現(xiàn)在，運(yùn)行人員要做的事情越來越多，制定決策時(shí)需要考慮的數(shù)據(jù)和信息也更多。通過采用最佳實(shí)踐和準(zhǔn)則來設(shè)計(jì)HMI，可以幫助運(yùn)行人員改進(jìn)處理信息的方式和工藝操作，提高生產(chǎn)效率。

在控制系統(tǒng)中,HMI像是“看門人”，它可防止運(yùn)行人員被大量數(shù)據(jù)淹沒，并提供安全的操作指南。

自動化行業(yè)的應(yīng)用趨勢促進(jìn)了HMI的開發(fā)，從而幫助工廠改善過程安全和設(shè)施運(yùn)營。現(xiàn)代HMI在以人為中心設(shè)計(jì)、圖形配置和圖形可移植性等領(lǐng)域的改進(jìn)，使工程師和運(yùn)行人員的工作效率更高。

人機(jī)界面開發(fā)的核心是以人為中心的設(shè)計(jì)研究,包括自動化設(shè)計(jì)人員、學(xué)術(shù)界和用戶之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作。運(yùn)行人員績效中心就是從事這方面研究工作的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，該合作組織通過研究、協(xié)作和人因工程，來解決人的能力以及局限性的問題。通過研究和用戶測試的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出符合于現(xiàn)代需求的人機(jī)界面。

從頭開始設(shè)計(jì)HMI，而不是在預(yù)先構(gòu)建的人機(jī)界面上開展工作，意味著更少的配置返工以及與系統(tǒng)的原生集成，從而可以進(jìn)一步簡化工程師和運(yùn)行人員的工作流程。

現(xiàn)代HMI的設(shè)計(jì)原則

有效和無效顯示之間的區(qū)別，是數(shù)據(jù)如何提供可操作的信息?，F(xiàn)代HMI的設(shè)計(jì)可圍繞用戶的需求，遵循如下以人為中心的設(shè)計(jì)原則，為用戶帶來更高的生產(chǎn)效率。

可視化：在值班期間與機(jī)器互動的過程中，運(yùn)行人員在屏幕上能夠注意哪些內(nèi)容，或者不注意哪些內(nèi)容？這些答案將影響如何克服自動化和過程難題，以及如何處理潛在、代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。例如，研究在屏幕上大部分區(qū)域使用較暗的顏色，而在異常工況下則使用較為鮮艷的顏色，可以吸引運(yùn)行人員的注意。

模式識別：顯示模式的使用提高了運(yùn)行人員員評估工況的速度和準(zhǔn)確性。在傳統(tǒng)的界面中，運(yùn)行人員員需要讀取和比較數(shù)值?，F(xiàn)代的人機(jī)界面則使用人們更熟悉的模式，所以顯示本身就成為信息，只需要較少的解釋。

改進(jìn)后的循環(huán)表示形式，簡化了運(yùn)行人員確定系統(tǒng)狀態(tài)所需的工作。

顯示導(dǎo)航：隨著工作領(lǐng)域或控制范圍的擴(kuò)展，運(yùn)行人員通常需要瀏覽數(shù)以百計(jì)的顯示頁面。由國際自動化學(xué)會(ISA)的運(yùn)行人員績效和標(biāo)準(zhǔn)中心推薦的最佳實(shí)踐建議：根據(jù)設(shè)備區(qū)域，將顯示內(nèi)容按信息的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。層次結(jié)構(gòu)化的目的，是使操作員能夠快速訪問所需的顯示頁面，并采取適當(dāng)?shù)牟僮鳌?/p>

不幸的是，層次結(jié)構(gòu)并沒有被廣泛采用，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的HMI，在設(shè)計(jì)之初，其底層并沒有按照分層導(dǎo)航來設(shè)計(jì)，也不能提供有效的工具來創(chuàng)建分層顯示。現(xiàn)代HMI可以簡化分層顯示的創(chuàng)建過程。

簡化圖形配置

對控制系統(tǒng)HMI功能和顯示復(fù)雜性的要求不斷增加。但是，圖形配置工具并沒有跟上需要增加的速度——通常要求工程師使用編程語言來創(chuàng)建復(fù)雜的圖形解決方案。隨著現(xiàn)代人機(jī)界面的不斷發(fā)展，這些人機(jī)界面旨在使工程師能夠輕松創(chuàng)建基于以人為中心的設(shè)計(jì)環(huán)境。注意下面這些因素，將有助于使運(yùn)行人員能夠提高生產(chǎn)力并優(yōu)化整體操作。

減少對腳本的依賴：圖形配置不需要較高的軟件編程技術(shù)來創(chuàng)建、調(diào)整或適應(yīng)不同的操作理念。在配置顯示畫面時(shí)，用戶期望更直觀的界面。這些顯示器只需很少的編程（如果有的話），并且可以確保滿足項(xiàng)目時(shí)間進(jìn)度的要求。以人為中心的設(shè)計(jì)原則允許簡化某些任務(wù)，比如相關(guān)腳本編寫工作,提供圖形配置工具,使得在不需要大量腳本的情況下就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。

可自定義界面：不再由特定的工程師為所有的運(yùn)行任務(wù)配置顯示頁面，以前運(yùn)行人員必須等待工程師實(shí)施變更，制造商為運(yùn)行人員提供更多的選擇。工程師可以配置運(yùn)行人員的工作區(qū)域，并允許運(yùn)行人員根據(jù)需要自定義部分內(nèi)容。

