Проектирование операторных и стандарт ISA 101

Проектирование современных операторных для крупных предприятий – сложный процесс, требующий наличия у компании экспертизы сразу в нескольких направлениях – архитектуре, дизайне, технологиях и эргономике.

Главной целью проектирования является создание безопасного и комфортного рабочего пространства для непосредственных пользователей – операторов, чей труд по показателям напряженности трудового процесса относится к категории 3.1 «Вредный» (Р 2.2.2006-05. «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»), а цена любой ошибки может быть очень велика для целого предприятия или даже региона.

Правильная организация работы с информацией, учитывающая сенсорные и когнитивные возможности операторов обеспечивает постоянную осведомлённость о ситуации без отвлекающих факторов. Если операторы быстро и точно считывают всю информацию, то они испытывают меньше стресса и могут лучше сосредоточиться на выполнении своих задач, более эффективно работать, а самое главное – совершать меньше ошибок.

Поэтому при проектировании многоуровневых систем отображения информации в операторных залах уже на этапе разработки планировочных решений и дизайн-концепции мы обязательно учитываем особенности и параметры АСУ ТП. Более того, наши заказчики понимают необходимость этого и в последнее время все чаще включают в свои ТЗ требования учитывать положения стандарта ISA 101, который содержит рекомендации по разработке человеко-машинного интерфейса и использованию принципа иерархии экранов для автоматизированных систем управления.

Как создавался стандарт ISA 101

Еще в 2003 году комитет ISA (Международное общество автоматизации), объединив системных интеграторов, поставщиков средств автоматизации и конечных пользователей - операторов и инженеров промышленных предприятий, начал работу над стандартом, который бы стал ориентиром для разработки графики человеко-машинного интерфейса (HMI). Первый реальный проект был представлен на рассмотрение в июне 2010 года и сразу получил 699 комментариев. Затем комитет представил на обсуждение ещё четыре проекта и один опросник требований, получив в общей сложности 3786 комментариев. Только в 2015 году, после многочисленных циклов рассмотрения и учета комментариев, стандарт был опубликован под названием ANSI/ISA-101.01-2015 (далее ISA 101) и сразу же стал активно использоваться компаниями по всему миру, в том числе и в России.

Стандарт ISA 101 не является обязательным правилом, которому все предприятия должны безоговорочно следовать при разработке HMI. Это набор рекомендаций и общих принципов, которые помогают создавать эффективные, функциональные, но в то же время простые и понятные операторам интерфейсы для работы с информацией. Данный стандарт предлагает полностью отказаться от распространенного ранее подхода к построению промышленного HMI на базе схем автоматизации, а также от избыточной графики и анимации, которая может отвлекать оператора и способствовать совершению ошибочных действий. Разработчики стандарта считали, что его использование позволит обеспечить эффективность, безопасность, качество, производительность и надёжность работы операторных центров.

Стандарт ISA 101 и многоуровневая система отображения информации

Стандарт ISA 101 предлагает при разработке человеко-машинного интерфейса придерживаться принципов разделения информации на экраны и иерархии экранов.

Разбиение информации на экраны должно основываться на проблемно-ориентированном принципе, каждый экран должен быть предназначен для строго определённого количества задач. И оператору должно хватать информации на экране для решения этих задач, но при этом важно сделать так, чтобы экран не был перегружен информацией, при необходимости разделен на логические зоны, а сама информация должна быстро считываться.

Иерархия экранов в соответствии со стандартом ISA 101

Что касается иерархии экранов, то ISA 101 выделяет четыре уровня:

• Экран первого уровня содержит основную информацию, которая позволяет быстро и точно определить текущее состояние технологического процесса/объекта управления, оценить ключевые его показатели, например: объем производства, качество продукции, энергетическую эффективность, состояние системы управления, основных технологических агрегатов, безопасность (информация о наличии аварийных и предаварийных ситуаций). Этот уровень помогает выявить наличие/отсутствие нештатных ситуаций, которые требуют более внимательного рассмотрения. С этого экрана не должно быть возможности управлять процессом.
• Экран второго уровня экран является основным в повседневной работе оператора, с его помощью происходит мониторинг и управление оборудованием в нормальном режиме работы. Он дает более точное представление о конкретных областях технологического процесса, позволяет более детализировано изучать отдельные участки технологического процесса/объекта управления. При этом одному узлу может соответствовать сразу несколько экранов второго уровня (один для запуска оборудования, другой – для управления оборудованием в нормальном режиме работы, третий – для переключения режимов).
• Экран третьего уровня предназначен для подробной оценки и коррекции хода технологического процесса. Это уровень часто может быть привязан к схеме автоматизации, но не повторять ее детально. Он отображает все параметры выбранных технологических агрегатов или их частей и позволяет диагностировать и перенастраивать систему управления конкретным оборудованием (насосами, клапанами, котлами и т.п.) или частей процесса.
• Экраны четвертого уровня отображают расширенную диагностическую информацию и различные справочные руководства, они используются для настроек, обслуживания, диагностики системы и задач конфигурации. Операторы обращаются к ним реже, а в некоторых случаях, доступ к ним может быть разрешен только отдельным специалистам.

Таким образом, иерархия экранов позволяет операторам на разных этапах работать на нужном уровне детализации информации. Если на одном уровне информации для понимания ситуации и решения задачи недостаточно, оператор может быстро перейти на другие экраны с более подробной информацией о состоянии конкретных узлов. Стоит отметить, что количество средств отображения может отличаться для каждого уровня информации и для каждого рабочего места даже в одной операторной.

Поэтому, проектируя операторные для промышленных предприятий, мы всегда тщательно изучаем, какие форматы отображения информации, какого уровня информацию, а также какое количество экранных форм используют непосредственные пользователи. Подбирая оборудование и разрабатывая планировочные решения, мы всегда делаем точные расчеты по информационной емкости средств отображения и углам обзора, чтобы убедиться, что всем операторам будет комфортно работать с информацией на мониторах и видеостенах. Только такой подход гарантирует создание удобного и эффективного рабочего пространства в современных операторных.