http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 18:12:13 來源:Jeanine Katzel
花些時間重新評估工作站和界麵,你會發現還有很多提高性能、優化效率、提升利潤的空間。
你設備上的HMI和(he)操(cao)作(zuo)員(yuan)界(jie)麵(mian)的(de)性(xing)能(neng)已(yi)經(jing)發(fa)揮(hui)到(dao)極(ji)致(zhi)了(le)麼(me)?坦(tan)白(bai)地(di)說(shuo),可(ke)能(neng)並(bing)沒(mei)有(you)。就(jiu)如(ru)同(tong)我(wo)們(men)的(de)大(da)腦(nao)和(he)計(ji)算(suan)機(ji)一(yi)樣(yang),這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)很(hen)難(nan)達(da)到(dao)自(zi)身(shen)能(neng)力(li)的(de)極(ji)限(xian)。大多數情況下,係統性能處於大材小用狀態——在暗潮湧動的經濟環境下,這並非我們希望看到的。
Honeywell公司的產品經理Chris Stearns稱,大多數時候,工廠在安裝自動化係統時,都會按照當前需求搭建係統,但是隨後隻發揮其20%的能力。“或許係統的某些部分並不適用於當前的某些作業,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,總是有些功能並未使用,或者並未物盡其用。”
誠然,發揮係統的最大潛力確實是一種挑戰,但是,稍作投資,就能使工廠從HMI和操作界麵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雜誌近期向Stearns和領域內的其他專家詢問了對於提升設備性能的想法和建議。

精密、複雜的控製室能夠將來自於各處的數據整合在一個HMI上,簡單明了的信息和清晰精準的圖表協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。
效率等於靈活性、可重複利用性
Stearns承認道,每一個工廠的情況都不同,但是大多數的係統仍有改進空間。他說道:“對於DCS係xi統tong來lai說shuo,報bao警jing一yi覽lan功gong能neng是shi標biao準zhun配pei置zhi,所suo以yi很hen多duo業ye主zhu並bing不bu會hui思si考kao是shi否fou還hai有you更geng好hao的de辦ban法fa管guan理li報bao警jing。操cao作zuo人ren員yuan能neng夠gou看kan到dao報bao警jing一yi覽lan視shi圖tu,什shen麼me報bao警jing被bei觸chu發fa,就jiu處chu理li什shen麼me報bao警jing,係xi統tong內nei部bu的de很hen多duo其qi他ta功gong能neng卻que從cong來lai不bu使shi用yong。報bao警jing一yi覽lan功gong能neng所suo能neng提ti供gong的de不bu僅jin僅jin是shi一yi張zhang列lie表biao;它們可以分類、重組,或者根據工廠需求進行篩選,這樣使用,才能使作業更有效。”
Rockwell Automation公司的市場開發、可視化和信息軟件部門負責人McPherson的觀點是,要想實現HMI係統的快速和高效設計,可重複利用性是關鍵所在。他說道:“必須設計一種可以重複利用的產品,當HMIanzhuangwanchengzhihou,gongnengmokuaijiuyijingjiuweile,mobanyeshixianchengde,keyiyonglaichuangjianbaobiaohefenxigongju,zhichiqitacengjidegongchangzuoye。suoyoudexitongdoushiyouduogebufenzucheng,tongchang,meigebufendoubeifanfushejilejici,zheshihenmeiyouxiaolvde,erqiepohuailexitongchulishujudeyizhixing。xitongyinggaibiaozhunhua,yiquebaoqizhengquehelichulishuju。”
McPherson解釋道,一個操作員在車間工作或者控製一個過程所需的數據和流水線管理人員所需的數據並不相同。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,如果係統基於控製層或者SCADA層,然後向上層搭建,那麼無需很多重新配置和重新集成,就可以快速輕鬆完成。”McPhersonshuodao,gongchangxuyaopingjiacaiyongzhexiebaobiaoheshujuguanligongjudaodigeitamendailaishenmehaochu,zhexiexinxizonghegongjunenggouhuoquzhengquedeshuju,quebaogenghaodejuece。tajixudao:“無需配備全新的基礎設施就可以做到,隻需將控製器和HMI中的實時信息相連,隻需將曆史數據記錄、weihuguanlixitonghuozheshengchanjihuazhongdelishishujuwajuechulaijike。danshi,zhidaozuijindejingjichuxianlexiahua,henduogongchangcaikaishijijidixunqiufangfa,jinxingcileifenxi。”
