為了降低人員費(fèi)用，企業(yè)進(jìn)行了不懈的努力，通過自動(dòng)化系統(tǒng)完成了重復(fù)性的操作。每個(gè)工廠都有操作員，這些重要的人力資產(chǎn)負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的監(jiān)視，即執(zhí)行系統(tǒng)要求的相關(guān)操作，也處理保證人員、設(shè)備和環(huán)境安全的必要工作。
大多數(shù)情況下，操作員讓系統(tǒng)自己執(zhí)行已經(jīng)設(shè)計(jì)好和編程好的工作。有時(shí)，操作員也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，錯(cuò)誤原因包括：對(duì)數(shù)據(jù)的誤解，或沒有受到良好培訓(xùn)，或關(guān)注度不夠，或反應(yīng)的速度較慢。一位操作員的工作經(jīng)常被描述為：一種厭倦的時(shí)光被突發(fā)的事件所打斷。在驚慌的情況下，操作員如何操作，經(jīng)常取決于他或她經(jīng)驗(yàn)的多少，接受培訓(xùn)的好壞，或“被調(diào)試”的結(jié)果。
定位于減少人員出錯(cuò)是非常重要的：能源部（DOE）和電力研究院（EPRI）的多次研究和分析，已經(jīng)得出電廠和核設(shè)施的出錯(cuò)概率。系統(tǒng)可用性、輸出質(zhì)量和操作員安全將成為像工業(yè)重建（諸如智能電網(wǎng)項(xiàng)目的啟動(dòng)）這樣重要的事情來抓。我們能夠期待類似問題覆蓋整個(gè)制造業(yè)和流程工業(yè)。
從人生經(jīng)驗(yàn)和管理培訓(xùn)我們知道，一根鏈條的強(qiáng)度取決于最弱的連接點(diǎn)。具有諷刺意味的是：在我們的工廠自動(dòng)化策略中，對(duì)物理感知和自動(dòng)化系統(tǒng)中大量的投入，而對(duì)加強(qiáng)和提高人員（操作員）素質(zhì)方面的投入?yún)s非常的小。
有很多這樣的例子，在進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢、執(zhí)行補(bǔ)救行動(dòng)之前，很多時(shí)間都花費(fèi)在判斷“發(fā)生了什么事”上。通常，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，因?yàn)椴荒艽_定問題在什么地方發(fā)生時(shí)，工廠通常要進(jìn)行停機(jī)。這時(shí)，工廠的運(yùn)行必然中斷，造成產(chǎn)品減產(chǎn)或者質(zhì)量下降。
當(dāng)觀看流程的歷史，查找一個(gè)事件發(fā)生的條件時(shí)，一般不能確定操作員的回答是什么。比如，多年以前，正在進(jìn)行一個(gè)水泥工廠試車，包括一個(gè)新的分布式控制系統(tǒng)。一位工程師接到一個(gè)電話，說有部分“管道系統(tǒng)已經(jīng)坍塌”，控制系統(tǒng)被懷疑成是犯人。
到了現(xiàn)場(chǎng)之后，工程師化了一整天分析打印出的報(bào)警記錄，與操作員進(jìn)行交談，甚至把軟件中的寄存器棧進(jìn)行了解碼－查找問題所在（“管道系統(tǒng)”是一個(gè)直徑為15英尺、長(zhǎng)度為30英尺的鋼管，連接窯爐和預(yù)熱塔）。
最后，工程師發(fā)現(xiàn)：進(jìn)氣風(fēng)閥的液壓端方向接反了（當(dāng)操作員命令為“打開”時(shí)，閥門執(zhí)行的是“關(guān)閉”，因此像一個(gè)塞住液體的吸管，最后使管道爆裂了）。
如果我們有一臺(tái)視頻錄像記錄操作員工作臺(tái)的顯示，我們就能夠看到命令，閥門位置指示和真空的測(cè)量。就可以節(jié)省很多的人工－小時(shí)的工程時(shí)間， 使工廠的試車和運(yùn)行提前很多小時(shí)！
另一個(gè)例子是有個(gè)泵站存在有原油泄漏。當(dāng)遠(yuǎn)程攝像頭顯示原油泄漏到地上時(shí)，泄漏探測(cè)器沒有報(bào)警，直到地板被淹沒。當(dāng)這個(gè)情況發(fā)生時(shí)，操作員馬上切換到視頻畫面，觀察泄漏情況，并且通知維護(hù)人員。
如果控制臺(tái)安裝了錄像設(shè)備，它可以立刻幫助問題的診斷－那就是，泄漏探測(cè)器安裝在錯(cuò)誤的位置。在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)安裝視頻鏡頭，通過操作員控制臺(tái)的視頻屏幕，操作員就可以發(fā)覺問題，工程師可以清楚地看到在泵站房里發(fā)生的一切。
