人機界面（HMI）的發展進步,為製造業用戶帶來了生產效率的提高、圖形配置的簡化以及移動性的增加。在控制系統中，HMI像是「看門人」，它可防止運行人員被大量數據淹沒，並提供安全的操作指南。
現在，運行人員要做的事情越來越多，制定決策時需要考慮的數據和信息也更多。通過採用最佳實踐和準則來設計HMI，可以幫助運行人員改進處理信息的方式和工藝操作，提高生產效率。
在控制系統中,HMI像是「看門人」，它可防止運行人員被大量數據淹沒，並提供安全的操作指南。
自動化行業的應用趨勢促進了HMI的開發，從而幫助工廠改善過程安全和設施運營。現代HMI在以人為中心設計、圖形配置和圖形可移植性等領域的改進，使工程師和運行人員的工作效率更高。
人機界面開發的核心是以人為中心的設計研究,包括自動化設計人員、學術界和用戶之間的團隊協作。運行人員績效中心就是從事這方面研究工作的一個團隊，該合作組織通過研究、協作和人因工程，來解決人的能力以及局限性的問題。通過研究和用戶測試的堅實基礎，設計出符合於現代需求的人機界面。
從頭開始設計HMI，而不是在預先構建的人機界面上開展工作，意味著更少的配置返工以及與系統的原生集成，從而可以進一步簡化工程師和運行人員的工作流程。
現代HMI的設計原則
有效和無效顯示之間的區別，是數據如何提供可操作的信息。現代HMI的設計可圍繞用戶的需求，遵循如下以人為中心的設計原則，為用戶帶來更高的生產效率。
可視化：在值班期間與機器互動的過程中，運行人員在屏幕上能夠注意哪些內容，或者不注意哪些內容？這些答案將影響如何克服自動化和過程難題，以及如何處理潛在、代價高昂的錯誤。例如，研究在屏幕上大部分區域使用較暗的顏色，而在異常工況下則使用較為鮮豔的顏色，可以吸引運行人員的注意(圖1)。
圖 1:在艾默生公司的DeltaV實時操作員界面中，運行人員可以輕鬆地識別報警，並使用顏色和模式識別快速確定狀態。圖片來源: 艾默生
模式識別：顯示模式的使用提高了運行人員員評估工況的速度和準確性。在傳統的界面中，運行人員員需要讀取和比較數值。 現代的人機界面則使用人們更熟悉的模式（圖2），所以顯示本身就成為信息，只需要較少的解釋。
圖 2:改進後的循環表示形式，簡化了運行人員確定系統狀態所需的工作。
顯示導航：隨著工作領域或控制範圍的擴展，運行人員通常需要瀏覽數以百計的顯示頁面。由國際自動化學會(ISA)的運行人員績效和標準中心推薦的最佳實踐建議：根據設備區域，將顯示內容按信息的層次結構設計。層次結構化的目的，是使操作員能夠快速訪問所需的顯示頁面，並採取適當的操作。
不幸的是，層次結構並沒有被廣泛採用，因為大多數的HMI，在設計之初，其底層並沒有按照分層導航來設計，也不能提供有效的工具來創建分層顯示。現代HMI可以簡化分層顯示的創建過程。
簡化圖形配置
對控制系統HMI功能和顯示複雜性的要求不斷增加。但是，圖形配置工具並沒有跟上需要增加的速度——通常要求工程師使用程式語言來創建複雜的圖形解決方案。隨著現代人機界面的不斷發展，這些人機界面旨在使工程師能夠輕鬆創建基於以人為中心的設計環境。注意下面這些因素，將有助於使運行人員能夠提高生產力並優化整體操作。
減少對腳本的依賴：圖形配置不需要較高的軟體編程技術來創建、調整或適應不同的操作理念。在配置顯示畫面時，用戶期望更直觀的界面。這些顯示器只需很少的編程（如果有的話），並且可以確保滿足項目時間進度的要求。以人為中心的設計原則允許簡化某些任務，比如相關腳本編寫工作,提供圖形配置工具,使得在不需要大量腳本的情況下就可以實現複雜功能。
可自定義界面：不再由特定的工程師為所有的運行任務配置顯示頁面，以前運行人員必須等待工程師實施變更，製造商為運行人員提供更多的選擇。工程師可以配置運行人員的工作區域，並允許運行人員根據需要自定義部分內容。
