DL575.9-1999T 控制中心人機工程設計導則 第9部分顯示器、控制器及相互作用.doc

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A 25 備案號：6757—2000 ? 中華人民共和國電力行業(yè)標準 ? DL／T 575.9—1999 ? 控制中心人機工程設計導則 第9部分：顯示器、控制器及相互作用 ? Ergonomic principles for the design of control centres Part9：Displays,controls,interactions ? 2000-02-24 發(fā)布 2000-07-01 實施 ? 中華人民共和國國家經濟貿易委員會 發(fā)布 ? 控制中心人機工程設計導則 ? 總 前 言 ? 本系列標準是根據原電力工業(yè)部1997年電力行業(yè)計劃項目(技綜［1995］15號文)的安排制定的，其內容以ISO／TC 159有關文件為基礎，并參考和融入了其他國外標準、國家標準和新近研究成果。 現代工業(yè)的特點是高度自動化，工業(yè)控制已由局部控制、就地控制，逐步發(fā)展為以在各類控制室的集中控制為主，而系統管理也發(fā)展為在各級調度室的集中調度管理。 生產系統的安全與效率不僅取決于它自身的技術水平，而且還取決于它與人和環(huán)境的協調程度。在IEC964(=GB／T 13630—1992)《核電廠控制室的設計》中明確提出，控制室的設計和評價，應包括兩個方面：技術方面和人機工程方面。制定本系列標準的目的，就是要求在設計電力系統控制中心時，應充分運用人機工程學準則，結合生產、運行要求，使控制中心的布局、人機界面、環(huán)境和組織等方面能適合人的生理、心理特點，實現人、機、環(huán)境間的協調和整體優(yōu)化，使人能安全、健康、舒適和高效地進行工作。目前，控制中心的人一機一環(huán)境系統的協調水平，已是電力系統現代化的重要標志之一。 電力系統控制中心(包括調度中心)的功能是監(jiān)視和控制發(fā)電、輸電或配電網的運行。控制中心的人機工程設計要求，就是設計時應特別注意人的因素和人的特性，例如，人體尺寸、人的反應能力和限度；把人機工程準則及所需的技術方法滲透到控制中心的設計之中。強調以人為核心，使所設計的機器(包括設施)和環(huán)境條件適應于人，這既是對一些經驗教訓的總結，又是提高人的工作質量的需要，也是獲取良好經濟效益和社會效益的途徑之一。 將人機工程學(人類工效學)的諸多研究成果進行標準化，是將人機工程學原理應用于工程實際的重要環(huán)節(jié)。1975年國際標準化組織(ISO)專門設立了“Ergonomics”標準化技術委員會(ISO／TC159)。我國于1980年成立了相應的“全國人類工效學標準化技術委員會”，開展了卓有成效的工作。該標準化技術委員會積極支持并參與了本系列標準的制定工作。 本系列標準DL／T575以《控制中心人機工程設計導則》為總標題，包括12個子標準： DL／T575.1 控制中心人機工程設計導則 第1部分：術語及定義； DL／T575.2 控制中心人機工程設計導則 第2部分：視野與視區(qū)劃分； DL／T575.3 控制中心人機工程設計導則 第3部分：手可及范圍與操作區(qū)劃分； DL／T575.4 控制中心人機工程設計導則 第4部分：受限空間尺寸； DL／T575.5 控制中心人機工程設計導則 第5部分：控制中心設計原則； DL／T575.6 控制中心人機工程設計導則 第6部分：控制中心總體布局原則； DL／T575.7 控制中心人機工程設計導則 第7部分：控制室的布局； DL／T575.8 控制中心人機工程設計導則 第8部分：工作站的布局和尺寸； DL／T575.9 控制中心人機工程設計導則 第9部分：顯示器、控制器及相互作用； DL／T575.10 控制中心人機工程設計導則 第10部分：環(huán)境要求原則； DL／T575.11 控制中心人機工程設計導則 第11部分：控制室的評價原則； DL／T575.12 控制中心人機工程設計導則 第12部分：視覺顯示終端(VDT)工作站。 本系列標準基本上涵蓋了控制中心各個層次設計所應考慮的人機工程學的基本原則。但人機工程學是一門多學科交叉科學，涉及眾多技術領域，不可能在一個系列標準中給出全部的具體參數，對各專業(yè)或專題性問題的解決，可參考列在各子標準中相應的附錄“主要參考文獻”。 本系列標準所給出的人機工程學基本原則，是一些通用原則，它適用于電力行業(yè)，也可用于其他行業(yè)的控制中心的設計。