Thiết kế màn hình HMI 2026 — 4 lớp quyết định báo giá phát triển HMI

Khi thuê ngoài việc thiết kế màn hình HMI, nhiều nhà máy phát hiện ra rằng cùng một thiết bị và cùng một số lượng màn hình lại nhận về những báo giá chênh nhau gần gấp đôi. Nguyên nhân nằm ở chỗ công việc này bị đặt hàng như thể chỉ là “vẽ màn hình”. Trên thực tế, trước khi nét vẽ đầu tiên xuất hiện, đã có bốn lớp quyết định được chốt: thiết kế thông tin, thiết kế cảnh báo, đa ngôn ngữ và phân quyền, và đầu ra của dữ liệu. Bạn tự quyết định được bao nhiêu trong bốn lớp đó sẽ định đoạt cả chi phí lẫn việc màn hình có thực sự được dùng ngoài hiện trường hay không. Bài viết này diễn giải bốn lớp ấy theo thực tế vận hành của các nhà máy tại Đông Nam Á.

Thiết kế màn hình HMI: 90% được quyết định trước khi vẽ

Khi bạn nói với nhà chế tạo thiết bị hoặc công ty phần mềm rằng “làm giúp tôi màn hình cảm ứng cho máy này”, rất ít người đặt hàng có thể giải thích được cơ sở của con số báo giá nhận về. Phần lớn hình dung rằng giá sẽ bằng số màn hình nhân với đơn giá mỗi màn hình. Nhưng khi hỏi ba nhà cung cấp, khoảng cách giữa báo giá cao nhất và thấp nhất có thể lên tới gần hai lần, dù bạn đã đưa cùng một thiết bị, cùng một PLC và cùng một số lượng màn hình.

Khoảng cách đó không đến từ đơn giá nhân công. Nó đến từ mức độ mà mỗi nhà cung cấp nhìn thấy được “trong yêu cầu này còn bao nhiêu thứ chưa được quyết định”. Bản thân thao tác vẽ màn hình thực ra không chiếm phần lớn khối lượng công việc. Thứ quyết định khối lượng là các phán đoán thiết kế: hiển thị gì và không hiển thị gì trên màn hình đó, bit lỗi nào của PLC sẽ được đưa ra cho con người nhìn thấy, ai được phép thao tác gì, và con số hiện trên màn hình sẽ được lưu ở đâu. Nếu những điều này còn bỏ ngỏ khi đặt hàng, phía phát triển buộc phải “vừa làm vừa quyết”, và họ sẽ tính rủi ro đó vào báo giá. Ngược lại, nếu chúng được bàn giao dưới dạng đặc tả kỹ thuật, việc vẽ màn hình gần như trở thành công việc cơ khí. Khi báo giá chênh lệch, bên đắt hơn không hẳn là bên bất hợp lý; nhiều khi họ chỉ đơn giản là đã cộng thêm phần việc quyết định mà lẽ ra thuộc về bạn.

Cấu trúc này trùng khớp với cách tư duy của các tiêu chuẩn quốc tế về HMI. ISA-101.01-2015 cùng hai báo cáo kỹ thuật ISA-TR101.01-2022 (HMI Philosophy) và ISA-TR101.02-2019 (Usability and Performance) do ISA ban hành đều coi HMI không phải là “sản phẩm màn hình” mà là một vòng đời gồm thiết kế, triển khai, vận hành và cải tiến liên tục. Phạm vi áp dụng cũng không giới hạn ở quá trình liên tục mà bao gồm cả sản xuất theo mẻ và sản xuất rời rạc. Tháng 8 năm 2024, tiêu chuẩn quốc tế IEC 63303 Edition 1.0 được ban hành trên nền ANSI/ISA-101.01. Tiêu chuẩn này do nhóm công tác WG19 thuộc IEC TC65/SC65A soạn thảo, định nghĩa toàn bộ vòng đời của HMI từ giai đoạn hình thành ý tưởng đến khi ngừng sử dụng, cùng hệ thuật ngữ, mô hình và quy trình công việc để duy trì HMI. Nói cách khác, chính phía tiêu chuẩn quốc tế cũng xác định rằng HMI không phải thứ làm xong rồi bàn giao là hết, mà là đối tượng phải được duy trì song song với vận hành.

Dưới đây là bốn lớp mà bài viết này bàn tới. Mỗi chương tiếp theo sẽ đào sâu một dòng của bảng này.

Ngoài ra còn một trục thứ năm: ranh giới giữa tự làm và thuê ngoài. Quan điểm của bài viết này là thứ cần giữ lại trong nội bộ là đặc tả, không phải thao tác vẽ. Ranh giới này càng quan trọng ở những cơ sở có nguồn lực thiết kế mỏng nhưng tốc độ thay đổi thiết bị lại nhanh, vốn là tình trạng phổ biến ở các nhà máy trong khu vực.

HMI là gì | Vẽ lại ranh giới giữa màn hình cảm ứng, SCADA và Andon

Khi bắt đầu phát triển màn hình HMI, chướng ngại đầu tiên thường là thuật ngữ. Nếu trong nội bộ, các khái niệm “màn hình cảm ứng”, “HMI”, “SCADA” và “Andon” bị dùng lẫn lộn, thì đặc tả gửi cho nhà thầu cũng sẽ lẫn lộn theo. Bốn thứ này khác nhau ở vị trí đặt và ở trách nhiệm mà chúng gánh.

Khi ranh giới này mơ hồ, đặc tả đặt hàng sẽ méo theo những kiểu rất điển hình. Thường gặp nhất là bắt màn hình cảm ứng gánh luôn vai trò của SCADA: đưa biểu đồ sản lượng theo tháng lên bảng điều khiển của máy, hiển thị thêm trạng thái của các chuyền khác, rồi giao luôn việc quản lý danh mục sản phẩm. Kết quả là số màn hình phình ra, chiếm dụng năng lực xử lý và bộ nhớ của thiết bị HMI, khiến thao tác vận hành, thứ thực sự quan trọng, trở nên chậm chạp. Ở chiều ngược lại, cũng có trường hợp thông tin “hiện đang ở trạng thái nào” đáng lẽ chỉ cần Andon là đủ, lại bị thiết kế sao cho phải đi tới tận trước màn hình cảm ứng mới biết được.

Nguyên tắc phán đoán rất đơn giản: quyết định vị trí đặt thông tin theo chỗ đứng của người cần thông tin đó. Thông tin mà người đang đứng trước máy cần ngay lúc này thuộc về màn hình cảm ứng. Thông tin cho người muốn biết trạng thái từ xa thuộc về Andon. Thông tin cho người muốn xem xu hướng về sau thuộc về SCADA hoặc hệ thống cấp trên. Chỉ cần làm rõ việc phân chia này ngay từ đầu, số lượng màn hình sẽ giảm thấy rõ.

Cần lưu ý rằng cơ chế gửi thông báo tới người phụ trách khi có bất thường lại là một lĩnh vực khác với thiết kế giao diện HMI. Việc lấp khoảng thời gian không có người đứng trước máy, hoặc ca đêm khi nhân lực mỏng, được trình bày riêng trong bài về hệ thống thông báo bất thường thiết bị. Làm cho ô cảnh báo trên HMI sáng đỏ và gửi tin tới điện thoại của người phụ trách là hai bài toán thiết kế khác nhau. Gộp cả hai vào một khái niệm “xử lý cảnh báo” sẽ khiến phần thảo luận về lớp 2 trở nên mơ hồ.

