نقش حیاتی HMI در اتاق های کنترل زیرساخت

رابط های انسانی- ماشین (HMI) مراکز عصبی عملیاتی زیرساخت های بحرانی هستند.از نیروگاه های هسته ای و ایستگاه های برق تا شبکه های توزیع آب و سیستم های سیگنال راه آهن، HMI ها جریان های گسترده ای از داده های سنسور، هشدارها و کنترل سیگنال ها را به اطلاعات عملی برای اپراتورهای واکنش بالا، که در آن یک تفسیر اشتباه یا پاسخ به تأخیر می تواند باعث ایجاد یک وضعیت یکپارچه شود، و یا کنترل آلودگی ساده است (به طور چشمگیری در هنگام دسترسی به اطلاعات آسان است).

طراحی HMI برای محیط های با ریسک بالا

اصول طراحی User-Centric Design Principles

موثرترین HMI ها در اطراف اپراتور ساخته شده اند، نه تکنولوژی.یک طراحی کاربر محور بر به حداقل رساندن بار استفاده از تصاویر بصری، طرح های ثابت و ناوبری بصری تمرکز دارد، کدگذاری رنگ باید از طریق قراردادهای بسته بندی برش بالا (به عنوان مثال، قرمز برای زنگ هشدار، سبز برای عملیات طبیعی) و در دسترس برای تشخیص اطلاعات کلیدی کور باشد، در حالی که باید داده های ثابت کار را کاهش دهد یا اقدامات هشدار دهنده نهایی را کنترل کند.

مدیریت هشدار و اولویت بندی

سیل هشدار - یک شکایت از هشدار همزمان - یکی از بزرگترین چالش های در اتاق های کنترل است. بسیاری از زنگ هشدارها اپراتورهای را حساس می کند و حوادث واقعا فوری مبهم است. HMI به خوبی طراحی شده است که منطقی سازی هشدار را اجرا می کند: هشدار گروه، سرکوب هشدار های بی طرف، و اختصاص شدت استفاده از نشانه های بصری (خشششش، شفافیت مداوم، جلوگیری از آسیب پذیری، و یا هشدار دادن به طور موقت، در هر زمان که او را تشخیص می دهد، و یا کاهش هشدار دهنده شرایط هشدار دهنده هشدار دهنده.

اطلاعات تجسم بهترین روش ها

اعداد خام به ندرت در عملیات زمان واقعی مفید هستند. HMIs موثر تبدیل داده ها به نمایندگی بصری - خطوط روند، نمودار نوار، تقلید فرآیند و نقشه های حرارتی رنگ کد شده است.یک فرایند به خوبی ساخت یافته تقلید از صفحه کلید لوله ها، دریچه ها و مخازن، با شاخص های وضعیت زنده بیش از حد قابل توجه، نمودار روند اجازه می دهد تا اپراتورهای به سرعت در صفحه نمایش های پیچیده انرژی (آیا می تواند به سرعت مشاهده های ساده تر از طریق تصاویر دقیق آب، و یا تصاویر دقیق نگاه کند.

اطمینان و دسترسی

در زیرساخت های بحرانی، خرابی غیرقابل قبول است.سیستم های HMI باید به طور مداوم کار کنند، اغلب برای سال ها بدون وقفه.

معماری های Redundancy Architectures

تنظیمات بحرانی HMI به طور معمول سرورهای دوگانه اضافی را به کار می برند: یک فعال و یک آماده کار، اگر سیستم اولیه شکست بخورد، پشتیبان گیری در عرض چند ثانیه طول می کشد، اطمینان از از دست دادن کنترل، برخی از پیکربندی های پیشرفته استفاده از خوشه های فعال یا سرعت بار در سراسر گره های متعدد شبکه قرمز (به عنوان مثال، مسیرهای اترنت دوگانه، حلقه بالا) نگهبانان بیشتر در برابر کابل یا خرابی های ثابت می کنند که باید عملیات های هشدار دهنده را مختل کنند (مانند عملیات های هشدار دهنده).

تست منظم و تعمیر و نگهداری

حتی قوی ترین HMI در طول زمان بدون مراقبت مناسب، سازمان ها باید یک برنامه مدیریت چرخه عمر را ایجاد کنند که شامل موارد زیر است:

  • بررسی های سخت افزاری دوره ای (در حال قرار دادن نمایش های پیری، صفحه لمسی یا پردازنده ها)
  • به روز رسانی نرم افزار و مدیریت پچ برای هر دو HMI و سیستم عامل های زیربنایی.
  • کنترل نسخه و مدیریت تغییر برای اطمینان از هم تراز با دستگاه های میدانی و سیستم های SCADA.
  • تست استرس مبتنی بر شبیه سازی که HMI را با بارهای داده های واقعی برای تأیید عملکرد سیل می کند.

یک برنامه تعمیر و نگهداری اختصاصی – همراه با یک مسیر تشدید کننده روشن برای مسائل – از افزایش سرعت به شکست های سیستم جلوگیری می کند.

امنیت سایبری در محیط های تکنولوژی عملیاتی

HMIs در تقاطع فناوری اطلاعات (IT) و فن آوری عملیاتی (OT) نشسته اند و آنها را هدف های اصلی برای حملات سایبری قرار می دهد. HMI به خطر افتاده می تواند برای دستکاری فرآیندها، ایجاد آسیب فیزیکی یا نگه داشتن سیستم برای باج استفاده شود. این صنعت با چارچوب های امنیتی جامع که به سیستم های کنترل صنعتی طراحی شده اند پاسخ داده است.