本系列標準基本上能滿足大中型控制中心設計的需要，對于小型控制室或就地控制點，可視具體情況，簡化設計步驟，選用有關內容進行設計。 本系列標準中所列的原則和參數，是人機工程學研究成果的濃縮。然而，考慮到某些設計準則還比較籠統，給出的某些具體參數也是在特定條件下的測量統計值，并非是嚴格的數值界定， 在應用各種設計準則與參數時，必須具體考慮其相互影響和制約，不應過于強調單個原則和單個參數，而應全面理解；再者，人機工程學準則在電力系統控制中心設計中的應用，是對現有技術設計的一種補充，可根據實際情況綜合協調，以取得系統整體的優(yōu)化。 鑒此，本系列標準在名稱中加入了“導則”二字，即《控制中心人機工程設計導則》，并作為推薦性標準提供使用。 本系列標準由原中華人民共和國電力工業(yè)部提出。 本系列標準由國家電力公司電力自動化研究院歸口。 本系列標準由國家電力公司電力自動化研究院負責起草，中國標準化與信息分類編碼研究所、國家電力公司勞動保護科學研究所、國家電力公司蘇州熱工研究所、南京鐵道醫(yī)學院、南京航空航天大學參加了編寫。 本系列標準由國家電力公司電力自動化研究院負責解釋。 ? 目 錄 ? 控制中心人機工程設計導則 總前言 DL／T575.9—1999 控制中心人機工程設計導則 第9部分：顯示器、控制器及相互作用 ? 前 言 ? 本標準系參考國內外人機工程標準化研究成果(見附錄A)中有關顯示器、控制器及相互作用的內容編制而成。 本系列標準DL／T575以《控制中心人機工程設計導則》為總標題，包括以下12個子標準： DL／T575.1 控制中心人機工程設計導則 第1部分：術語及定義； DL／T575.2 控制中心人機工程設計導則 第2部分：視野與視區(qū)劃分； DL／T575.3 控制中心人機工程設計導則 第3部分：手可及范圍與操作區(qū)劃分； DL／T575.4 控制中心人機工程設計導則 第4部分：受限空間尺寸； DL／T575.5 控制中心人機工程設計導則 第5部分：控制中心設計原則； DL／T575.6 控制中心人機工程設計導則 第6部分：控制中心總體布局原則； DL／T575.7 控制中心人機工程設計導則 第7部分：控制室的布局； DL／T575.8 控制中心人機工程設計導則 第8部分：工作站的布局和尺寸； DL／T575.9 控制中心人機工程設計導則 第9部分：顯示器、控制器及相互作用； DL／T575.10 控制中心人機工程設計導則 第10部分：環(huán)境要求原則； DL／T575.11 控制中心人機工程設計導則 第11部分：控制室的評價原則； DL／T575.12 控制中心人機工程設計導則 第12部分：視覺顯示終端(VDT)工作站。 本標準的附錄A是提示的附錄。 本系列標準由原中華人民共和國電力工業(yè)部提出。 本標準起草單位：中國標準化與信息分類編碼研究所、國家電力公司電力自動化研究院、國家電力公司蘇州熱工研究所。 本標準主要起草人：劉偉、童時中、吳當時、滑東紅、盛菊芳。 ? 目 次 ? 前言 1 范圍 2 引用標準 3 定義 4 顯示器、控制器及相互作用 5 設計過程 附錄A(提示的附錄)主要參考文獻 ? 中華人民共和國電力行業(yè)標準 ? DL／T 575.9—1999 ? 控制中心人機工程設計導則 第9部分：顯示器、控制器及相互作用 ? Ergonomic principles for the design of control centres Part9: Displays , controls，interactions ? ? 中華人民共和國國家經濟貿易委員會2000-02-24批準 2000-07-01實施 ? ? 1 范圍 ? 本標準規(guī)定了控制中心對系統運行實行監(jiān)視和控制時，數據的輸入和顯示的設計原則，給出了顯示器和控制器配置的要求與建議。 本標準適用于各類新建控制中心的設計，也適用于現有控制中心的技術改造設計。 ? 2 引用標準 ? 下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。 DL／T575.1—1999 控制中心人機工程設計導則 第1部分：術語及定義 DL／T575.5—1999 控制中心人機工程設計導則 第5部分：控制中心設計原則 DL／T575.6—1999 控制中心人機工程設計導則 第6部分：控制中心總體布局原則 DL／T575.7—1999 控制中心人機工程設計導則 第7部分：控制室的布局 DL／T575.8—1999 控制中心人機工程設計導則 第8部分：工作站的布局和尺寸 DL／T575.12—1999 控制中心人機工程設計導則 第12部分：視覺顯示終端(VDT)工作站 ? 3 定義 ? 本標準采用的定義見DL／T 575.1—1999。 ? 