Lớp 1 | Thiết kế thông tin: quyết định thứ KHÔNG hiển thị khi bình thường

Quyết định điều gì

Ở lớp 1, thứ được quyết định là cấu trúc của màn hình. Cụ thể gồm ba việc: phân cấp màn hình, thông tin đặt trên từng màn hình, và các thành phần hiển thị thường trực.

Quyết định quan trọng nhất ở đây là phép trừ chứ không phải phép cộng. Bạn không quyết định “hiển thị cái gì” mà quyết định “khi vận hành bình thường thì KHÔNG hiển thị cái gì”. Tư duy này bắt nguồn từ triết lý thiết kế mang tên High Performance HMI, dựa trên các nghiên cứu của ASM Consortium và đã được đưa vào ISA-101. Cốt lõi của nó là nguyên tắc report by exception (chỉ báo cáo khi có ngoại lệ). Màn hình lúc bình thường chỉ cần truyền đạt thông điệp “mọi thứ đang nằm trong dự kiến” với tải nhận thức thấp nhất có thể; và chỉ đúng khoảnh khắc một đại lượng vượt ra ngoài dải vận hành dự kiến thì mới thể hiện điều đó theo cách không thể bỏ sót. Với thiết kế này, người vận hành không phải đọc kỹ màn hình mọi lúc, mà chỉ cần hướng sự chú ý vào những thời điểm có thay đổi.

Phân cấp màn hình thường được dựng theo bốn tầng. Trên cùng là trạng thái tổng thể của nhà máy hoặc chuyền, kế đến là màn hình vận hành theo từng máy hoặc từng cụm, bên dưới nữa là các giá trị cài đặt chi tiết và đồ thị xu hướng, và dưới cùng là màn hình chẩn đoán hoặc bảo trì cho từng thiết bị riêng lẻ. Thứ người vận hành nhìn hằng ngày chỉ nằm ở hai tầng trên cùng; phần còn lại chỉ cần đi tới được khi có nhu cầu là đủ. Chốt phân cấp này trước sẽ loại bỏ những cuộc tranh luận lặt vặt kiểu “thông tin này nên đặt ở màn hình nào”.

Điều gì xảy ra ngoài hiện trường nếu bỏ sót

Nếu bỏ qua thiết kế thông tin khi đặt hàng, gần như chắc chắn bạn sẽ nhận về màn hình kiểu “nhồi hết lên”. Mọi dữ liệu PLC đang có đều được đưa lên dưới dạng số, toàn bộ đèn cảm biến được xếp lên hình vẽ mặt cắt của máy, còn chỗ trống thì thêm đồ thị nhiệt độ và áp suất. Với người thiết kế, đó là thiện chí; với hiện trường, kết quả lại ngược lại.

Trên một màn hình mà thông tin được rải đều khắp nơi, bất thường xảy ra cũng không nổi bật. Trong màn hình có 40 đèn cảm biến xếp cạnh nhau, việc một đèn đổi màu là điều mắt người không phát hiện được. Hệ quả là người vận hành thôi nhìn màn hình và chuyển sang phán đoán bằng các dấu hiệu vật lý như tiếng máy lạ hay tình trạng kẹt băng tải. Màn hình vất vả làm ra rốt cuộc tồn tại cũng như không.

Triệu chứng thứ hai là lạm dụng màu. Nếu vẽ toàn bộ máy bằng bảng màu rực rỡ và gán màu cho mọi thiết bị theo kiểu đang chạy là xanh lá, chờ là xanh dương, thì màu sắc bão hòa và không còn màu nào đủ sức thu hút chú ý. Lúc bất thường có hiện màu đỏ đi nữa, nó cũng chìm giữa những chi tiết trang trí đỏ sẵn có trên màn hình. Trong thiết kế High Performance HMI, màn hình lúc bình thường được dựng bằng tông độ bão hòa thấp gần với thang xám, còn màu có độ bão hòa cao chỉ dành riêng cho việc thể hiện sai lệch. Cách phối màu này trông có vẻ nhạt nhòa nên thường bị chê là “buồn tẻ” trong buổi trình bày đầu tiên với ban lãnh đạo, nhưng khi vào vận hành thì đánh giá sẽ đảo chiều.

Viết gì trong đặc tả đặt hàng

Để truyền đạt thiết kế thông tin cho nhà thầu, bạn không cần vẽ phác thảo màn hình. Chỉ cần viết bằng lời bốn hạng mục sau là đủ.

Chỉ cần bốn dòng này trong đặc tả, phương châm vẽ màn hình của phía phát triển đã được cố định. Ngược lại, nếu thiếu bốn dòng đó mà chỉ nói “làm màn hình dễ nhìn giúp tôi”, thì định nghĩa của “dễ nhìn” sẽ phụ thuộc vào cảm quan cá nhân của lập trình viên.

Lớp 2 | Quản lý cảnh báo HMI: màn hình kêu mãi cũng như không có

Quyết định điều gì

Ở lớp 2, thứ được quyết định là trong số các bit lỗi mà PLC đang có, bit nào sẽ được đưa ra cho con người nhìn thấy. Và với những bit đã chọn hiển thị, phải quyết định ai sẽ làm gì.

Ở nhiều thiết bị, phía PLC tồn tại từ vài trăm đến vài nghìn bit lỗi: đứt dây cảm biến, công tắc hành trình không nhận, cảnh báo servo, quá tải biến tần, hết thời gian chờ truyền thông. Nếu đổ toàn bộ chúng vào danh sách cảnh báo của HMI một cách máy móc, cảnh báo sẽ không còn là “thông tin” mà trở thành “nhiễu”. Thiết kế lớp 2 chính là chặn dòng đổ đó lại và cho từng mục đi qua một lần phán đoán.

Tiêu chí phán đoán chỉ có một: khi cảnh báo này xuất hiện, có hành động nào mà con người phải thực hiện không? Cảnh báo không kéo theo hành động thì không phải là cảnh báo. Nó có thể đáng lưu lại như một bản ghi, nhưng không có lý do gì để chen vào màn hình của người vận hành. Thay đổi tiêu chí từ “báo vì lấy được dữ liệu” sang “báo vì con người cần hành động” chính là nội dung của lớp này.

Đưa các chỉ tiêu định lượng vào đặc tả

Quản lý cảnh báo HMI có sẵn những chỉ tiêu định lượng để tham chiếu. Cách hiểu dễ nhất là: ISA-18.2 đưa ra khung quản lý cảnh báo ở dạng định tính, còn EEMUA 191 đưa ra các mốc định lượng tương ứng với khung đó. Những con số tiêu biểu như sau.

