第七章_人机界面(HMI)设计
hmi 人机界面设计流程
hmi 人机界面设计流程Human-machine interface (HMI) design process requires a systematic approach to ensure a seamless interaction between users and machines. 人机界面（HMI)的设计过程需要系统的方法，以确保用户和机器之间的无缝互动。
First and foremost, understanding the end-users' needs and expectations is crucial in the HMI design process. 首先并且最重要的是，在HMI设计过程中理解最终用户的需求和期望至关重要。
Conducting thorough research to gather insights into users' behaviors, preferences, and pain points is essential to create a user-friendly interface. 进行全面的研究以收集关于用户行为、偏好和痛点的洞察是创建用户友好界面的重要组成部分。
Moreover, involving end-users in the design process through interviews, surveys, and usability testing can provide valuable feedback to refine the HMI design. 此外，通过访谈、调查和可用性测试将最终用户融入设计过程，可以提供宝贵的反馈，以精细化HMI设计。
In addition to understanding users' needs, it is critical to consider the technical capabilities and limitations of the machine to ensure the feasibility of the HMI design. 除了理解用户的需求外，考虑到机器的技术能力和局限性，以确保HMI设计的可行性也至关重要。
工业自动化中的HMI界面设计
05
HMI界面设计最佳实践与案例分析
优秀HMI界面设计的特点
直观性
设计应简单明了，用户能够快速理解界面内 容和操作方式。
可靠性
界面应稳定、可靠，确保实时数据和操作的 准确性。
一致性
界面风格、布局和操作方式应保持一致，降 低用户学习成本。
定制性
根据不同行业和Байду номын сангаас户需求，提供一定程度的 定制化设计。
常见HMI界面设计问题与解决方案
问题一
界面复杂度过高
解决方案
采用简洁的布局和图标，减少不必要的元素 。
问题二
操作不够直观
常见HMI界面设计问题与解决方案
优化数据处理和传输，确 保实时性和准确性。
响应速度慢
提供操作提示和引导，减 少用户误操作。
解决方案
问题三
解决方案
常见HMI界面设计问题与解决方案
问题四
缺乏个性化设置
解决方案
提供一定程度的个性化选项，满足不同用户需求。
工业自动化中的HMI界面设计
目录
• HMI界面设计概述 • HMI界面设计要素 • HMI界面交互设计 • HMI界面设计与工业自动化系统的集成 • HMI界面设计最佳实践与案例分析
01
HMI界面设计概述
HMI的定义与特点
定义
HMI（人机界面）是一种用于实现人 与机器交互的界面，通过图形化界面 展示机器状态、操作控制等信息。
特点
HMI界面设计具有直观、易用、可操 作性强等优点，能够提供丰富的视觉 信息，使用户快速获取机器状态和操 作控制。
HMI在工业自动化中的作用
监控与控制
HMI能够实时显示工业自动化设 备的运行状态、参数等信息，方 便用户进行监控和控制。
工业设计中的人机界面设计
工业设计中的人机界面设计随着科技的发展和普及，人们对产品的需求和要求越来越高。
