Jak zaprojektować ergonomiczny HMI?

Fraunhofer IAO przeprowadził niedawno badanie na temat przyszłości produkcji, które objęło 661 przedsiębiorstw przemysłowych. Aż 73% ankietowanych widziało duży potencjał w zakresie urządzeń mobilnych, 47% respondentów stwierdziło, że korzystanie z przenośnych urządzeń końcowych może znacznie ograniczyć pracę dokumentacyjną.

Przewiduje się, że w najbliższej przyszłości interakcja między człowiekiem a maszynami będzie zachodziła coraz częściej, co sprawi, że na popularności zyskiwały będą wydajne interfejsy HMI (Human-Machine Interface). Na temat strategii ich tworzenia oraz znaczenia odpowiednio przeprowadzonego procesu w bieżącym artykule.

PROJEKTOWANIE ZORIENTOWANE NA ZASTOSOWANIE, KONCEPCJA OPARTA NA ROLACH

Opracowywanie interfejsów człowiek-maszyna jest procesem wieloetapowym. Początkiem tego procesu powinno być stworzenie szczegółowego opisu działań, które mają zostać przeprowadzone, oraz określenie grup użytkowników. Drugi krok polega na opisaniu informacji wymaganych dla każdej grupy użytkowników w danym kontekście roboczym: kto korzysta z interfejsu, kiedy i w jakim celu?

Krok trzeci to zdefiniowanie komponentów sprzętowych i narzędzi programowych używanych przez użytkownika do uzyskiwania dostępu do informacji i wydawania poleceń. Czwarty krok polega na wdrożeniu kompletnego rozwiązania, tak aby użytkownicy widzieli jedynie istotne informacje i funkcje sterowania, których potrzebują do wykonania danego kroku.

Metody i procesy produkcji mogą prowadzić do powstawania dużych ilości danych. Wszelkie dane, które nie są automatycznie przetwarzane, muszą być filtrowane i kategoryzowane. Użytkownicy ostatecznie potrzebują do swojej pracy znacznie mniej informacji niż ilości generowane przez systemy. Najlepiej by było, aby użytkownik miał dostęp dokładnie do wszystkich informacji niezbędnych do wykonania swoich konkretnych zadań, a jego uwaga nie byłaby rozproszona przez zbędne informacje. Przetwarzanie informacji powinno zatem w pełni uwzględniać treść użytkową i rzeczywiste wymogi informacyjne.

Każdy użytkownik jest zatem przypisany do grupy użytkowników - "roli". Po utworzeniu profilu roli wraz z wszystkimi zadaniami, każde zadanie może otrzymać listę informacji do niego wymaganych.

Dodatkowa warstwa kontekstowa, którą jest lokalizacja użytkownika - może pomóc w zmniejszeniu liczby wymaganych informacji. Gdy system (maszyna lub fabryka) zrozumie rolę użytkownika, jego zadanie i pozycję, będzie mógł aktywnie wspierać użytkowników w oparciu o ich bieżące indywidualne wymagania informacyjne.

Kompleksowy opis kontekstowy powinien zatem brać pod uwagę trzy elementy:

• bieżące zadanie użytkownika (wsparcie okien dialogowych kierunkujących na określone działanie),
• rolę użytkownika (aby uzyskać autoryzację/widoczność),
• pozycję użytkownika.

OKNA DIALOGOWE KIERUJĄCE NA OKREŚLONE DZIAŁANIE

Zadanie składa się często z wielu półsekwencyjnych kroków, które użytkownik musi wykonać w odpowiedniej kolejności. W przypadku często powtarzających się, ustandaryzowanych procesów, poszczególne kroki mogą być reprezentowane w systemie operatorskim w celu tworzenia okien dialogowych pojawiających się zgodnie z przepływem zadań.

Użytkownicy, którzy nie są doświadczeni, mogą wykonywać złożone czynności w odpowiedniej kolejności, bez intensywnego szkolenia i szukania odpowiednich funkcji. Doświadczeni użytkownicy mogą również korzystać z okien dialogowych zorientowanych na działanie.

