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ANSI/ISA-101.01《過程自動化系統(tǒng)的人機(jī)界面》作為工業(yè)自動化領(lǐng)域的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，為 HMI 從概念到淘汰的全生命周期管理提供了詳盡指引。對于工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理和設(shè)計人員來說，深入理解這份標(biāo)準(zhǔn)能讓 HMI 設(shè)計更貼合實際需求，本文將為你詳細(xì)解讀。?

在工業(yè)自動化的生產(chǎn)場景中，人機(jī)界面（HMI）就像操作人員與自動化系統(tǒng)之間的 “對話窗口”，它的設(shè)計是否合理，直接關(guān)系到生產(chǎn)的安全系數(shù)、運轉(zhuǎn)效率和穩(wěn)定程度。想象一下，在汽車工業(yè)生產(chǎn)線中，操作人員需要通過 HMI 實時監(jiān)控協(xié)作機(jī)器人的運行狀態(tài)、關(guān)節(jié)角度等參數(shù)，如果 HMI 界面混亂，關(guān)鍵參數(shù)顯示不清晰，很可能導(dǎo)致操作人員誤判，引發(fā)設(shè)備故障甚至安全事故。

標(biāo)準(zhǔn)概述：為何 HMI 需要規(guī)范化

過程自動化系統(tǒng)包含連續(xù)過程、批量過程和離散過程等多種類型。在汽車工業(yè)生產(chǎn)線這類離散過程中，生產(chǎn)由一個個獨立的工序組成，如汽車裝配線的車身焊接、零部件組裝、噴漆等工序，每個工序都有特定的操作和設(shè)備，且工序間的銜接緊密。操作人員需要實時掌握每個工序的進(jìn)度、設(shè)備狀態(tài)，HMI 作為獲取生產(chǎn)信息、下達(dá)操作指令的核心接口，其重要性不言而喻。

ANSI/ISA-101.01-2015 標(biāo)準(zhǔn)的制定，目的是通過明確 HMI 在設(shè)計、實施、操作、維護(hù)等環(huán)節(jié)的要求和推薦做法，讓 HMI 能夠為安全、高效、可靠的過程操作提供支持，提升用戶對異常情況的檢測、診斷和應(yīng)對能力。該標(biāo)準(zhǔn)覆蓋 HMI 全生命周期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、開發(fā)、測試、部署、運行及維護(hù)，能為用戶、設(shè)計人員、工程實施人員、運維人員及管理人員等所有相關(guān)利益方提供清晰指導(dǎo)。例如，對于設(shè)計人員，標(biāo)準(zhǔn)明確了 HMI 的設(shè)計原則和畫面布局要求；對于運維人員，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了日常維護(hù)的內(nèi)容和故障處理流程。

核心內(nèi)容解讀：構(gòu)建優(yōu)質(zhì) HMI 的關(guān)鍵要素

術(shù)語和定義

準(zhǔn)確理解術(shù)語是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的前提，標(biāo)準(zhǔn)中定義了諸多關(guān)鍵術(shù)語。比如，人機(jī)界面（HMI）是操作人員與自動化系統(tǒng)間進(jìn)行信息交換的硬件和軟件組合，硬件包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等，軟件則是實現(xiàn)界面顯示和交互邏輯的程序。

過程自動化系統(tǒng)是用于監(jiān)測、控制和優(yōu)化工業(yè)過程的集成系統(tǒng)，通常包含傳感器、控制器、執(zhí)行器及 HMI，在汽車生產(chǎn)線中，傳感器可用于檢測協(xié)作機(jī)器人的位置、速度，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行計算和決策，執(zhí)行器則驅(qū)動機(jī)器人完成焊接、擰緊螺絲等操作。