Nguồn của các con số này là bản tổng hợp tiêu chuẩn quản lý cảnh báo của exida và tài liệu “Alarm Management by the Numbers” của Emerson. Chúng được xây dựng chủ yếu cho ngành công nghiệp quá trình liên tục, nhưng tiền đề “số lượng cảnh báo mà một người vận hành xử lý được luôn có giới hạn” thì không thay đổi kể cả với HMI của thiết bị sản xuất rời rạc. Có đưa nguyên các con số vào đặc tả hợp đồng hay không còn tùy tính chất máy, nhưng ít nhất khi đặt chúng làm mục tiêu thiết kế, cuộc thảo luận về định nghĩa cảnh báo sẽ thoát khỏi cảm tính.

Điều gì xảy ra ngoài hiện trường nếu bỏ sót

Ở những thiết bị bỏ qua thiết kế cảnh báo, hiện tượng tiến triển theo một khuôn mẫu khá cố định.

Đầu tiên là cơn lũ cảnh báo ngay sau khi chạy thử. Máy đang trong giai đoạn hiệu chỉnh nên nhiều chỗ chạm ngưỡng, danh sách cảnh báo đầy ắp. Tới đây hiện trường kết luận “đang chạy thử nên chuyện đó bình thường” và bắt đầu thói quen nhấn nút xóa mà không đọc danh sách. Tiếp theo là sự cố định của thói quen đó. Vào sản xuất hàng loạt, cảnh báo vẫn không giảm, và động tác nhấn cho hết trở thành phản xạ. Cuối cùng, khi một cảnh báo thực sự cần xử lý xuất hiện, đúng động tác đó lại được thực hiện. Đây chính là hiện tượng mệt mỏi vì cảnh báo (alarm fatigue).

Tại các nhà máy có vốn nước ngoài trong khu vực, tiến trình này còn nhanh thêm một nấc. Nếu nội dung cảnh báo vẫn để nguyên tiếng Nhật hoặc tiếng Anh, công nhân địa phương ngay từ đầu đã không đọc được. Không đọc được thì không phán đoán được, nên ngoài việc “nhấn cho hết” họ không còn lựa chọn nào khác. Khi thất bại ở lớp 2 chồng lên việc chưa làm lớp 3, chức năng cảnh báo coi như đã chết ngay từ lúc thiết bị bắt đầu chạy.

Thất bại này còn phát tác khi bạn muốn phân tích những lần dừng vặt, tức tình trạng máy không hẳn là dừng hẳn nhưng sản lượng không lên. Nếu lịch sử cảnh báo chỉ là một chuỗi “bản ghi của những lần nhấn xóa”, bạn không thể phân loại nguyên nhân dừng. Cách bóc tách nguyên nhân dừng được trình bày trong bài đối sách dừng vặt và cách hiểu OEE đặt tiền đề rằng từng cảnh báo đã được định nghĩa có ý nghĩa riêng.

Viết gì trong đặc tả: bảy hạng mục hợp lý hóa cảnh báo

Hợp lý hóa cảnh báo (alarm rationalization) là công việc kiểm kê và lập tài liệu cho từng ứng viên cảnh báo. Với mỗi cảnh báo, bạn điền bảy hạng mục sau.

Công việc điền bảy hạng mục này nhà thầu không thể tự làm một mình. Người viết được nguyên nhân, hệ quả và hành động chính là bên vận hành thiết bị. Nói ngược lại, nếu bên đặt hàng lập sẵn bảng này rồi bàn giao, phần việc của phía phát triển chỉ còn là chuyển nó thành màn hình và logic, và độ bất định của báo giá giảm mạnh. Số lượng định nghĩa cảnh báo là một trong những yếu tố chi phối báo giá, như sẽ nói ở phần sau, nhưng ai là người lập ra định nghĩa đó mới là thứ làm thay đổi bản chất con số.

Trên thực tế, điền đủ bảy hạng mục cho toàn bộ bit lỗi là gánh nặng quá lớn. Cách làm thực dụng là trước hết phân loại toàn bộ bit thành ba nhóm: “hiển thị cho người”, “chỉ lưu bản ghi” và “không đưa lên HMI”; sau đó chỉ viết bảy hạng mục cho nhóm “hiển thị cho người”. Chỉ riêng bước phân loại này đã cắt giảm đáng kể số lượng đổ vào danh sách cảnh báo.

Lớp 3 | HMI đa ngôn ngữ và phân quyền: nơi màn hình của công ty mẹ mất tác dụng

Quyết định điều gì

Ở lớp 3, thứ được quyết định là ai thao tác gì, bằng ngôn ngữ nào. HMI đa ngôn ngữ và thiết kế phân quyền thoạt nhìn là hai chuyện khác nhau, nhưng trong thực tế nên xử lý trong cùng một lớp thì mới không đổ vỡ. Lý do rất đơn giản: câu trả lời cho cả hai đều xuất phát từ cùng một câu hỏi, đó là ai sẽ đứng trước màn hình này.

Khi một thiết bị được thiết kế tại công ty mẹ ở Nhật rồi đưa sang nhà máy ở Đông Nam Á, màn hình thường sang nguyên trạng. Có khi vẫn là tiếng Nhật, có khi được bổ sung phần tiếng Anh. Tiền đề ngầm ở đây là “người thao tác máy sẽ đọc được tiếng Nhật hoặc tiếng Anh”. Rất ít cơ sở sản xuất thực sự thỏa mãn tiền đề này.

Điều gì xảy ra ngoài hiện trường nếu bỏ sót

Khi tiền đề đó sụp đổ, triệu chứng hiện ra dưới dạng kỹ sư biệt phái bị bám máy. Mỗi lần đổi mẫu, mỗi lần nhập giá trị cài đặt, mỗi lần có cảnh báo, người biệt phái hoặc nhân viên địa phương biết tiếng Nhật lại bị gọi. Khối lượng công việc của người bị gọi tăng tỷ lệ thuận với số máy và lấn sang các nhiệm vụ khác. Rồi đúng vào khoảnh khắc người đó nghỉ phép hoặc hết nhiệm kỳ, cỗ máy trở thành thiết bị không ai chỉnh được cài đặt.

Triệu chứng này nặng thêm cùng với biến động của môi trường lao động. Theo khảo sát của JETRO đối với các doanh nghiệp Nhật Bản tại Thái Lan, tỷ lệ tăng lương là 3,8% năm 2023, 4,58% năm 2024 và dự kiến 4,64% năm 2025, tức biên độ tăng ngày càng rộng. Cũng trong khảo sát đó, tỷ lệ doanh nghiệp cảm nhận thiếu hụt nhân lực công nhân ngành chế tạo là 42,3%. Đây là số liệu của thị trường Thái Lan, nhưng bài toán mà nó mô tả, chi phí lao động tăng dần và khó tuyển đủ người có tay nghề, là bài toán chung của các nước sản xuất trong ASEAN, và các nhà máy tại Việt Nam cũng đang đối diện cùng một áp lực. Càng khó tuyển người thì càng phải mở rộng phạm vi công việc mà công nhân hiện có đảm đương được. Vậy mà nếu màn hình máy vẫn không đọc được, công nhân bị đóng khung ở trạng thái “chạy được máy nhưng không đổi mẫu được”, và độ linh hoạt của cả nhà máy giảm xuống.

