Взаємодія «людина - машина» в АСУ ТП

3.1. ЛЮДИНА-ГОЛОВНА ЛАНКА В КОНТУРІ АСУ ТП

В існуючих системах управління технологічними об'єктами на людину покладається виконання найрізноманітніших операцій. Іноді він виступає в ролі виконавчого механізму, що виконує нескладні операції по сигналах командного пристрою або іншої людини, а іноді здійснює найбільш відповідальні, складні і тонкі операції по управлінню цілими технологічними комплексами. Типові також випадки, коли людина грає роль контролера, беручи участь у процесі вимірювання і виконуючи різні операції з метою отримання інформації про поточний стан деяких технологічних параметрів (відбирає пробу розплавленого металу з мартенівської печі, виконує експрес-аналіз в лабораторії для визначення вмісту вуглецю в металі і т. д.).

В міру ускладнення виробництва, підвищення інтенсивності і напруженості протікання технологічних процесів і, нарешті, в результаті різкого підвищення рівня автоматизації істотно змінюється роль людини в сучасних промислових системах управління.

Накопичений досвід дозволяє стверджувати, що в майбутніх автоматизованих системах управління виробництвом в одних випадках людина буде витіснятися автоматичний пристроями з контуру управління (контролери, виконавці), а в інших, навпаки, його роль буде зростати (оператори-технологи), так як людина залишиться в них найголовнішим вирішальною ланкою. Внаслідок цього однією з центральних проблем створення АСУ ТП є реалізація оптимального взаємодії «людина - машина», тобто така організація потоків інформації до людини і командної інформації від нього, при якій забезпечується найкраще, найбільш повне використання всіх його творчих можливостей. Тому при розробці АСУ ТП і відповідних технічних засобів взаємодії «чоловік - машина» для таких систем управління необхідно враховувати психофізіологічні особливості і можливості людини, а ті конструктивні елементи, через які здійснюється взаємодія (індикатори показують пристроїв для передачі інформації людині, рукоятки командних пристроїв для передачі керуючих впливів від нього і т. д.), повинні бути зручні людині, тобто повинні бути такими, щоб від людини не було потрібно надмірного напруження уваги або фізичних зусиль, зайвих утомливих операцій з налаштування або експлуатації і т. д. До цього ж переліку потрібно віднести і вимоги комфорту для оптимальної життєдіяльності людини на робочому місці.

Необхідно відзначити, що навіть при повній заміні контролерів-спостерігачів і виконавців автоматичними пристроями діяльність людини в АСУ ТП залишається дуже напруженою і відповідальною. Він повинен постійно перебувати в робочій зоні операторського пункту (диспетчерської) і взаємодіяти з різними інформаційними та командними пристроями. Сприймаючи інформацію, що надходить з вимірювальних приборів, мнемосхеми, дисплеїв та інших пристроїв, чоловік зобов'язаний безпомилково аналізувати її, своєчасно приймати рішення по управлінню і виконувати їх з допомогою різного роду командних пристроїв (кнопок, перемикачів, клавіатури). З цього, зокрема, випливає, що робоче місце людини в АСУ ТП повинно бути оснащено відповідними засобами взаємодії «людина - машина».

Як ланка переробки інформації людина подібна універсальному обчислювальному пристрою. Поступаючись обчислювальних машин у швидкодії, він може виконувати операції, недоступні їм: вирішувати проблеми інтуїтивним способом, орієнтуватися при неповній інформації в непередбачених ситуаціях, приймати принциповим нові, творчі рішення і т. п.

Зазвичай людина - найменш точний елемент в цепі управління, що особливо важливо, коли цей ланцюг через нього замикається. Тому будь-які заходи, застосовуючи з метою підвищення точності роботи людина, істотні для підвищення результуючої точності всієї системи. До таких ефективним заходам відносяться: чітке визначення функцій виконуваних людиною; узгодження характеристик системи і людини; раціональна конструкція засобів представлення інформації і органів управління; оптимальне розташування їх на панелях щитів і пультів; спеціальні тренування персоналу; організація режиму роботи і умов праці та ін.

По надійності роботи людина також значною мірою поступається багатьом іншим ланкам АСУ. Він швидко стомлюється, якість його роботи істотно залежить від великої кількості факторів (у тому числі психологічних). Однак за сприятливих умов роботи завдяки ряду значних переваг перед автоматичними керуючими пристроями (можливість контролю обстановки своїми органами почуттів, передбачення подій, здатність до навчання, пристосування до зміни умов і ін.) введення людини в систему управління докорінно покращує надійність її роботи. Значний ефект у забезпеченні надійності дає використання людини в якості дублера замкнутих систем управління.