4 顯示器、控制器及相互作用 ? 4.1 指導原則 顯示器和控制器構成人機界面，其目標是，使人機相互作用變得容易(用力較小)、快速(用時間較少)，并差錯最少。指導設計的基本思想為： a) 在人機系統中，人應始終處于主導地位，因為系統的運行是由操作人員判定和執(zhí)行的，僅在危及人員或設備安全、要求迅速可靠地作出明確的反應時，才由保護系統來完成這種反應(如終止運行過程以避免危險或損失)。 b) 在設計人機界面時，應考慮人的能力、特性、技能、任務及生理心理需要。 c) 人機界面應提供各種信息和手段，以使操作員能完成其控制任務。 4.2 表達原則 4.2.1 區(qū)分信息(或數據)與其表達形式的差別 先確定顯示內容，再考慮表達形式。 4.2.2 必須讓操作員覺察到需其作出反應的事件 a) 為避免使操作員負荷過重，顯示的事件應按其優(yōu)先次序進行分類，以有助于操作員作出決定。 b) 越是需要操作員作出緊急反應的事件，其優(yōu)先次序就應越在前面，其顯示方式也應更加醒目。 4.2.3 顯示的信息應確保真實性 不正確的信息會導致錯誤的決定，可能會引起故障，甚至事故。真實的信息是指信息所提供的時間、地點、數值、狀態(tài)、事件過程及前后關聯等都是正確的。 信息的顯示有如下要求： a) 及時更新，顯示實時信息。 b) 凡是關鍵信息，應顯示足夠的冗余信息，以便操作員能夠對所顯示的信息進行驗證。 c) 不符合以上要求的顯示應加以說明，例如， 顯示閥門“關閉”的信號，如果不是產生于閥門的位置，而是來自引起閥門關閉的開關；一個測量點的信息傳輸中斷，因而不再有信息的更新，對這類情況如未加以說明，此時所顯示的信息就不是真實的。 4.2.4 表達應明確、一致 4.2.4.1 明確性 a) 在解釋表達內容時，使用已知的代碼或操作者熟悉的代碼。 b) 避免出現例外代碼。 4.2.4.2 一致性 a) 同一工作地點，不論代碼是在何處顯示，均應采用相同的編碼。 b) 同一類信息，表示的方式應相同，即：對于相同的設備、事件、狀態(tài)等，應使用相同的術語、名稱、顏色和拓撲結構(布局)。 c) 不同的信息，表示方式的差別應明顯。 d) 對于等同的不同層次的對象，在顯示的圖像中應盡可能相似，它可通過保持高層次對象的基本顯示圖像(如符號)，并在需要時為較低層次對象的圖像增加細節(jié)來解決。 4.3 控制與系統反應的原則 4.3.1 控制動作與系統反應之間的相互關系 a) 操作員的每一個輸入都應當能引起系統的反應。 b) 一個特定的控制動作應只能引起系統的一個與之對應的反應，否則(如由于故障的原因)，應將異常告知操作員。 c) 控制動作所引起的反應，應當是操作員所預期的。 d) 注意顯示器與控制動作之間的協調性。 e) 系統的反應應在規(guī)定的時間內出現，如果系統沒能在這一時間內實現控制動作所引起的反應，則應有一個提示，通知操作員：系統此時正忙于處理這一任務。 4.3.2 恰當選擇顯示對象 a) 在屏幕上顯示的只是應加以控制的對象。 b) 屏幕上應顯示控制動作引起的直接反應，并可覺察到由被控制對象引起的進一步的間接反應。 由以上原則可以得出結論：人機界面的設計，取決于使用顯示器和控制器所要完成的任務， 以及操作員的特性、環(huán)境和可利用的技術。因此，如果對任務不了解，就不能應用本標準。 ? 5 設計過程 ? 設計人機界面，應考慮下述要求： a) 根據DL／T 575.5，設計人機界面首先要進行任務分析，其中包括確定人所要完成的活動及操作員在每一工作地點所要進行的活動。 b) 設計小組的人員構成非常重要，它應包括人機工程學專家、控制工程師、計算機專家及未來的使用者(運行管理人員，尤其是操作員)等多個學科的人員。為保證設計的成功，應把未來的使用者吸收進設計小組；應與可能的使用者保持聯系，征求他們的意見。 人機界面的設計可按下列步驟進行，在實際工作中，各步驟間往往出現反復迭代過程。 5.1 第1步：確定控制室操作員及其在工作崗位的任務 5.1.1 這些工作崗位可用來完成以下兩類任務： a) 專門完成某一特定的任務(如過程控制)。 b) 交替完成多項任務(如控制工程、過程控制、維修)，在這種情況下，工作崗位的設計應以主要任務為重點，將臨時性的使用要求放在次要位置。 注：對交替進行的每一項，都應完成第2步中的要求。 5.1.2 在以上任何一種情況下都應明確以下內容： a) 每一個工作崗位必須完成的任務的種類。 b) 在正常運行模式下，每一項任務需要的人員數目。 c) 在發(fā)生故障的情況下，一個工作崗位上應有的共同處理問題的人員數目。 5.2 第2步：列舉每個工作崗位分配給人的各項活動 5.2.1 對每一個工作崗位要完成的每項任務應作出規(guī)定，內容如下： a) 要求給出的視覺顯示信息。 