Nếu đặt tiền đề rằng công nhân sẽ thay đổi với một tần suất nhất định, sẽ nảy sinh thêm một luận điểm nữa: chi phí đào tạo. Nếu màn hình viết bằng tiếng bản địa, việc bàn giao cho công nhân mới có thể thực hiện bằng cách vừa chỉ màn hình vừa giải thích. Với màn hình bằng ngôn ngữ không đọc được, việc đào tạo biến thành học thuộc vị trí kiểu “cái nút ở chỗ này”, và chỉ cần bố cục màn hình thay đổi một chút là phải đào tạo lại từ đầu.

Thực tế triển khai đa ngôn ngữ: phương thức chuyển đổi và bài toán chữ

Nói đa ngôn ngữ thì dễ, nhưng cách hiện thực có nhiều mức độ khác nhau.

Chốt xong phương thức rồi thì tới phần thực tế của chính con chữ. Đây là chỗ mà những người thiết kế chỉ quen làm việc với một ngôn ngữ hay bỏ sót nhất.

Thứ nhất là bề rộng chữ. Một từ gói gọn trong bốn ký tự tiếng Nhật lại thành EMERGENCY STOP trong tiếng Anh, và có độ dài khác nữa trong tiếng Thái hay tiếng Việt. Nếu thiết kế khung nút và nhãn theo số ký tự tiếng Nhật, ngay khoảnh khắc đổi ngôn ngữ, chữ sẽ tràn ra ngoài hoặc bị thu nhỏ tới mức không đọc nổi. Khung phải được thiết kế theo ngôn ngữ dài nhất.

Thứ hai là chiều cao dòng của tiếng Thái. Chữ Thái có dấu thanh và dấu nguyên âm nằm trên và dưới đường cơ sở, nên với cùng cỡ chữ vẫn cần vùng hiển thị cao hơn theo chiều dọc. Nếu thiết kế nén khoảng cách dòng theo chuẩn tiếng Nhật, các dấu trên dưới sẽ bị cắt. Mất dấu là thành từ khác, nên đây không phải vấn đề thẩm mỹ mà là vấn đề ngữ nghĩa.

Thứ ba, và đây là điểm sát sườn nhất với các nhà máy tại Việt Nam, là dấu phụ và dấu thanh của tiếng Việt. Dấu thanh rơi mất thì nghĩa của từ thay đổi hoàn toàn: “sản xuất” thành “san xuat”, “bảo trì” thành “bao tri”, và trong nhiều trường hợp một thông điệp cảnh báo mất dấu sẽ bị hiểu sai chứ không chỉ là khó đọc. Một số font không hiển thị đúng phần dấu, đặc biệt với các tổ hợp dấu chồng như “ế”, “ượ”, “ỗ”. Vì vậy, công đoạn hiển thị thử trực tiếp trên màn hình cảm ứng thật cần được đưa vào hạng mục nghiệm thu. Trên màn hình máy tính lúc phát triển thì trông vẫn đúng, nhưng với font của chính thiết bị HMI thì có thể vỡ.

Thứ tư là văn phong của thông điệp cảnh báo. Nếu thuê ngoài phần dịch, bạn sẽ nhận về những câu dịch sát từng chữ theo nguyên văn tiếng Nhật. Nếu bản gốc không viết ra “hành động mà người vận hành phải làm” như đã chốt ở lớp 2, thì dịch xong người đọc vẫn không biết phải làm gì. Hãy coi đa ngôn ngữ hóa không phải là công việc dịch thuật mà là việc thiết kế lại câu chữ sao cho truyền đạt được hành động; kết quả nhận về sẽ khác hẳn.

Thiết kế quyền thao tác

Phân quyền không phải cứ chia càng nhỏ theo số vai trò là càng tốt. Quá chi tiết thì sẽ không ai tuân thủ, và mọi thứ quay về trạng thái tất cả cùng dùng chung một tài khoản quản trị. Trong thực tế, ba đến bốn cấp là khoảng dễ vận hành.

Khi thiết kế phân quyền, hãy chốt luôn cả chính sách nhật ký thao tác. Nếu không lưu lại ai đã thay đổi cái gì vào lúc nào, thì khi điều kiện thay đổi và sản phẩm lỗi xuất hiện, bạn không thể lần theo lịch sử thay đổi để truy nguyên. Việc có ghi nhật ký hay không cũng là hạng mục ảnh hưởng tới báo giá, nên cần nêu rõ ngay ở giai đoạn đặc tả.

Viết gì trong đặc tả đặt hàng

Đặc tả của lớp 3 nên được bàn giao ở dạng sau. Thứ nhất, danh sách ngôn ngữ hỗ trợ và thứ tự ưu tiên (ngôn ngữ mặc định là ngôn ngữ nào). Thứ hai, phương thức chuyển đổi (nút bấm hay gắn với đăng nhập). Thứ ba, định nghĩa các cấp quyền và danh sách màn hình, hạng mục mà mỗi cấp được thao tác. Thứ tư, có cần nhật ký thao tác hay không và thời gian lưu. Thứ năm, đưa việc kiểm tra hiển thị trên thiết bị thật vào hạng mục nghiệm thu. Có đủ năm điểm này, phía phát triển mới chốt được khối lượng công việc cho phần đa ngôn ngữ và phân quyền.

Lớp 4 | Đầu ra của dữ liệu: giữ trong HMI hay gửi lên MES, IoT

Quyết định điều gì

Ở lớp 4, thứ được quyết định là con số đã hiển thị trên màn hình sẽ được lưu ở đâu, và ai lấy ra bằng cách nào.

Bản thân màn hình cảm ứng cũng có chức năng tích lũy dữ liệu. Nó ghi lại diễn biến của các giá trị bằng chức năng logging, lưu lịch sử cảnh báo, và xuất ra tệp CSV vào thẻ SD hoặc USB. Chính vì có những chức năng này mà người ta hay kết luận “HMI ghi được rồi, thế là đủ”. Nhưng kết luận đó bỏ sót vài điểm.

Thứ nhất là dung lượng và thời gian lưu. Vùng nhớ bên trong HMI có giới hạn và dữ liệu cũ sẽ bị ghi đè theo thứ tự. Yêu cầu kiểu “cho tôi xem điều kiện vận hành của cùng mã sản phẩm này nửa năm trước” là không thể đáp ứng. Thứ hai là công sức lấy dữ liệu ra. Muốn xem dữ liệu, bạn phải đi tới tận trước máy và cắm thiết bị lưu trữ vào. Quy trình thu thập dữ liệu hằng tháng từ 10 máy trên thực tế không bao giờ duy trì được lâu. Thứ ba là không thể đối chiếu chéo giữa các máy. Phân tích kiểu đặt nhiệt độ của công đoạn A cạnh tỷ lệ lỗi của công đoạn B là bất khả thi chừng nào dữ liệu còn đóng kín trong từng máy.

Điều gì xảy ra ngoài hiện trường nếu bỏ sót

Ở những nhà máy đưa thiết bị vào mà chưa chốt lớp 4, trạng thái “đáng lẽ có dữ liệu mà khi được hỏi thì không đưa ra được” sẽ trở thành cố hữu. Khi có vấn đề chất lượng và công ty mẹ ở Nhật yêu cầu “gửi cho tôi điều kiện vận hành của máy số mấy vào ngày hôm đó”, sẽ phát sinh cả một chuỗi thao tác: đi tới trước máy, cắm thẻ nhớ, mở CSV, dò tìm mốc thời gian. Số máy và số mã sản phẩm càng tăng thì việc này càng phi thực tế.

