekranów warstwowych ISA101 stanowią duże odejście od grafiki opartej na P&ID. Elementy wyświetlania jednostek i podjednostek były często łączone w mylący bałagan rur, urządzeń, wartości procesowych i przycisków sterujących. Przeprojektowanie tej grafiki na bardziej kontenerową strukturę może być procesem iteracyjnym. Najlepiej brać jeden system na raz.
- Proszę zacząć od połączenia istniejących wspólnych elementów sterujących w moduły sprzętowe i dostarczania tylko tych połączonych informacji o stanie/sterowaniu na wyświetlaczu na poziomie jednostki (Tier 2). Prawdopodobnie wewnętrzne elementy i tak nie dostarczają użytecznych lub możliwych do podjęcia działań informacji. Sprawia to, że wyświetlacz jest rzadszy i umożliwia wyświetlanie nieprawidłowych stanów użytkownikowi.
- Następnie należy umieścić wszystkie informacje na wyświetlaczu (wyświetlaczach) poziomu podjednostki (Tier 3), ponieważ operacje ręczne powinny być nadal dostępne. Proszę używać automatycznie wyskakujących banerów dla alarmów i przycisków sterujących, aby zachować powierzchnię ekranu, zapewniając jednocześnie wizualne wskazanie problemów.
- Proszę znaleźć brakujące informacje. Informacje wymagane do wypełnienia wyświetlaczy na poziomie systemu (Tier 1) mogą nie istnieć w starszym systemie HMI/SCADA. Proszę zacząć od zastanowienia się nad tym, co sprawia, że cały proces działa, np. liczba godzin, aktualna objętość zbiornika lub przepustowość. Są to parametry, które front office może wykorzystać do planowania i podejmowania decyzji biznesowych i są przydatne do codziennych pomiarów. Pokrętła typu Dashboard mogą zapewnić lepszą widoczność już zebranych danych.
- Konfiguracja, obsługa: zanurzając się głębiej, wielopoziomowy projekt spada aż do szczegółowych wyświetlaczy warstwy 4. Tutaj konfiguracja i obsługa zajmują centralne miejsce. Te “panele czołowe” stały się powszechne w popularnych bibliotekach elementów sterujących i nie bez powodu. Spójne, interaktywne środowisko daje użytkownikom pewność siebie i skraca czas szkolenia i walidacji. Poza bibliotekami, proszę zapytać użytkowników, jakie parametry powinny być dostępne do modyfikacji w interfejsie HMI. Umożliwienie operatorom i kierownikom produkcji modyfikowania procesu bez konieczności angażowania technika PLC może złagodzić wiele frustracji związanych ze złożonymi systemami.
- Proszę wziąć pod uwagę sprzęt. Modernizacja konfiguracji sprzętowej wraz z aktualizacją HMI to dobry sposób na wykorzystanie wielopoziomowej konstrukcji ekranu. Proszę rozważyć dedykowanie jednego monitora, który zawsze wyświetla ekran przeglądu systemu poziomu 1. Pozwoli to każdemu w sterowni zobaczyć, jak zachowuje się proces i kontynuować przeglądanie tych wskaźników w miarę wprowadzania poprawek lub działań zapobiegawczych. Stacje robocze z wieloma wyświetlaczami zapewniają operatorom bezkompromisową nawigację; krytyczny ekran zawsze można pozostawić do monitorowania. Sprzęt typu cienki klient może sprawić, że wdrożenie będzie ekonomiczne i wydajne.
- Infrastruktura. Część wstępnej dokumentacji projektowej powinna zawierać rysunek infrastruktury systemu. Posiadanie udokumentowanego układu serwerów i schematu hostingu aplikacji ma ogromną wartość. Proszę poświęcić czas na ocenę bieżących wymagań, a także przewidywanych rozszerzeń.
Korzyści z infrastruktury systemu
Nowoczesny interfejs HMI jest tak dobry, jak jego najsłabszy element. Proszę poświęcić czas na testy warunków skrajnych i weryfikację instalacji, nawet w niezwalidowanej branży, takiej jak specjalistyczne produkty chemiczne lub artykuły gospodarstwa domowego. Następnie proszę ustanowić protokół zarządzania zmianami (MOC). W zależności od branży może to być coś tak prostego jak arkusz kalkulacyjny lub pełny proces kontroli dokumentów. Proszę określić, co jest kontrolowane (biblioteka i lista ekranów), w jaki sposób jest utrzymywane (przewodnik stylu i zestaw narzędzi) oraz kto ma do niego dostęp (bezpieczeństwo aplikacji). Proces MOC chroni zweryfikowaną instalację i zapewnia, że tylko zatwierdzone zmiany trafiają do produkcji.
Modernizacja HMI może wydawać się zniechęcająca, biorąc pod uwagę standardy branżowe, które powinien spełniać nowoczesny system. Zmiana może przynieść znaczne korzyści w zakresie wydajności i może być stopniowa, w miarę jak pozwalają na to czas i zasoby. Proszę najpierw spróbować zmodernizować niekrytyczne systemy, aby wyeliminować przeszkody we wdrażaniu. Najlepiej utrzymać istniejące systemy tak długo, jak to możliwe, ponieważ funkcjonalność jest zmieniana. Również dobrze utrzymywać otwarty kanał między użytkownikami końcowymi a projektantami, aby udoskonalić i stworzyć system, który będzie działał dla wszystkich.
Ben Meise jest inżynierem automatyki w Malisko Engineering Inc.