b) 應在屏幕上顯示的視覺信息(其他信息可通過窗戶觀察其過程來獲得)。 c) 需在屏幕上同時顯示的信息。 d) 切實可行的控制動作。 e) 需用語言來表達的信息，并以此來確定工作崗位的布局(見DL／T 575.7)。 5.2.2 需要強調的是： a) 應對最壞的情況作詳細說明。 b) 應列出以上規(guī)定的例外情況并說明處理方法，包括操作員人數、工作崗位數、裝備情況、對策、合作者以及所在的工作崗位等。 5.2.3 設計要求： 本階段只尋求完成任務所需的信息而并非其表達方式(如文本、模擬圖、曲線等)及可用的技術，目的在于集中處理以下問題： a) 必須顯示的內容。 b) 必須控制的對象(而不是如何去控制)。 注：設計的早期階段主要圍繞著數據和信息進行，其表達方式在第9步中確定。 5.3 第3步：將匯集的信息組織成圖像 通常情況下，操作員要評估的所有變量，不可能在一個顯示器上同時顯示。即使應用了多個平行的顯示屏，仍需在同一屏幕上按順序顯示。因此要求把全部信息組織成若干圖像格式。 在控制中心中，除了顯示器和控制器外，還可能需要一些附加設備，如毒氣報警屏、火災探測屏、閉路電視及攝像控制裝置、通信屏等，應列出這些設備及上面的顯示器、控制器的位置。 運行中的顯示器和控制器，有時也會被維修人員或儀表及控制工程師，用來對系統進行調試或改變自動系統的設定值。 設計要求見5.3.1～5.3.5。 5.3.1 采用層次結構 采用層次結構有利于建立一種思維模式，使定位更很容易些。在任何情況下，使用者都應很容易找到以下問題的答案： a) 過程處于哪個階段? b) 從這里可以通向何處? c) 如何才能得到所需的信息? 5.3.2 以操作員的任務為準則 a) 對于監(jiān)視任務：常設一個能顯示操作員所監(jiān)視的全部設備工況的概貌圖。 b) 對于控制任務：按所需詳盡程度顯示被控對象，以及由它引發(fā)的各種間接反應。 c) 對于診斷任務：需提供更為詳盡的信息，使操作員能精確地確定故障，以便決定用適當方法來保持過程運轉。 5.3.3 準備非正常情況的數據組合 針對各種非正常情況，準備多種數據(圖像)組合，并分析操作員對各種報警應作出的反應。 5.3.4 信息的取得 除了上述準備(見5.3.3)之外，還應能通過下列方法得到適合不同條件的信息： a) 按選擇準則調出圖像，例如操作員可能有這樣的需要：“顯示那些以AB字頭命名的設施所產生的報警”。 b) 采用超媒體鏈路，例如操作員可根據模擬屏上所顯示變量的當前值，調出其在過去的一小時中超過限值的過程或報警。 注：5.3.3和5.3.4中所用圖像的內容按第8步的要求確定。 5.3.5 圖像的名稱 每幅圖像都應能準確地識別。因此，每幅圖像的名稱應是專一的。確定名稱時應考慮： a) 圖像的名稱作為標題應位于圖像的頂部。 b) 能表示出圖像所代表的事物(如一個特定的單元)。 c) 簡化定位過程。 注：應確保所選名稱能夠區(qū)別那些即使看起來是一樣的圖像。 5.4 第4步：確定屏幕顯示器和傳統顯示器的數目 顯示器(包括屏幕顯示器和傳統顯示器)的數目必須保證能夠給操作員同時提供足夠多的信息，以便處理設計中所能預見的最惡劣的工況。 注：習慣上或行文中，常把屏幕顯示器簡稱為顯示器。 具體設計要求見5.4.1～5.4.3。 5.4.1 傳統顯示器和控制器可用來作為備用設備，以便在計算機關閉或緊急情況下，仍能為操作員提供關鍵性的信息，保持對系統的控制。 5.4.2 屏幕顯示器的數目由下列因素決定： a) 同時需要的信息量： 1)應考慮最壞的工況，在這種情況下，操作員在盡可能短的時間內，須取得盡可能多的相關信息，并完成一系列的控制操作； 2)要考慮操作員的短期記憶問題，如果當前需要的信息必須從幾個顯示器上獲取，操作員必定會承受很大的壓力； 3)在一臺屏幕顯示器發(fā)生故障的情況下，其余的顯示器(包括專用顯示器和監(jiān)視器)應能提供操作員繼續(xù)工作所需的全部信息。 b) 平行地組合所需的表達方式(例如將使用了滿屏格式的多個顯示器組合在一起，分別顯示常設概貌圖、報警清單及隨時間變化的曲線)。 5.4.3 盡可能利用具有類似功能的現有工作崗位所取得的經驗。 5.5 第5步：為各工作崗位選擇顯示器和監(jiān)視器 5.5.1 基本要求 通常情況下，可選用大屏幕顯示器或臺式顯示器。除此之外，還必須考慮下列條件： a) 在選擇顯示器和大屏幕顯示器的尺寸時，應考慮保持一個固定的視角而不是觀察距離(即觀察距離加大一倍時字體高度應加倍)。 b) 所要求的視角取決于工作任務、顏色及觀察條件。 c) 采取冗余配置、改變顯示器的分配等措施，在一臺或多臺顯示器、甚至大屏幕顯示器發(fā)生故障的情況下，操作員仍能保持對系統的監(jiān)視與控制，使系統能安全地運行。 