Triệu chứng thứ hai là chảy ngược về giấy. Vì khó lấy dữ liệu ra khỏi HMI nên rốt cuộc vẫn duy trì cách làm là công nhân chép tay con số trên màn hình vào biểu mẫu giấy. Tờ giấy chép tay được đóng vào cặp hồ sơ cuối tháng và không bao giờ được dùng để phân tích. Một tỷ lệ đáng kể các trường hợp cân nhắc thay thế giấy bằng hệ thống biểu mẫu điện tử đều bắt đầu từ đúng tình trạng “dữ liệu nằm trong HMI mà vẫn phải chép ra giấy”. Nếu chốt lớp 4 ngay từ giai đoạn thiết kế thiết bị, việc chép tay đã không phát sinh.

Viết gì trong đặc tả: bảng phán đoán nơi lưu dữ liệu

Hãy quyết định nơi lưu theo từng loại dữ liệu. Không nhất thiết phải gửi tất cả lên hệ thống cấp trên.

Với các hạng mục đã quyết định là “gửi”, hãy ghi cả nơi nhận và đường truyền vào đặc tả. Phương thức kết nối lên cấp trên (OPC UA, MQTT, ghi trực tiếp vào cơ sở dữ liệu, qua gateway, v.v.) phụ thuộc vào cả model HMI lẫn đầu tiếp nhận phía trên. Nếu phó mặc hoàn toàn cho nhà chế tạo thiết bị, mỗi máy sẽ dùng một phương thức khác nhau, và về sau khi muốn gom dữ liệu lại thì chi phí chuyển đổi tăng vọt. Việc lặp đi lặp lại thông điệp về một phương thức thống nhất cho toàn nhà máy, mỗi lần đặt hàng thiết bị mới, là hoàn toàn xứng đáng.

Cũng cần lưu ý rằng việc gửi dữ liệu từ thiết bị lên hệ thống cấp trên đồng nghĩa với việc mạng điều khiển có điểm tiếp xúc với mạng thông tin. Thiết kế điểm tiếp xúc đó thuộc lĩnh vực an ninh OT trong nhà máy. Khi chốt lớp 4, nếu không đồng thời chốt cả phương án phân tách mạng, bạn sẽ bị trả ngược lại với lý do “không kết nối được vì yêu cầu an ninh”.

Sáu hạng mục khiến báo giá phát triển màn hình HMI chênh lệch

Báo giá thường được đưa ra dưới dạng một con số trọn gói. Khi yêu cầu bóc tách chi tiết, bạn mới thấy rõ mình đang so sánh cái gì. Bài viết này không đưa ra con số tiền cụ thể, vì chi phí thay đổi rất lớn theo số màn hình, tính chất thiết bị và việc có kết nối lên hệ thống cấp trên hay không, nên không thể đặt một đơn giá chung có căn cứ. Thay vào đó, chúng ta xét theo các yếu tố làm dịch chuyển con số.

Điểm chung của sáu hạng mục này là tất cả đều thuộc loại thông tin mà chỉ bên đặt hàng mới quyết định được. Thứ duy nhất phía phát triển tự quyết được là chi tiết của việc vẽ; mọi thứ còn lại đều đang chờ quyết định của bạn. Khi báo giá chênh lệch, công ty đưa giá cao đang tính cả “thời gian chờ” lẫn “rủi ro không chốt được”.

Nếu bắt buộc phải có một con số tuyệt đối để tham khảo, hãy yêu cầu nó ở dạng ước tính có nêu rõ giả định. Ví dụ, hãy hỏi khối lượng công việc là bao nhiêu với giả định “10 màn hình chỉ hiển thị, 5 màn hình thao tác, 3 màn hình cài đặt, 80 định nghĩa cảnh báo, 3 ngôn ngữ, không kết nối cấp trên”. Con số không kèm giả định thì không dùng được cho việc so sánh lẫn việc lập ngân sách. Ngược lại, với con số có giả định, bạn có thể thảo luận việc cắt bớt giả định nào sẽ làm con số dịch chuyển ra sao.

Ranh giới giữa tự làm và thuê ngoài: thứ giữ lại là đặc tả, không phải nét vẽ

Câu hỏi “hay là mình nên tự làm được màn hình HMI trong nội bộ?” hầu như nhà máy nào cũng từng đặt ra một lần. Phần mềm vẽ màn hình thì mua được, và học thao tác thì ai cũng vẽ được màn hình.

Nói thẳng kết luận: thứ cần giữ lại trong nội bộ là đặc tả, không phải thao tác vẽ. Có ba lý do.

Thứ nhất, vẽ màn hình là lĩnh vực mà chênh lệch năng suất theo mức độ thành thạo rất lớn. Một người mỗi năm chỉ động tới vài lần và một lập trình viên làm hằng ngày sẽ mất thời gian rất khác nhau cho cùng một màn hình. Ở một nhà máy mỗi năm chỉ đưa vào vài thiết bị, việc duy trì kỹ năng vẽ màn hình không tương xứng với chi phí bỏ ra.

Thứ hai, đây là lĩnh vực rủi ro phụ thuộc cá nhân rất cao. Việc vẽ màn hình khép kín trong thao tác của một người, nên khi người đó thuyên chuyển hoặc nghỉ việc, không ai còn dám mở tệp dự án đó ra nữa. Máy thì vẫn chạy tiếp, nên vấn đề chỉ bộc lộ sau vài năm.

Thứ ba, và đây là điều quan trọng nhất, năng lực quyết định đặc tả là thứ không thể thuê ngoài thay thế. Như đã thấy từ lớp 1 tới lớp 4, toàn bộ nguyên liệu để ra quyết định đều nằm ở hiện trường. Ai sẽ đứng trước máy, cảnh báo nào cần xử lý ra sao, dữ liệu nào sẽ được dùng về sau. Những điều này lập trình viên bên ngoài không thể biết.

Mặt khác, cũng có những phần việc đáng giữ lại trong nội bộ. Sửa nhỏ trên màn hình sẵn có (đổi câu chữ của nhãn, đổi con số ngưỡng), đăng ký dữ liệu cho mã sản phẩm mới, sao lưu và phục hồi màn hình. Đây là những việc tần suất cao, mà nếu thuê ngoài thì thời gian chờ còn lớn hơn thời gian làm. Khi đưa thiết bị vào, hãy nhận về tệp dự án và tài liệu hướng dẫn đủ để làm được nhóm việc này, và chỉ định ít nhất hai người phụ trách.