产品的功能、外观和使用体验已经成为衡量一个产品优劣的重要标准。
作为产品的重要组成部分，人机界面设计在工业设计中占据着重要的位置。
一、什么是人机界面设计人机界面设计（Human-Machine Interface，HMI）是指人与机器之间进行信息交互的界面设计，也叫人机交互界面设计。
它是将人、机器和信息三者结合在一起的一个桥梁，是人与机器之间沟通交流的重要方式。
人机界面设计包括硬件界面设计和软件界面设计。
硬件界面设计主要是指产品的物理外观和操作控件的设计；软件界面设计是指产品的图形界面（Graphical User Interface，GUI）设计，包括屏幕布局、图标设计、颜色等组成部分。
二、人机界面设计的重要性人机界面设计在工业设计中的重要性不言而喻。
它直接关系到产品的使用体验和用户满意度，也是产品市场竞争的重要因素。
良好的人机界面设计可以有效地提高产品的使用效率和便捷性，为用户带来更好的体验感受。
同时，人机交互界面的设计也涉及到产品的安全性和可靠性。
比如，一些医疗设备、军事装备和航空器等产品，人机界面设计的合理性直接关系到产品的使用安全和稳定性，不能掉以轻心。
三、人机界面设计的要素1.设计关注点在进行人机界面设计时，需要关注以下几个方面：（1）用户需求：了解目标用户及其需求，根据用户场景设计相应的交互方式和界面元素。
（2）互动体验：通过页面布局、颜色搭配、图标等元素的设计，提高用户互动的可视、可感、可知性。
（3）易学易用：设计要简单易懂，避免过于复杂或难以识别的操作控件。
（4）美学化：界面要美观舒适，提升用户的感知体验。
2.界面元素人机交互界面的设计需要考虑以下几个元素：（1）布局：界面的构造需要合理，使用者对产品的使用方便快捷。
（2）颜色和字体：颜色和字体的搭配需要合理，让用户能够感受到页面带来的舒适感。
（3）图标和图片：图标和图片的设计要简洁易懂，可以帮助用户更方便地理解和识别各个页面和操作。
hmi 的 设 计 方法;
hmi 的设计方法;关于HMI 设计方法，我们将逐步回答以下问题，以帮助你理解并应用这些方法。
第1 步：了解HMI 设计首先，让我们了解HMI（Human-Machine Interface）的基本概念。
HMI 是人机界面的缩写，用于表示任何人与机器或设备进行交互的方式。
例如，计算机屏幕、触摸屏、按钮、指示灯等都可以是HMI 的一部分。
设计一个好的HMI 对于提供用户友好的体验和高效的操作至关重要。
因此，我们需要了解以下内容：1.1 用户需求：了解用户的需求和期望是一个良好的HMI 设计的第一步。
问自己以下问题：用户是谁？他们需要什么？他们期望HMI 怎样操作？了解用户需求是设计过程中至关重要的一步。
1.2 任务分析：了解用户在使用HMI 过程中执行的具体任务是另一个重要的步骤。
通过观察和分析用户在使用HMI 时的行为和操作，我们可以发现他们的需求和行为模式。
这有助于我们设计一个更符合用户期望的HMI。
1.3 界面设计原则：了解基本的界面设计原则对于设计一个易于使用和直观的HMI 很重要。
考虑以下原则：简单明了、一致性、可见性、可操作性、反馈和容错性。
这些原则将成为你设计过程中的指导方针。
第2 步：用户界面设计过程一旦你已经了解了HMI 设计的基础知识，接下来，我们将讨论用户界面设计过程的关键步骤。
2.1 原型设计：根据用户需求和任务分析，设计一个初步的原型。
这可以是手绘的草图或使用软件工具创建的原型。
通过原型设计，你可以快速验证各种想法和设计方案。
2.2 用户测试：将你的原型呈现给一些目标用户，并观察他们在使用过程中的反应。
这有助于你收集用户的反馈和意见，从而优化你的设计方案。
2.3 互动设计：根据用户反馈和测试结果，对原型进行进一步优化。
这可能涉及到改变布局、颜色、图标和符号等。
确保你的设计能够提高用户的效率和满意度。
2.4 渐进式改进：HMI 设计是一个持续改进的过程。
通过与用户的反馈不断调整和改进你的设计，使之趋于完美。
hmi 的 设 计 方法; -回复