5.5.2 臺式顯示器 對臺式顯示器的要求見DL／T 575.8和DL／T 575.12。 5.5.3 大屏幕顯示器 5.5.3.1 大屏幕顯示器的應用 a) 在多數情況下，大屏幕顯示器作為工作站外共享顯示器來使用，同時為幾個人提供相同的信息。 b) 在決定使用大屏幕顯示器之前，需要考慮：顯示一幅圖像所需的面積隨觀察距離的平方增長(即觀察距離加倍，需要把顯示面積增加四倍)。最大觀察距離可按下面方式確定： 1) 使用者開始看不清屏幕上所顯示圖像結構(如線條)； 2)若觀察者必須從某一確定位置進行觀察，則觀察者的眼睛要處在“識別空間” (見DL／T 575.8—1999之5.2)之內。 5.5.3.2 大屏幕顯示器設計的要求 a) 設計時應考慮：較大的屏幕并不一定能傳遞更多的信息或圖像(因為是從較遠的距離進行觀察)。設定圖像的大小主要取決于視角，視角不變的情況下，如視距加倍，則字符高度也須加倍。 b) 給每個操作員配備個人專用顯示器(而不是大的共享屏幕)，在獨立性、對輸入裝置(比如使用鍵盤)和對顯示器的適應性、經濟性及顯示器的總可利用率等方面常占有優(yōu)勢。 c) 在實際應用中，將大的概貌圖顯示屏和個人顯示器結合在一起使用，通?？珊芎玫貪M足要求。 d) 如果工作位置上同時使用個人顯示器和大屏幕顯示器，在信息分配上，使用者的視線不應頻繁地從一個屏幕轉移到另一個屏幕。 e) 更換大屏幕上的圖像之前，應取得所有使用者的同意。有時，一些操作員可能仍然需要當前的圖像，而另外一些人已經開始需要下一幅圖像。為此，可采用f)中的方法。 f) 把大屏幕分割成若干區(qū)，每一區(qū)專門分配給工作位置上的某一個人。一個操作員只可以改變分配給自己的那一區(qū)域的顯示內容。 g) 應使用屏幕外點選器(如鼠標和跟蹤球)，這樣操作員在執(zhí)行控制程序時， 眼睛可一直盯著屏幕。不宜使用鍵盤之類的裝置，這些裝置會迫使操作員在操作過程中頻繁地在顯示屏和控制裝置之間轉移視線。 h) 在設置大屏幕顯示器的同時，還應提供冗余的顯示器(如，提供冗余的個人用顯示器)，以保持當前信息的顯示。 i) 由于傳統屏的靈活性差，在性能指標變化頻繁的工作地點，建議不使用帶有特定顯示器和控制器的傳統屏。 j) 對于一些對比度強烈依賴于觀察角度的顯示技術，其識別空間(見DL／T 575.8)可能會受到限制。限制的程度取決于對比度達到最小要求值(例如3∶1)時的觀察角度值。 k) 最大觀察距離由字符的大小及觀察角度來決定。如果要求一個確定的觀察距離，則應適當地根據要求選擇字符的尺寸。 5.6 第6步：各工作崗位屏幕顯示器和傳統顯示器的布置 設計要求如下： a) 布置傳統顯示器和控制器時，可按附錄A之［6］中第4部分的要求進行。 b) 布置每一工作崗位的屏幕顯示器時，按DL／T 575.8中的要求進行。 5.7 第7步：各類顯示信息在屏幕上的分配 一般而言，每一個屏幕都可配以任何類別的信息(如概貌圖、曲線、模擬圖、報警清單、表格等)。這將有利于用另一臺顯示器去替換發(fā)生故障的顯示器以提供重要信息(如概貌圖) 。 設計要求見5.7.1～5.7.4。 5.7.1 按信息類別定位，可在一個固定位置觀察同類信息(如概貌圖)。 5.7.2 每一個工作崗位應有一個總是顯示最新信息的概貌圖。概貌圖中應提供操作員工作崗位所負責的全部工況。除此之外，概貌圖還應作為在各層次圖像中進行搜索的起點。 5.7.3 可分別應用以下方式顯示概貌圖： a) 立式屏(通?？梢詮牟恢挂粋€工作崗位使用這個屏)。 b) 特定的概貌圖顯示屏(可在每個工作崗位上設置專用顯示器或者用一個大屏幕顯示器替代立式屏)。 c) 每一個屏幕都分成若干區(qū)域，其中一個區(qū)域專用于顯示概貌圖(在概貌圖所需的參數量較少時，建議使用這一方法)。其特點如下。 1) 優(yōu)點： · 不需為顯示概貌圖準備額外的備用顯示器； · 在每一個屏幕上都可直接從概貌圖調出其他圖像； · 屏幕的使用靈活(任何時間都可決定顯示畫面的保留、或應予改變)。 2) 缺點： · 面積有限； · 要求在每一個顯示屏上劃分出一個區(qū)域來顯示相同的信息。 5.7.4 如果需頻繁顯示重要事件的序列或某些過程變量的變化趨勢，可使用專用屏幕來顯示報警清單及曲線圖表。 5.8 第8步：確定圖像內容 對操作員執(zhí)行任務所需要的所有數據進行編排(第2步)和組織(第3步)之后，就要確定每個圖像的內容。第8步的任務必須和第9步緊密協同來完成。 設計要求見5.8.1～5.8.3。 5.8.1 確定每幅圖像宜顯示的內容： a) 立即需要的信息：顯示過程所需的相互聯系的變量。 