Hmi Design Strategies для минимизации ошибок операторов в критических системах

4.Приоритетность критической информации

Не вся информация заслуживает равного визуального веса. В критический момент оператор должен мгновенно увидеть, что самое главное. Методы включают:

• Картирование надежности. Использование размера, яркости цвета и положения для выделения высокоприоритетных данных. Например, критический сигнал тревоги должен быть вдвое больше размера шрифта нормального считывания состояния.
• Иерархии сигнализации. Определите три уровня: аварийный (требует немедленных действий), предупреждающий (требует осознания) и консультативный (обычная информация). Используйте различные звуки, цвета и скорости мигания для каждого.
• Динамическая фильтрация информации. Во время нормальной работы показывают только сводные экраны. При возникновении аномалии автоматически отображают пораженную подсистему с её соответствующими параметрами, подавляя нерелевантные данные.
• Визуальные исходные линии. Нарисуйте тонкую линию на графиках тренда, показывающих нормальный рабочий диапазон, чтобы оператор мог сразу видеть, когда значение отклоняется.

В дизайне медицинских устройств руководство FDA по применению человеческих факторов к медицинским устройствам подчеркивает, что критические сигналы тревоги должны быть идентифицированы, даже если оператор не смотрит прямо на экран, используя слуховые или тактильные оповещения.

5.Увольнение и неисправности: инженерные сети безопасности

Даже самые лучшие HMI не устранят всех ошибок. Поэтому интерфейс должен включать в себя слои защиты, которые ловят ошибки, прежде чем они причинят вред. Ключевая тактика включает в себя:

• Диалоги подтверждения разрушительных действий. «Вы уверены, что хотите инициировать остановку реактора? Это действие не может быть отменено». Но остерегайтесь «усталости подтверждения» — если каждое тривиальное действие требует подтверждения, операторы бездумно нажмут «ОК». Сохраните подтверждения для действительно необратимых или высокорисковых команд.
• Перемычки и ограничения. Если последовательность шагов должна происходить в определенном порядке, HMI должен обеспечить соблюдение этого порядка, отключив контроль за непоследовательностью. Например, вы не можете запустить турбину до тех пор, пока не запустится смазочный насос.
• Автоматическая безопасность преобладает. Если оператор не реагирует на критический сигнал тревоги в течение заданного времени, система должна автоматически предпринять безопасное действие (например, открыть предохранительный клапан).
• Возможности отключения, где безопасно. Некоторые современные HMI позволяют операторам отменять последнюю команду в течение короткого временного окна, при условии, что это не ставит под угрозу безопасность.

Принципы дизайна для HMI следующего поколения

Вышеуказанные стратегии имеют основополагающее значение, однако по мере развития технологий новые подходы еще больше снижают уровень ошибок. Трем новым тенденциям следует уделить внимание.

Экологический дизайн интерфейса (EID)

Вместо представления исходных данных датчиков EID показывает операторам графическое представление физических ограничений и отношений системы. Например, на химическом заводе диаграмма, похожая на P&ID, с наложениями на живую температуру и давление, позволяет операторам мгновенно понять, приближается ли процесс к своей безопасной операционной оболочке. Это снижает когнитивную нагрузку перекрестных ссылок на несколько датчиков. Исследования показали, что EID может снизить частоту ошибок до 40% в сложных задачах надзорного контроля.

Адаптивный и контекстно-ориентированный HMI

Современные сенсорные сети позволяют HMI обнаруживать текущую задачу оператора (например, запуск, отключение, устранение неполадок) и соответствующим образом перенастраивать дисплей. Если система обнаруживает, что оператор находится в середине критической последовательности, она может скрыть несрочные меню и увеличить соответствующие элементы управления. Однако адаптивные интерфейсы должны быть тщательно разработаны, чтобы избежать путаницы оператора - любые изменения должны быть объявлены или выделены, чтобы оператор не был поражен.

Голос и контроль жестов с Haptic Feedback

В некоторых критических средах (например, хирургические сюиты или стерильные чистые комнаты) сенсорные экраны не практичны. Голосовые и жестовые HMI, в сочетании с тактильными перчатками или браслетами, позволяют операторам выдавать команды, не нарушая их линии обзора. Но голосовые интерфейсы представляют уникальные источники ошибок (неузнаваемость, окружающий шум). Поэтому каждая голосовая команда должна отображаться на экране и требовать явного подтверждения (например, повторения команды обратно). Военные активно исследуют такие системы для управления кабиной и транспортным средством.

Пример: уменьшение ошибок при редизайне HMI электростанции

Рассмотрим угольную электростанцию мощностью 500 МВт, чей оригинальный HMI датируется 1990-ми годами. Операторы столкнулись с сеткой числовых значений без графических тенденций, несколькими панелями сигнализации, которые мигали одновременно, и запутанной цветовой схемой, где зеленый иногда означал «бег», а иногда означал «доступный». После инцидента с почти пропущенной ситуацией, когда оператор случайно сбил турбину из-за неправильно обозначенной кнопки, завод взял на себя обязательство полностью перепроектировать HMI после вышеупомянутых стратегий.

В число ключевых изменений вошли:

• Замена всех числовых дисплеев анимированными мимическими диаграммами, показывающими фактическое положение потока трубы и клапана.
• Реализация трехуровневой иерархии сигнализации: критические сигналы тревоги (вспышка красного цвета, громкая сирена), приоритетные сигналы тревоги (желтый, устойчивый тон) и нормальные показания (синий, тихий).
• Требуется двухпальцевой прокруткой для любой команды, которая изменит критическое состояние безопасности (например, открытие парового обходного клапана).
• Добавление выделенного экрана «обзора», который показывает только пять приоритетных предупреждений и ключевые показатели эффективности, с однократным сверлением до подробных экранов.

После перепроектирования ошибки оператора снизились на 73% за 18 месяцев, а среднее время диагностики аномального события сократилось с 4 минут до менее 90 секунд. Завод теперь использует ту же философию HMI для своих новых газотурбинных установок.

Тестирование и проверка HMI для уменьшения ошибок

Одних лишь стратегий проектирования недостаточно; ИМТ должен быть тщательно протестирован с использованием методов человеческих факторов.

• Эвристическая оценка: Эксперты проверяют интерфейс на соответствие установленным эвристикам юзабилити (например, десяти принципам Nielsen) и определяют потенциальные области, подверженные ошибкам.
• Когнитивный сквозняк: Дизайнеры моделируют мыслительный процесс оператора для ключевых задач, проверяя, обеспечивает ли интерфейс соответствующие сигналы на каждом этапе.
• Тестирование юзабилити с реальными операторами: Размещайте операторов в смоделированных сценариях (с использованием макета высокой точности) и измеряйте время выполнения задачи, частоту ошибок и субъективную рабочую нагрузку. Наблюдение за тем, где операторы колеблются или совершают ошибки, выявляет недостатки проектирования.
• Формальная валидация стандартов: Для критически важных для безопасности отраслей промышленности HMI, возможно, потребуется соответствовать стандартам, таким как IEC 62366 (медицинские устройства), ISO 11064 (дизайн диспетчерской) или ISA-101 (интерфейсы человек-машина для автоматизации процессов).