User interface design of advanced process control system for causticizing

Abstract

The aim of this thesis was to design new interfaces for Valmet Automation Oy’s causticizing Advanced Process Control product. The goal for the research was to determine how pulp mill’s operators’ needs and Valmet’s engineers needs from the user interface can be taken into account and how the interface can be implemented into ongoing project.

The thesis describes the user interface design principles and best practices with human factors and ergonomics. The theory describes the causticizing process and how it is controlled with the advanced process control. From the technical theory, the thesis moves on to describing user experience and user interface design in depth. The human factors and ergonomics are elaborated from design point of view, and how the interface can support and enhance operators’ work ergonomics. The thesis also describes how the design process should be carried through. Aim of the theory part is to elaborate what are the design principles and best practices, and how they can be utilized in industrial interface design.

The practical part of the thesis was conducted by interview research. The research was done with two user groups: with Valmet’s engineers who are responsible for the Advanced Process Control products, and with operators who are the main end users of the product.

Presented theory and conducted interview research was utilized in the interface design with Valmet UI system. The design was done in cooperation with project’s stakeholders. As a result, separate interfaces were designed for operators and for control tuning. Operators’ interface was designed to support their work and the overall operating system design. The designed operator interface includes only the essential elements of the top-level control system which are supportive for operator decision making process. The designed control tuning interface was made to include more information which is relevant for the engineering work.

Diplomityön tavoitteena oli kehittää Valmet Automation Oy:n kaustisoinnin Advanced Process Control -tuotteelle uusi käyttöliittymä. Tutkimuskohteena oli selvittää miten sellutehtaan operaattoreiden ja Valmetin insinöörien tarpeet käyttöliittymältä saadaan huomioitua, sekä miten käyttöliittymän suunnittelu voidaan toteuttaa toimitettavaan projektiin.

Työ avaa käyttöliittymäsuunnittelun teoriaa ja perusteita yhdessä inhimillisten tekijöiden kanssa. Teoria esittelee kaustoinnin prosessikuvauksen ja kuinka sitä ohjataan Valmetin ylätason kehittyneellä säätömenetelmällä. Teoria etenee teknillisistä kuvauksista käyttäjäkokemuksen esittelyyn sekä käyttöliittymäsuunnittelun perusteisiin ja käytäntöihin. Työ avaa mitä inhimillisiä tekijöitä käyttöliittymäsuunnittelussa tulee ottaa huomioon, jotta käyttöliittymä tukisi operaattorin työergonomiaa, sekä kuinka käyttöliittymäsuunnittelu tulisi toteuttaa kokonaisuutena.

Kokeellisessa osassa toteutettiin haastattelututkimus, johon osallistui kaksi käyttäjäryhmää: Valmetin insinöörit, jotka ovat vastuussa Advanced Process Control -tuotteista, ja operaattorit sellutehtaalta, jotka ovat tuotteen pääkäyttäjiä.

Diplomityössä esitelty teoria ja toteutettu haastattelututkimus toimi pohjana uusien käyttöliittymien suunnitteluun Valmet UI -järjestelmään. Käyttöliittymien suunnittelu toteutettiin yhdessä projektin sidosryhmien kanssa. Työn tuloksena suunniteltiin erilliset käyttöliittymät operaattoreille ja ylätason säädön viritykseen. Operaattoreiden käyttöliittymä suunniteltiin tukemaan heidän työtään ja kokonaisjärjestelmää mahdollisimman hyvin. Operaattoreiden käyttöliittymä sisältää vain ylätason säädölle olennaiset elementit, jotka tukevat operaattoreiden päätöksentekoa säätömenetelmää vaihtaessa. Säädön viritykseen suunniteltu käyttöliittymä on vapaamuotoisempi ja se sisältää enemmän informaatiota, mikä on säädön viritykselle oleellista.