可用性指在特定使用環(huán)境下，產(chǎn)品被特定用戶用于實現(xiàn)特定目標(biāo)時的有效性、效率和用戶滿意度程度等。有效性是指用戶能否成功完成任務(wù)，效率是指完成任務(wù)所花費的時間和精力，用戶滿意度則是用戶對使用產(chǎn)品的主觀感受。例如，一個可用性高的 HMI，操作人員能夠快速準(zhǔn)確地找到所需信息并完成對協(xié)作機(jī)器人的操作指令下達(dá)，且對操作過程感到滿意。

這些明確的術(shù)語，能避免實際應(yīng)用中因概念模糊產(chǎn)生的誤解。比如，在討論 HMI 的可用性時，大家都能基于標(biāo)準(zhǔn)中對可用性的定義進(jìn)行交流，不會出現(xiàn)理解上的偏差。

HMI 理念與設(shè)計原則

HMI 理念的制定要基于對用戶需求、過程特性、操作環(huán)境及相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的理解。在用戶需求分析上，要搞清楚操作人員的操作任務(wù)、所需信息、操作權(quán)限和培訓(xùn)需求等。操作任務(wù)分析可以通過觀察操作人員的日常工作，記錄他們所進(jìn)行的每一項操作，如監(jiān)控協(xié)作機(jī)器人的運行狀態(tài)、調(diào)整機(jī)器人工作參數(shù)、啟停機(jī)器人等。信息需求方面，要確定操作人員完成這些任務(wù)需要哪些過程變量、設(shè)備狀態(tài)、報警信息等，例如，監(jiān)控機(jī)器人焊接工序時，需要知道焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)。

針對過程特性，HMI 要能適應(yīng)過程的動態(tài)變化、復(fù)雜程度和潛在危險。在汽車生產(chǎn)線中，機(jī)器人的動作頻率高、速度快，對于動態(tài)變化快的焊接、搬運等工序，HMI 的數(shù)據(jù)更新頻率要足夠高，以保證操作人員能及時掌握機(jī)器人的變化趨勢。復(fù)雜的總裝工序往往涉及多個機(jī)器人和大量參數(shù)，HMI 應(yīng)采用分層、分類的信息展示方式，將復(fù)雜的信息條理化，方便操作人員理解。對于有潛在危險的噴涂工序，涉及易燃涂料，HMI 要突出顯示關(guān)鍵安全信息，如通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)、可燃?xì)怏w濃度等，并提供必要的安全警示。

操作環(huán)境中的溫度、濕度、光照、噪音等因素也得在 HMI 理念中考慮到。在汽車生產(chǎn)線的噴涂車間，溫度高、濕度大且存在漆霧，要選擇耐高溫、防潮、防塵的硬件設(shè)備；總裝車間光照強(qiáng)烈，HMI 的顯示器要具備抗眩光功能，確保屏幕內(nèi)容清晰可見；沖壓車間噪音較大，除了視覺報警外，還可以采用聲音響亮、頻率獨特的聽覺報警，以引起操作人員的注意。

同時，HMI 必須符合相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，如安全法規(guī)、人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)等。安全法規(guī)對 HMI 的安全警示、操作權(quán)限控制等方面有明確規(guī)定，人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)則關(guān)注 HMI 的界面布局、操作舒適度等，以減少操作人員的疲勞。