控制臺(tái)錄像機(jī)還可以清楚記錄一位操作員可能的錯(cuò)誤。一旦原油溢出，它可以顯示操作員在那個(gè)時(shí)間做了什么操作，給出相關(guān)的有效信息。如果規(guī)定要求一位操作員在一個(gè)確定的時(shí)間執(zhí)行確定的功能，或者在確定的行動(dòng)之后，控制臺(tái)記錄儀可以出具當(dāng)時(shí)執(zhí)行過程的文檔。它還可以給操作員自信，知道自己有控制臺(tái)記錄器的備份記錄。
還要考慮一位工程師的經(jīng)典檢驗(yàn)，他在半夜接到一個(gè)電話，說某件設(shè)備工作不正常。達(dá)到了控制室之后，第一系列的問題是，“發(fā)生了什么，你做了什么，你改變了什么？” 后兩個(gè)問題的回答通常是“沒做”和“沒改變”。視頻記錄的回放會(huì)幫助答案的確認(rèn)，或者它顯示出操作員忘掉的事情。
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可能的方法
直到現(xiàn)在，使用操作員控制臺(tái)回放功能，支持生產(chǎn)運(yùn)行的作用是非常有限的。因?yàn)橹挥泻苌俚南到y(tǒng)支持使用歷史數(shù)據(jù)庫(kù)歸檔數(shù)據(jù)，通過人機(jī)界面（HMI）顯示進(jìn)行回放。這個(gè)技術(shù)是比較麻煩的，因?yàn)樗枰獨(dú)v史歸檔，事先要收集所有的數(shù)據(jù)。這個(gè)方法需要對(duì)歷史的某個(gè)間隔，重新建立顯示內(nèi)容。更壞的情況是，它不能對(duì)問題進(jìn)行回答，如：“在事件發(fā)生時(shí)，操作員正在做什么？”
另一個(gè)方法是把一臺(tái)攝錄機(jī)架在操作員的肩膀之上，對(duì)屏幕進(jìn)行錄像。不幸的是，攝錄機(jī)通常沒有足夠的分辨率，可以看清屏幕上的所有內(nèi)容，如果操作員使用多屏幕，那么每個(gè)屏幕都需要一臺(tái)攝錄機(jī)。而且，沒有方法使這個(gè)錄像與其他工廠系統(tǒng)同步，比如：歷史錄像和工廠現(xiàn)場(chǎng)圖像同時(shí)播放。在一些場(chǎng)合，工作條例不準(zhǔn)在控制室中使用攝錄機(jī)。
理想的解決方案是有個(gè)系統(tǒng)能夠協(xié)同操作員看到的畫面，同時(shí)看到來自工廠現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生情況的視頻，和來自歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。這樣的系統(tǒng)能夠重新建立在事件發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的情況。
例如，“報(bào)警溢出”是一個(gè)正在發(fā)生的問題。研究表明90％的報(bào)警是由于系統(tǒng)的錯(cuò)誤配置和糟糕的報(bào)警策略造成的。報(bào)警溢出通常發(fā)生在控制室操作員最糟糕時(shí)間，諸如啟動(dòng)，宕機(jī)和運(yùn)行時(shí)。除了對(duì)報(bào)警溢出需要有個(gè)報(bào)警優(yōu)先級(jí)的全面分析，如果分析師能夠看到操作員在報(bào)警溢出時(shí)的表現(xiàn)，這個(gè)問題就非常容易得到答案。
隨著計(jì)算機(jī)的價(jià)格越來越低廉，越來越多的數(shù)字視頻記錄和專業(yè)化軟件的出現(xiàn)，可以有很多新方法來改進(jìn)操作員的培訓(xùn)，減少錯(cuò)誤，增加生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間和提高產(chǎn)品質(zhì)量?？刂婆_(tái)錄像軟件可以像一個(gè)小組件一樣，加載到運(yùn)行HMI或者DCS/SCADA顯示軟件的計(jì)算機(jī)上。這個(gè)“軟件攝錄機(jī)”可以錄制計(jì)算機(jī)屏幕上生成顯示的畫面（包括HMI軟件），并且可以通過視頻引擎，用數(shù)字視頻顯示記錄內(nèi)容。結(jié)果是：這個(gè)視頻文件等同于用攝錄機(jī)記錄的圖像，在這種情況下，圖像包含HMI的顯示，以及操作員的鼠標(biāo)移動(dòng)和在屏幕上的點(diǎn)擊。
