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優(yōu)化你的HMI

http://007sbw.cn 2011-11-30 14:26 來源:Jeanine Katzel

  花些時間重新評估工作站和界面,你會發(fā)現(xiàn)還有很多提高性能、優(yōu)化效率、提升利潤的空間。                                                                            

   你設備上的HMI和操作員界面的性能已經發(fā)揮到極致了么?坦白地說,可能并沒有。就如同我們的大腦和計算機一樣,這些設備很難達到自身能力的極限。大多數(shù)情況下,系統(tǒng)性能處于大材小用狀態(tài)——在暗潮涌動的經濟環(huán)境下,這并非我們希望看到的。

  Honeywell公司的產品經理Chris Stearns稱,大多數(shù)時候,工廠在安裝自動化系統(tǒng)時,都會按照當前需求搭建系統(tǒng),但是隨后只發(fā)揮其20%的能力。“或許系統(tǒng)的某些部分并不適用于當前的某些作業(yè),或許沒有足夠訓練有素的人員能夠操作這些部分。”他說:“不管原因如何,總是有些功能并未使用,或者并未物盡其用。”

  誠然,發(fā)揮系統(tǒng)的最大潛力確實是一種挑戰(zhàn),但是,稍作投資,就能使工廠從HMI和操作界面中獲得更高的效率和更大的產量,又何樂而不為呢?而且,管理人員和操作人員的工作體驗也能夠獲得提升。Control Engineering雜志近期向Stearns和領域內的其他專家詢問了對于提升設備性能的想法和建議。

  

           精密、復雜的控制室能夠將來自于各處的數(shù)據整合在一個HMI上,簡單明了的信息和清晰精準的圖表協(xié)助那些受過嚴格培訓的操作人員對報警和通知做出快速、精確的響應。資料來源:Honeywell。

  效率等于靈活性、可重復利用性

  Stearns承認道,每一個工廠的情況都不同,但是大多數(shù)的系統(tǒng)仍有改進空間。他說道:“對于DCS系統(tǒng)來說,報警一覽功能是標準配置,所以很多業(yè)主并不會思考是否還有更好的辦法管理報警。操作人員能夠看到報警一覽視圖,什么報警被觸發(fā),就處理什么報警,系統(tǒng)內部的很多其他功能卻從來不使用。報警一覽功能所能提供的不僅僅是一張列表;它們可以分類、重組,或者根據工廠需求進行篩選,這樣使用,才能使作業(yè)更有效。”

  Rockwell Automation公司的市場開發(fā)、可視化和信息軟件部門負責人McPherson的觀點是,要想實現(xiàn)HMI系統(tǒng)的快速和高效設計,可重復利用性是關鍵所在。他說道:“必須設計一種可以重復利用的產品,當HMI安裝完成之后,功能模塊就已經就位了,模板也是現(xiàn)成的,可以用來創(chuàng)建報表和分析工具,支持其他層級的工廠作業(yè)。所有的系統(tǒng)都是由多個部分組成,通常,每個部分都被反復設計了幾次,這是很沒有效率的,而且破壞了系統(tǒng)處理數(shù)據的一致性。系統(tǒng)應該標準化,以確保其正確合理處理數(shù)據。”

  McPherson解釋道,一個操作員在車間工作或者控制一個過程所需的數(shù)據和流水線管理人員所需的數(shù)據并不相同。他說:“即使相同,也需要以一種不同的方式來表達。從那些浪費時間和產量的應用或者功能著手,如果系統(tǒng)基于控制層或者SCADA層,然后向上層搭建,那么無需很多重新配置和重新集成,就可以快速輕松完成。”McPherson說道,工廠需要評價采用這些報表和數(shù)據管理工具到底給他們帶來什么好處,這些信息綜合工具能夠獲取正確的數(shù)據,確保更好的決策。他繼續(xù)道:“無需配備全新的基礎設施就可以做到,只需將控制器和HMI中的實時信息相連,只需將歷史數(shù)據記錄、維護管理系統(tǒng)或者生產計劃中的歷史數(shù)據挖掘出來即可。但是,直到最近的經濟出現(xiàn)了下滑,很多工廠才開始積極地尋求方法,進行此類分析。”