Rockwell Automation公司可視化軟件商業經理Scott Miller對McPherson的觀點表示支持。他說道:“suizhegongchangxinxixuqiudezengchang,kaifakezhongfuliyongdelinghuokongzhicelveshangdetouzihuidedaohuibao。suoyougongchangxitonghezuoyedoushidongtaifazhande,dangjindegongchangxuqiubingfeijiushi3個月之前的工廠需求,恐怕與3個月之後的需求也不盡相同。為控製係統、可視化係統和信息係統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
雖然硬件的發展速度遠低於軟件,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展,帶來的好處絕不僅限於美觀的界麵。Miller指出:“工gong廠chang應ying該gai重zhong視shi渲xuan染ran技ji術shu的de優you點dian,搭da建jian更geng加jia清qing晰xi直zhi觀guan的de係xi統tong界jie麵mian。這zhe些xie對dui於yu顯xian示shi效xiao率lv最zui大da化hua的de探tan索suo在zai移yi動dong性xing和he遠yuan程cheng數shu據ju存cun取qu上shang也ye有you用yong武wu之zhi地di。移yi動dong設she備bei不bu再zai使shi用yong鍵jian盤pan,免mian除chu了le操cao作zuo人ren員yuan的de誤wu操cao作zuo。”他補充道:“對於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和操作界麵的關鍵就是重複使用數據的能力。搭建於FactoryTalk View之類的通用服務平台上的軟件能夠確保創建數據的一致性,不管是現在還是未來,數據都能夠重用。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,管理人員隻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數據。資料來源:Rockwell Automation。
而且,幸運的是,現在進入車間的新操作員恰恰就是車間所需的那種人,他們將麵臨並適應這些先進的技術。Miller說道:“統計數據顯示在下一個十年或者更短的時間內,北美地區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、iPhonehenaxiegaojiyingjianruanjiandajiaodaodenianqingren。duibishangyidairen,tamenduiyuxinxidekanfajieranbutong。ciyinsuzhengzaituidongdangqiandeyanjiuhekaifa,bingqiehuituidongweilaiHMI係xi統tong的de發fa展zhan。由you於yu現xian代dai移yi動dong平ping台tai要yao求qiu更geng豐feng富fu的de圖tu形xing和he更geng高gao的de集ji成cheng度du,因yin此ci對dui於yu他ta們men的de需xu求qiu也ye持chi續xu升sheng溫wen,幸xing好hao,我wo們men的de操cao作zuo人ren員yuan知zhi道dao該gai怎zen麼me使shi用yong,也ye願yuan意yi使shi用yong這zhe些xie先xian進jin設she備bei。”
McPherson同意道:“曾zeng經jing操cao作zuo人ren員yuan都dou與yu終zhong端duan設she備bei密mi不bu可ke分fen,但dan是shi現xian在zai情qing況kuang發fa生sheng了le變bian化hua。今jin天tian的de操cao作zuo人ren員yuan比bi五wu年nian之zhi前qian具ju備bei更geng高gao的de移yi動dong性xing,這zhe一yi事shi實shi本ben身shen就jiu極ji大da地di提ti升sheng了le效xiao率lv。工gong作zuo人ren員yuan隨sui身shen攜xie帶dai便bian攜xie式shi設she備bei,他ta們men遠yuan程cheng使shi用yong基ji於yuWeb的de瀏liu覽lan器qi,他ta們men對dui於yu新xin技ji術shu和he複fu雜za界jie麵mian的de接jie納na能neng力li更geng強qiang。一yi旦dan他ta們men能neng夠gou更geng好hao地di存cun取qu信xin息xi,他ta們men就jiu能neng更geng快kuai地di做zuo出chu反fan應ying,更geng有you效xiao地di完wan成cheng作zuo業ye。這zhe一yi切qie都dou有you一yi個ge前qian提ti,就jiu是shi他ta們men能neng夠gou以yi正zheng確que的de形xing式shi、在正確的時間、正確的條件下獲取數據,對此前提的要求比五年之前尤甚。”
