Rola interfejsu w systemach SCADA

Operator widzi instalację tylko przez interfejs SCADA, a gdy włącza się alarm, często ma kilka sekund na reakcję. Zagracony albo przestarzały ekran spowalnia go właśnie w tym momencie.

Rola projektowania UX/UI w nowoczesnym tworzeniu oprogramowania przez ostatnią dekadę bardzo wzrosła. O sukcesie albo porażce aplikacji mobilnej często decyduje to, jak wygląda i jak łatwo się z niej korzysta. Twórcy aplikacji dobrze o tym wiedzą.

Niestety tego samego nie można powiedzieć o systemach do zastosowań przemysłowych czy produkcyjnych, a zwłaszcza o systemach SCADA (supervisory control and data acquisition).

SCADA (supervisory control and data acquisition, czyli system nadzoru i akwizycji danych) to rodzaj systemu używanego głównie w fabrykach i zakładach przemysłowych. Jego zadaniem jest zbieranie, przetwarzanie, analiza i prezentacja danych z różnych maszyn, urządzeń i czujników w całym zakładzie. Dostarcza dane w czasie rzeczywistym i historyczne, dzięki czemu firma może monitorować i optymalizować procesy we wszystkich obszarach.

W zależności od przypadku takie systemy mogą m.in.:

1. Wykrywać możliwe zagrożenia, błędy i awarie oraz o nich alarmować.
2. Monitorować zużycie części i podzespołów oraz umożliwiać predykcyjne utrzymanie ruchu.
3. Zdalnie sterować różnymi maszynami i procesami.

W każdym przypadku może to oznaczać coś zupełnie innego, bo systemy SCADA są używane praktycznie wszędzie, od fabryk pasty do zębów po elektrownie.

Uczciwie trzeba przyznać, że spora część systemów SCADA, które wciąż są powszechnie używane, jest przestarzała. Nawet jeśli ich warstwa sprzętowa nadal wystarcza do danego zastosowania, interfejsy wyglądają i działają, jakby powstały w czasach Windows 95. I całkiem możliwe, że rzeczywiście wtedy powstały.

W systemie SCADA ludzie pracują właśnie z interfejsem. Wszystko, co system zbiera, trafia do operatora tylko przez niego.

Weźmy linię produkcyjną z czujnikami IoT, cyfrowym bliźniakiem i rozszerzoną rzeczywistością.

Całość można monitorować i nią sterować z systemu SCADA, ale tylko wtedy, gdy system ma dobrze zaprojektowany i łatwy w obsłudze interfejs. W końcu obsługują go ludzie.

Dlatego budowa dobrego systemu SCADA zaczyna się od researchu i rozmów z jak największą liczbą użytkowników końcowych. Interfejs powinien dać im narzędzia, których potrzebują, żeby sprawnie wykonywać swoją pracę.

Lepsze utrzymanie ruchu i zarządzanie kryzysowe

Każda firma chce wychwytywać problemy, zanim się rozwiną, a często pierwszy sygnał pojawia się właśnie w systemie SCADA.

Zamiast arkusza kalkulacyjnego i rzędów kolorowych liczb nowoczesny interfejs może pokazać graficznie każdy ważny element zakładu. Na przykład w naszym projekcie dla KYOTO dodaliśmy do widoku z kamery operatora elementy rozszerzonej rzeczywistości, które pokazują najważniejsze dane z instalacji.

Z takimi narzędziami analitycy i służby utrzymania ruchu szybciej reagują na potencjalne problemy.

Łatwiejsza adaptacja użytkowników

Przy dużych systemach, takich jak SCADA, zawsze pojawia się opór. Użytkownicy są przyzwyczajeni do starych sposobów, więc przejście bywa bolesne. To realne ryzyko: nie brakuje przypadków źle zaprojektowanych produktów, które porzucono, bo nie spełniały swojego zadania.

Dlatego przy projektowaniu takich systemów rozmawia się ze wszystkimi, którzy będą z nich korzystać: produkt końcowy musi odpowiadać na ich rzeczywiste potrzeby. Ma usprawniać procesy i poprawiać bezpieczeństwo pracy, a w obu przypadkach wiele zależy od interfejsu.

Łatwiejsza sprzedaż

Firmom, które sprzedają oprogramowanie SCADA, dobrze zaprojektowany interfejs daje też argument handlowy. Kupujący widzą opisane wyżej korzyści już na pierwszym demo, a wiele konkurencyjnych systemów wciąż wygląda przestarzale.

Zastosowania bywają bardzo różne, ale kilka elementów powinien mieć każdy system.

Łatwa personalizacja

Z oprogramowania SCADA rzadko korzysta jeden dział czy jedna rola. Najczęściej w systemie są elementy ważne tylko dla kilku osób. Dlatego interfejs SCADA powinien dawać się łatwo dopasować do specjalisty lub celu, tak żeby użytkownik dostawał dokładnie te informacje, których potrzebuje, bez nadmiaru zbędnych danych.