變更管理：設備變更和控制策略在整個生命周期中不斷發展變化。顯示頁面必須相應進行修改。現代圖形工具可以提供內置的、用戶友好的功能，以減少配置顯示所需的時間。
可移動性與安全
在控制室和操作員工作站以外的顯示界面上，需要更頻繁地提供系統信息，以滿足不斷變化的用戶需求。工人現在習慣於隨時隨地的掌握信息，顯示界面也需要滿足他們的需求。
然而，對網絡安全越來越多的關注帶來了更高的要求，使得在控制室外安全發送過程控制信息變得更加困難。現代控制系統增加了網絡保護層以及其它安全保護。現代移動解決方案的設計基於更安全的體系結構，可以更輕鬆地提供查看訪問，而無需將顯示轉換為新格式。
舊的控制系統，往往沒有設計或安裝這些網絡安全需求。為響應這些安全需求,禁用了遠程訪問顯示器功能，這在以前是可以訪問的。但問題是現在工廠人員仍需要訪問這些系統信息。
現代人機界面的設計將移動性嵌入到界面中,以便能夠適應不同工廠環境下不斷變化的需求，而且隨著時間的推移，還可以進行擴展。現在，如果使用具有可移植性的安全顯示系統，那麼將來工廠實時改造時，根本不需要重新設計,就可以增加行動裝置的訪問功能。
當控制系統的人機界面滿足操作員和工程師的需求時，整個運營活動就自然會改善。運行人員可以更快識別問題，更容易處理信息，並且易於適應變化。此外，通過人機界面的改進，工程師可以更容易地採用行業製圖標準和最佳實踐。通過改善態勢感知，將數據轉化為有用的信息，使運行人員能夠快速而輕鬆地做出果斷決策，運行過程將變得更安全、更直觀、更有效
更關注HMI中的「人」
雖然人機界面以 "人"字開頭，但從以往大多數技術歷史來看， HMI對機器的支持力度要高於對人的支持。可以說,對機器提供信息的方式進行調整，一直是運營人員的負擔。近年來，HMI硬體逐漸開始採用在消費電子領域已經普及的、用戶友好的接口技術，在產品質量以及屏幕布局偏好等方面都進行了優化。對於許多機器製造商和最終用戶而言，使用塑料製成的、配備6英寸單點觸控螢幕的低端HMI設備已經過時。
可選的工業HMI硬體包括精密機械加工的鋁和鋼外殼，以及高清晰度寬屏或縱向屏幕等，擴展了傳統HMI的範圍。電容式多點觸摸技術，改變了硬體和軟體廠商對HMI的概念，更強調概念中 "人"的部分。
現在，可以通過滑動屏幕上的HMI軟體，而不用通過按下諸多按鈕訪問各種屏幕，就可以快速獲取所需的信息。隨著HMI軟體平臺的出現，可以集成HTML5和JavaScript等網絡開發標準，將行動裝置看作HMI硬體。這意味著HMI可以是任何帶有網頁瀏覽器的顯示屏。
基於Web的HMI
對機器運行人員和技術人員來說，基於Web的HMI的好處是，不需要停止手頭的工作,來回走到安裝在機器特定區域的HMI顯示器那裡去檢查參數或在調試過程中檢索數據,故障排除、啟動或切換。現在，這種情況正在發生變化，因為利用智慧型手機或平板電腦，基於Web的HMI可以 "緊隨" 工廠人員左右。
同樣的原則，也適用於可穿戴HMI的概念，這樣甚至是智能手錶和數據眼鏡也能將增強現實應用到工廠車間。在HMI屏幕之外，已經創建了可以啟用推送通知的通信應用程式。這些應用程式可以向所有移動和可穿戴設備發送與機器操作相關的消息。
儘管移動技術在HMI的應用中快速增長,但通信技術的進步並沒有阻礙將HMI設備安裝在機器上。使用物聯網通信標準，面板型PC(帶有內置顯示屏幕的、基於PC的控制器)可以將連續的工廠和製造數據發送到基於雲的服務中，以便在整個企業中查看和實施大數據分析。數據被安全地推送到分析儀錶盤或提供給基於Web的頁面，可以隨時隨地由授權用戶查看。