hmi 的设计方法; -回复HMI的设计方法(Human Machine Interface，人机界面)是为了使人与机器之间的交互更加便捷、高效而开发的一种技术。
它包括了软件和硬件两个方面，涵盖了交互设计、用户体验、可视化设计等多个领域。
本文将深入探讨HMI设计的方法和步骤，帮助读者更好地了解这一技术。
一、需求分析在开始设计HMI之前，首先需要明确用户的需求和期望。
通过与用户的沟通和调研，了解他们的使用场景、工作流程以及对HMI的要求，进而确定设计的目标和方向。
需求分析是HMI设计的关键步骤，因为只有对用户真正的需求有深入的了解，设计出的界面才能真正满足用户的期望。
二、界面布局界面布局是HMI设计的核心环节之一。
在进行布局时，应充分考虑用户的心理和认知特点，使得界面可读性高、操作性强。
合理的布局能够提高用户的效率和满意度。
在布局过程中，还需要考虑元素的层次关系、大小比例、图文结合等因素，营造出简洁、清晰、直观的界面。
三、交互设计交互设计是HMI设计过程中的重中之重。
通过设计交互方式和操作流程，使用户能够轻松、直观地与系统进行交互。
在交互设计阶段，需要确定各种交互元素(如按钮、菜单、滑块等)的样式和位置，并确保其易于寻找和操作。
此外，还需要注意交互过程的反馈机制，及时向用户提供操作结果和提示信息。
四、图形设计HMI的图形设计是其视觉特点之一。
通过图形的运用，可以使界面更加生动、直观，提高用户的使用体验。
在图形设计中，需要考虑色彩搭配、字体大小和排版、图标和图形的选择等方面。
同时，还要确保图形的使用不会影响用户的理解和操作。
五、用户体验测试为了验证设计的效果，需要对设计的HMI进行用户体验测试。
通过测试，可以发现潜在的问题和不足之处，并在设计中进行改进。
测试过程中，可以将设计好的HMI交给用户进行操作，观察他们的行为和反馈。
此外，还可以采用问卷调查、访谈等方式，收集用户对界面、功能和操作方式的意见和建议。
hmi 的 设 计 方法; -回复
hmi 的设计方法; -回复HMI的设计方法HMI（人机交互界面）是指人与机器之间进行信息交互的界面。
在当今科技快速发展的时代，HMI的设计方法变得越来越重要。
设计一种能够使用户对机器操作简单直观的HMI界面，不仅需要了解用户需求，还需要考虑人类心理、认知和行为等方面的因素。
本文将详细介绍HMI的设计方法，并分步回答相关问题。
第一步：了解用户需求了解用户需求是设计HMI界面的第一步。
设计师应该与终端用户进行交流，了解他们的工作环境、工作流程以及使用习惯。
通过用户访谈、问卷调查和现场观察等方式，收集关于用户需求的信息。
问题1：为什么了解用户需求是设计HMI界面的第一步？回答：了解用户需求可以确保HMI界面的实际操作与用户期望相符，提高用户满意度和工作效率。
第二步：界面布局设计界面布局设计是HMI设计的重要环节。
在设计界面布局时，应根据用户需求和任务特点，设计清晰、简明的布局结构。
合理安排各个功能模块的位置，使其易于寻找和操作。
问题2：为什么界面布局设计很重要？回答：良好的界面布局可以提高用户的操作效率、降低错误率，并且减少用户的学习成本。
第三步：颜色和图标设计颜色和图标是HMI界面中的重要元素。
在色彩设计方面，应选择合适的颜色搭配，使界面色调统一、明亮且易于识别。
图标设计应简洁明了，易于理解，并符合用户的使用习惯。
问题3：为什么需要注意颜色和图标的设计？回答：合理使用颜色和图标可以帮助用户更快地理解界面信息，提高操作的效率和准确性。
第四步：交互式设计交互式设计是HMI界面设计的关键环节。
在设计交互式界面时，应考虑用户的心理需求、认知负荷和界面反馈等方面因素。
合理的交互设计可以使用户操作更加直观、简单，并提供及时的反馈信息。
问题4：为什么交互式设计很重要？回答：良好的交互式设计可以提高用户的满意度、降低错误率，并且减少用户的认知负荷。
第五步：易用性测试易用性测试是设计HMI界面的最后一步。
通过对已设计的HMI界面进行测试，收集用户的反馈意见，发现和解决潜在的问题，以使界面设计更加完善。