HMI 設(shè)計要遵循以用戶為中心的原則，著重關(guān)注可用性、安全性、性能和一致性。

• 可用性方面，HMI要容易學(xué)習(xí)、便于操作和維護(hù)。容易學(xué)習(xí)意味著新操作人員能夠在短時間內(nèi)掌握HMI的基本操作，界面元素和操作方式應(yīng)符合操作人員的認(rèn)知習(xí)慣和行業(yè)慣例，比如，常用的機(jī)器人控制按鈕應(yīng)放在顯眼的位置，操作流程應(yīng)簡單明了。便于操作要求減少不必要的操作步驟，提供清晰的操作反饋，如點擊控制機(jī)器人移動的按鈕后，按鈕顏色發(fā)生變化或彈出提示信息，讓操作人員知道操作已被執(zhí)行。可維護(hù)性則要求設(shè)計便于維護(hù)人員進(jìn)行故障排查、系統(tǒng)升級和日常維護(hù)，例如，提供診斷信息顯示，方便維護(hù)人員快速定位機(jī)器人通信故障原因。
• 安全性上，要及時展示安全警示、做好操作權(quán)限控制并具備容錯設(shè)計。安全警示可以采用顏色、圖標(biāo)、閃爍等方式，如紅色表示機(jī)器人處于故障危險狀態(tài)，黃色表示警告狀態(tài)。操作權(quán)限控制通過用戶認(rèn)證和權(quán)限管理來實現(xiàn)，不同類型的用戶擁有不同的操作權(quán)限，如操作人員只能進(jìn)行常規(guī)的機(jī)器人啟停、模式切換操作，工程師可以修改機(jī)器人運動軌跡參數(shù)，管理人員可以查看生產(chǎn)報表等，防止未經(jīng)授權(quán)的操作導(dǎo)致事故發(fā)生。容錯設(shè)計是指HMI對操作人員的誤操作具有一定的提示或糾正能力，例如，當(dāng)操作人員試圖讓機(jī)器人執(zhí)行超出工作范圍的指令時，HMI會彈出提示信息，阻止該操作。
• 性能方面，要保證響應(yīng)迅速、數(shù)據(jù)更新及時且系統(tǒng)資源利用合理。響應(yīng)時間是指從操作人員輸入指令到HMI顯示相應(yīng)結(jié)果或系統(tǒng)執(zhí)行指令的時間間隔，一般情況下，響應(yīng)時間應(yīng)控制在1秒以內(nèi)，避免操作人員因等待而產(chǎn)生疲勞或誤判。數(shù)據(jù)更新頻率應(yīng)根據(jù)機(jī)器人運行參數(shù)的變化速率和操作人員的信息需求來設(shè)置，對于變化快的關(guān)節(jié)角度、速度參數(shù)，更新頻率要高一些，對于變化慢的設(shè)備溫度參數(shù)，可以適當(dāng)降低更新頻率。系統(tǒng)資源利用要優(yōu)化HMI軟件設(shè)計，合理分配內(nèi)存、CPU等資源，避免因資源占用過高導(dǎo)致系統(tǒng)運行緩慢或不穩(wěn)定。
• 一致性則要求界面風(fēng)格、操作方式、術(shù)語和符號等保持統(tǒng)一。界面風(fēng)格包括顏色、字體、圖標(biāo)、按鈕等的樣式，應(yīng)形成統(tǒng)一的視覺效果，讓操作人員在不同的畫面中都能感受到一致的風(fēng)格。操作方式對于相似的操作任務(wù)，應(yīng)采用相同的操作流程，如控制不同類型機(jī)器人的啟停都通過點擊相應(yīng)的按鈕來實現(xiàn)，減少操作人員的記憶負(fù)擔(dān)。術(shù)語和符號要使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，與行業(yè)規(guī)范相一致，避免因術(shù)語混淆導(dǎo)致誤解，例如，用“J1-J6”表示機(jī)器人的六個關(guān)節(jié)，“PTP”表示點到點運動模式。

HMI 實施要點

HMI 實施涉及硬件安裝、軟件編程、系統(tǒng)集成和測試等環(huán)節(jié)。

硬件安裝時，要依據(jù)設(shè)計要求和環(huán)境條件選對設(shè)備，合理規(guī)劃安裝布局并做好環(huán)境適應(yīng)性處理。設(shè)備選型要考慮硬件的性能、可靠性、兼容性等因素，如顯示器的分辨率要滿足機(jī)器人運行狀態(tài)畫面顯示的要求，觸摸屏的靈敏度要高。安裝布局要考慮操作人員的操作便利性和可視范圍，顯示器的高度和角度應(yīng)調(diào)整到適合操作人員觀看機(jī)器人工作的位置，鍵盤和鼠標(biāo)的放置要方便操作人員快速操作。在汽車生產(chǎn)線有振動的沖壓車間等環(huán)境，要采取防震措施；在多塵的焊接車間，要選擇防塵的設(shè)備。