因?yàn)檫@個(gè)錄像可以在操作員顯示屏幕上回放，所以操作員的操作可以清楚地顯示出來。因此，事后的屏幕追溯分析可以提供對(duì)數(shù)據(jù)感知（測(cè)量和狀態(tài)）的見證。顯示的過程，可以觀察操作員是否做出相應(yīng)的行動(dòng)?？刂婆_(tái)視頻記錄還可以顯示操作員是否觀看適當(dāng)?shù)钠聊?，或是其他的無關(guān)內(nèi)容。
視頻歷史的使用，提高了用戶進(jìn)一步分析的能力－能夠使用圖像看見歷史。當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生時(shí)，在記錄控制臺(tái)上顯示屏幕發(fā)生的實(shí)際情況。很多工廠使用多臺(tái)HMI顯示流程數(shù)據(jù)－在早期的DCS系統(tǒng)中，通常有“三臺(tái)CRT”配置屏幕。多臺(tái)HMI能夠顯示多個(gè)事件和數(shù)據(jù)，內(nèi)容從工廠報(bào)警到由其他應(yīng)用生成的信息（諸如工作流跟蹤或質(zhì)量/實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)子系統(tǒng)）。在一個(gè)事件發(fā)生時(shí)可以看到所有顯示的情況，對(duì)于提高制造質(zhì)量、安全實(shí)踐、培訓(xùn)操作員，在不同條件下，觀看多個(gè)屏幕都是非常有幫助的。
記錄控制臺(tái)的顯示是可行的，因?yàn)橛邢冗M(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和視頻管理技術(shù)。系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字視頻記錄儀。在Longwatch公司，稱之為L(zhǎng)ongwatch 視頻引擎（LVE）。這些收集的視頻信號(hào)來自控制臺(tái)或者實(shí)際的攝像機(jī)，把視頻歸檔在分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)中，用做對(duì)有興趣區(qū)域的實(shí)時(shí)事件的視頻監(jiān)視。
每個(gè)HMI或者DCS操作站可以使用一個(gè)屏幕獲取小應(yīng)用程序（SGA）連接到LVE。SGA能夠拷貝HMI控制臺(tái)的屏幕圖像（包括鼠標(biāo)移動(dòng)），然后對(duì)它壓縮，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到LVE，在LVE進(jìn)行處理和記錄。來自操作員控制臺(tái)的視頻可以結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，以及來自工廠攝像機(jī)視頻，重建事件的發(fā)生。
加強(qiáng)培訓(xùn)
飛機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀和駕駛員聲音錄音機(jī)已經(jīng)成為空中航線的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。使用這些“黑匣子”的記錄材料，可以幫助重現(xiàn)事故景象。做這項(xiàng)工作時(shí)，這些真實(shí)的信息可以幫助我們改進(jìn)飛機(jī)和機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)，飛機(jī)控制系統(tǒng)，和飛行員/機(jī)組成員培訓(xùn)。作為結(jié)果，空中旅行的安全和效率得到了提高，達(dá)到了比汽車旅行更安全和更有競(jìng)爭(zhēng)力的程度。
同樣的機(jī)會(huì)也存在于我們工廠的運(yùn)行過程。大型、復(fù)雜的設(shè)施，像核電站，具有模擬器可以幫助操作員培訓(xùn)。使用操作員控制臺(tái)記錄儀，每個(gè)工廠，無論大小還是復(fù)雜程度，能夠幫助用戶收集關(guān)于工廠運(yùn)行和操作員行為的真實(shí)信息－因此可以幫助改進(jìn)工廠的運(yùn)行、流程的設(shè)計(jì)和人員的培訓(xùn)?？刂婆_(tái)記錄還能夠結(jié)合模擬器培訓(xùn)，這樣教導(dǎo)員可以回放在模擬期間操作員進(jìn)行的操作，幫助操作員改進(jìn)他們的操作。