b) 緊迫程度：根據優(yōu)先次序來分配狀態(tài)信息和其他信息；根據操作員應作出反應的速度來確定優(yōu)先次序。例如：當采用兩級報警時，按表1。 ? 表1 報警的優(yōu)先次序 ? 優(yōu)先次序 操作員的反應 編 碼 1 告警 要求立刻作出反應 紅色 如果是新的信息，在未確認之前一直閃爍 2 預警 要求引起注意 黃色 ? c) 詳細程度：主要由圖像所屬的層次決定，即與相應的任務有關(見第3步)。 d) 內容多少：每幅模擬圖所包含的過程的多少，每幅顯示曲線的畫面中要顯示的曲線的多少等。 e) 擬采用的格式：模擬圖、曲線、一組特性圖、報警清單等。 f) 精確程度：數字變量所需的有效數字位數；測量裝置所測得的精確度；模擬量顯示(如曲線、條塊圖)所需的合適分辨率。 5.8.2 在信息和數據之間建立適當的聯系： a) 提供剛好能滿足需要的數據，以便對顯示的信息進行明確的解釋。 b) 避免顯示細節(jié)(如管道聯接裝置、圓形設備的三維示意圖)，這些細節(jié)可能在實際中存在，但與圖像所規(guī)定的任務沒有任何關系。 注：與任務無關的細節(jié)對于作業(yè)是一種干擾，對于圖像是一種負擔，使真正重要信息的提取過程復雜化。 5.8.3 避免使用過于擁擠的圖像，并區(qū)分下面兩種情形： a) 持續(xù)需要的要素(如符號、管道、變量等)。這些要素傳達特殊信息，與正確地理解圖像有關。 b) 偶爾需要的要素(如標簽名稱、比例尺等)，這些要素宜在需要時臨時顯示。 注：為適應各種情況，可能要在圖像中顯示附加信息。為此可使用窗口(詳細內容見第10步)。 5.9 第9步：確定代碼字符表 5.9.1 為準確無誤而快速地解釋數據和信息，應統一把顯示的要素(如名稱、符號、顏色等)分配成若干個信息類別(如操作模式、所要處理的媒體的類別)，可采用下述方法： a) 給每一類型的數據(主要指設備的型號)至少分配一種獨特的表達要素(如特殊的外形、或某種符號或字符順序)。 b) 對顯示的要素加以修飾或附加一些信息來表明當前模式。 c) 采用視覺編碼方式，例如，采用形狀、顏色、方位和閃爍編碼等(詳見附錄A之［7］)。 5.9.2 設計要求： 在項目的一開始就確定代碼(分配)，并在應用當中始終保持前后一致，具體要求如下。 a) 確定必需顯示的內容：把所有類型的設備連同可能發(fā)生的獨特狀態(tài)(如某類型“馬達”可能有開、關、和受干擾三種狀態(tài))進行列表，并把這些狀態(tài)按不同的層次進行顯示。 b)應使用標準代碼(如按附錄A之［4］中的模擬圖符號)或用未來使用者已經熟悉的代碼。 c) 按醒目程度的層次模型來選擇代碼的屬性。 d) 使用多維編碼，尤其要將顏色代碼與另外至少一種以上的代碼結合起來。 5.10 第10步：擬定控制規(guī)程 本設計以第2步和第3步所得的結果為基礎。 控制規(guī)程完全根據目的、控制語句(即對象、操作和量化指標的給出順序)及對話方式(命令語言、相互問答對話、菜單、填空方法)來擬定。除此之外，還應制定減少失誤的措施。 5.10.1 控制目的 a) 定位： 1) 如何得到處理當前情況所需信息的各種顯示? 2)如何得到最適合使用者當前工作的信息格式? b) 調節(jié)顯示器。 c) 確認報警。 d) 調整變量。 e) 改變操作模式(狀態(tài))。 5.10.2 控制語句 a) 為完成一個控制動作，需要規(guī)定控制對象、相應的操作和該操作的量化指標。 示例：一個控制動作可表達為： “將FR C212的設定值增加5%” 對象 ＝“FRC 212設定值” 操作 ＝“增加” 量化指標 ＝5% b) 在應用計算機的系統中，若選擇了對象，系統便可立刻作出反應，提供相應的(虛擬) 鍵來控制選定的對象。 示例： 如果選擇了“馬達”為對象，就會出現“開”和“關”兩個鍵；在選擇了“設定值”為對象的情況下，就會提供“增量”和“減量”兩個鍵等。 5.10.3 減少失誤 為防止錯誤的控制動作，避免產生不良后果，可采取如下措施： a) 對于頻繁使用的控制動作，如果操作后很容易撤銷，并不至于引起嚴重后果的，可用單擊進行控制。 b) 對于操作后果不嚴重(如只會拖延時間、浪費能源)、并可以消除的控制動作，應顯示控制的結果，以便操作員檢查并及時糾正。 c) 對于不可撤銷的控制動作(如鍋爐點火、電氣設備并網)，在執(zhí)行之前，應有一個確認過程(如按下確認鍵)，以免產生不良后果。 注：使用以上所描述的控制語句可以減少遺漏的情況發(fā)生。 d) 在以下兩種情況下，控制動作及數據輸入應由控制系統進行核查： 1) 控制動作或輸入數據似是而非； 2)控制動作與輸入數據，對當前值而言絕對地或相對地相處在不同的范圍內。 5.10.4 人機對話的一般要求 a) 對話應支持操作者迅速有效地完成任務。 