軟件編程需遵循編程規(guī)范，實現(xiàn)各項功能并開發(fā)必要接口。

• 編程規(guī)范包括代碼的命名規(guī)則、注釋要求、結(jié)構(gòu)組織等，采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的編程方法，將復(fù)雜的程序分解為多個小的模塊，每個模塊實現(xiàn)特定的功能，提高代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。
• 功能實現(xiàn)要根據(jù)HMI設(shè)計要求，編寫代碼實現(xiàn)機(jī)器人運行狀態(tài)畫面顯示、數(shù)據(jù)采集與處理、報警處理、操作控制等功能，例如，數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)從機(jī)器人控制系統(tǒng)中讀取關(guān)節(jié)角度、速度等參數(shù)，并進(jìn)行處理和存儲。
• 接口開發(fā)若HMI需要與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，如與汽車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)同步，要開發(fā)相應(yīng)的接口程序，選擇合適的通信協(xié)議，如OPC、Modbus等，確保數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)集成要實現(xiàn)與控制系統(tǒng)及其他相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，并進(jìn)行全面測試與調(diào)試。

與機(jī)器人控制系統(tǒng)集成要建立 HMI 與機(jī)器人控制系統(tǒng)之間的通信連接，確保 HMI 能夠正確讀取機(jī)器人的運行數(shù)據(jù)，并將操作人員的控制指令準(zhǔn)確發(fā)送到機(jī)器人控制系統(tǒng)。

與其他相關(guān)系統(tǒng)集成根據(jù)需要，將 HMI 與汽車生產(chǎn)線的質(zhì)量檢測系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等集成，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作，如 HMI 可以顯示質(zhì)量檢測系統(tǒng)對零部件裝配質(zhì)量的檢測結(jié)果，方便操作人員全面了解生產(chǎn)狀態(tài)。

測試與調(diào)試在系統(tǒng)集成后，要進(jìn)行功能測試、性能測試、兼容性測試等，功能測試檢查 HMI 的各項功能是否正常工作，如機(jī)器人狀態(tài)顯示是否準(zhǔn)確、操作控制是否有效、報警是否準(zhǔn)確觸發(fā)等，可以通過模擬不同的機(jī)器人工作場景來進(jìn)行測試。

性能測試評估 HMI 的響應(yīng)時間、數(shù)據(jù)處理能力等，在多個機(jī)器人同時運行的負(fù)載情況下進(jìn)行測試，觀察 HMI 的運行情況?？捎眯詼y試邀請操作人員參與測試，讓他們按照實際的操作流程完成對機(jī)器人的各項操作任務(wù)，評估 HMI 的易用性，收集他們的反饋意見，如界面布局是否合理、操作是否方便等，根據(jù)反饋對界面設(shè)計和操作流程進(jìn)行優(yōu)化。

安全性測試進(jìn)行安全性測試，驗證操作權(quán)限控制是否有效、安全警示是否正確顯示、容錯機(jī)制是否可靠等，模擬未經(jīng)授權(quán)的人員嘗試進(jìn)行關(guān)鍵操作，檢查 HMI 是否能有效阻止；模擬機(jī)器人故障等危險工況，檢查安全警示是否能及時準(zhǔn)確地顯示。

