Проектування діяльності користувача людино-машинного інтерфейсу АСУ ТП



Анотація. Розглядаються питання проектування діяльності користувача людино-машинного інтерфейсу систем управ-ління технологічними процесами відповідно до вимог та ре-комендацій міжнародного стандарту ANSI/ISA-101.01-2015 - Human Machine Interfaces for Process Automation Systems.

Ключові слова: людино-машинний інтерфейс, користувач, діяльність, АСУ ТП, навігація

Юрчук Леонід Юрійович

Національний технічний університет України «Київсь-кий політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Київ, Україна

leonidyu0@gmail.com

Design of user activity of human-machine interface for process control systems

Abstract. The questions of designing of the user activity of the human-machine interface for the control systems of technological processes in accordance with the requirements and recommendations of the international standard ANSI / ISA-101.01-2015 - Human Machine Interfaces for Process Automation Systems are considered.

Keywords: man-machine interface, user, activity, process control systems, navigation

Leonid Yurchuk

Candidate of technical science, docent,

National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

Kyiv, Ukraine

leonidyu0@gmail.com

ВСТУП

Ця стаття є продовженням статей [1,2] присвячених огляду рекомендацій стандарту ANSI/ISA-101.01-2015 Human Machine Interfaces for Process Automation Systems [3] по принципам проектування людино-машинного інтерфейсу (ЛМІ) і присвячена питанням взаємодії «людина-машина». У загальному випадку під користувачем ЛМІ розуміються не тільки оператори, що керують технологічним процесом, а і інший інженерний та адміністративний персонал. Основна мета проектування взаємодії користувача з ЛМІ - забезпечення швидкої та безпомилкової реакції оператора на поведінку системи керування. У стандарті звертається увага на наступні аспекти взаємодії:

$-$ методи введення даних;

$-$ методи навігації;

$-$ запобігання помилок поза системою обміну повідомленнями безпеки та доступу користувача;

$-$ оff-системи обміну повідомленнями;

$-$ безпека доступу користувачів.

Необхідно враховувати що кожний з цих аспектів включає багато конкретних вимог (умов) для їх успішної реалізації. Рекомендуються основні принципи проектування:

$a)$ послідовність виконання у всіх режимах взаємодії;

$b)$ своєчасність зворотного зв'язку при введенні даних і управлінні діями;

$c)$ оптимізація взаємодії з користувачем (мінімізована кількість виділень або обсяг друку);

$d)$ використання відповідних засобів привертання уваги для повідомлень про помилки;

$e)$ обмежене використання складних умовних методів.

МЕТОДИ ВВЕДЕННЯ ДАНИХ

На етапі «Введення даних» слід використовувати пос-лідовне введення даних. Загальні підходи включають в себе:

$а)$ введення відповідного поля;

$b)$ чітке визначення поточного вибору;

$c)$ визначення кольором (сірим) елементів, які не доступні для запису;

$d)$ курсор, щоб відобразити елемент, що обирається.

Якщо запис введено у неправильному форматі, він повинен бути відхилений, і оператор повинен отримати повідомлення про помилку у візуальній і/або у звуковій формі. Меню можливих взаємодій з системою повинно бути представлено на частині екрану або у спливаючому вікні. При представленні та введенні чисел та тексту вибраний шрифт повинен бути помітний з нормального положення оператора. Представлення чисел повинно відповідати роздільній здатності десяткового формату, необхідного користувачам для виконання своїх завдань, мати відповідну точність і не більше (менше) значущих цифр, ніж потрібно. Числа повинні бути представлені у формі безпосередньо придатній для використання. Оператор не повинен проводити обчислення для зміни одиниць фізичних величин.
При представленні негативних та десяткових чисел, тексту необхідно враховувати регіональні особливості використання ЛМІ (напрямком читання та інше). Не рекомендується представляти текст великими літерами. Слід уникати абревіатур та скорочень, якщо вони не є частиною нормальної мови оператора. Не рекомендується привертати увагу підкресленням, бо воно використовується для гіперпосилань. Текст повинен бути орієнтовано горизонтально для чіткого сприйняття. При спілкуванні оператора з системою слід використовувати позитивні твердження, а не негативні висловлювання. Введення команд повинно відповідати умовам:

$а)$ всі входи і ефекти, які дана команда відпрацьовує, повинні бути видимі користувачеві, де це можливо;

$б)$ команди, які вимагають декількох дій введення від оператора для забезпечення прямого доступу до процесу повинні мати блокування від можливого спрацювання від одного необережного вхідного впливу;

$в)$ користувачі повинні мати засоби для скасування зміни команди в процесі зміни і/або мати можливість для швидкого відновлення до похідного рівня конфігурації;

При проектуванні елементу Кнопка необхідно забезпечити щоб:

$а)$ текстова мітка Кнопки була зрозуміла користувачам і бути чітко пов'язана з кнопкою, розміщена на або поруч з нею;

$б)$ якщо текстова мітка пов’язана з динамічними умовами процесу, мітка повинна відображати дію після натискання кнопки, використовуючи просте дієслово або активний голос (наприклад, зупинка-насоса);

$в)$ кнопки, які взаємодіють безпосередньо з процесом повинені візуально відрізнятися від кнопок, які забезпечують навігаційні зв'язки або запуск додатків;

$г)$ повинно бути забезпечено підтвердження для виконання дії кнопки (зворотній зв'язок);

Лицьові панелі та спливаючі вікна повинні відповідати наступним умовам:

