数据采集​​,DAQ

如何加速数据可视化

随着工业数据量呈指数级增长,人机界面(HMIs)提供了改进的数据可视化和讲故事工具,以支持智能自动化和战略决策

由莱安德罗恩泽 2021年4月1日
礼貌:ADISRA

“数据是新货币”是许多行业的口头禅。根据世界经济论坛,到2025年,每天产生的数据量预计将在全球范围内达到483个exabytes。

在我们的日常生活中,每当有人在谷歌上搜索信息、向Alexa求助、打开手机或智能手表时,都会产生数据。对于工业自动化部门,全球市场见解项目工业传感器出货量在2026年之前增长3亿美元。随着工业传感器、先进控制器和数据采集平台的日益普及,实时数据采集正以超乎寻常的速度增长,创造指数级增长。

然而,收集数据是不够的,它需要在上下文中可视化,作为有用的信息,以便快速和容易地解释。好的信息可以让用户建立意义,发现模式和异常,并得出结论。今天,随着从传感器、控制器、工业物联网设备和其他系统接收的大量数据,高级数据可视化变得至关重要。

人类的思想过程比文本或其他类型的数据更好地处理视觉数据,人类大脑还记住比基于文本的信息更好的故事和视觉,因此在这些格式提供信息至关重要。

大局

一些用户界面(UI)和数据可视化设计趋势开始影响工业自动化,包括使用现实生活中的图片、美学的极简主义和复杂的排版等概念。有效的用户界面需要用于本地人机界面(HMIs)、现场监控和数据采集(SCADA)系统,以及整体设备效能(OEE)显示,并显示高级分析和预测性维护的结果。这些ui需要吸引操作员的注意力,直观,并允许快速解释数据,以便采取行动。

一个微软的一项研究表明,在2000年,人类的注意力平均持续时间是12秒到了2013年,这个数字下降到了8秒。因此,设计师必须在创建数据可视化时加入预先注意的属性,这样操作人员就可以在不过度有意识的情况下注意到屏幕信息。

预分子加工

预先注意属性被定义为我们的大脑在毫秒内处理的属性,如颜色、形式、空间定位和运动。

颜色。颜色可以增强或分散数据可视化信息的注意力。ISA-101人机界面设计标准建议少量使用颜色,主要用于表示异常或异常状态。态势感知方法论——让用户在设计屏幕和仪表板时意识到环境——还提倡谨慎使用颜色和形状,以确保操作员的注意力被吸引到可操作的数据上。

当使用颜色进行数据可视化时,专家还始终始终和有效地使用颜色,了解所选调色板的文化意义。颜色的含义根据培养或颜色偏差而变化。例如,在西方文化中,红色经常用于表示警报或危险,而在中国红色代表良好的运气和成功。因此,在设计数据可视化屏幕时,需要在随着消息中传达的情况下在上下文中考虑颜色的效果。颜色应该有目的地使用,以引起注意并突出显示一部分数据,或者区分各种数据点。

亮度与颜色相关,黑暗数据仪表板 - 黑色背景与粉彩或霓虹色调色板 - 正在普及,这是由未来派电影如星球大战和苹果这样的主要品牌的启发。暗数据仪表板延长显示设备电池寿命并通过减少眼睛应变来提高视觉人体工程学,并根据当前光线条件自动调整亮度,便于在黑暗环境中使用。由于这些和其他优点,Dark Data Dashboards现在使用的比具有浅色主题的更远(见图1)。

图1:深色的人机界面仪表板在流行程度上已经超过了浅色的选项,但在考虑到最终用户的期望时,应该始终有意识地使用颜色。礼貌:ADISRA

图1:深色的人机界面仪表板在流行程度上已经超过了浅色的选项,但在考虑到最终用户的期望时,应该始终有意识地使用颜色。礼貌:ADISRA

形式。表单适用于区分屏幕上数据的属性。例如,动态增加物体或屏幕区域的大小或突出度,表明其重要性,并迅速吸引操作人员的注意。

空间定位。空间定位是用于表示数据的空间,并且它可以包括使用两维表示。大多数数据可视化在二维空间中描绘。然而,地理信息系统和三维表示对于代表地理分散资产是有效的。使用智能设备和传感器到处都部署,空间定位正在进行更重要的是实现数据可视化运行效率。

运动。运动一直是一种常见的方式来捕捉操作员的注意力。然而,必须注意避免恼人或分散注意力的移动,闪烁和弹出窗口。考虑一下网络广告商如何试图通过动态显示来吸引我们的注意力,以及这些广告中有多少会变得令人讨厌,并促使用户使用广告拦截软件。

