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High-Performance HMI – ein wichtiger Schritt zu mehr Effizienz im Betrieb

Blick aufs Wesentliche

Bei PLS-Prozessbildern haben fehlende Richtlinien zur Bildgestaltung und immer leistungsfähigere Grafikprogramme zu einer verstärkten Unübersichtlichkeit ­geführt. Durch animierte, detailreiche Darstellungen kann schnell der Überblick über den Gesamtprozess verloren gehen, abnormale Prozesszustände oder Alarmmeldungen werden ­zu spät erkannt bzw. im schlimmsten Fall sogar ­komplett übersehen. ­Gute Prozessbilder sollten deshalb auf grafische Überfrachtung ­verzichten und sich stattdessen aufs Wesentliche konzentrieren. Hier können moderne High-Performance HMIs mittlerweile Maßstäbe ­setzen.

Am Anfang der Darstellung komplexer Prozesse standen die Messtafeln, die im Hinblick auf Übersichtlichkeit einiges zu bieten hatten. So lieferten sie nicht zuletzt durch eine apparatebezogene Anordnung der Anzeigen einen guten Überblick über den Gesamtprozess. Status- und Trendanzeigen erleichterten es schon damals dem Bediener, den Anlagenzustand auf einen Blick zu erkennen. Die Funktionalität dieser Lösung war naturgemäß jedoch eingeschränkt. Hier versuchten die ersten rechnergestützten Prozessbilder Abhilfe zu schaffen. Da jedoch Richtlinien oder gar Standards zur Bildgestaltung fehlten, führten immer leistungsfähigere Grafikprogramme zu immer unübersichtlicheren Prozessbildern.

Schlechte Prozessbilder ­ fördern ­schlechte Bedienpraktiken

Inzwischen hat sich gezeigt, dass stark animierte und bunte oder plastische Prozessbilder ganz wesentlich zu Anlagenstörungen beitragen können. Den Bediener lenken sie durch die ungenügende Strukturierung, eine meist eingeschränkte Bildnavigation oder den kompletten Verzicht auf Trends und analoge Darstellungsweisen von den wesentlichen Informationen ab, was leider auch schlechte Bedienpraktiken fördern kann. Ein „Operating by Alarms“ beispielsweise steht allerdings im Gegensatz zu einem proaktiven Anlagenbetrieb, bei dem der Bediener aufgrund der ihm sichtbaren Prozessinformationen schon im Vorfeld einer Störung eingreifen kann. Kritische Anlagenzustände können so vermieden werden, was dann natürlich die Effizienz des gesamten Prozesses erhöht.

Gute Prozessbilder sind „langweilig“

Genau dies setzen sich High-Performance HMIs als Ziel. Sie wollen dem Bediener ein besseres Situationsbewusstsein vermitteln, sodass er abnormale Anlagenzustände erkennen kann, bevor ein Alarm erzeugt wird. Genauso wichtig sind dann das schnelle Erfassen von Alarmen, ein besserer Überblick über den zu bedienenden Prozessteil und nicht zuletzt auch die Berücksichtigung gesundheitlicher Aspekte. Das Design ist so zu wählen, dass es ergonomisch ist und dafür sorgt, dass die Konzentration des Bedieners auch über lange Zeiträume nicht nachlässt. Wichtige Grundlagen dafür liefern heute das High-Performance HMI Handbook (PAS) sowie die Normen und Richtlinien des VDI, der NAMUR, ASM und ISA in Bezug auf Bildschirmarbeitsplätze und die Gestaltung von Prozessbildern.

Auf den ersten Blick sehen entsprechende Prozessbilder dann zwar „langweilig“ aus, jedoch sind Informationsgehalt und vor allem die Informationsqualität hoch. Ein ganz wesentlicher Punkt ist dabei der Einsatz von Farbe. Farbe erzeugt Aufmerksamkeit, deshalb funktionieren gute Prozessbilder ohne übertriebenen Farbeinsatz und heben nur abnormale Zustände farblich hervor. Dabei bewähren sich vor allem bei Alarmmeldungen eine redundante Codierung von Farbe, Form und Text sowie ein spezielles Objekt für den Alarmzustand. Bei Statusanzeigen orientieren sich gute Prozessbilder am „Glühbirnenprinzip“. Heller als der Bildschirmhintergrund signalisiert dann „Ein/Auf/Läuft“, dunkler steht für „Aus/Zu/Steht“.

Bildobjekte mit schnell ­verwertbaren Informationen

Gleichzeitig werden relevante Daten in ­einen Kontextbezug gestellt, denn nur dann werden sie zu einer verwertbaren Information. So ist die heute oft übliche Kolonnendarstellung von Messwerten nur mit viel Fachwissen im Hinterkopf zu bewerten. Wesentlich einfacher wird die Bewertung der Messwerte, wenn gleichzeitig der Normalbereich dargestellt ist oder sogar noch eine dynamische Analoganzeige hinzukommt.

Gerade solche Analoganzeigen kommen dem menschlichen Sehen, das auf die Mustererkennung ausgelegt ist, sehr ent­gegen (Abb. 1). Ähnliches gilt auch für Spinnendiagramme (Abb. 2), die eine kompakte Informationsdarstellung auf kleinem Raum ermöglichen oder Trendanzeigen. Grundlagen dafür sind eine sinnvolle, voreingestellte und im Bedarfsfall eventuell auch veränderbare Zeitbasis sowie deutlich erkennbare Gutbereiche und Alarmgrenzen. Gleichzeitig sollte die Darstellung eine geeignete Autoskalierung haben.

Vom „Big Picture“ bis zum Diagnosebild

Bei einem guten High-Performance HMI sorgen klar struk­turierte Hierarchieebenen zudem dafür, dass dem Bediener keine überflüssigen, sondern immer genau die Informationen zur Verfügung stehen, die er braucht. Muss der Bediener mehr ins Detail gehen, z.B. für eine Fehleranalyse oder um nicht routinemäßige Eingriffe vorzunehmen, ­unterstützen ihn dann die Prozessdetailbilder. Die höchste Detaildichte aller aktuellen ­Prozessinformationen findet er schließlich auf den Prozessunterstützungs- und Diagnosebildern. Hier lassen sich u.a. ­Stand­arddisplays für einzelne Messstellen darstellen und auch zusätzliche Informationen integrieren.

Die Effizienzsteigerung ist nachgewiesen

Von derart aufgebauten High-Performance HMIs profitieren Anlagenbetreiber in der gesamten Prozessindustrie. Dies bestätigen z.B. auch einschlägige Studien. Laut einer ASM-Untersuchung (*) lassen sich abnormale Zustände mit High-Performance HMIs bis zu fünfmal schneller erkennen als mit konventionellen Lösungen. Die Erfolgsrate bei der Handhabung dieser Zustände liegt 37% höher. Der Zeitaufwand für ihre Beseitigung sinkt im Schnitt um 41%. Die Folge davon ist ein deutlich effizienterer Anlagenbetrieb.

Literatur bei M + W

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