今天的生產廠商需要榨幹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發展發揮著影響。他說道:“現在的公司正在想著寬屏格式發展,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,很多廠家現在都采用了LED技術,屏幕整體亮度更高,按需定製更靈活。雖然LED的壽命並不比傳統的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
關於HMI和操作界麵的效率問題,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顯示器還是現代寬屏平板顯示器,關鍵的是操作人員看到什麼:顯示了什麼、如(ru)何(he)顯(xian)示(shi)以(yi)及(ji)何(he)時(shi)顯(xian)示(shi)是(shi)有(you)效(xiao)和(he)高(gao)效(xiao)響(xiang)應(ying)的(de)關(guan)鍵(jian)。高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)培(pei)訓(xun)能(neng)夠(gou)換(huan)來(lai)性(xing)能(neng)提(ti)升(sheng),能(neng)夠(gou)在(zai)正(zheng)確(que)的(de)時(shi)間(jian)獲(huo)取(qu)更(geng)優(you)質(zhi)信(xin)息(xi)或(huo)者(zhe)更(geng)準(zhun)確(que)信(xin)息(xi)的(de)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)才(cai)能(neng)更(geng)好(hao)地(di)完(wan)成(cheng)作(zuo)業(ye)。”
培訓是一個大問題,Stearns強調道:“沒(mei)有(you)持(chi)續(xu)的(de)培(pei)訓(xun),操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)效(xiao)率(lv)就(jiu)沒(mei)法(fa)提(ti)升(sheng)到(dao)極(ji)致(zhi)。最(zui)近(jin)幾(ji)年(nian),工(gong)廠(chang)逐(zhu)漸(jian)意(yi)識(shi)到(dao)了(le)這(zhe)一(yi)點(dian),工(gong)人(ren)每(mei)年(nian)接(jie)受(shou)幾(ji)次(ci)更(geng)新(xin)培(pei)訓(xun),確(que)保(bao)他(ta)們(men)知(zhi)道(dao)他(ta)們(men)在(zai)做(zuo)什(shen)麼(me)以(yi)及(ji)他(ta)們(men)正(zheng)在(zai)使(shi)用(yong)最(zui)佳(jia)方(fang)法(fa)完(wan)成(cheng)工(gong)作(zuo),那(na)麼(me)即(ji)使(shi)使(shi)用(yong)同(tong)樣(yang)的(de)界(jie)麵(mian),操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)也(ye)能(neng)獲(huo)取(qu)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)。異(yi)常(chang)狀(zhuang)態(tai)並(bing)非(fei)時(shi)常(chang)發(fa)生(sheng),但(dan)是(shi)培(pei)訓(xun)練(lian)習(xi)能(neng)夠(gou)使(shi)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)保(bao)持(chi)最(zui)佳(jia)狀(zhuang)態(tai),對(dui)報(bao)警(jing)做(zuo)出(chu)合(he)理(li)響(xiang)應(ying)。培(pei)訓(xun)仿(fang)真(zhen)器(qi)確(que)保(bao)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)做(zuo)好(hao)了(le)準(zhun)備(bei),培(pei)訓(xun)上(shang)的(de)投(tou)入(ru)使(shi)HMI更有效率。”