$а)$ повинен бути налаштований період тайм-ауту (після чого спливаюче вікно закриється без будь-якої взаємодії з користувачем). Оператор повинен мати доступ до процесу, коли спливаючі вікна спеціального використання закриті, в тому числі можливість змінювати будь-який заданий період тайм-ауту;

$б)$ спливаючі вікна не повинні закривати або приховувати важливі частини відеокадру ЛMI. Оператор повинен мати можливість перемістити спливаюче вікно;

МЕТОДИ НАВІГАЦІЇ

Ефективна і інтуїтивно зрозуміла схема навігації по ЛМІ може безпосередньо впливати на швидкість і точність втручання оператора. Основними принципами розробки навігації є продуктивність, послідовність та інтуїтивність. Залежно від вимог користувача, для забезпечення надійності та швидкого і постійного доступу до відеокадрів має бути передбачено кілька методів навігації. Засоби навігації включають в себе графічні символи на відеокадрах, клавіатурні кнопки, пункти меню, кнопки панелі інструментів, дерева папок, вкладки та контекстні меню. Для документування шляху навігації між різними дисплеями може бути доречною схема мережі відеокадрів, де повинні бути відображені основні шляхи переходів, а також інші бічні шляхи, які можуть бути також використані. Не має єдиної схеми навігації, яка підходила б до всіх процесів. Схема навігація повинна бути адаптована для задоволення функціональних вимог ЛМІ конкретного виробництва. При проектуванні навігації слід враховувати наступні принципи:

$a)$ доступ до дисплея повинен бути розроблено так, щоб звести до мінімуму натискання клавіш оператором або еквівалентних дій. Наведені в таблиці 8.

$b)$ оператору не повинно бути необхідним введення ім'я або точки ідентифікації, хоча повинна бути забезпечена підтримка цієї взаємодії.

$c)$ повинні мати послідовне і чітке візуальне кодування символи відображення, які є об'єктами навігації і символи, які можуть бути обрані.

$d)$ відеокадри повинні бути реалізовані в стандартизованій структурі контенту, яка підтримує розкриття докладної інформації. Структура вмісту повинна бути представлена логічним угрупованням, яке інтуїтивно зрозуміле для оператора і підтримує функціональні відносини

$e)$ ЛMI повинен підтримувати роботу при нормальних і ненормальних умовах.

У стандарті розглянуті більш докладно методи навігації та приклади схем навігації для різних виробництв.

МЕТОДИ УХИЛЕННЯ ВІД ПОМИЛОК

Концепція і/або керівництво по стилю ЛMI повинні чітко вказувати методи ухилення від помилок, які використовуються. Ці методи повинені бути інтуїтивно зрозумілими користувачам. Методи ухилення від помилок не повинні надмірно перешкоджати здатності операторів швидко вносити зміни. Повинна бути визначена система реєстрації помилок і відповідних дій користувача.

OFF-СИСТЕМИ ОБМІНУ ПОВІДОМЛЕННЯМИ

Off-системи обміну повідомленнями використовуються, щоб допомогти операційній команді управляти процесом. Можуть використовуватися як у приміщеннях управління так і за межами диспетчерської для відправка персоналу повідомлень про важливі події. Доступ до експлуатації екранів з-за меж приміщення виробничого контролю може бути дуже ефективним і часто зустрічається в деяких галузях промисловості. Додатковий користувач може знадобитися в віддалених місцях або при використанні систем з віддалених місць. Системи обміну повідомленнями повинні мати відповідну надійність для підтримки функціональних вимог, забезпечувати інформаційну безпеку. Як мінімум, ці системи повинні бути автоматично контролюватися на предмет доступності..

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БЕЗПЕКА ДОСТУПУ

Конкретні заходи можуть включати:

$a)$ тимчасовий журнал для контролю виконання конк-ретних завдань (здатність підвищувати права користува-чів, не виходячи з системи повністю);

$b)$ концепція декількох ролей і привілеїв всередині про-грами (на основі обмеження ролей);

$c)$ обмеження доступу до інформації на основі обсягу повноважень користувача;

$d)$ використання електронних підписів;

$e)$ використання біометрії.

Більш детально з визначеними принципами можливо ознайомитися у [4].

ЛІТЕРАТУРА

$1.$ Юрчук Л.Ю. Міжнародні нормативні засади лю-дино-машинного інтерфейсу систем управління техноло-гічними процесами. - Summer InfoCom 2017: Матеріали IV Міжнародної науково-практичної конференції, м. Київ, 1-2 червня 2017 р – К.: Вид-во “Інжиніринг”, 2017. –c. 66-68

$2.$ Юрчук Л.Ю. Проектування відеокадрів людино-машинного інтерфейсу АСУ ТП/Юрчук Л.Ю., Бублінський С.М./ - Winter InfoCom 2017: Матеріали V Міжнародної науково-практичної конференції, м. Київ, 1-2 грудня 2017 р – К.: Вид-во “Інжиніринг”, 2017. – С. 76, c.35-37

$3.$ Стандарт ANSI/ISA-101.01-2015 Human Machine Interfaces for Process Automation Systems [Електронний ресурс]. – 2015. – Режим доступу до ресурсу: https://www.isa.org/store/ansi/isa\-10101\-2015,\-human\-machine\-interfaces\-for\-process\-automation\-systems/41921133

$4.$ Hollifield, B. The High Performance HMI Handbook./ Hollifield, B. Oliver, D., Habibi, E., & Nimmo, I. // – PAS,2008 – 218 p.

May 16, 2018