Jak oprogramowanie wizualizacyjne HMI/SCADA może pomóc w zmniejszeniu ilości awarii podczas produkcji?

Rys. 1. Przykład czytelnej aplikacji wizualizacyjnej Wonderware InTouch stworzonej z wykorzystaniem komponentów biblioteki SAL

Od czasu, kiedy w latach 80. XX wieku pojawiły się pierwsze wizualizacje interfejsów operatorów wyświetlane na ekranach paneli operatorskich i komputerowych stacjach roboczych, rynek systemów HMI/SCADA rozwijał się bardzo intensywnie. Przez lata pojawiały się coraz bardziej zaawansowane graficznie i funkcjonalnie rozwiązania, oferujące zestaw narzędzi do tworzenia bogatych ekranów wizualizacyjnych.

Szybki rozwój technologii IT sprawił, że producenci oprogramowania HMI/SCADA ulepszali swoje produkty, nadając im możliwości tworzenia zaawansowanych wizualizacji z uwzględnieniem nawet animacji 3D. W efekcie w fabrykach zaczęły pojawiać się piękne i "cieszące oko" wizualizacje, ale liczba i sposób prezentowanych informacji stopniowo zaczęły przytłaczać użytkowników. W efekcie coraz trudniej było im dostrzec to, co istotne dla produkcji w gąszczu kolorowych grafik wylewających się z ekranów.

Jednym z celów, jaki powinniśmy postawić przed wdrażanym lub rozwijanym systemem HMI/SCADA, jest dostarczanie informacji w taki sposób, by ich prezentacja wpływała na zwiększenie skuteczności działań prewencyjnych oraz zmniejszenie liczba awarii w produkcji. Do zidentyfikowanych w fabrykach na cały świecie barier przeszkadzających w osiągnięciu tych celów należy:

Według badań przeprowadzonych przez autorów przewodnika "The High Performance HMI Handbook", operatorzy wykorzystujący tradycyjne (często nieergonomiczne) ekrany wizualizacyjne tylko w 10% przypadków są w stanie wykryć zagrożenie wystąpienia awarii na podstawie wskazań wizualizacji. W pozostałych przypadkach operatorzy zgłaszają awarie dopiero po wystąpieniu alarmu.

Rys. 2.

Autorzy przewodnika, podpierając się przeprowadzonymi badaniami, wskazują, że współczynnik przewidzianych awarii przed ich wystąpieniem można znacząco podnieść przez dostarczenie operatorom ergonomicznych ekranów wizualizacyjnych stworzonych w oparciu o podejście Situational Awareness (Pokaż to, co najważniejsze).

W takiej sytuacji operator realizujący swoje zadania produkcyjne korzysta z bardzo prostej, schematycznej wizualizacji pracy maszyny. Obserwując prezentowane analogowo parametry pracy maszyny, dokładnie widzi, jak przebiega jej praca. Nie musi przełączać się pomiędzy wieloma oknami, a gdy parametry pracy maszyny są prawidłowe, nie absorbują jego uwagi.

Dopiero w momencie, gdy coś jest nie tak, wizualizacja przyciąga uwagę operatora i eksponuje te parametry, które zaczynają odbiegać od założeń. W tej sytuacji operator jest w stanie zareagować na proces poprzez zmianę nastaw maszyny lub poinformować dział utrzymania ruchu o symptomach przed wystąpieniem awarii.

Z badań autorów przewodnika wynika, że dzięki takiemu podejściu skuteczność detekcji zagrożeń przed wystąpieniem awarii wzrasta 5-krotnie. Przewidywalność awarii przez samych operatorów wzrasta z 10% do 48%, co przekłada się na radykalne zmniejszenie ich liczby i uwalnia czas pracowników utrzymania ruchu do realizacji planowanych zadań prewencyjnych.

CZĘSTĄ PRZYCZYNĄ AWARII SĄ BŁĘDY LUDZKIE

Badania przeprowadzone przez Konsorcjum ASM (Abnormal Situation Management Consortium) wskazują, że aż 42% przyczyn awarii jest spowodowanych ludzkim błędem, 36% awarii wynika z wad maszyn i sprzętu, a pozostałe 22% awarii generują same procesy.

Ograniczenie liczby błędów ludzkich może przyczynić się do istotnego zmniejszenia ilości awarii. Operator na ergonomicznym ekranie wizualizacyjnym pokazującym to, co najważniejsze, otrzymuje dostęp do odpowiednich informacji dokładnie zaprezentowanych w sposób jednoznaczny i czytelny. Zmniejszenie ilości napływających informacji oraz wyodrębnienie i przeniesienie na pierwszy plan tylko tych najważniejszych korzystnie wpływa na pracę operatora i przekłada się na zmniejszenie błędów powodujących awarie.

STEROWANIE PROCESEM W OPARCIU NA ALARMACH POWODUJE CZĘSTE AWARIE

Rys. 3. Porównanie przebiegów sterowania nieoptymalnego opartego na progach alarmowych (z lewej) oraz sterowania pożądanego wspieranego informacją z ergonomicznej wizualizacji (z prawej)

Stosunkowo często spotykanym sposobem reagowania na wskazania wizualizacji jest bazowanie przez operatorów na rejestrowanych alarmach. Poglądowo taki proces sterowania zobrazowano na rysunku 3.

Takie podejście do realizacji czynności np. produkcyjnych powoduje miedzy innymi: niechciane wahania w długości cyklu maszyny, odchylenia od norm jakościowych, generowanie dużej ilości odpadów, nieplanowane przestoje, zwiększone ryzyko wypadków.

Wykorzystując do sterowania procesem lub pojedynczą maszyną oprogramowanie wizualizacyjne stworzone w oparciu na podejściu Situational Awareness, operatorzy są w stanie lepiej prowadzić produkcję, ponieważ ergonomiczne ekrany wizualizacyjne dostarczają im tylko takich informacji, które są im w danym momencie potrzebne. Dzięki klarownej informacji o tym, co się dzieje z procesem lub maszyną, operatorzy przestają bazować tylko na rejestrowanych alarmach i dzięki ich lepszej pracy, liczba awarii oraz koszty związane z nieprawidłowym sterowaniem zostają znacząco obniżone.

TRENDY W SYSTEMACH HMI/SCADA

Aktualnie w życiu codziennym, ale także w pracy, jesteśmy ze wszystkich stron atakowani ogromną liczbą informacji, których nie jesteśmy w stanie szybko przyswoić. Aby odciążyć operatorów, będących bezpośrednimi użytkownikami systemów HMI/SCADA, producenci oprogramowania wizualizacyjnego dostarczają narzędzia, które umożliwiają tworzenie ergonomicznych, prostych, a zarazem wysoce funkcjonalnych ekranów wizualizacyjnych.

Pionierem w tym zakresie jest firma Wonderware, która wraz z najnowszą wersją systemu Wonderware InTouch 2014 dostarcza użytkownikom gotowe biblioteki obiektów Situational Awareness Library (SAL), wspierające podejście projektowania ergonomicznych interfejsów HMI/SCADA dla operatorów.

Więcej informacji nt. oprogramowania Wonderware jest dostępnych na stronie: www.astor.com.pl/wonderware2014

Arkadiusz Rodak
ASTOR
www.astor.com.pl