b) 對話應只提供與操作者所要完成的任務有關的信息。 c) 那些用于自動執(zhí)行的、可適當地分配給界面軟件的控制動作應當由軟件來執(zhí)行。如系統啟動程序中，光標自動置于與任務有關的第一個登錄區(qū)域。 d) 輸入和輸出的格式要適當，輸入和輸出的數據要有一定的精度(即小數點位數)。 e) 對于簡單地重復某序列活動的循環(huán)式任務，以及批處理的序列控制和啟動的序列控制等，應給予支持。 f) 操作員不必去輸入系統設定值或那些在過程控制系統中某些位置上可以得到的值。 g) 系統反饋給操作者的，或根據請求由系統向操作者作出解釋(自述)的每一個對話，都應使操作者能立刻理解。 h) 對話應是在操作者每一個操作之后提供反饋。如果操作者的操作可能引起嚴重后果， 則系統應提供解釋并請求確認。反饋的給出方式及詳細程度應根據普通操作者所應具有的知識水平來確定，反饋和解釋應使對查詢手冊和其他外部信息的需求減到最低限度。 i) 操作員應有一種自主感(控制能力)。 j) 操作員應能啟動并控制一個交互作用的方向與速度，直至達到目的。 k) 當系統忙時，應對操作員顯示下一步的操作指令(給出要等待的時間)。 l) 對話應具有容錯功能，當某一輸入明顯錯誤時應當給出一個提示。 m) 對話應具有前后一致性： 1) 應可以預知系統作出響應的位置； 2) 應使用標準位置來顯示同一類型的提示，如報警、圖像識別、命令輸入區(qū)域等。所用標志應位于顯示的圖形輪廓或設備符號的相鄰位置(上或左)。 n)對話應具有可逆性： 1) 圖象或頁面應可前后翻滾； 2) 每一個輸入應可以取消。 o) 當某個對話能支持并指導使用者學習使用系統時，則這一個對話適合于用來學習。 p) 應提供有益于學習的規(guī)則和基本概念；應說明過程控制的各種應用及操作員用于管理應用過程的輸入和輸出的工具；模擬工具可以使操作員能夠在不立即影響該過程的情況下試驗一下，“如果…會怎么樣”。 q) 對頻繁使用的命令應給操作者提供快捷鍵和系統設定值。 r) 對不經常使用的命令，在設計時應使其更具有自我解釋功能，并伴隨指導信息。 s) 減少需要進行學習的規(guī)則的數目。 5.11 第11步：窗口的應用規(guī)定 5.11.1 窗口的應用 在應用窗口時必須認真、明確地考慮兩個事實：過程控制或命令與控制都是實時性任務；重大事件的發(fā)生迫使操作員及時作出反應，他們必須立即得到通知。 注意：屏幕上的窗口總是會妨礙對屏幕上圖像的觀察。 5.11.2 設計要求 a) 概貌顯示中絕對不能有窗口。 b) 窗口應在操作員需要時才出現。 例外：在系統發(fā)生故障，既不能更新也不能繼續(xù)控制活動的情況下，系統可以啟動一個窗口，提供比來自過程更為重要的信息。 c) 通常，窗口只應暫時出現在屏幕上，分別為控制對象及當前情境(事件)提供附加信息或虛擬控制元素。 d) 使用者應隨時可以關閉這些窗口。 e) 不要使用透明的窗口(以免產生混淆)。 f) 對象和與其相關窗口(如帶有控制元素)應平行出現在視野中。 注1：這是為了確保能夠觀察到系統對控制動作的反應。 注2：窗口可以出現在一個固定位置(如屏幕的左上角)或與有關對象相關的位置上。一個較好的選擇是在已分區(qū)的屏幕上選擇一個固定區(qū)域作為窗口的出現位置。 g) 屏幕上不要同時顯示兩個以上的窗口。 注：同時出現的窗口數目將取決于窗口的尺寸、任務以及被擋住的圖像中控制元素的密度。 5.12 第12步：選擇適當的輸入裝置 5.12.1 選擇原則 系統對操作員的輸入應給出相應的反饋，以便通知操作員進行確認，以及在必要的情況下更正其錯誤，其中包括按下按鈕的感覺、擊鍵的反應時間、點選器(或光標)的移動速率、反饋信息、聽覺信號等。 輸入作業(yè)有兩種類型：數據輸入和點選。 選擇某種輸入裝置或輸入裝置組合，總的要求如下： a) 輸入裝置應適合操作員的任務，它與數據輸入或點選的頻次和時間長短有關。例如，在許多鍵處于非使用狀態(tài)，或文本／數據的輸入不頻繁的任務中，沒有必要使用一個大的鍵盤。 b) 輸入裝置的硬件設備可以是專門用于某一種特定操作(如傳統的按鈕、旋鈕控制器或撥動式開關)，也可以是通用的(如鍵盤)。除此之外，還可以將點選器(如鼠標)和虛擬控制元素(如光按鈕和滑動塊)結合起來使用。 5.12.2 設計要求 5.12.2.1 傳統控制器 對于要求具有最高可靠性和有效性的控制器(如緊急停機裝置、火災報警裝置)，應使用傳統的專用的控制元件。有關如何選擇控制器可見附錄A之［6］的第3部分。 5.12.2.2 數據輸入裝置 a) 鍵盤： 1)如果操作員的任務中需要輸入數據(字母、數字字符)，應使用通用鍵盤；如果不需要輸入數據，則應首選適于完成該項任務的專用鍵盤。 