hmi设计准则
hmi设计准则HMI设计准则HMI（Human Machine Interface）即人机界面，在工业自动化领域中扮演着非常重要的角色。
HMI设计准则是指在设计HMI界面时应遵循的一些规范和原则，以确保界面的易用性、可靠性和安全性。
本文将从几个方面介绍HMI设计准则。
一、界面布局界面布局是HMI设计中的关键要素之一。
良好的界面布局可以提高操作员的工作效率和准确性。
在界面布局中，应注意以下几点：1. 界面元素的分组和分类：将相关的功能模块或操作元素进行分组和分类，可以使界面更加清晰和易于理解。
例如，将不同的控制按钮按照功能进行分组，或者将相关的监控数据放在同一区域。
2. 界面元素的排列和间距：界面元素的排列应符合人眼的阅读习惯，例如从左到右、从上到下。
同时，应保持适当的间距，避免元素之间过于拥挤，影响操作员的操作。
3. 界面元素的大小和字体：界面元素的大小和字体应适中，既不会太小导致难以辨认，也不会太大占用过多的屏幕空间。
同时，字体的选择也应考虑到可读性和美观性。
二、交互设计交互设计是HMI设计中非常重要的一部分，它关注的是用户与系统之间的交互方式。
良好的交互设计可以提高用户的满意度和工作效率。
在交互设计中，应注意以下几点：1. 操作的简单性和直观性：界面上的操作应尽量简单和直观，操作员能够快速上手并且不容易犯错。
例如，采用常用的按钮样式和操作方式，避免过于复杂的操作流程。
2. 界面的反馈和提示：系统应给予用户及时的反馈和提示，以帮助用户理解当前的操作状态和结果。
例如，当用户点击按钮时，系统应立即给出响应，或者在界面上显示进度条来提示长时间操作的进展。
3. 异常处理和错误提示：系统应具备良好的异常处理和错误提示机制，当出现异常情况或用户操作错误时，能够及时向用户报告并提供解决方案。
例如，显示错误信息或弹出对话框提示用户如何正确操作。
三、可视化设计可视化设计是HMI设计中的重要方面，它关注的是界面的可视化效果和信息呈现。
hmi 场景设计法
hmi 场景设计法HMI（人机界面）场景设计法是指通过合理设计和布局HMI界面，使用户能够更方便、快捷地与机器或系统进行交互。
以下是一些HMI场景设计法的常见方法：1. 用户角色定义：首先要明确设计HMI界面的用户角色，不同角色对系统的需求和操作方式可能有所不同。
根据用户的角色，可以设计不同的界面布局和功能。
2. 信息层次结构设计：将HMI界面的信息按照层次结构进行组织和分类，使用户能够快速找到所需的信息。
常见的设计方法包括使用目录、标签、导航栏等。
3. 功能模块分类与分组：将HMI界面的功能模块进行分类和分组，使用户能够根据需要快速找到所需的功能模块。
可以使用分组、折叠式菜单、快速访问工具栏等方法来实现。
4. 显示和操作一致性：保持HMI界面的显示和操作一致性，即相同的功能或操作在不同的界面中应该有相同的显示方式和操作方式，以提高用户的学习和使用效率。
5. 界面布局和排版：合理的界面布局和排版可以提高HMI界面的可视性和易用性。
要考虑元素的大小、间距、对齐方式等因素，避免界面过于拥挤或混乱。
6. 显眼的反馈和提示：在HMI界面上添加显眼的反馈和提示，可以让用户清楚地知道自己的操作结果或系统状态。
例如，在一个按钮被点击后应该有相应的界面变化或提示信息。
7. 单一入口和导航：在HMI界面中提供单一的入口和导航，让用户能够方便地导航到所需的功能模块或界面。
可以使用菜单、导航栏、面包屑导航等方法。
8. 用户引导和帮助：为用户提供必要的引导和帮助信息，以帮助他们更好地理解和使用HMI界面。
可以在界面上添加提示信息、帮助按钮等。
综上所述，HMI场景设计法旨在提高HMI界面的易用性、可视性和效率，使用户能够更轻松地与机器或系统进行交互。
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
HMI总体设计 图形画面 数据记录与趋势视图 报警画面 报表系统 用户管理 通讯系统
第七章 人机界面（HMI）设计
