如何设计有效的控制台操作HMI?

　　在设计有效的控制台操作HMI(人机界面)时，对ASM准则最常见的误解和错误应用，就是过度强调颜色：简单地将某种新的颜色，用于控制台某个位置处的所有现存显示画面。一般称之为HMI类似替换迁移工程(like-for-like HMI migration project)。有些人可能希望在这种仅仅是颜色类似替换的工程中，能够将图1所示的画面转换成图2所示的画面。典型情况下，如果分布式控制系统(DCS)的HMI，不是经过精心设计的、基于控制台操作员操作深度的层级画面显示，那么它就是扁平化的DCS显示系统。在该系统中，大部分显示画面，会被精确地设计为P&ID(管道和仪表图)细节显示。面对这样的DCS显示系统。控制台操作人员一般会以图3所示的方式来使用DCS屏幕，每个操作人员会根据自己的喜好，来选择第3级设备显示画面以及报警汇总画面。最好的情况是，如果开发人员在颜色选择上正确的应用了ASM准则，并且遵循了良好的画面显示布局原则，那么迁移的DCS显示系统也许具有满足ASM要求的单个第3级显示画面，但是DCS的HMI并不满足ASM要求。

　　图1 在进行HMI类似颜色替换工程之前的现有显示画面

　　ASM的要求是什么?

　　在HMI设计中使用ASM导则，并不仅仅是将彩色转换成灰度的设计，也不是仅在报警中使用颜色。实际上，ASM准则提倡有效的利用颜色，包括恰当的规定某些显示背景，这些背景颜色在色调上，要比HMI库中那些供应商提供的、声称满足ASM准则的背景颜色要亮一些。但是，要设计出满足ASM要求的HMI，还应遵循其它方面的要求，尤其是在显示类型、显示内容、浏览和交互等方面。这就要求注意其它的实施细节：

　　图2 迁移后的显示画面，使用了某些基本的布置原则

　　■ 基于主要的操作步骤，设计显示层次，以符合操作员的思维模式;

　　■ 设计与显示层次一致的第2级控制和监视画面，利用这些第2级画面，可以完成日常操作 ;

　　■ 与主题专家一起，依据需求分析，识别第1、2、3、4级显示内容，使得HMI能够支持操作员工况认知、日常监视和控制操作、故障诊断活动以及异常工况管理。

　　■ 将先前的浏览策略改变成为基于重新设计的、基于层级的新方法，该方法利用简单的屏幕浏览目标，满足操作人员思维模型以及快速、无差错的使用;

　　■ 取消应用于整个显示内容的弹出式显示画面，取而代之以窗口管理技术，该技术可以将不同的显示类型赋给特定区域，并可预设大小;

　　■ 提供第1级总览显示画面的即时浏览，比如：KPI和趋势概览，第2级监视和控制显示，面板，实时趋势和报警汇总细节(图4)等，而不是将整个HMI设计为单个屏幕、单个显示系统(图3);

　　图3 典型控制台屏幕，利用了HMI类似替换迁移工程

　　图4 遵循ASM的控制台操作员HMI概念示意图

　　本例中，通过链接导航模式，在提供操作画面、面板、设备详情、实时趋势操作的同时，支持大图工况认知。

　　ASM准则并不仅仅是简单的使用灰色背景和限制使用颜色。在最初的版本中，颜色要求仅仅是16个准则类目中的一个。ASM HMI导则的目的是设计一个操作人员HMI框架，可以支持操作人员认知以及有效的交互。第二版本(Bullemer & Reising, 2013)则将重点转移到显示层级，在操作员认知中的角色，以及作为操作员交互和浏览基础方面的角色上面来。重点的转移导致“显示(display)”一词从第二版的标题中被删除掉，以强调控制台操作员HMI设计的整体性和有效性。尽管ASM准则涉及到了单个显示画面的设计，但由于ASM准则要求使用多个显示屏幕和交互设备，在同一个控制台操作站上以不同的层次细节显示多个画面，因此HMI的整体设计框架得到了提升。