【技术前沿】态势感知？减少报警泛滥？高性能HMI真的可以做到！

本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2016年10月刊杂志，原标题为：高性能HMI ：效率提升与过程安全

许多公司正在工厂里部署高性能HMI应用。使用高性能的HMI有助于操作员简化过程管理，并且能以尽量高效的方式使操作员应对过程中可能出现的混乱。

在计算机广泛应用到加工制造业之前，操作员的界面仅包括灯、旋转面板读数以及控制图表。这些组件曾经安装在控制室的墙上，操作员需要身体力行地与它们互动来运行工序。早期的计算机绘图是被用来将操作员界面缩小，并可以在一个显示器上显示出来，不过是很初级的阶段，而且大量数据很容易让操作员应付不过来。

随着计算机绘图的发展以及大部分领域都对一般的商业计算变得熟悉，工业制图套件也出现了过去几年中在大多数人机界面（HMI）市场宣传材料中常见的3D渲染过程环境。尽管这些图表在手册上看起来很棒，但是它们可能也会影响操作员的工作方式进而引起混乱，以及在工序混乱的过程中造成额外的产量损失。

过程控制的复杂性

在计算机绘图进步的同时，在过去的几十年中，过程控制系统也已经变得更加复杂。从一个加工制造工艺上采集的数据量持续增加，而且行业推动的持续改善让过程的操作人员承担了更多的责任。

高性能的HMI是相对较新的设计方法学，其设计目的是通过重视态势感知，并将其作为设计决策背后的主要动因，以利用增强的制图处理HMI应用中出现的混乱情况。对态势的感知意味着操作员在任何工作时间都能了解关键信息，并及时发起修正措施，通过使用仅仅用来传达过程混乱的颜色和动画的简单绘图，减少信息的超负荷状况。

对高性能HMI系统设计的主要障碍是，高性能绘图并不像常用的市场营销材料那么引人注目，并且也不像广告中说的那么简单。

减少报警泛滥

对于非高性能的应用场合，通常的工艺状况是运行或停止电机、阀门开和关等等的绿灯和红灯的某种组合。要显示物品正沿着一个传送带下移或风扇正在旋转，可能会使用闪光动画。彩色线条用于显示不同的流程连接，通常要给予流程的管路和仪表图（P&ID）。如果有什么出了问题，也可能会有报警泛滥，在操作员可以采取措施处理问题之前，操作员会面临一堆信息需要他找出问题所在。

即便是对于那些熟悉流程的人员，要找出产生混乱的根本原因也会是个耗时的任务。高性能HMI应用的设计是为了减少查找根本原因所花费的时间。要实现这一点，要通过简化制图、去除动画、闪烁和正常运行状况下的颜色。发生报警的时候，可以使用不同的形状和符号来提示没有正常运行的设备。

当一个流程发生混乱时，流程的干扰部分会被突出显示，立即将操作员的注意力吸引到该部分上，进而增加他对态势的感知，从而减少查找问题故障原因所花费的时间。

高性能HMI也可以通过使用内嵌在过程目标制图中，用来显示一段时间的状况的趋势图，以使正常的运行状况获益。他们可以使用标准的缩放功能，快速查看是否大量的具有不同操作范围的不同设备运行在说明书规定的范围内。

高性能HMI的发展和益处

对于更加复杂的HMI架构的好处是引入了面向对象的编程技术。这种方式可以让开发人员为制图、脚本撰写、报警以及通讯结构创造模板。

使用模板方式来开发高性能HMI应用可以通过建立制图的模板以及脚本撰写来减少总的转变时间，这些制图和脚本可以与每个图表实例的参数一起放置到应用上。如果在应用开发之后需要对任何对象做出修改，这些修改会自动应用到所有的对象上，减少了调试和运行过程中的时间和麻烦。

许多公司正在起工厂里部署高性能HMI应用。由于看到了其在过程效率方面的收获，更多公司也开始关注了。在过去的18到24个月中，浪潮开始反转了，高性能HMI重新回到系统供应商的视线并出现在市场推广的材料当中；主要的供应商也在供应制图、脚本、甚至开箱即用的控制逻辑模板，从而进一步在任何工厂里减少了部署高性能HMI所需要的复杂性和学习曲线。

高性能HMI是一个强大的工具，可以让操作员更加高效，减少总的停机时间以及花费在故障诊断上的时间损失，还有降低处理过程混乱方面的压力。

通过降低绘图界面的复杂性，高性能HMI与典型的HMI应用相比具有可以传递更多信息的附加益处，因为增加了对态势感知的关注，操作员只需要耗费更少的工作就可以找到问题所在。

作者：Alex Marcy