操作與維護(hù)：保障 HMI 長期有效運行

在操作管理方面，要制定操作規(guī)范，明確操作人員的職責(zé)、流程和注意事項，HMI 系統(tǒng)還要能記錄操作信息和支持交接班信息傳遞。操作規(guī)范應(yīng)詳細(xì)描述操作人員在不同情況下的操作步驟和方法，如正常生產(chǎn)時如何監(jiān)控機(jī)器人運行狀態(tài)，機(jī)器人出現(xiàn)報警時如何處理等。職責(zé)劃分要明確每個操作人員的工作范圍和責(zé)任，避免出現(xiàn)職責(zé)不清的情況。注意事項包括操作過程中的安全提示、機(jī)器人的使用限制等。

操作記錄 HMI 系統(tǒng)應(yīng)自動記錄操作人員的關(guān)鍵操作，如機(jī)器人參數(shù)修改、啟停操作、報警確認(rèn)等，記錄的信息應(yīng)包括操作時間、操作內(nèi)容、操作人員身份等，這些記錄數(shù)據(jù)應(yīng)妥善保存，可用于生產(chǎn)過程分析、機(jī)器人故障排查及責(zé)任認(rèn)定。例如，當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)異常動作時，可以通過查詢操作記錄，了解操作人員在異常發(fā)生前后的操作情況，找出可能的原因。

交接班管理 HMI 應(yīng)支持交接班信息的傳遞，提供 “交接班畫面”，顯示當(dāng)班期間的機(jī)器人運行異常、未處理報警、重要操作記錄等，操作人員在交接班時，通過該畫面可以快速了解生產(chǎn)的情況，確保信息在換班時準(zhǔn)確交接，避免操作中斷或遺漏。例如，上一班的操作人員在交接班畫面中記錄了某臺機(jī)器人的關(guān)節(jié)溫度有輕微升高，下一班的操作人員就可以重點關(guān)注該機(jī)器人的運行狀態(tài)。

日常維護(hù)包含硬件維護(hù)、軟件維護(hù)和數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)，以保障 HMI 的正常運轉(zhuǎn)。硬件維護(hù)定期對 HMI 硬件設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，清潔設(shè)備表面時，要用柔軟的布擦拭，避免使用腐蝕性的清潔劑；檢查接線是否松動，發(fā)現(xiàn)松動要及時擰緊；測試設(shè)備運行狀態(tài)，如顯示器的亮度、對比度是否正常，觸摸屏的靈敏度是否良好；對于老化的部件，如鍵盤按鍵失靈、電源性能下降等，要及時更換。在汽車生產(chǎn)線高溫、多塵等惡劣環(huán)境下，更要加強(qiáng)硬件設(shè)備的維護(hù)頻次。

軟件維護(hù)定期對 HMI 軟件進(jìn)行維護(hù)，檢查軟件運行日志，查看是否有錯誤信息或異常記錄；清理冗余數(shù)據(jù)，如過時的機(jī)器人操作記錄、臨時文件等，釋放存儲空間；優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能，如對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行索引優(yōu)化、碎片整理等；修復(fù)已知的軟件漏洞，及時安裝軟件廠商發(fā)布的補丁程序，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)制定 HMI 數(shù)據(jù)備份策略，確定備份的頻率、內(nèi)容和存儲方式，備份的內(nèi)容包括機(jī)器人配置參數(shù)、運行歷史記錄、HMI 畫面文件等，備份頻率可以根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和更新頻率來確定，如每天備份一次。備份數(shù)據(jù)應(yīng)存儲在安全的位置，如外部硬盤、光盤等，同時要進(jìn)行異地備份，防止因本地災(zāi)害導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。建立數(shù)據(jù)恢復(fù)流程，明確在系統(tǒng)故障時如何恢復(fù)數(shù)據(jù)，定期進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)測試，確保備份數(shù)據(jù)的有效性。

故障處理時，HMI 要具備故障診斷功能，同時要有標(biāo)準(zhǔn)化的排除流程和應(yīng)急措施。故障診斷 HMI 應(yīng)提供故障診斷功能，通過日志記錄、狀態(tài)指示燈或診斷畫面，提示硬件故障、軟件故障或通信故障的可能原因。例如，當(dāng) HMI 與機(jī)器人控制系統(tǒng)通信中斷時，診斷畫面可能會提示 “網(wǎng)絡(luò)連接失敗” 或 “接口配置錯誤”。