如果正确实现,ui可以从数据仪表板上的动画按钮中受益,这是一种向操作人员指示何时需要操作的强大技术。这对于空间有限的移动设备尤其重要。

数据可视化的趋势

采用主动、持续的智能技术自动处理实时和历史数据,还可以帮助运营商处理不断增加的数据量。通过检测异常并产生有效的用户界面指示、警报和事件,数据可视化成为向操作人员发出潜在问题警报的有效方式。下面是一些额外的数据可视化趋势。

智能设备。智能设备无处不在,随时随地收集数据,促进数据的扩散。然而,随着数据的老化,数据的价值会逐渐减少,因此数据可视化必须在更接近原始数据的地方进行,同时提供企业级的可视化。此外,跨分布式数据集的连接允许组织识别这些不同设备之间有价值的连接、关系和见解。

根据IDC,到2024年,“70%的企业将集成其边缘生成的数据利用基于云的企业系统,允许基于IOT分析的实时行动。“智能设备的合并提供实时数据分析,以及更接近数据的可视化,同时将这些数据集结合到公司架构中,提供了决策者,其中包含所需的信息,在哪里以及它们需要它时。

移动设备在我们的生活中变得不可或缺,同样将在企业数字化中发挥积分数据可视化作用。移动设备具有有限的图形房地产,需要在这些设备上进行数据可视化,以清晰,简单,紧凑和简洁。随着注意力跨度,移动设备上的数据可视化必须提供意识,同时简化交互功能。

讲故事。使用传统的HMI/SCADA和仪表板的数据可视化显示操作员正在发生什么,而不是为什么。数据讲故事是一种用引人注目的叙述来传达为什么的方法。数据讲故事将信息置于上下文环境中,减少了错误解释的机会(参见图2)。

图2:有效的数据可视化叙述,在这个ADISRA SmartView屏幕截图中描述,可以沟通之前/之后或好/坏的比较,不仅解释发生了什么,而且解释为什么。礼貌:ADISRA

图2:有效的数据可视化叙述,在这个ADISRA SmartView屏幕截图中描述,可以沟通之前/之后或好/坏的比较,不仅解释发生了什么,而且解释为什么。礼貌:ADISRA

Gartner预测表明数据讲故事将是用户在2025年消耗分析数据的主要方式。数据讲故事是指为运营商量身定制的数据、叙述和视觉效果,以有效地传达可操作的见解。

换句话说,数据可视化是以图形方式表示数据,而数据讲故事是在数据背后的含义。这提供了一种以简单,简洁的方式整合复杂数据的叙述,导致故事解释数据后面的方式和原因。

实时可视化。对于工业自动化应用来说,实时可视化数据并不是什么新鲜事。然而,由于数据收集的速度越来越快,部署的智能设备和传感器的数量也越来越多,需求也在扩大。实时可视化必须收集、聚合、关联和提供分析,以加速决策过程。实时分析将成为帮助用户了解正在发生的事情的重中之重。随着设备变得更加智能,它们通信的数据将包含更多的信息(参见图3)。

图3:像ADISRA SmartView这样的现代HMIs将继续显示数据,但必须能够收集、聚合、关联和分析许多来源,以创建上下文,加速用户决策。礼貌:ADISRA

图3:像ADISRA SmartView这样的现代HMIs将继续显示数据,但必须能够收集、聚合、关联和分析许多来源,以创建上下文,加速用户决策。礼貌:ADISRA

策划有效的数据沟通

根据福布斯的说法,350亿智能设备将在2021年之前在线到2025年将增长到750亿美元。随着数据量的增加,人们的注意力持续时间的减少,数据可视化变得越来越重要。随着数据可视化变得更加直观和数据讲故事原则的应用,数据的有效性将会提高。

随着认知框架的出现,数据可视化达到了新的高度。认知框架被定义为一组关于人类如何处理数据的心理社会理论元素。HMIs、SCADA、OEE、高级分析和预测性维护的仪表板必须不断发展,以支持大量数据的可视化,同时提供最佳的可视化通信技术。有效的数据可视化是直观的,提供简单的视觉识别,并能够快速理解所呈现的数据。

数据讲故事将在工业仪表板上变得更加普遍,用于交流实时数据和分析。用于数据可视化的机器学习技术将继续提升到优化可操作决策的传统工业市场。

数据燃料智能自动化与战略决策的力量。在简化策划数据并以对用户吸引的方式传达的语境信息时,数据可视化存在美感。与智能配置耦合的正确数据可视化软件将提供这些和其他优势,以便在整个企业中提供改进的操作。

本文出现在应用自动化补充控制工程yabo888vip


莱安德罗恩泽
作者简介:Leandro Guimarães Coeli是ADISRA, LLC的合伙人,负责客户应用和服务。他在工业自动化领域有超过16年的经验,在SCADA、HMI、数据库、web和应用通信方面有技术专长。在加入ADISRA之前,Coeli在工业自动化系统集成公司PhiSystems, Ltda担任了13年的所有者和合伙人,他还在InduSoft担任了多年的工程师。