Cũng nên nói tới khả năng tách đơn hàng. Về mặt kỹ thuật, hoàn toàn có thể giao chương trình PLC và màn hình HMI cho hai công ty khác nhau. Tuy nhiên, nếu tách thì phải cố định ranh giới giữa hai bên dưới dạng đặc tả: danh sách địa chỉ thiết bị dùng chung, ý nghĩa của từng bit và từng word, phân định trách nhiệm bên nào ghi và bên nào đọc. Tách mà không có đặc tả ranh giới này thì khi có sự cố, hai bên sẽ đổ cho nhau và việc khoanh vùng nguyên nhân ngốn rất nhiều thời gian. Cách bàn giao đặc tả được trình bày trong bài lập trình PLC thuê ngoài và cách tư duy khi đặt hàng áp dụng nguyên vẹn cho trường hợp tách riêng phần HMI.

Ngoài ra, nếu không phải lắp thiết bị mới mà là bổ sung HMI cho máy hiện hữu, sẽ kèm theo cải tạo phía tủ điện: khoét lỗ lắp panel, bảo đảm nguồn cấp, không gian trong tủ, đi lại dây. Đây là phần thi công tách biệt với thiết kế màn hình và sẽ có báo giá riêng. Từ góc độ thiết kế tủ điện điều khiển và chế tạo, việc chốt trước phạm vi cải tạo tủ sẽ giúp bạn khớp được tiến độ với đơn hàng phần HMI.

Điểm mấu chốt khi đặt hàng tại các cơ sở ở Đông Nam Á

Chế tạo tại chỗ và hỗ trợ chạy thử

Khi đặt hàng phát triển màn hình HMI cho một nhà máy trong khu vực, bạn đứng trước lựa chọn: giao cho nhà tích hợp hệ thống tại địa phương, hay để nhà chế tạo thiết bị ở Nhật làm luôn. Lựa chọn này không quyết định bằng đơn giá.

Nếu để nhà chế tạo thiết bị làm luôn, màn hình được thiết kế đồng bộ với phần điều khiển của máy nên tính nhất quán cao. Đổi lại, mỗi lần phát sinh chỉnh sửa sau khi chạy thử, bạn phải thu xếp một chuyến công tác từ Nhật hoặc một buổi hỗ trợ từ xa. Không hiếm nhà máy phải chờ vài tuần mỗi lần thêm một mã sản phẩm.

Nếu giao cho nhà tích hợp tại chỗ, vòng lặp chỉnh sửa nhanh hơn và họ có thể bám hiện trường trong giai đoạn chạy thử. Đổi lại, phát sinh công sức đọc hiểu đặc tả điều khiển của nhà chế tạo, và ranh giới trách nhiệm với phía PLC dễ trở nên mơ hồ.

Lời giải thực dụng thường là: thiết bị mới thì đặt trọn gói cùng nhà chế tạo, còn phần cải tạo sau chạy thử, đa ngôn ngữ hóa và bổ sung kết nối cấp trên thì giao cho phía địa phương. Nhưng để cách phân chia này thành lập được, hợp đồng mua thiết bị phải quy định việc bàn giao tệp dự án và tài liệu thiết kế. Nếu hợp đồng không cho nhận mã nguồn, về sau sẽ không ai can thiệp được. Riêng điểm này, hãy luôn đưa vào đặc tả đặt hàng thiết bị.

Chốt trước phạm vi hỗ trợ chạy thử

Khi nhờ hỗ trợ đưa thiết bị vào vận hành, nếu phạm vi không được định nghĩa rõ mà cứ thế tiến hành thì sẽ dẫn tới tranh luận về chi phí phát sinh. Ít nhất những hạng mục sau cần được nêu rõ ngay khi đặt hàng: số ngày và khung giờ có mặt tại hiện trường, có đồng hành sau khi vào sản xuất hàng loạt hay không, việc đào tạo thao tác cho công nhân địa phương và ngôn ngữ đào tạo, thời gian phản hồi khi có sự cố, thời hạn bảo hành và mốc bắt đầu tính. Đặc biệt với phần đào tạo, nếu không chốt ai đào tạo cho ai bằng ngôn ngữ nào, buổi đào tạo sẽ thành hình thức giải thích bằng tiếng Nhật rồi nhân viên địa phương phiên dịch lại, và nội dung bị loãng đi rất nhiều.

Ưu đãi đầu tư tự động hóa: trường hợp BOI của Thái Lan

Ở Thái Lan, đầu tư tự động hóa có chế độ khuyến khích đầu tư của BOI (Ủy ban Đầu tư Thái Lan). BOI có chính sách ưu đãi dành cho ngành thiết bị máy móc tự động hóa và robot, với nội dung ngành nghề và điều kiện áp dụng được công bố công khai. Bản thân việc phát triển màn hình HMI chưa chắc đứng riêng đã thuộc diện được ưu đãi, nhưng nếu nó được đặt trong một hạng mục lớn hơn như đưa thiết bị tự động hóa vào hoặc nâng cấp thiết bị hiện hữu thì vẫn có dư địa xem xét. Khả năng áp dụng phụ thuộc vào nội dung dự án và chế độ tại thời điểm nộp hồ sơ. Đây là chế độ của Thái Lan, nên với một dự án tại Việt Nam bạn cần kiểm tra các chính sách ưu đãi đầu tư tương ứng của địa phương mình; nhưng bài học chung thì giống nhau: xác nhận điều kiện ưu đãi ngay ở giai đoạn đầu của kế hoạch đầu tư có thể làm thay đổi cách bạn cấu trúc đặc tả thiết bị.

Về bối cảnh, JETRO chỉ ra rằng ngành chế tạo Thái Lan đang chịu một yêu cầu mang tính cấu trúc về nâng cấp trình độ, xuất phát từ những thay đổi trong cơ cấu thương mại và đầu tư. Việc đưa thiết bị tới trạng thái mà công nhân địa phương tự thao tác được chính là một cách hiện thực hóa yêu cầu nâng cấp đó, và đây là mệnh đề chung cho mọi cơ sở sản xuất trong khu vực chứ không riêng Thái Lan. Thiết kế đa ngôn ngữ và phân quyền ở lớp 3, vì thế, vừa là biện pháp đối phó với bài toán nhân lực, vừa là công việc nâng mặt bằng kỹ thuật của nhà máy.

Mạng và an ninh

Nếu ở lớp 4 bạn chọn kết nối lên hệ thống cấp trên thì cần có đường truyền nối thiết bị với hệ thống đó. Trong trường hợp vị trí lắp đặt thiết bị có thể thay đổi, hoặc có khu vực khó đi dây, bạn sẽ phải cân nhắc phương án không dây. Tuy nhiên, mạng không dây trong nhà máy có tiền đề thiết kế khác hẳn mạng không dây văn phòng: phản xạ từ các kết cấu kim loại, che chắn bởi vật thể di chuyển như xe nâng, nhiễu với thiết bị sẵn có. Những lưu ý thiết kế được trình bày trong bài xây dựng mạng LAN không dây cho nhà máy áp dụng nguyên vẹn khi bạn đưa dữ liệu từ thiết bị lên đường truyền không dây.

Và xin nhắc lại, việc mạng điều khiển kết nối với mạng thông tin đồng nghĩa với việc bề mặt tấn công mở rộng. Thực tế ở rất nhiều nhà máy, HMI của thiết bị có cổng USB và nhân viên bảo trì cập nhật chương trình qua chính cổng đó. Khi thiết kế lớp 4, hãy chốt luôn hướng kết nối (một chiều từ thiết bị lên cấp trên hay hai chiều), phương thức xác thực, và cách xử lý vật lý đối với cổng USB.