故障排除流程針對常見故障，制定標(biāo)準(zhǔn)化的排除流程，指導(dǎo)維護(hù)人員逐步排查問題。例如，通信故障時，先檢查網(wǎng)絡(luò)連接線是否插好，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否正常工作；再檢查 HMI 和機(jī)器人控制系統(tǒng)的接口配置是否正確，如 IP 地址、端口號等；最后排查機(jī)器人控制系統(tǒng)的狀態(tài)，是否正常運行。

應(yīng)急措施當(dāng) HMI 發(fā)生嚴(yán)重故障無法正常運行時，應(yīng)啟動應(yīng)急操作方案，如通過備用操作界面進(jìn)行操作，備用操作界面可以是簡化的 HMI 界面或獨立的控制設(shè)備；對于一些關(guān)鍵工序的機(jī)器人，也可以采用手動示教器進(jìn)行臨時控制；還可以切換至冗余 HMI 系統(tǒng)，冗余 HMI 系統(tǒng)與主 HMI 系統(tǒng)功能相同，當(dāng)主系統(tǒng)故障時，自動切換到冗余系統(tǒng)，確保汽車生產(chǎn)線的安全穩(wěn)定運行。

生命周期管理：從規(guī)劃到淘汰的全流程把控

HMI 的生命周期包含規(guī)劃、設(shè)計、實施、運行、升級與改造、淘汰等階段。每個階段都有明確的目標(biāo)、任務(wù)和責(zé)任方，且要滿足相應(yīng)的管理要求。

規(guī)劃階段的目標(biāo)是明確 HMI 的需求、目標(biāo)及應(yīng)用場景，進(jìn)行可行性分析，制定項目計劃。任務(wù)包括收集汽車生產(chǎn)線操作人員的需求、分析生產(chǎn)過程特性、評估技術(shù)可行性、確定項目預(yù)算和時間進(jìn)度等。責(zé)任方主要是汽車生產(chǎn)企業(yè)的管理人員、產(chǎn)品經(jīng)理和設(shè)計人員。在規(guī)劃階段，要組織用戶、設(shè)計人員及管理人員參與需求評審，確保規(guī)劃與實際需求一致，并考慮未來汽車生產(chǎn)線引入新車型、新工藝時 HMI 的擴(kuò)展性，如是否可能增加新的機(jī)器人功能或設(shè)備。

設(shè)計階段的目標(biāo)是基于用戶需求和過程特性，完成 HMI 的概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計及設(shè)計評審。任務(wù)包括確定 HMI 的功能模塊、畫面布局、操作流程、報警策略等，繪制設(shè)計圖紙和編寫設(shè)計文檔。責(zé)任方主要是設(shè)計人員。應(yīng)采用 “以用戶為中心” 的設(shè)計方法，邀請汽車生產(chǎn)線操作人員參與設(shè)計評審，驗證界面的易用性和合理性；設(shè)計成果需經(jīng)過技術(shù)評審，確保符合本標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)法規(guī)要求。例如，針對汽車焊接工序的 HMI 設(shè)計，要確保操作人員能快速查看焊接參數(shù)和機(jī)器人運行狀態(tài)。

實施階段的目標(biāo)是進(jìn)行硬件采購與安裝、軟件開發(fā)與集成、系統(tǒng)測試與調(diào)試，最終部署上線。任務(wù)包括選擇合適的硬件設(shè)備供應(yīng)商，確保設(shè)備的兼容性和可靠性；根據(jù)設(shè)計文檔進(jìn)行軟件開發(fā)，采用模塊化編程提高代碼的可維護(hù)性和擴(kuò)展性；進(jìn)行系統(tǒng)單元測試、集成測試和性能測試，模擬各種汽車生產(chǎn)運行場景，排查潛在問題，確保 HMI 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。責(zé)任方包括實施人員、工程師和測試人員。在系統(tǒng)測試過程中，需記錄測試結(jié)果，對發(fā)現(xiàn)的問題及時整改，直至滿足設(shè)計要求。