每個(gè)工廠有一個(gè)或者多個(gè)優(yōu)秀的操作員，他們非常清楚在什么情況下，執(zhí)行什么操作。使用控制臺(tái)記錄，就有可能分析一個(gè)高級(jí)操作員對(duì)不同流程條件的響應(yīng)，并且使用這樣的經(jīng)驗(yàn)培訓(xùn)新的操作員。
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屏幕設(shè)計(jì)
系統(tǒng)集成商（和工廠工程師）可以經(jīng)常在一起，基于他們自己的設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)討論HMI的顯示方案。比如，很多HMI顯示使用高分辨率畫面、3D圖標(biāo)、閃爍顏色、和其他先進(jìn)的技術(shù)顯示信息。但是操作員是否真正需要這些顯示？或者他們僅在VIP參觀控制室或者在工程師觀看時(shí)使用？
對(duì)操作員行為的分析能夠揭示操作員實(shí)際的喜好，一個(gè)簡(jiǎn)單的面板顯示比一個(gè)花哨的畫面更容易操作，一旦設(shè)計(jì)工程師離開控制室，操作員們就切換到牢靠的顯示。如果這樣的話，畫面設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該把精力放在改進(jìn)顯示畫面上，而不是開發(fā)“VIP顯示畫面”。
有了控制臺(tái)記錄，工程師可以在特定的運(yùn)行、報(bào)警和事件時(shí)，什么都不做，就觀察屏幕顯示什么、操作員怎樣反應(yīng)。在這種學(xué)習(xí)的環(huán)境中，設(shè)計(jì)師可以快速地判斷：命令內(nèi)容和次序是否正確，是否需要人機(jī)界面提示。
采用不斷改進(jìn)、連續(xù)優(yōu)化的方式，工程師可以使用這些控制臺(tái)記錄，精煉數(shù)據(jù)顯示和命令輸入技術(shù)。好的事情是，記錄可以為設(shè)計(jì)師顯示：在非常時(shí)間發(fā)生了什么。有些事情是很難觀察到的，除非你一直住在控制室，但現(xiàn)在就很容易觀察，因?yàn)槭褂霉ぞ呖梢圆蹲健氨荣惣\”或者“5佳球”。集成商使用控制臺(tái)記錄，可以實(shí)現(xiàn)他們的承諾，連續(xù)改進(jìn)會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)力，為客戶提供更多的附加價(jià)值。
形成閉環(huán)
在現(xiàn)在的環(huán)球經(jīng)濟(jì)中，競(jìng)爭(zhēng)無處不在，用戶的需求是極高的，容差（對(duì)于錯(cuò)誤和對(duì)于利潤(rùn))是很窄的。為了減少費(fèi)用和提升自動(dòng)化，很多工廠中的操作員人數(shù)很少。因此，留下的操作員承擔(dān)更大的責(zé)任，他們的行為可能很大程度影響著工廠的產(chǎn)出，最后成為商業(yè)績(jī)效。正像新全球經(jīng)濟(jì)需要新的業(yè)務(wù)運(yùn)行方式一樣，它需要新的方式，確保運(yùn)行能夠達(dá)到高效率、高質(zhì)量、靈活性和可用性。
在流程工業(yè)和離散工業(yè)的現(xiàn)代制造中，已經(jīng)在先進(jìn)控制軟件、制造執(zhí)行軟件和模型軟件上大量投入，從控制回路到供應(yīng)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)精心“調(diào)試”，因而驅(qū)動(dòng)了產(chǎn)品的高質(zhì)量和高生產(chǎn)率。調(diào)節(jié)回路的目的是減少錯(cuò)誤，因此會(huì)使工廠的運(yùn)行更高效，即使在擾動(dòng)、誤差或者負(fù)載變化的情況下，也能更快地返回穩(wěn)定狀態(tài)。
“忘記的回路”現(xiàn)在是操作員，他們通常培訓(xùn)到成為“平均”參數(shù)，在最穩(wěn)定狀態(tài)條件下運(yùn)行。操作員的先進(jìn)調(diào)節(jié)應(yīng)該有更好的輸出，用高質(zhì)量、少錯(cuò)誤和寬應(yīng)答去應(yīng)對(duì)操作條件。
視頻反饋是一種簡(jiǎn)單而高效的技術(shù)，閉合了自動(dòng)化系統(tǒng)中人的行為這個(gè)忘記的回路。高性價(jià)比、直接錄像和操作員的記錄回放，可以幫助制造商更具有競(jìng)爭(zhēng)性，同時(shí)為工廠運(yùn)行提供了質(zhì)量的支持，分析和培訓(xùn)的過程可以不斷重復(fù)。
（原創(chuàng)）
