Efektywny system SCADA, zgodny z ISA 101 i High Performance HMI

W naszych artykułach na temat kilku ostatnich wersji systemu Proficy HMI/SCADA iFIX często przewijał się termin standardów ISA 101 oraz High Performance HMI, ale cóż to takiego w ogóle jest? Pozwólcie, że przybliżymy wam nieco te koncepcje.

ISA (International Society of Automation) to liczące obecnie 40 tys. członków stowarzyszenie non-profit powołane do życia w 1945 roku przez ekspertów i społeczność automatyków, którym przyświecał wspólny cel: stworzenie lepszego świata, poprzez jego automatyzację.

Stowarzyszenie ISA certyfikuje profesjonalistów, publikuje książki i artykuły techniczne, organizuje konferencje i szkolenia, a także opracowuje szeroko stosowane globalne standardy. Jednym z nich jest standard ISA 101 (a dokładnie ANSI/ISA-101.01), który dotyczy m. in. dobrych praktyk i zaleceń odnośnie projektowania, implementacji i utrzymania wydajnych ekranów HMI.

Ze standardem ISA 101 mocno koresponduje koncepcja High Performance HMI (której nazwę można przetłumaczyć jako wysokowydajne interfejsy HMI). Celem obu tych idei jest stworzenie dla programistów oraz użytkowników końcowych uniwersalnych wytycznych dotyczących projektowania czytelnych, intuicyjnych i efektywnych ekranów operatorskich. Zaprojektowane zgodnie z tymi zaleceniami ekrany HMI powinny umożliwiać operatorom szybkie wychwycenie nieprawidłowości lub zdarzeń wymagających ich uwagi oraz podjęcie natychmiastowej reakcji – są w stanie znacznie zmniejszyć ilość błędów ludzkich, a w rezultacie podnoszą efektywność operatora.

Przejdźmy do praktyki

Dosyć z teorią, przejdźmy do praktyki. Żeby w przystępny sposób zobrazować, o co w tym wszystkim mniej więcej chodzi, wykonajmy proste ćwiczenie: na którym z tych dwóch poniższych obrazków szybciej znajdziecie zamaskowanego złodzieja?

Odpowiedź jest jasna;)

Szukając konkretnej informacji (w tym wypadku wizerunku człowieka w kominiarce), zbędna nam jest wiedza o kolorach ubrań, czy włosów całego tłumu ludzi. Co więcej, informacje te tylko zaciemniają nam obraz i utrudniają odnalezienie tego, czego szukamy. Analogicznie jest w przypadku pracy operatora. Jeśli monitorując ekran, jego mózg musi się skupiać na wielokolorowym rysunku, odwzorowującym dokładnie maszyny i urządzenia we wszystkich odcieniach tęczy, dużo łatwiej przeoczyć pojawiające się alerty. Sami oceńcie, który z poniższych ekranów SCADA jest bardziej czytelny? Na którym z nich widać od razu, czy wszystko przebiega tak, jak powinno?

Kolory

Jednym z założeń koncepcji High Performance HMI oraz ISA 101 jest stosowanie określonej, uniwersalnej kolorystyki, która powinna budzić podobne skojarzenia szerokiej grupie odbiorów:

• tam, gdzie nie jest wymagana uwaga operatora, powinno się stosować kolorystykę w skali szarości, o niskim kontraście (czyli tło, etykiety, połączenia, zasoby i elementy „niesterowalne”),
• stany alarmowe, nieprawidłowości, czy przekroczenia limitów oznaczane być powinny  kolorami ciepłymi, tonowanymi w zależności od wagi i priorytetu zdarzenia (a więc od koloru żółtego w przypadku np. lekkiego przekroczenia norm/zbliżania się do granicy limitu, aż do czerwieni w przypadku sytuacji wymagających podjęcia szybkiej reakcji).
• Stany normalne, gdzie wszystko jest w porządku – oznacza się kolorystyką chłodną (odcienie zielonego, niebieskiego)

Mniej znaczy więcej

Innym istotnym zaleceniem koncepcji ISA 101 oraz High Performance HMI jest znaczne upraszczanie interfejsu HMI. Zamiast realistycznych, złożonych, trójwymiarowych rysunków urządzeń, czy kolorowych grafik przedstawiających rury i połączenia, wykorzystujących gradienty, operatorowi w zupełności wystarczy, ich poglądowe, symboliczne wręcz odwzorowanie. Wykorzystanie zbyt dużej ilości detali i szczegółów tylko utrudnia dostrzeżenie tego, co istotne.
Wzbogacanie grafik maszyn o animacje może i wygląda ładne, ale z drugiej strony rozprasza uwagę operatora. Dla zobrazowania procesu i jego przebiegu wystarczy zastosować uproszczone obrazy w konwencji flat design. Nie muszą one dokładnie odzwierciedlać rzeczywistości – mają dać operatorowi szybki wgląd w to, co się dzieje na zakładzie.

Kontekst zmienia postać rzeczy

Problemem wielu aplikacji HMI/SCADA projektowanych niezgodnie z konwencją High Performance HMI jest ogrom informacji, które zawierają, a jednoczenie mała ilość wiedzy, które te dane ze sobą niosą. Dopiero dane osadzone w odpowiednim kontekście stają się wartościową informacją. Jak to zmienić? Wartości powinny być wyświetlane z dodatkową informacją o ich minimum i maksimum z dodatkowo zaznaczonymi wartościami granicznymi. Prezentowanie ich za pośrednictwem wykresów też znacznie zwiększa ich przyswajalność i czytelność interfejsu HMI – w tym wypadku można powiedzieć, że obraz jest wart więcej niż tysiąc… liczb 😉

Mówiąc o kontekście danych nie można pominąć trendów – operator powinien widzieć od razu, czy dana wartość jest w fazie spadkowej, czy rosnącej – dlatego dobrze jest osadzać obiekty trendów na symbolach maszyn, żeby były dostępne bez zbędnego “rozklikiwania”. Wpłynie to pozytywnie na działania podejmowane przez operatorów, zarówno te doraźne, jak i o horyzoncie długoterminowym.

Powyższy artykuł nie wyczerpuje tematu. Standard ISA 101 dotyczy także takich elementów systemu HMI/SCADA jak m.in. hierarchia menu, nawigacja, alarmowanie, zabezpieczenia.  Jednak w ogólnym rozrachunku, stosowanie wytycznych standardu 101 oraz koncepcji wysokowydajnych interfejsów HMI ma ułatwić pracę z systemem oraz umożliwiać operatorowi szybką ocenę statusu procesu tylko po przeskanowaniu ekranu, bez zagłębiania się w niego.

Jeśli chcesz szybko wcielić się w rolę operatora systemu SCADA zaprojektowanego zgodnie z koncepcją High Performance HMI wystarczy, że pobierzesz demo najnowszej wersji Proficy iFIX i wypróbujesz nowe systemy przykładowe.

źródła:
www.ge.com/digital
www.isa.org/about-isa