بخش بندی شبکه و فایروال

HMI باید از شبکه های شرکتی و اینترنت با استفاده از فایروال ها، مناطق غیرمilitarized (DMZs) و شکاف های هوا که در آن امکان پذیر است جدا شود.تنها پورت ها و پروتکل های لازم باید بین شبکه های خصوصی HMI و کنترل مجازی (VPN) دسترسی امن برای نگهداری را فراهم می کند، اما باید به طور محکم کنترل و وارد شوند استانداردهای صنعت مانند [FLT: [0]

تایید اعتبار و کنترل دسترسی

کنترل دسترسی مبتنی بر نقش اطمینان حاصل می کند که تنها پرسنل مجاز می توانند اقدامات حساسی را انجام دهند (به عنوان مثال، تغییر نقاط، اذعان به سیاست های رمز عبور قوی، احراز هویت چند عاملی و زمان بندی جلسات خودکار همگی ضروری هستند.

حسابرسی های امنیتی منظم و به روز رسانی

امنیت سایبری یک تنظیم یک بار نیست.تعامل اسکن، تست نفوذ و پایبندی به چارچوب امنیت سایبری شیوه های کمک به شناسایی نقاط ضعف قبل از مهاجمان انجام می شود.چرخه های مدیریت پچ باید با پنجره های تعمیر و نگهداری هماهنگ شوند تا به حداقل رساندن اختلال، علاوه، ابزار نظارت امنیتی باید رفتار غیر طبیعی HMI را تماشا کنند - مانند افزایش غیر معمول در پیکربندی داده ها یا تغییرات ترافیکی - و هشدار تیم.

آموزش و توسعه صلاحیت

حتی شهودی ترین HMI تنها به عنوان اپراتور با استفاده از آن موثر است. آموزش جامع شکاف بین طراحی رابط و عملکرد دنیای واقعی را پل.

آموزش مبتنی بر Simulator

با استفاده از یک شبیه ساز تمام مقیاس که منعکس کننده محیط کنترل واقعی است، به اپراتورهای اجازه می دهد تا پاسخ ها را به حوادث نادر اما خطرناک - مانند یک سفر راکتور، نشت عمده، یا یک شکست قدرت کاتترینگ، به اپراتورهای کمک کند تا اولویت های هشدار دهنده را درونی کنند، حافظه عضلانی را برای روش های اضطراری ایجاد کنند و یاد بگیرند که به سرعت تحت فشار حرکت کنند، این نوع آموزش به ویژه هنگامی که نرم افزار HMI یا طرح های جدید را ارتقا داده اند، اولویت های کنترل اتاق را ارتقا می دهد.

بهبود مستمر و دوره های تجدید پذیر

اپراتورهای باید دوره ای آموزش تازه کار را برای تقویت بهترین شیوه ها و ادامه دادن با هر گونه تغییر رابط کاربری انجام دهند - جایی که اپراتورهای گزارش HMI را ارائه می دهند یا بهبود می دهند - باید در برنامه آموزشی ادغام شوند، زمانی که اپراتورهای احساس مالکیت HMI را دارند، احتمال بیشتری دارد که از آن به طور موثر و مشکلات بالقوه پرچم استفاده کنند.

استانداردهای و سازگاری سیستم های HMI

چندین استاندارد صنعتی پایه ثابتی برای طراحی و پیاده سازی HMI ارائه می دهند. ]ISA-101 [ استاندارد به طور خاص طراحی HMI برای سیستم های اتوماسیون فرایند، پوشش فلسفه، گردش کار طراحی و نگهداری را تأکید می کند. آن بر طراحی کاربر محور، ارائه بصری سازگار و ادغام مدیریت زنگ هشدار، به طور مشابه، دستورالعمل های ISO 11064 ارگونومیک برای کنترل اطمینان از طریق نه تنها بهبود می یابد و همچنین بهبود می یابد.

روندهای آینده در زیرساخت های بحرانی HMI

چشم انداز تکنولوژی HMI به سرعت در حال تحول است. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین شروع به تقویت تصمیم گیری اپراتور با پیش بینی خرابی تجهیزات قبل از آنها و توصیه اقدامات کنترل بهینه است که اپراتورهای را قادر می سازد بدون در نظر گرفتن چشم خود را از مانیتورها، واقعیت افزوده (AR) بر روی افزودنی های میدانی اجازه می دهد تا داده ها و دستورالعمل های فوق العاده در تجهیزات فیزیکی تحمیل شده، نظارت بر تنظیمات اینترنت را گسترش دهند، حتی اگر آنها را از طریق تجزیه و تحلیل های پیشرفته تر کنند، به طور دقیق تر (اطلاعات پیشرفته تر از طریق پردازش اطلاعات پیشرفته تر تجزیه و تجزیه و تجزیه و تحلیل های پیشرفته تر) استفاده کنند، حتی نیاز دارند.

نتیجه گیری

رابط های انسانی-ماشین در اتاق های کنترل زیرساخت های بحرانی بسیار بیشتر از داشبورد های ساده هستند.آنها دروازه هایی هستند که اپراتورهای از طریق آن امنیت عمومی، ثبات اقتصادی و یکپارچگی زیست محیطی را حفظ می کنند و با تمرکز بر طراحی کاربر محور، پیاده سازی قوی قرمز و اقدامات امنیت سایبری، ارائه آموزش جامع و پایبندی به استانداردهای تاسیس شده، سازمان ها می توانند HMI ها را بسازند که هم قدرتمند و هم انعطاف پذیر هستند و هم به بهترین شیوه های تولید آسیب دیده اند - به عنوان بهبود می توانند به عنوان تغییر داده های کنترل و هم به عنوان آنها، به عنوان تغییر داده شوند.