HMI多任务操作设计：如何避免多设备监控时的注意力分散？

在中央控制室或大型产线监控站，操作员如同空中交通管制员，需要同时掌控数十个信息源。糟糕的HMI设计会导致认知超载、注意力涣散、关键报警遗漏。优秀的多任务HMI设计，其核心哲学是 "主动管理注意力，而非被动呈现信息" ，通过界面架构引导操作员在正确的时间，关注正确的事情。

一、 界面架构：主次分明的"指挥台"布局

1. "焦点+上下文"的视觉范式：

   1. 主工作区（70-80%屏幕）：作为单一任务焦点区。全屏显示当前被操作或需要深度分析的单台设备详细界面，包含所有控制、参数、趋势图。任何时刻，有且只有一个设备占据此区域。

   2. 全局状态栏/仪表板（顶部或侧边）：显示最高级别的汇总信息，如全线总产量、综合OEE、当前最高优先级报警。用于回答"整体是否正常？"。

   3. 设备阵列监视区（侧边或底部）：以统一的小卡片形式，列表化展示所有其他被监控设备的核心状态。每张卡片仅包含：设备图标/编号、最关键的状态指示灯（绿/黄/红）、1-2个核心参数值（如转速、温度）。其作用是回答"其他设备有没有'着火'？"。

2. 平滑的上下文切换：

   1. 在设备阵列监视区点击任意卡片，该设备的详细界面应以平滑的过渡动画（如淡入淡出、滑动）在主工作区打开。

   2. 这种设计明确了 "我正在监控A，但我知道B、C、D的状态，并能瞬间切换到它们" 的认知模型。

二、 异常驱动的注意力管理

1. 分级报警的"强介入"策略：

   1. 低级/提示性报警：仅记录在日志中，或在状态栏滚动显示，不打断当前操作。

   2. 中级/警告性报警：触发设备卡片在阵列监视区高亮闪烁（黄色），并可能伴随一声提示音。

   3. 高级/故障性报警：必须强制打断。除了对应卡片变红闪烁，主工作区上方应立即滑入一个不可关闭的报警横幅，清晰描述故障（如"挤出机2#：电机过温，建议立即检查冷却水"），并提供 "一键切换" 按钮。点击后，主工作区自动切换到故障设备界面。

2. 基于规则的智能提示：

   1. 系统可内置规则，在特定情境下主动提示。例如，当"反应釜A"升温至临界点时，系统可自动在边缘弹出提示："反应釜A即将到达设定温度，关联的进料泵B是否需要准备启动？"

三、 任务清单与工作流支持

1. 个人任务队列：

   1. 界面集成一个 "待办事项"侧边栏。系统报警、计划性任务（如"下午2点更换过滤器"）、或操作员自己添加的备忘，都会汇集于此。

   2. 每项任务可标记状态（待处理、进行中、已完成），形成个人工作流。这帮助操作员在纷杂信息中，结构化地管理自己的注意力与时间。

某化工联合装置控制室的成功改造：

该控制室一名操作员需监控超过30个反应釜与塔器，原先所有参数平铺在多个屏幕上，漏看报警时有发生。

• 实施"焦点+上下文"模式重设计后：

  • 主屏只显示一个设备的深度信息。

  • 右侧竖栏排列所有设备的状态卡片（仅颜色和核心压力值）。

  • 致命报警强制弹出并占据主屏20%区域，直至确认。

• 成效：

  • 操作员在多设备监控中的关键报警遗漏率从25%骤降至3%以下。

  • 平均故障响应时间缩短了50%。

  • 操作员主观压力感显著下降，因界面提供了清晰的"关注路径"。

总结：多任务HMI设计的精髓，在于理解人类注意力的有限性，并通过界面主动进行 "认知分流" 。它将海量信息按优先级和相关性进行分层、筛选与推送，让操作员从"信息的搜寻者与过滤者"转变为"决策的执行者与指挥者"，从而在复杂监控环境中保持高效与可靠。