При розгляді питань ефективного застосування творчих можливостей людини як головної ланки системи управління передусім виникає задача оптимального розподілу функцій між людиною і машиною. Очевидно, що техніці, автоматам, машинам слід доручати ті операції, які вони заздалегідь роблять краще людини, а робота всіх решта частин системи повинна бути підпорядкована завданню оптимального обслуговування людини.

На автоматичні пристрої АСУ ТП покладаються насамперед повторювані, рутинні дії, зв’язані з досягненням таких відносно простих цілей управління, як регулювання технологічних параметрів на заданому рівні або за заданою програмою, автоматичний захист по формалізованим алгоритмів та т.д. Із зростанням «розумових», обчислювальних можливостей машин і ступеня вивченості технологічних процесів на автомати покладаються більш тяжчі, майже «творчі» дії, пов'язані з оптимізацією технологічного процесу на тих чи інших стадіях його протікання. До таких дій належать обчислення і техніко-економічних показників, розрахунок оптимальних траєкторій в перехідних режимах та інші функції, які піддаються формалізації і мають відповідне математичне і технічне забезпечення.

На людину в цих системах покладаються функції, які або поки взагалі не можна доручати автоматам (немає формалізованого опису функції, немає апаратури, здатної її виконати), або автоматичне виконання яких поки не виправдано економічно. Крім того, людина завжди виконує функцію резерву на випадок відмови автоматів.

Взаємодія людини і техніки може бути організована по-різному в залежності від завдань, поставлених перед системою, можливостей обраних апаратурних засобів і ролі, покладеної на людину в даній системі управління. За останньою ознакою всі АСУ ТП умовно можна поділити наступним чином:

1) системи, в яких людина, здійснюючи функції управління, є в той же час виконавчим елементом і навіть джерелом енергії, безпосередньо впливає на технологічне обладнання об'єкта;

2) системи, в яких людина управляє зовнішніми джерелами енергії, домагаючись оптимального функціонування об'єкта; тут істотна залежність інтенсивності результуючого впливу джерела енергії на процес від ступеня керуючої дії людини;

3) системи автоматичного управління, виконуючі функції управління відповідно до деяким наперед заданим законом функціонування; людині відводиться роль ланки, що здійснює спостереження за ходом процесу і вводящої коригувальної дії;

4) системи, в яких людина, крім виконання функцій спостереження за поведінкою системи, вводить в неї необхідну інформацію.

Відзначимо, що практично всі реальні АСУ ТП представляють собою комбінації систем розглянутих видів.

Людину в АСУ ТП найчастіше називають оператором або диспетчером. Визначення понять «оператор» і «диспетчер» не мають чітких меж. Розглянувши ієрархічну структуру управління, зауважимо, що людина може бути диспетчером по відношенню до підпорядкованому йому оператору і в свою чергу оператором по відношенні до вищестоящого диспетчеру. Зазвичай вважають, що оператор керує технологічним процесом не посередньо або за допомогою спеціальних засобів, прямо беручи участь у виробництві предметів, речовин або енергії. У той же час диспетчер за допомогою своїх технічних засобів і через інших людей спрямовує хід такого виробництва, впливаючи на нього побічно, наприклад, шляхом оперативного перерозподілу ресурсів, заданий і т. п.

За способом представлення інформації для сприйняття її людиною системи умовно поділяються таким чином:

1) у яких інформація видається людині в абстрактній формі (у вигляді цифр, формул, показань стрілкових контрольно-вимірювальних приладів і т.д.);

2) в яких інформація відтворюється в графічній формі (у вигляді графічних функціональних залежностей, діаграм на реєструючих приладах і т.д.);

3) з поданням інформації в образотворчій формі (у вигляді мнемосхем, схем територіального розміщення і т. д.);

4) в яких інформація видається у вигляді буквено-цифрових позначень, текстів (на світлових табло, електронно-променевих трубках, стрічках автоматичних друкуючих пристроїв і т. д.).

Зауважимо, що в більшості реальних АСУ ТП використовують не одну, а дві-три чи навіть всі чотири форми подання інформації людині.

Загальна ефективність функціонування АСУ технологічних процесом або виробництвом, як відомо, залежить від досконалості технологічного устаткування та системи автоматизації, рівня професійної майстерності оператора, взаємної пристосованості людини і машини як ланок єдиної системи управління. Останнє означає, зокрема, що інформацію про стан керованого об'єкта слід представлять оператору в такій формі, яка найбільш повно відповідає закономірностям сприйняття і дальшої переробки її людиною. У зв'язку з цим конструювання засобів представлення інформації на основі тільки технічних передумов, як це ще нерідко буває, не може забезпечити надійної та високоефективної роботи оператора. Тут необхідно залучення даних інженерної психології, ергономіки, фізіології, гігієни. Важливе значення має також застосування спеціальних методів художнього конструювання і технічної естетики.

Дата добавления: 2015-07-18