  Rockwell Automation公司可視化軟件商業(yè)經理Scott Miller對McPherson的觀點表示支持。他說道:“隨著工廠信息需求的增長,開發(fā)可重復利用的靈活控制策略上的投資會得到回報。所有工廠系統(tǒng)和作業(yè)都是動態(tài)發(fā)展的,當今的工廠需求并非就是3個月之前的工廠需求,恐怕與3個月之后的需求也不盡相同。為控制系統(tǒng)、可視化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)搭建足夠的性能閾量,就是為未來做準備。”

  

        電子接口設備具有各種尺寸、多種操作員輸入模式、多種存儲器選項和配置,支持軟件編程,

  盡可能在所有條件下有效地表述和展示信息。資料來源:Rockwell Automation

   不僅僅是更加美觀

   雖然硬件的發(fā)展速度遠低于軟件,但是硬件對效率仍然具有影響。顯示器越來越先進,更好、更亮。圖形渲染技術也一直在發(fā)展,帶來的好處絕不僅限于美觀的界面。Miller指出:“工廠應該重視渲染技術的優(yōu)點,搭建更加清晰直觀的系統(tǒng)界面。這些對于顯示效率最大化的探索在移動性和遠程數(shù)據存取上也有用武之地。移動設備不再使用鍵盤,免除了操作人員的誤操作。”他補充道:“對于靈活性的渴求將會驅使越來越多的無線器件被采用和接納。”

  

         高效使用HMI和操作界面的關鍵就是重復使用數(shù)據的能力。搭建于FactoryTalk View之類的通用服務平臺上的軟件能夠確保創(chuàng)建數(shù)據的一致性,不管是現(xiàn)在還是未來,數(shù)據都能夠重用。通過網絡(左圖),它跨越了獨立的設備級別應用,實現(xiàn)了管理員級別的HMI應用。支持Web的HMI應用,例如FactoryTalk ViewPoint,能夠提供整條流水線的視圖,管理人員只需簡單地登錄英特網瀏覽器(右圖),就可以安全地讀取工廠車間實時作業(yè)數(shù)據。資料來源:Rockwell Automation。

   而且,幸運的是,現(xiàn)在進入車間的新操作員恰恰就是車間所需的那種人,他們將面臨并適應這些先進的技術。Miller說道:“統(tǒng)計數(shù)據顯示在下一個十年或者更短的時間內,北美地區(qū)將有很多操作人員退休,而替代這些退休人員的正是那些整天玩著Twitter、iPhone和那些高級硬件軟件打交道的年輕人。對比上一代人,他們對于信息的看法截然不同。此因素正在推動當前的研究和開發(fā),并且會推動未來HMI系統(tǒng)的發(fā)展。由于現(xiàn)代移動平臺要求更豐富的圖形和更高的集成度,因此對于他們的需求也持續(xù)升溫,幸好,我們的操作人員知道該怎么使用,也愿意使用這些先進設備。”

  McPherson同意道:“曾經操作人員都與終端設備密不可分,但是現(xiàn)在情況發(fā)生了變化。今天的操作人員比五年之前具備更高的移動性,這一事實本身就極大地提升了效率。工作人員隨身攜帶便攜式設備,他們遠程使用基于Web的瀏覽器,他們對于新技術和復雜界面的接納能力更強。一旦他們能夠更好地存取信息,他們就能更快地做出反應,更有效地完成作業(yè)。這一切都有一個前提,就是他們能夠以正確的形式、在正確的時間、正確的條件下獲取數(shù)據,對此前提的要求比五年之前尤甚。”

