人因工程在DCS系統(tǒng)人機界面設(shè)計中的應(yīng)用

1、    人因工程在dcs系統(tǒng)人機界面設(shè)計中的應(yīng)用    畢艷梅+ 金亞東+鄧子超摘 要：隨著工業(yè)化信息化的飛速發(fā)展，人因工程學(xué)越來越受到人們的關(guān)注。人因工程設(shè)計的引入能夠減少人的失誤，提高設(shè)計的安全性、可靠性和易用性。該文從人因工程的應(yīng)用入手，介紹了dcs系統(tǒng)中人因工程在人機界面設(shè)計過程中的設(shè)計方法和重要性。關(guān)鍵詞：人因工程 人機界面 dcs：tp202 ：a ：1674-098x（2017）01（c）-0118-02人因工程（human factor engineering）是以人為核心因素，將心理學(xué)、生理學(xué)、解剖學(xué)、人體測量學(xué)等知識運用于工程技術(shù)設(shè)計

2、和管理，特別是安全設(shè)計和安全管理。以人為本，著眼于提高人的工作績效，防止人的失誤，在盡可能保證人員安全、舒適的條件下，統(tǒng)一考慮人、機器、環(huán)境系統(tǒng)總體性能的優(yōu)化。簡單來說人因工程的目的就是：使人工作得更有效、更安全、更舒適。眾所周知，在電站dcs項目中，特別是在控制室的設(shè)計中，人因工程得到了廣泛的應(yīng)用，如，盤臺結(jié)構(gòu)設(shè)計、盤臺布置、噪音分析、照明設(shè)計等。該文的重點在于描述人因工程在人機界面設(shè)計中的應(yīng)用。人機界面安裝在操縱員工作站上，以可視化的界面提供與操縱員交互的方式，操縱員通過人機界面可以對電廠的整體情況和電廠設(shè)備進行監(jiān)視和控制，因此人機界面設(shè)計得是否合理友好，直接影響操縱員的反應(yīng)速度、工作效率

3、和工作質(zhì)量。1 人因工程審查原則在美國核管會人因工程審查大綱nureg-0711中，對人因工程的審查原則做了如下的規(guī)定。（1）第一階段：計劃和分析（planning and analysis）。人因工程項目管理（hfe program management）：制定計劃以引導(dǎo)和規(guī)范整個人因工程的工作。運行經(jīng)驗審查（operating experience review）：回顧之前電站的運行經(jīng)驗，以盡量避免發(fā)生類似的問題。功能分析和分配（functional requirements analysis and function allocation）：分析確定系統(tǒng)的功能以及由誰（人或機器）來做。任

4、務(wù)分析（task analysis）：確定如何完成工作。人員配備和資質(zhì)（staffing & qualification）：確定所需人員的資質(zhì)和能力。人員可靠性分析（human reliability analysis）：評估因為操作員的誤操作而給電站帶來的安全隱患。（2）第二階段：設(shè)計（design）。人機界面設(shè)計（human-system interface design）：設(shè)計人機界面，確定相關(guān)的顯示和操作信息。規(guī)程設(shè)計（procedure development）：根據(jù)人因工程分析的結(jié)果制定操作規(guī)程。培訓(xùn)項目（training program development）：根據(jù)人因

5、工程原則制定培訓(xùn)項目。（3）第三階段：驗證和確認（verification and validation）。人因驗證和確認（human factors verification and validation）：依據(jù)人因標準對設(shè)計進行驗證和確認。（4）第四階段：執(zhí)行和操作（implementation and operation）。設(shè)計實現(xiàn)（design implementation）：根據(jù)人因分析的結(jié)果，對具體的方案進行實現(xiàn)。人員績效監(jiān)控（human performance monitoring）：準備人員績效的監(jiān)控策略，以預(yù)防人為因素造成的重大安全事故。2 人因工程在畫面設(shè)計中的應(yīng)用人因工程

6、應(yīng)用在畫面設(shè)計過程中經(jīng)歷了3個分析和設(shè)計階段。（1）功能分析和分配（functional requirements analysis and allocation）。（2）任務(wù)分析（task analysis）。（3）人機界面設(shè)計（human system interface design）。2.1 功能分析和分配功能分析和分配的目的是確認系統(tǒng)是做什么的，由誰來完成。簡單來說，功能分析是通過分析系統(tǒng)的設(shè)計輸入，確認系統(tǒng)完成的功能（function）；然后將系統(tǒng)的功能拆分成多個進程（process），每個進程完成實現(xiàn)這個功能的一部分工作；由于每個進程中包含著固定的設(shè)備（component）和參數(shù)

7、（parameter），設(shè)備狀態(tài)不同，則該進程完成的功能也就存在差別。最終我們通過功能框圖（functional block diagram）來表示分析結(jié)果。功能分配主要是在功能分析的基礎(chǔ)上，針對每一個模式和模式變化來進行配置，它的目的是定義相應(yīng)的操作和控制過程“由誰來做”。2.2 任務(wù)分析任務(wù)分析是基于功能分析和分配來做的，任務(wù)分析的目的是確認為了完成功能需要執(zhí)行哪些任務(wù)，簡單來說就是“怎么做”。任務(wù)分析最終將一個完整的功能拆分成了一個個可執(zhí)行的具體的動作，為操作和驗證提供了完整而詳細的參照。任務(wù)分析的結(jié)果可以為設(shè)計方案的確定提供基礎(chǔ)，確保人員行為的要求沒有超出人的能力范圍，并為規(guī)程、人員安

8、排、培訓(xùn)計劃的開發(fā)提供基本的輸入信息，為執(zhí)行任務(wù)所需的顯示、數(shù)據(jù)處理和控制要求的落實提供基礎(chǔ)。2.3 人機界面設(shè)計我們進行功能分析和分配以及任務(wù)分析，最終的目的就是為了設(shè)計出符合顯示和控制要求的人機界面。簡單來說我們在設(shè)計人機界面時關(guān)注下面幾個方面。（1）畫面元素的完整性：必須保證所有在功能分析和分配以及任務(wù)分析中涉及的設(shè)備、參數(shù)都包含在畫面當中。（2）動態(tài)設(shè)備：對設(shè)備類型、顯示要素、操作命令等進行分析并歸類，設(shè)計dct（display connection table）表。（3）靜態(tài)畫面：即畫面的靜態(tài)顯示效果，著重于安排布局的合理性。在人機界面設(shè)計的過程中也必須遵守人因工程的原則，在背景、線條、顏色、字體、元件等的繪制上都有嚴格的要求，具體在美國核管會人機接口審查大綱nureg-0700中有詳細的規(guī)定。3 結(jié)語人因工程廣泛應(yīng)用于dcs控制室和人機界面的設(shè)計過程當中。該文從畫面設(shè)計的角度介紹了人因工程的實施方案，隨著工業(yè)控制領(lǐng)域的日趨成熟和發(fā)展，人因工程的引入越來越體現(xiàn)出其重要性，為電站的安全運行提供有