變更管理：設(shè)備變更和控制策略在整個(gè)生命周期中不斷發(fā)展變化。顯示頁面必須相應(yīng)進(jìn)行修改?，F(xiàn)代圖形工具可以提供內(nèi)置的、用戶友好的功能，以減少配置顯示所需的時(shí)間。

可移動性與安全

在控制室和操作員工作站以外的顯示界面上，需要更頻繁地提供系統(tǒng)信息，以滿足不斷變化的用戶需求。工人現(xiàn)在習(xí)慣于隨時(shí)隨地的掌握信息，顯示界面也需要滿足他們的需求。

然而，對網(wǎng)絡(luò)安全越來越多的關(guān)注帶來了更高的要求，使得在控制室外安全發(fā)送過程控制信息變得更加困難?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡(luò)保護(hù)層以及其它安全保護(hù)。現(xiàn)代移動解決方案的設(shè)計(jì)基于更安全的體系結(jié)構(gòu)，可以更輕松地提供查看訪問，而無需將顯示轉(zhuǎn)換為新格式。

舊的控制系統(tǒng)，往往沒有設(shè)計(jì)或安裝這些網(wǎng)絡(luò)安全需求。為響應(yīng)這些安全需求,禁用了遠(yuǎn)程訪問顯示器功能，這在以前是可以訪問的。但問題是現(xiàn)在工廠人員仍需要訪問這些系統(tǒng)信息。

現(xiàn)代人機(jī)界面的設(shè)計(jì)將移動性嵌入到界面中,以便能夠適應(yīng)不同工廠環(huán)境下不斷變化的需求，而且隨著時(shí)間的推移，還可以進(jìn)行擴(kuò)展。現(xiàn)在，如果使用具有可移植性的安全顯示系統(tǒng)，那么將來工廠實(shí)時(shí)改造時(shí)，根本不需要重新設(shè)計(jì),就可以增加移動設(shè)備的訪問功能。

當(dāng)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面滿足操作員和工程師的需求時(shí)，整個(gè)運(yùn)營活動就自然會改善。運(yùn)行人員可以更快識別問題，更容易處理信息，并且易于適應(yīng)變化。此外，通過人機(jī)界面的改進(jìn)，工程師可以更容易地采用行業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐。通過改善態(tài)勢感知，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息，使運(yùn)行人員能夠快速而輕松地做出果斷決策，運(yùn)行過程將變得更安全、更直觀、更有效。

更關(guān)注HMI中的“人”

雖然人機(jī)界面以"人"字開頭，但從以往大多數(shù)技術(shù)歷史來看，HMI對機(jī)器的支持力度要高于對人的支持?？梢哉f,對機(jī)器提供信息的方式進(jìn)行調(diào)整，一直是運(yùn)營人員的負(fù)擔(dān)。近年來，HMI硬件逐漸開始采用在消費(fèi)電子領(lǐng)域已經(jīng)普及的、用戶友好的接口技術(shù)，在產(chǎn)品質(zhì)量以及屏幕布局偏好等方面都進(jìn)行了優(yōu)化。對于許多機(jī)器制造商和最終用戶而言，使用塑料制成的、配備6英寸單點(diǎn)觸摸屏的低端HMI設(shè)備已經(jīng)過時(shí)。

可選的工業(yè)HMI硬件包括精密機(jī)械加工的鋁和鋼外殼，以及高清晰度寬屏或縱向屏幕等，擴(kuò)展了傳統(tǒng)HMI的范圍。電容式多點(diǎn)觸摸技術(shù)，改變了硬件和軟件廠商對HMI的概念，更強(qiáng)調(diào)概念中"人"的部分。

現(xiàn)在，可以通過滑動屏幕上的HMI軟件，而不用通過按下諸多按鈕訪問各種屏幕，就可以快速獲取所需的信息。隨著HMI軟件平臺的出現(xiàn)，可以集成HTML5和JavaScript等網(wǎng)絡(luò)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，將移動設(shè)備看作HMI硬件。這意味著HMI可以是任何帶有網(wǎng)頁瀏覽器的顯示屏。

基于Web的HMI

對機(jī)器運(yùn)行人員和技術(shù)人員來說，基于Web的HMI的好處是，不需要停止手頭的工作,來回走到安裝在機(jī)器特定區(qū)域的HMI顯示器那里去檢查參數(shù)或在調(diào)試過程中檢索數(shù)據(jù),故障排除、啟動或切換?，F(xiàn)在，這種情況正在發(fā)生變化，因?yàn)槔弥悄苁謾C(jī)或平板電腦，基于Web的HMI可以"緊隨"工廠人員左右。

同樣的原則，也適用于可穿戴HMI的概念，這樣甚至是智能手表和數(shù)據(jù)眼鏡也能將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用到工廠車間。在HMI屏幕之外，已經(jīng)創(chuàng)建了可以啟用推送通知的通信應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可以向所有移動和可穿戴設(shè)備發(fā)送與機(jī)器操作相關(guān)的消息。

盡管移動技術(shù)在HMI的應(yīng)用中快速增長,但通信技術(shù)的進(jìn)步并沒有阻礙將HMI設(shè)備安裝在機(jī)器上。使用物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)，面板型PC(帶有內(nèi)置顯示屏幕的、基于PC的控制器)可以將連續(xù)的工廠和制造數(shù)據(jù)發(fā)送到基于云的服務(wù)中，以便在整個(gè)企業(yè)中查看和實(shí)施大數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)被安全地推送到分析儀表盤或提供給基于Web的頁面，可以隨時(shí)隨地由授權(quán)用戶查看。