  今天的生產廠商需要榨干手頭資源的每一分效率,Siemens公司的產品經理Alan Cone補充道,先進顯示技術正在對效率和可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著影響。他說道:“現(xiàn)在的公司正在想著寬屏格式發(fā)展,在通用的設備物理尺寸下——操作人員的屏幕尺寸更大——更重要的是可以看到更多信息。屏幕的解析度更高,為了應對設備頻繁更新問題,很多廠家現(xiàn)在都采用了LED技術,屏幕整體亮度更高,按需定制更靈活。雖然LED的壽命并不比傳統(tǒng)的HMI更長(4-5萬小時),但是LED的能耗更低,顯然是更加‘綠色’之選。”

  操作人員是關鍵

  關于HMI和操作界面的效率問題,經常被關注的是人的因素。Honeywell公司的Stearns說道:“不管你使用的是老式的CRT顯示器還是現(xiàn)代寬屏平板顯示器,關鍵的是操作人員看到什么:顯示了什么、如何顯示以及何時顯示是有效和高效響應的關鍵。高質量的操作人員培訓能夠換來性能提升,能夠在正確的時間獲取更優(yōu)質信息或者更準確信息的操作人員才能更好地完成作業(yè)。”

  培訓是一個大問題,Stearns強調道:“沒有持續(xù)的培訓,操作人員的效率就沒法提升到極致。最近幾年,工廠逐漸意識到了這一點,工人每年接受幾次更新培訓,確保他們知道他們在做什么以及他們正在使用最佳方法完成工作,那么即使使用同樣的界面,操作人員也能獲取更高的效率。異常狀態(tài)并非時常發(fā)生,但是培訓練習能夠使操作人員保持最佳狀態(tài),對報警做出合理響應。培訓仿真器確保操作人員做好了準備,培訓上的投入使HMI更有效率。”

  Siemens公司的產品經理Wayne Patterson評述道,對雇員進行培訓,使其能夠在終端設備上完成更多任務,對于當今的全球市場來說,這不僅是一個好處,也是一種必然結果。他說道:“特別對于那些致力于如何更高效地使用設備的OEM廠商來說,他們不希望派遣雇員滿世界跑去維護一條流水線,成本太昂貴了。將作業(yè)說明置于HMI上,通過遠程終端連接,確保良好培訓的操作人員可以進行更多操作,能夠節(jié)省時間和金錢,同時任務也圓滿完成。”

  結果

  不管是如何使用的,HMI和操作界面總歸會在制造業(yè)中占據重要地位。Cone強調道:“人們確實需要它們,而且將會越來越依賴它們。工廠希望顯示屏上能夠顯示更多信息,工具就不得不持續(xù)發(fā)展,以滿足這種要求。哪怕使用智能電話也可能會提升監(jiān)督等級…甚至維護等級,雖然它和生產并不相關。但是移動設備確實將會大有所為。”

  越來越多的工作數(shù)字化,儀表工程師帶著工具箱四處奔走的日子一去不復返了。Stearns緊接著Patterson對于全球的環(huán)境的觀點說道:“雇員交互和協(xié)作的方式大不一樣,例如,一個技術人員使用移動設備調查一處設備故障,他使用這臺移動設備獲取必要的電子數(shù)據,包括圖像、視頻和其他測試數(shù)據,然后通過中央系統(tǒng)將這些信息發(fā)送給瑞士的產品專家,此專家瀏覽在線紀錄,然后告訴技術人與如何修理設備。幾年前,這一工作可能要花費數(shù)天或者數(shù)周,現(xiàn)在瞬間就可以解決了。技術打破了地域的限制。”

  然而,Stearns警告道,只有能夠解決問題的技術才是有用的技術。他說道:“技術就如同一針興奮劑,無法包治百病。只有用在關鍵之處,它才顯得重要。我們要解決問題,而不是僅僅為了應用技術,華而不實只存在于商業(yè)市場,在工業(yè)領域內,我們更關心的是安全性、產量、可靠性和效率。”

  HMI基本上就是一個黑盒子。它的價值在于用它可以幫助操作人員安全高效地完成作業(yè)。生產廠商不要抱希望于新的HMI產品能夠使同樣的系統(tǒng)獲得更高的能力,應該著眼于切實可行的問題,優(yōu)化現(xiàn)有系

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