私たちがそれを認識するかどうかにかかわらず、私たちのほとんどは、日常の消費者として、ヒューマンマシンインターフェイス（HMI）の外観と使用に関する私たち自身の意見のいくつかを形成しています。これは、スマートフォン、ウェブサイト、さらには車のコントロールを定期的に使用しているため、実際にデジタルHMIが含まれているためです。彼らとやり取りするとき、私たちは何が明確で、何が簡単に実行できるか、何が面倒か困難なのかを直感的に理解します。
植物機器とシステムについては、専門の産業用HMIが長年にわたって存在しています。ハードウェアとソフトウェアはより多くのオプションを提供するために改善されていますが、選択肢が多すぎるため、実際に必要なものよりも複雑な構成が発生する場合があります。一方、包括的な基準は最近、よりよく開発されました。ただし、標準は、すべての業界、システムの種類、または好みに常に適切であるとは限らず、HMIが表示する必要があるすべてのアイテムに対して十分に具体的ではない場合があります。
HMIを必要とし、有用であることを望んでいる産業システムおよびオリジナルの機器メーカー（OEM）開発者は、独自のHMI標準とスタイルを作成するための時間や専用スタッフがない場合があります。この問題を解決するための最良のオプションは、通常、HMIに最適な状況認識と使いやすさを提供するための実証済みの方法であるシンプルさと明確さです。この記事では、効果的な工場自動化HMIを計画および実装するための基本的なヒントとベストプラクティスを提供します。
利用可能なリソースを確認します
デザインをゼロから開始する前に、利用可能なリソースを確認することが重要です。 ISA101および他の組織が提供する業界の文書と基準は、HMI設計ガイドラインを提供していますが、多くはプロセス産業、石油化学産業、原子力産業に焦点を当てています。
使用されるHMIプラットフォームに応じて、開発環境は標準またはオプションのオブジェクトライブラリや、新しいプロジェクトを作成するための他のエイズを提供する場合があり、これらのリソースは検討する価値があります。これらのライブラリオブジェクトを会社標準として採用する前に、いくつかの変更を加える必要があることに留意してください。
新しいアプリケーション用の効果的なプラントHMIの作成は、多くの場合、適用される標準またはサンプルから始めると簡素化できる反復プロセスです。ビルディングブロックオブジェクトの定義は、開始するのに適した場所です。
設計要素の決定
各エンドユーザーは、バルブやポンプなどの典型的な業界要素と、いくつかの特殊なコンポーネントの混合物を使用する可能性があります。これらはすべてHMIに表示する必要があります。最初のステップは、再利用される要素を識別し、それぞれに標準設計を作成することです。
すべてのHMIデザイン要素が物理デバイスに関連付けられているわけではありません。START/STOPボタン、オン/オフインジケーター、レシピ値、データ入力ラベルなどのHMIオブジェクトは、HMIがコントローラーと対話するために必要な論理コンストラクトですが、機械的または電気設計文書で必ずしも説明されているわけではありません。
通常、プログラム可能なロジックコントローラー（PLC）コントローラーに関しては、HMIはPLCコードと密接に関連して開発する必要があります。 PLCに特別なデバイスアラームまたはモーターの実行時間などのその他の派生値がある場合、HMIはそれらのアラームを処理する必要があります。
ストーリーボードを構築します
ストーリーボードは、創造的なプロセスをマッピングする方法です。多くの場合、映画に関連付けられていますが、小説、建築、ソフトウェアの作成にも役立ちます。プラントHMIを開発するとき、ストーリーボードにより、デザイナーは、重要なHMI構成作業を実施する前にチームがプロセスを確認できるように、必要な画面と階層の数を事前に計画することができます。
デザイナーは、テキストベースのアウトライン、スプレッドシート、スケッチ、またはテクニックの組み合わせを使用してストーリーボードを作成できます。
どちらの方法を使用しても、柔軟性があり、レビューチームが適切な取り決めを理解し、支援できるようにする必要があります。
ストーリーボードは、システム、サブシステム、およびその他の詳細がどのように相互に関連しているかを示す必要があります。これは、レイマンの用語では、各画面に表示されるものを意味します。この配置は、自動化の複雑さと表示する必要があるビルディングブロックオブジェクトに大きく依存します。
基本的なマシンは、すべての動作条件を描写し、オペレーターの相互作用のためのオブジェクトを提供するために、1つまたは2つの画面のみで構成できます。より複雑なマシンにはより多くの画面があり、そのうちのいくつかは詳細なオペレーターの入力、履歴データの傾向、アラーム/イベントログ、および派生したパフォーマンスと診断情報を提供します。
工場の自動化の複雑さが一定のレベルに達すると、HMI組織階層の概念を導入すると便利かもしれません。
●レベル1ダッシュボード：運用情報の「概要」を提供します。
●レベル2典型的な制御：基本的な監視および制御オプションを提供する単純化された動作画面。
●レベル3の詳細なコントロール：レベル2よりも多くの情報を提供する詳細な運用画面。
●レベル4特定のコントロール：非常に詳細な構成または診断情報を備えたポップアップウィンドウは、まれに使用されません。