運行階段的目標(biāo)是保障 HMI 系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行，提供良好的操作體驗。任務(wù)包括按照操作規(guī)范培訓(xùn)操作人員，確保其熟練掌握 HMI 的操作方法；實時監(jiān)控 HMI 系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時處理出現(xiàn)的報警和故障；收集操作人員的使用反饋，為后續(xù)的升級改造提供依據(jù)。責(zé)任方主要是操作人員和運維人員。例如，運維人員需定期檢查 HMI 系統(tǒng)的資源占用情況，避免因資源不足導(dǎo)致系統(tǒng)卡頓。

升級與改造階段的目標(biāo)是根據(jù)技術(shù)發(fā)展、用戶需求變化及生產(chǎn)過程優(yōu)化要求，對 HMI 系統(tǒng)進(jìn)行功能升級和性能優(yōu)化。任務(wù)包括評估現(xiàn)有 HMI 系統(tǒng)的不足，確定升級改造方案；進(jìn)行軟件開發(fā)和系統(tǒng)配置調(diào)整，如增加新的機(jī)器人監(jiān)控功能模塊、優(yōu)化界面顯示效果；對升級改造后的系統(tǒng)進(jìn)行全面測試，確保新功能正常運行且不影響原有功能。責(zé)任方包括設(shè)計人員、工程師和測試人員。比如，當(dāng)汽車生產(chǎn)線引入新型智能機(jī)器人時，HMI 需升級以適配新機(jī)器人的通信協(xié)議和控制指令。

淘汰階段是 HMI 生命周期的最后環(huán)節(jié)，當(dāng) HMI 系統(tǒng)無法滿足生產(chǎn)需求，或因技術(shù)落后、維護(hù)成本過高難以繼續(xù)使用時，需啟動淘汰流程。目標(biāo)是安全、有序地停用舊系統(tǒng)，并妥善處理相關(guān)數(shù)據(jù)和設(shè)備。任務(wù)包括數(shù)據(jù)遷移、系統(tǒng)停用、設(shè)備處置及經(jīng)驗總結(jié)。責(zé)任方涉及企業(yè)管理人員、IT 部門和維護(hù)人員。在淘汰前，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)遷移至新系統(tǒng)或歸檔保存；停用系統(tǒng)時，遵循規(guī)范流程逐步關(guān)閉設(shè)備和軟件，避免對生產(chǎn)造成影響；對于淘汰的硬件設(shè)備，按照環(huán)保和企業(yè)規(guī)定進(jìn)行處置；最后，組織相關(guān)人員對 HMI 系統(tǒng)全生命周期進(jìn)行復(fù)盤，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，為后續(xù)項目提供參考。

結(jié)語

ANSI/ISA-101.01-2015 標(biāo)準(zhǔn)為過程自動化系統(tǒng) HMI 的設(shè)計與實踐提供了全面且科學(xué)的指導(dǎo)框架。從標(biāo)準(zhǔn)概述的規(guī)范化意義，到核心內(nèi)容涵蓋的設(shè)計原則、實施要點、操作維護(hù)及生命周期管理，再到實際應(yīng)用案例的成功驗證，都表明只有深入理解并嚴(yán)格遵循該標(biāo)準(zhǔn)，才能打造出安全、高效、易用的 HMI 系統(tǒng)。在工業(yè)自動化不斷向智能化邁進(jìn)的今天，工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理和設(shè)計人員更應(yīng)將此標(biāo)準(zhǔn)作為 HMI 設(shè)計的基石，持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新，為工業(yè)生產(chǎn)的智能化升級提供堅實保障。