Procesy stosowane w produkcji są często monitorowane przez operatora maszyny, który z przyczyn związanych z harmonogramem regularnie wykonuje inne zadania, na przykład poza maszyną. Za pomocą inteligentnego zegarka operator może zdalnie monitorować stan maszyny i może być automatycznie informowany o nadchodzących krokach procesu.

Przykładowo Galileo firmy Eaton zapewnia szereg opcji konfigurowania okien dialogowych operacyjnych i wizualizacyjnych dostępnych tylko dla określonych ról. Dostęp przez Internet do wrażliwych z punktu widzenia bezpieczeństwa sekcji interfejsu użytkownika może być w związku z tym zablokowany. Użytkownicy sieci mogą również zobaczyć inną stronę startową niż ta służąca do lokalnego logowania się użytkownika.

KONTEKST UŻYTKOWANIA ZALEŻNY OD LOKALIZACJI UŻYTKOWNIKA

Informacje o lokalizacji mogą być pomocne w pełnym opisaniu kontekstu użytkowania systemu. Umożliwiają one automatyczne uruchomienie okna dialogowego po wejściu do określonych stref. W związku z tym technik serwisowy korzystający z przenośnego wyświetlacza może otrzymać komunikat o błędzie, gdy zbliży się do maszyny, w której aktualnie występuje usterka. W razie potrzeby na urządzeniu użytkownika można wyświetlić odpowiednie dane, takie jak dziennik błędów, aby umożliwić użytkownikowi odpowiednią reakcję.

Inną aplikacją jest specyficzna konfiguracja lokalizacji raportów i opcji sterowania. Strefy można określić w celu aktywowania lub wyłączania określonych komunikatów lub opcji sterowania w inteligentnym urządzeniu. Typowe urządzenia, takie jak telefony komórkowe i tablety, niekoniecznie nadają się do użytku przemysłowego.

Upuszczone z normalnej wysokości roboczej mogą ulec poważnemu uszkodzeniu. Zazwyczaj wymagają one również użycia obu rąk, co ogranicza ich łatwość używania. Inteligentne zegarki mogą być tutaj ciekawą alternatywą. Na przykład iBeacons wykorzystujące wspólny standard Bluetooth Low Energy (BLE) są odpowiednie jako technologia lokalizacji.

PODSUMOWANIE

Rosnąca złożoność systemów sterowania oraz zwiększająca się liczba danych sprawiają, że niezbędne i pilne staje się wyjście poza zakres klasycznych systemów HMI Przyjazne dla operatora, zorientowane na użytkowanie i intuicyjne interfejsy człowiek-maszyna umożliwiają oszczędność czasu podczas pracy, a także pomagają zmniejszyć liczbę występujących błędów.

Najpierw trzeba jednak przezwyciężyć szereg wyzwań strukturalnych, takich jak zdefiniowanie ról i profili użytkowników, a także wyzwań technicznych, takich jak filtrowanie danych w oparciu o definicje i faktyczne wykorzystanie, intuicyjne projektowanie menu, personalizowane kontrolki lub interfejsy mobilne. Użytkownicy i deweloperzy powinni ściśle ze sobą współpracować, aby sprostać tym wyzwaniom.

Warto dodać, że informacje na omawiany temat można znaleźć w publikacji typu whitepaper zatytułowanej "Interakcja między człowiekiem a maszyną w środowisku produkcyjnym: Projektowanie i rozwój zorientowanych na użytkownika systemów operatorskich", która została stworzona we współpracy z zespołem autorów pod kierownictwem prof. dr. Christiana Brechera, kierownika Wydziału Badań nad Narzędziami Maszynowymi w Laboratorium Narzędzi Maszyn WZL na Politechnice RWTH Aachen. Można ją pobrać bezpłatnie pod adresem ze strony eaton.com/en/HMI.