Prezentacja i analiza danych historycznych

Możliwości analityczne to jedna z najważniejszych wartości systemów SCADA. Dzięki nim firmy mogą obniżać koszty, wykrywać i usuwać wąskie gardła oraz podejmować dużo lepsze decyzje.

Oczywiście pod warunkiem, że interfejs systemu daje im wystarczające narzędzia do analizy i prezentacji danych.

Skalowalność

Interfejs złożony z widoków, które można dopasować, łatwiej też rozbudować. Gdy zakład rośnie, podłącza się więcej urządzeń i czujników, a coraz więcej użytkowników potrzebuje, żeby system działał zgodnie z ich potrzebami.

Dostępność

Nowoczesne systemy SCADA można budować jako aplikacje webowe, które działają na różnych urządzeniach, w tym na telefonach i tabletach.

Czytelność

Tam, gdzie działają systemy SCADA, liczy się szybkość reakcji. Dlatego operator musi w ułamku sekundy odczytać każdy rodzaj danych oraz stan podzespołów i urządzeń.

Brak rozpraszaczy (skupienie)

Interfejs jest zwykle wyświetlany w sterowni 24/7, więc nie ma potrzeby stosowania animacji i innych rozpraszaczy, które odciągają uwagę od tego, co najważniejsze (danych w czasie rzeczywistym).

Zachowawcza paleta kolorów i ikon

Kolory są zwykle ustandaryzowane i przypisane do statusów, więc kolorystyka interfejsu nie powinna z tym kolidować. Ikony często pochodzą z dokumentacji albo norm branżowych (np. symbole ze schematów elektrycznych).

Prostota do bólu

Mikrointerakcje, animacje, szczegółowe ilustracje i rendery zwykle schodzą na dalszy plan, gdy ustala się budżet interfejsu SCADA. Czasem jednak mają uzasadnienie, zwłaszcza gdy służą historyjce użytkownika (albo jakiejś rutynie operatora) lub gdy sprzedajesz system klientowi.

Schemat

Dobry interfejs SCADA powinien odwzorowywać rzeczywiste rozmieszczenie urządzeń i czujników w systemie, żeby operator wiedział dokładnie, gdzie wystąpił błąd.

Czym różni się SCADA od HMI?

HMI (human-machine interface, interfejs człowiek-maszyna) to ta część SCADA, którą widzą ludzie: schematy instalacji, trendy, listy alarmów i okna poleceń na ekranach operatorów. SCADA to cały system za tymi ekranami: urządzenia obiektowe, podłączone do nich sterowniki (PLC i RTU), serwery, które śledzą każdy sygnał i zgłaszają alarmy, oraz historian, czyli baza pomiarów. Każdą z tych warstw opisuje nasze hasło SCADA w słowniku.

Jakie są dobre praktyki projektowania HMI w SCADA?

Projektuj dla operatorów, którzy patrzą na ekran cały dzień i mają kilka sekund na reakcję. Trzymaj się zachowawczej palety i przypisz kolory do statusów. Dodaj schemat, na którym łatwo zlokalizować usterkę, zrezygnuj z animacji odciągających uwagę od danych na żywo i pozwól każdej roli dopasować własny widok. Projektowanie HMI w automatyce procesowej opisuje norma ISA-101.

Jak zaprojektować interfejs SCADA?

Zacznij od ludzi, którzy będą z niego korzystać. Porozmawiaj z jak największą liczbą operatorów, pracowników utrzymania ruchu i analityków, bo system, który ignoruje ich sposób pracy, napotyka opór i może skończyć w koszu. Potem zbuduj ekrany wokół urządzeń, alarmów i danych historycznych konkretnego zakładu, bo każdy zakład ma własne wymagania.

Czy nowoczesny interfejs SCADA może działać w przeglądarce albo na telefonie?

Tak. Nowoczesny system SCADA można zbudować jako aplikację webową, która otwiera się na komputerach, tabletach i telefonach. Nowsze systemy często wysyłają dane do chmury na potrzeby analiz, a sterowanie zostaje na obiekcie. Tak samo dzieli pracę EMS, który zbudowaliśmy dla Skyfri: jego sterowanie działa też w pełni offline.

Choć są elementy i cechy, które powinien mieć każdy system SCADA, nie ma jednego uniwersalnego sposobu ich tworzenia. Dobry system SCADA powinien powstawać indywidualnie, na podstawie konkretnych wymagań danego zakładu i jego użytkowników.

Nasze projekty SCADA i energetyczne, w tym KYOTO i Skyfri, znajdziesz na stronie Energy Hub. Jeśli planujesz taki system, umów się z nami na rozmowę, a pomożemy Ci dobrać właściwe podejście.