人机界面（HMI：Human Machine Interface） 是操作人员、系统工程师与控制系统（DCS、 PLC等）交互的界面，一般来说系统工程师只负 责系统的生成、组态维护等工作，所以人机界 面更多的是指操作人员与控制系统交互的界面。
根据需要，设置DCS与上位监控计算机通讯，执行 优化控制和生产管理功能，或要求DCS与PLC实现 通讯，执行复杂的顺序控制及安全联锁功能。
在它自己的层上，在组态时可以将它隐藏。 ➢ 报警指示器
报警指示器是组态好的图形符号，在画面模板中组态的 报警指示器将成为项目中所有画面上的一个元件。报警出 现时它将显示在画面上，报警消失时它也随之消失。
第五节 报表系统
报表用于归档过 程数据和完整的 生产周期。可以 报告报警信息和 配方数据，以及 创建班次报表、 输出批量数据或 者对生产制造过 程进行归档。
第二节 图形画面
❖ 总貌画面
总貌画面显示 系统各设备、 装置、区域的 运行状态以及 全部过程参数 变量的状态、 测量值、设定 值、控制方式 （手动/自动状 态）、高低报 警等信息。
第二节 图形画面
❖ 分组画面
分组画面以模 拟仪表的仪表 盘形式按事先 设定的分组， 同时显示几个 回路的信息： 如过程参数变 量的测量值、 调节器的设定 值、输出值、
➢ 监控画面组态 ➢ HMI的通信功能 ➢ 编译和下载项目文件
➢ 运行阶段
第一节 HMI总体设计
❖ HMI软件设计
HMI软件一般都会提供丰富的组态功能，通过这些功能生成 运行监控画面，通过监控画面实现对生产过程的监视与控制， 实现对生产过程的操作。 这些功能包括： ➢ 面向对象的图形/图标系统 ➢ 安全性管理 ➢ 监视控制 ➢ 先进的报警 ➢ 多种交互方式
值）。
第四节 报警画面
❖ 报警用来指示生产过程中出现的事件或操作 状态，以便用报警信息对系统进行诊断。报 警信息（Alarm Message）简称为信息、消 息或报文。报警事件可以在HMI设备上显示， 或者输出到打印机。也可以将报警事件保存 在报警记录中，记录的报警事件可以在HMI 设备上显示，或者以报表形式打印输出。报 警包括自定义报警和系统报警。
控制方式等。
第二节 图形画面
❖ 单点画面
单点画面又称 为调整画面， 显示一个参数、 控制点的全部 信息以及实时 趋势和历史趋 势。从调整画 面也可以直接 对模拟回路进 行设定、调整
操作。
第三节 数据记录与趋势视图
❖ 数据记录与趋势视图
数据记录用于 获取、处理和 记录工业设备 的过程数据。 数据是指在生 产过程中采集 的，保存在HMI 设备连接的某 一自动化设备 存储器中的过 程变量（测量
第六节 用户管理
用户管理用于运行 时控制对数据和函 数的访问。创建并 管理用户和用户组。 在运行系统中，通 过“用户视图”来 管理用户和口令。 保证只有经过专门 训练和授权的人员 才能对设备进行设 计、调试、操作、 维修以及其它操作。
பைடு நூலகம்
第七节 通讯系统
❖ 通讯系统完成整个DCS各站之间以及与上位管理机 之间的信息交换，将控制站及输入/输出接口采集的 过程信号送往操作站显示、存储，将操作站的控制 指令送往控制站，将控制站的输出信号送往各终端 设备，接受来自上位管理机的指令，将规定的数据 送至上位管理机。
第四节 报警画面
❖ HMI组态软件两种图形对象：
➢ 报警画面
SIMATIC WINCC 软件组态的报警画 面。包括：报警时 间、过程变量名、 过程变量说明、过 程变量的当前值、 报警设定值、过程 变量的工程单位、 报警优先级别等。
第四节 报警画面
➢ 报警窗口 用事件触发的方式关闭和打开报警窗口。报警窗口保存
西门子公司的SIMATIC WINCC软件是人机界 面的组态软件。
第一节 HMI总体设计
❖ HMI的功能要求及组态的工作内容
HMI功能要求有：概貌显示、分组显示、单点显示、历史趋 势显示、报警点摘要显示、动态模拟流程显示，用文字或图 形动态地显示控制设备中开关量的状态和数字量的数值。通 过各种输入方式，将操作人员的开关量命令和数字量设定值 传送到控制设备。