ストーリーボードを構築する際には、チームメンバーにプログラマーだけでなく、他のエンジニアリング分野の人々、運用スタッフ、メンテナンスメンバー、管理者も含める必要があることを覚えておくことが重要です。各メンバーは、彼または彼女の役割に従って貢献する必要があります。
HMIのスタイルを定義します
HMIのスタイルには、多くの外観、感触、機能性要因が含まれます。 「高性能」HMIの現在の概念には、最小限の色、シンプルなオブジェクト、およびユーザーが採用するものが特定のアプリケーションに適切でなければなりません。 HMIスタイルガイドを作成する際に留意すべきことには、ナビゲーションと有効性、色の選択、データテキストの定義、シンプルなグラフィックス、ユーザビリティが含まれます。
1。ナビゲーション設定。常識は、最も重要なコントロールは通常、開始および停止コマンドであり、ナビゲーションボタンは常に使いやすいものであることを示唆しています。これらのコントロールのために、各画面にいくつかのスペースを予約することが一般的な慣行です。
通常、ポップアップウィンドウは、完全に表示された画面の前に表示される小さな画面で、非常に特定の情報を一時的に表示および入力してから閉じるために使用できます。比例積分分離（PID）調整パネルなど、ポップアップを持続させることが役立つ場合があります。ただし、ポップアップウィンドウは詳細なタスクをまったく使用するのに役立ちますが、通常の操作に干渉してディスプレイ上のスペースを占有することができるため、可能な限り避ける必要があります。
パスワードはセキュリティに必要に応じて使用する必要がありますが、システムをロックして運用担当者を妨害しないように注意して使用する必要があります。多くの場合、単一のパスワードで保護された画面でマシンパラメーターの調整を達成することが便利です。
2。慎重に色を使用します。色は、背景、フォント、静的要素、アニメーションオブジェクトに使用できますが、非常に物議を醸すHMIテーマになる可能性があります。ほとんどの標準は、異常な労働条件のために、明るい灰色の背景とグレースケールオブジェクトを使用し、色を予約することをお勧めします。これにより、視界が容易になり、ユーザーにとって重要なイベントが示されます。ただし、特定の産業または機器は色の使用を決定する場合があります。電力産業は通常、エネルギー（危険）に赤を使用し、停電には緑（安全性）を使用します。機器のアイテムに3つの色分けされたサブシステムがある場合、これらの色はタイトルバーに含める必要があります。
また、オブジェクトにのみ依存するアニメーション色のコーディングの使用は避けてください。可能であれば、状態または状態を示すために補助補足記号を提供することが最善です。
3。テキストデータを定義します。また、スタイルは、フォントが使用されるものと、テキストが大文字になっているかどうかにも拡張されます。必要なオプションをカバーするために、いくつかのフォントのみを定義します。見出しや重要なコンテンツと詳細には、より大きなまたは大胆なフォントを予約します。ディスプレイのみの値と、オペレーションスタッフが入力できる値を把握します。エンジニアリングユニットと許容範囲を含めます。
4.グラフィックを簡素化して、運用効率を向上させます。デジタルHMIの主な利点の1つは、言語の障壁により誤解の可能性を読み取ったり減らしたりする必要のない、認識可能なグラフィカルな画像とアイコンをユーザーに提示できることです。ただし、これは、グラフィックが詳細なエンジニアリング図面、複雑な写真、またはアニメーションであることを意味するものではありません。
代わりに、現代のベストプラクティスは、可能な限り簡素化された象徴的なグラフィックを提供することです。アニメーションは特定の限られた状況で役立つ場合がありますが、処理リソースを消費し、気晴らしと見なされます。
ビットマップ画像の使用は落胆していますが、工場の自動化にそれらを含める多くの正当な理由があります。たとえば、設計者は、矢印のある機器とコンポーネントの画像にラベルを付けて、問題が発生している場所でユーザーに明確に示すことができます。
5。最初に使いやすい。オペレーターが自分の仕事をするのに役立つ他の高度な機能を調べてください。現在のレベルの容器を表示する代わりに、レベルをトレンドとして表示して、オペレーターがシステムが最近動作していることを確認できるようにします。さらに一歩進んで、ミニトレンドを介して画面にキーインジケータ値を表示します。
同様の概念がアラームに適用されます。ほとんどのシステムでは、現在アクティブなアラームを示すことが重要です。日付/タイムスタンプを備えた詳細な履歴アラーム/イベントログは、ユーザーが問題の開発方法を確認できるようにすることで、タイムリーなトラブルシューティングに役立ちます。
状況認識が目標です
状況認識の概念は、軍事の教義から、そして最近では航空から開発されましたが、産業用工場の自動化設計にも適用されます。自動化システムのHMIの究極の目標は、ユーザーが何が起こっているのかを理解し、何をする必要があるかを知ることができるように、すべての関連情報を提供することです。
大規模なエンジニアリング会社またはプロセス施設企業は、HMI開発に専念するための重要なリソースを持っているかもしれませんが、小規模なビジネス、システムインテグレーター、OEMは、最新の設計コンセプトを最大限に活用できます。設計プロセスの開始時に上記の設計のテーマと経験を考慮し、清潔で使いやすいHMIエクスペリエンスが作成されるようにするために主要な人員を巻き込みます。