Siemens公司的產品經理Wayne Patterson評(ping)述(shu)道(dao),對(dui)雇(gu)員(yuan)進(jin)行(xing)培(pei)訓(xun),使(shi)其(qi)能(neng)夠(gou)在(zai)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)上(shang)完(wan)成(cheng)更(geng)多(duo)任(ren)務(wu),對(dui)於(yu)當(dang)今(jin)的(de)全(quan)球(qiu)市(shi)場(chang)來(lai)說(shuo),這(zhe)不(bu)僅(jin)是(shi)一(yi)個(ge)好(hao)處(chu),也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)必(bi)然(ran)結(jie)果(guo)。他(ta)說(shuo)道(dao):“特別對於那些致力於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。將作業說明置於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和操作界麵總歸會在製造業中占據重要地位。Cone強調道:“renmenqueshixuyaotamen,erqiejianghuiyuelaiyueyilaitamen。gongchangxiwangxianshipingshangnenggouxianshigengduoxinxi,gongjujiubudebuchixufazhan,yimanzuzhezhongyaoqiu。napashiyongzhinengdianhuayekenenghuitishengjiandudengji…甚至維護等級,雖然它和生產並不相關。但是移動設備確實將會大有所為。”
越來越多的工作數字化,儀表工程師帶著工具箱四處奔走的日子一去不複返了。Stearns緊接著Patterson對於全球的環境的觀點說道:“guyuanjiaohuhexiezuodefangshidabuyiyang,liru,yigejishurenyuanshiyongyidongshebeitiaozhayichushebeiguzhang,tashiyongzhetaiyidongshebeihuoqubiyaodedianzishuju,baokuotuxiang、視(shi)頻(pin)和(he)其(qi)他(ta)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)中(zhong)央(yang)係(xi)統(tong)將(jiang)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)發(fa)送(song)給(gei)瑞(rui)士(shi)的(de)產(chan)品(pin)專(zhuan)家(jia),此(ci)專(zhuan)家(jia)瀏(liu)覽(lan)在(zai)線(xian)紀(ji)錄(lu),然(ran)後(hou)告(gao)訴(su)技(ji)術(shu)人(ren)與(yu)如(ru)何(he)修(xiu)理(li)設(she)備(bei)。幾(ji)年(nian)前(qian),這(zhe)一(yi)工(gong)作(zuo)可(ke)能(neng)要(yao)花(hua)費(fei)數(shu)天(tian)或(huo)者(zhe)數(shu)周(zhou),現(xian)在(zai)瞬(shun)間(jian)就(jiu)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)了(le)。技(ji)術(shu)打(da)破(po)了(le)地(di)域(yu)的(de)限(xian)製(zhi)。”
然而,Stearns警告道,隻有能夠解決問題的技術才是有用的技術。他說道:“技(ji)術(shu)就(jiu)如(ru)同(tong)一(yi)針(zhen)興(xing)奮(fen)劑(ji),無(wu)法(fa)包(bao)治(zhi)百(bai)病(bing)。隻(zhi)有(you)用(yong)在(zai)關(guan)鍵(jian)之(zhi)處(chu),它(ta)才(cai)顯(xian)得(de)重(zhong)要(yao)。我(wo)們(men)要(yao)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti),而(er)不(bu)是(shi)僅(jin)僅(jin)為(wei)了(le)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu),華(hua)而(er)不(bu)實(shi)隻(zhi)存(cun)在(zai)於(yu)商(shang)業(ye)市(shi)場(chang),在(zai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)內(nei),我(wo)們(men)更(geng)關(guan)心(xin)的(de)是(shi)安(an)全(quan)性(xing)、產量、可靠性和效率。”
HMI基本上就是一個黑盒子。它的價值在於用它可以幫助操作人員安全高效地完成作業。生產廠商不要抱希望於新的HMI產品能夠使同樣的係統獲得更高的能力,應該著眼於切實可行的問題,優化現有係