Danh sách kiểm tra trước khi đặt hàng

Dưới đây là toàn bộ nội dung trên, gói lại thành các hạng mục cần điền trước khi đặt hàng. Nếu bạn trao đổi với nhà thầu trong trạng thái đã điền xong bảng này, độ chính xác và khả năng so sánh của báo giá sẽ khác hẳn.

Trong danh sách kiểm tra này, không có bất kỳ hạng mục nào mà nhà thầu có thể quyết định thay bạn. Tất cả đều là quyết định của bên đặt hàng. Nói cách khác, chính việc điền bảng này mới là thực chất của “thiết kế màn hình HMI”, còn thao tác vẽ chỉ là công đoạn triển khai đến sau.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Thiết kế màn hình HMI thực chất là quyết định những gì?

Đó không phải là việc vẽ bố cục màn hình, mà là việc quyết định bốn lớp. Ở lớp 1 thiết kế thông tin, bạn quyết định phân cấp màn hình và những gì không hiển thị khi vận hành bình thường. Ở lớp 2 thiết kế cảnh báo, bạn quyết định trong số các bit lỗi mà PLC có, bit nào được đưa ra cho con người và với mỗi bit thì ai phải làm gì. Ở lớp 3 đa ngôn ngữ và phân quyền, bạn quyết định ai thao tác gì bằng ngôn ngữ nào. Ở lớp 4 đầu ra của dữ liệu, bạn quyết định con số hiển thị trên màn hình sẽ giữ lại trong HMI hay gửi lên nền tảng MES và IoT. Cả bốn nhóm thông tin này chỉ bên đặt hàng mới quyết định được, nhà thầu không thể quyết thay. Việc vẽ màn hình là công đoạn triển khai đến sau khi bốn lớp đã chốt. Khi báo giá chênh lệch nhau, phần lớn trường hợp là do một trong bốn lớp còn bỏ ngỏ lúc bàn giao yêu cầu, và phía phát triển đã tính phần bất định đó vào giá.

Chi phí phát triển màn hình HMI được quyết định bởi những yếu tố nào?

Chủ yếu bởi sáu hạng mục. Số lượng và chủng loại màn hình (chỉ hiển thị, có thao tác, xử lý cài đặt và danh mục, hay vẽ đồ thị xu hướng); số điểm tag trao đổi với PLC và mức độ chỉnh chu của việc phân bổ địa chỉ; số lượng định nghĩa cảnh báo và ai là người lập định nghĩa đó; số ngôn ngữ hỗ trợ và nguồn cung bản dịch; số cấp quyền và việc có cần nhật ký kiểm toán hay không; cuối cùng là có kết nối với hệ thống cấp trên hay không và bằng phương thức nào. Trong đó, hai thứ mà chỉ cần bên đặt hàng chốt trước là con số đã dịch chuyển ngay lập tức chính là định nghĩa cảnh báo và bản dịch. Giao hai phần này cho phía phát triển thì các vòng xác nhận và làm lại sẽ được cộng thẳng vào khối lượng công việc. Khi hỏi mức giá tham khảo, hãy luôn nêu rõ giả định (số màn hình theo từng chủng loại, số định nghĩa cảnh báo, số ngôn ngữ, có kết nối cấp trên hay không) rồi mới yêu cầu ước tính. Một con số trọn gói không kèm giả định thì không dùng được cho cả việc so sánh lẫn lập ngân sách.

Có thể tách riêng đơn hàng lập trình PLC và phát triển màn hình HMI không?

Về mặt kỹ thuật là có thể. Tuy nhiên, nếu tách thì phải cố định ranh giới giữa hai bên dưới dạng đặc tả: danh sách địa chỉ thiết bị dùng chung, ý nghĩa của từng bit và từng word, và phân định bên nào ghi bên nào đọc. Tách mà thiếu đặc tả ranh giới này thì khi phát sinh sự cố, hai bên sẽ cùng khẳng định lỗi thuộc về phía kia, và riêng việc khoanh vùng nguyên nhân đã ngốn hết thời gian. Với thiết bị lắp mới, đặt trọn gói một mối thường giữ được tính nhất quán tốt hơn; còn với việc bổ sung HMI cho máy hiện hữu hoặc làm mới giao diện, tách đơn hàng lại là phương án thực tế. Nếu tách, bên đặt hàng phải tự lập đặc tả ranh giới thành văn bản và giao cùng một bản cho cả hai công ty. Ngoài ra, với việc bổ sung HMI cho máy hiện hữu, luôn kèm theo cải tạo phía tủ điện, nên cần xác nhận trước phần khoét lỗ lắp panel, nguồn cấp và không gian trong tủ.

Tuân thủ ISA-101 hay IEC 63303 có bắt buộc không?

Với việc bàn giao một thiết bị đơn lẻ, không có quy định pháp lý nào bắt buộc tuân thủ các tiêu chuẩn này. Tuy nhiên, chúng rất đáng để tham chiếu. ISA-101.01-2015 cùng hai báo cáo kỹ thuật ISA-TR101.01-2022 và ISA-TR101.02-2019 coi HMI không phải là sản phẩm màn hình mà là vòng đời gồm thiết kế, triển khai, vận hành và cải tiến liên tục, đồng thời áp dụng cho cả quá trình liên tục, sản xuất theo mẻ và sản xuất rời rạc. IEC 63303 Edition 1.0 ban hành tháng 8 năm 2024 là bản quốc tế hóa dựa trên ANSI/ISA-101.01, do WG19 thuộc IEC TC65/SC65A soạn thảo, định nghĩa toàn bộ vòng đời của HMI từ ý tưởng đến khi ngừng sử dụng, cùng hệ thuật ngữ, mô hình và quy trình duy trì. Trên thực tế, chỉ cần tiếp thu ba tư tưởng mà các tiêu chuẩn này nêu ra vào hướng dẫn thiết kế nội bộ đã có hiệu quả rõ rệt: quyết định những gì không hiển thị khi vận hành bình thường, gắn cảnh báo với hành động của con người, và đặt tiền đề rằng HMI phải được duy trì cả sau khi bàn giao. So với việc đòi hỏi tuân thủ toàn bộ điều khoản, đưa ba điểm này vào đặc tả đặt hàng thực tế hơn nhiều.

Cần lưu ý gì khi làm màn hình HMI đa ngôn ngữ cho nhà máy trong khu vực?

