Состав па. Средства человеко-машинного интерфейса
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) или интерфейс пользователя - средства обеспечения обмена информацией между оператором/диспетчером /пользователем и системой и управления этой системой. Правильно организованный интерфейс делает рабочую обстановку более комфортной, помогает уменьшить число ошибок управления и таким образом повысить эффективность СА. Кроме того, он дает пользователю возможность лучше понять функции управляемой системы.
Создается пользователем при проектировании или модернизации системы. Используется в 2-х различных видах:
щитовой – набор электротехнических и электронных средств визуализации – индикаторов, светодиодов и т.д., и управляющих элементов – кнопок, переключателей и т.д.;
дисплейный – экранов (мониторов) средств IT-технологий.
ЧМИ кроме обычного состава компонент обеспечений (технического, программного и т.д.) содержит:
психологическую, включая;
особенности восприятия информации человеком;
формирование мысленных моделей сложных систем;
визуализационную, включающую возможности создания информационных и управляющих средств ЧМИ.
Чми как элемент системы управления
Человеческий фактор – наука (исследования) по эффективному использованию человеческих способностей в технической среде. Зародилась в 1940-х годах в США и использовалась для отбора персонала для выполнения определенных задач (например, для управления военными самолетами). Позднее человеческий фактор стали изучать и в Европе, изменив направление исследований на проблемы формирования рабочей среды, соответствующей возможностям работников.
Эргономика - междисциплинарная наука, объединяющая знания из области техники, физики, физиологии и психологии.
Пользователь (инженер) создающий и модернизирующий АС должен понять и решить, в каком составе и форме данные о процессе будут выводиться на терминалы и панели управления, определить набор управляющих команд для оператора (диспетчера).
Пользователь (оператор) должен разобраться в основных принципах работы СА и управлении системой.
Общая тенденция – возрастание сложности СА, сокращение персонала, повышение объема ответственности на человека в системе, повышение требований к интерфейсу пользователя.
Интерфейс пользователя (ИнтП) - видимая часть системы управления реально взаимодействующая с человеком. Выполняет свое назначение, если реально позволяет эффективно преодолевать барьер между СПА и действительными намерениями человека.
Должен способствовать:
повышение ответственности,
облегчение работы,
снижение стресса,
уменьшение вероятности ущерба от человеческих ошибок.
Часто вопреки эргономике дружественный интерфейс становится самоцелью и понимается как набор множество цветных картинок на экране, система окон и поддержка диалога с пользователем на национальном языке. Эргономика помогает оценить качество ИнтП, а в ряде случаев и самой АС и управляемого технического процесса.
По принципам эргономики ИнтП должен быть прост для понимания, удобен для применения и свидетельствует о хорошей структурированности АС по функциям и средствам.
Однако эргономика в разработке ИнтП не сводится просто к применению нескольких правил, а в первую очередь указывает, что не нужно делать, чтобы не перейти границ человеческого восприятия.
Разработка ИнтП требует критического мышления и постоянной переоценки принятых решений, для их совершенствования с течением времени.
В любом техническом процессе можно выделить 3 составляющие (рис. 11.1):
цели, задачи,
пользователь/оператор,
техническая система/процесс (инструмент).
Рис.9.1. Взаимосвязи между пользователем, целями и технической системой (инструментом)
Инструмент является интерфейсом между пользователем и целью и должен быть прозрачен для пользователя, не отвлекая его содержанием своего функционирования (например, собирая изделие, мы следим не за отверткой, а за винтами и деталями).
Однако в АС управляющее оборудование и СПУ не могут быть прозрачными, поскольку, кроме функций ИнтП самостоятельно влияют на процесс.
Рис. 9.2. Применение СПУ в управлении СА
Модель, представленную на рис. 11.1, расширяют, чтобы выделить собственно техническую систему и управляющую часть - вместе они формируют новый инструмент пользователя (рис. 11.2):
техническая система/процесс (инструмент);
управляющее оборудование, управляющая ЭВМ (инструмент).
Если управляющее оборудование или СПУ не соответствуют точно технической системе, то работать пользователю сложно, поскольку он должен иметь представление о самой системе, инструменте управления и их взаимодействии. В течение достаточно длительного времени из-за неадекватных и несовершенных IT-технологий операторы нередко должны были уделять больше внимания вычислительным средствам, чем управляемым ТС. Но это был единственный способ взаимодействия с технической системой.
Несоответствие между инструментом управления и управляемой системой (например, при неправильном выборе датчиков и исполнительных механизмов), приводит к большим нагрузкам на оператора или к сложному интерфейсу. Таким образом, требования технической системы и знания о познавательных и психологических способностях человека должны быть основой построения ИнтП.
СПУ постепенно отодвинуло операторов далеко от управляемого процесса, особенно в системах супервизорного управления, сочетающих мониторинг процесса с функциями автоматизированного управления. Не всегда внедрение СПУ облегчает работу операторов. Напротив, часто разработчики, стараясь исключить оператора, оставляют ему выполнение тех задач, которые не могут автоматизировать, поэтому оператору приходится управлять не только производственным процессом, но и тем, что подразумевал под этим процессом разработчик системы управления.
Требования к процессу и навыки оператора при разработке интерфейса, как правило, не сопоставляются друг с другом, а наибольшее внимание уделяется оборудованию. Эта проблема может считаться и культурной, и образовательной, поскольку роль оператора редко рассматривается в инженерных курсах.
Функции операторов по управлению технической системой должны быть элементом системного проектирования, а не рассматриваться как отдельная задача, на которую можно обратить внимание только после завершения проекта. Техническая система и ИнтП должны разрабатываться в соответствии с набором операций, выполняемых пользователем, а не в соответствии с внутренними свойствами технической системы.