Có năm điểm. Thứ nhất, thiết kế khung theo ngôn ngữ dài nhất. Nếu quyết định kích thước nút và nhãn theo số ký tự tiếng Nhật, thì ngay khi chuyển sang ngôn ngữ khác chữ sẽ tràn ra ngoài. Thứ hai, chú ý chiều cao dòng của tiếng Thái nếu nhà máy có vận hành đa quốc gia: chữ Thái có dấu thanh và dấu nguyên âm nằm trên và dưới đường cơ sở nên cần vùng hiển thị cao hơn, nén khoảng cách dòng theo chuẩn tiếng Nhật sẽ làm mất dấu, và mất dấu là đổi nghĩa chứ không chỉ là xấu. Thứ ba, và quan trọng nhất với tiếng Việt, là dấu phụ và dấu thanh: một số font hiển thị sai các tổ hợp dấu chồng, nên hãy đưa việc kiểm tra hiển thị trên chính màn hình cảm ứng thật vào hạng mục nghiệm thu, đừng chỉ xác nhận trên máy tính lúc phát triển. Thứ tư, không dừng lại ở bản dịch sát từng chữ: thông điệp cảnh báo cần được thiết kế lại thành câu truyền đạt được hành động mà người vận hành phải làm. Thứ năm, bản dịch và bảng thuật ngữ nên do bên đặt hàng chuẩn bị, vì vốn từ mà công nhân trực tiếp thao tác đang dùng chỉ nhà máy mới nắm được. Bối cảnh của cả năm điểm này là chi phí lao động đang tăng và nhân lực ngày càng khó tuyển trên khắp khu vực; theo JETRO, tại Thái Lan tỷ lệ tăng lương của doanh nghiệp Nhật Bản là 3,8% năm 2023, 4,58% năm 2024, dự kiến 4,64% năm 2025, và tỷ lệ cảm nhận thiếu hụt công nhân ngành chế tạo là 42,3%. Làm ra màn hình mà công nhân địa phương tự thao tác được không phải là chuyện hình thức, mà là chuyện năng lực vận hành của nhà máy.

Kết luận

Thuê ngoài việc thiết kế màn hình HMI không phải là đẩy phần vẽ ra bên ngoài, mà là quyết định giữ lại quyết định nào cho mình và giao quyết định nào cho đối tác. Thứ chi phối mạnh nhất cả chi phí lẫn mức độ được sử dụng thực tế ngoài hiện trường chính là bốn lớp: thiết kế thông tin, tức quyết định những gì không hiển thị khi bình thường; thiết kế cảnh báo, tức quyết định bit nào đưa ra cho con người và ai làm gì; đa ngôn ngữ và phân quyền, tức quyết định ai thao tác gì bằng ngôn ngữ nào; và đầu ra của dữ liệu, tức quyết định con số trên màn hình được lưu ở đâu. Điều mà ISA-101.01, cùng IEC 63303 được quốc tế hóa từ nó vào tháng 8 năm 2024, muốn nói cũng chính là cách nhìn này: HMI không phải sản phẩm màn hình mà là một vòng đời từ ý tưởng tới lúc ngừng sử dụng.

Về quản lý cảnh báo HMI, đã có sẵn những mốc định lượng để tham chiếu. Lúc ổn định, dưới 1 cảnh báo mỗi 10 phút cho một người vận hành (tương đương khoảng 150 cảnh báo mỗi ngày); lúc đỉnh sự cố vẫn dưới 10 cảnh báo trong 10 phút; vượt 10 cảnh báo trong 10 phút là lũ cảnh báo; cảnh báo treo thường trực dưới 10; phân bổ mức ưu tiên cao 5%, trung bình 15%, thấp 80%. Chỉ cần đặt các con số này làm mục tiêu thiết kế, cuộc thảo luận về định nghĩa cảnh báo đã thoát khỏi cảm tính. Và bảy hạng mục hợp lý hóa, gồm tên tag, mô tả, nguyên nhân, hệ quả, hành động của người vận hành, mức ưu tiên và yêu cầu xác nhận, thì chỉ bên vận hành thiết bị mới viết được cho từng cảnh báo một.

Với các nhà máy trong khu vực Đông Nam Á, lớp 3 có trọng lượng lớn hơn hẳn so với ở Nhật. Theo JETRO, tại Thái Lan tỷ lệ tăng lương của doanh nghiệp Nhật Bản là 3,8% năm 2023, 4,58% năm 2024 và dự kiến 4,64% năm 2025, biên độ ngày một rộng, còn tỷ lệ cảm nhận thiếu hụt công nhân ngành chế tạo là 42,3%. Đó là số liệu của Thái Lan, nhưng xu hướng chi phí lao động tăng và khó giữ người có tay nghề là mẫu số chung của các nước sản xuất trong khu vực. Tình trạng công nhân địa phương không đọc được màn hình sẽ quay lại dưới dạng chi phí thường trực là việc kỹ sư biệt phái phải bám máy, và đúng khoảnh khắc người đó rời đi, cỗ máy trở thành thiết bị không ai chỉnh được cài đặt. Đa ngôn ngữ hóa và thiết kế phân quyền, vì vậy, không phải câu chuyện thiết bị dễ dùng hay khó dùng, mà là câu chuyện nhà máy có tự vận hành được thiết bị của mình hay không. Yêu cầu nâng cấp trình độ ngành chế tạo mà JETRO chỉ ra cũng bao hàm việc xây dựng năng lực vận hành tại chỗ song song với việc đưa thiết bị tự động hóa vào. Cùng với các chế độ khuyến khích đầu tư cho tự động hóa và robot, chẳng hạn chương trình của BOI Thái Lan, đây là những thứ đáng xác nhận ngay ở giai đoạn đầu khi cấu trúc đặc tả thiết bị.

Cuối cùng, có một điểm về mặt hợp đồng tuyệt đối không được bỏ sót: thỏa thuận nhận bàn giao tệp dự án, tài liệu thiết kế và tệp bản dịch. Thiết bị chạy hơn mười năm, nhưng quan hệ với nhà thầu chưa chắc kéo dài suốt chừng ấy thời gian. Một thiết bị được đưa vào bằng hợp đồng không cho nhận mã nguồn, vài năm sau sẽ thành thiết bị không ai còn can thiệp được.

Dù bạn đang ở giai đoạn sắp làm mới màn hình cảm ứng công nghiệp, hay ở giai đoạn nhận ra màn hình của thiết bị đang chạy không được hiện trường sử dụng, chúng tôi đều sẵn sàng trao đổi. Chỉ cần cho chúng tôi xem ảnh chụp màn hình hiện tại và danh sách thiết bị phía PLC, chúng tôi có thể đưa ra nhận định sơ bộ về việc lớp nào trong bốn lớp còn thiếu và nên bắt đầu từ đâu thì hiệu quả. Bạn cũng không cần đã quyết định xong việc có làm tới phần kết nối hệ thống cấp trên hay không. Hãy liên hệ với chúng tôi qua trang liên hệ khi thấy thuận tiện.

Nguồn tham khảo

• ISA-101 Standards (International Society of Automation)
• IEC 63303:2024 Edition 1.0 (IEC)
• New international standard: Human-Machine Interfaces (IEC Blog)
• ISA-101.01 Human Machine Interfaces for Process Automation Systems (InTech, ISA)
• Alarm Management Standards and Guidelines (exida)
• Alarm Management by the Numbers (Emerson)
• Alarm Rationalization Explained (Seqent)
• Xu hướng tiền lương và tình trạng thiếu hụt nhân lực tại Thái Lan (Báo cáo phân tích khu vực của JETRO)
• Chính sách khuyến khích đầu tư cho ngành tự động hóa và robot (BOI Thái Lan)
• Thay đổi cơ cấu thương mại, đầu tư và yêu cầu nâng cấp ngành chế tạo Thái Lan (Báo cáo phân tích khu vực của JETRO)