2)工作崗位鍵盤的數目，應按最壞情況給在此工作的每一個人員都配置一個平行獨立的鍵盤；但應采取適當的措施，當由一個人進行正常操作時，其他的鍵盤不會妨礙他的工作。 3)一個或多個屏幕共用一個鍵盤，這樣做的主要優(yōu)點是可以節(jié)省工作臺面(可能其他設備急需這些空間)。 注意：操作員必須始終清楚自己正在哪一個屏幕進行操作。 4)薄膜鍵盤(觸摸敏感型)，應只限于在臟的或灰塵大的工作場所使用，一般控制中心不使用此類鍵盤。 b) 數字鍵盤： 1) 在只輸入絕對的數值時，采用數字鍵盤(真實的或虛擬的)。 2)如果在工作場所使用帶有按鍵式電話，則數字鍵盤上的按鍵布局應當采用電話機上的模式(即數字1，2，3在上排)。 注：相對于計算機上的數字布局而言，電話機上的數字布局在人機工程方面有其優(yōu)越性(出錯少、省時間)。 3)為了對量值進行調節(jié)(如微調當前值)，還可使用滑動觸頭或按鈕(逐步增加或減少)。 5.12.2.3 點選器和虛擬控制元素 一般說來，點選器分為“屏幕內”點選器和“屏幕外”點選器。 5.12.2.3.1 在下列情況下可以使用點選器。 a) 達到某一特定的目標所用的步驟有限。 b) 可以從一幅畫面中進行所有的選擇。 c) 在允許操作員進行操作(打字)之前。 d) 為減少可能帶來嚴重后果的打字錯誤。 e) 用光標來指示控制對象在屏幕上的位置，此時： 1) 光標位置應當有明顯的可視特征(如形狀、亮度和顏色)； 2) 只在光標不經常使用時才使用閃爍來顯示其位置。 f) 使用點選器可以使操作者能一直觀察屏幕。 注：點選器不適合于文本輸入。 5.12.2.3.2 屏幕外點選器應具有以下特性。 a) 以光標為基礎。 b) 可以比屏幕內點選器更為精確地進行點選。 c) 堅固耐用，容易更換，并有一個柔軟的電纜連接。 d) 一個操作員所操縱的所有主顯示器應安裝一個共享點選器。 5.12.2.3.3 如果滿足下列條件，宜選擇鼠標。 a) 控制桌面上有足夠的空間。 b) 用同一個鼠標(不需要更換鼠標)可以在工作崗位的所有屏幕上進行點選。 c) 同一個人在辦公室任務中(如文本編輯、電子表格等)也使用計算機程序。 d) 空氣與環(huán)境相當清潔。 注：在灰塵、液體等可對機械點選器構成威脅的地方，首選使用觸摸屏或光筆等屏幕內點選器。 5.12.2.3.4 在應用屏幕內點選器時，應考慮以下問題： a) 當最矮小的操作者在采取前傾坐姿時，屏幕應在其手的可及范圍之內。 b) 當操作者的肘部在桌面的某一位置保持不動時，操作者的手應可達到監(jiān)視器屏幕的大部分區(qū)域。 c) 在需頻繁點選的情況下，不應使用屏幕內點選器。 d) 在使用觸摸屏時，應采用光標對手指的視差調整技術，避免視差效應及妨礙對被控制對象的觀察。 5.13 第13步：實物模型及可用性檢查 5.13.1 實物模型的運用 使用實物模型可以帶來很多好處。如果不可能對每一功能都運用實物模型時，至少應對關鍵的表達模式及相互作用采用實物模型。 a) 與未來的用戶共同對設計進行核查(所用方法見附錄A之［5］的第11部分)。 b) 如果不可能進行可用性檢查，至少要進行預演性的檢查。 c) 未來的用戶應有機會熟悉新的人機相互作用界面，由此應當： 1) 從一開始就讓他們熟悉情況； 2) 鼓勵提供他們的經驗和愿望； 3)如有可能，對系統進行試操作，或至少對早期(如在交付使用前數月)的系統的某些部分進行操作體驗。 5.13.2 設計方案的修正 在設計方案開始實施之前，應通過下列措施對設計方案進行修正。 a) 列出在可用性檢查過程中發(fā)現的全部問題。 b) 就可用性、效果和效率等問題進行優(yōu)先次序排隊，優(yōu)先次序排隊可按如下方式進行： 1) 絕對錯誤(意味著“必須排除”)； 2) 不適宜(可以提供能更快處理、更低故障率以及更經濟地實施的較好解決方案)； 3) 很好。 c) 確定應將上述問題改進到那一個優(yōu)先等級。 d) 按適當的設計步驟重新設計。 5.14 第14步：選擇系統并檢查設計方案 檢查經過配置后的顯示、控制系統，在質量上和數量上是否處理好所有的顯示格式和相互作用問題。 ? 附錄A(提示的附錄) ? 主要參考文獻 ? ［1］ ISO／WD 11064-5(1997)控制中心人機工程設計 第5部分：顯示器、控制器及相互作用 ［2］ ISO 3641 圖形符號制作的一般規(guī)則 ［3］ ISO 3511 過程測量控制功能和測試設備—圖形符號表示方法 第1部分： 基本要求 第2部分： 基本要求的補充 第3部分： 儀器互聯圖表具體符號 第4部分： 過程計算機、界面和共享的顯示／控制功能的基本符號 ［4］ ISO 7000 設備用圖形符號—索引和概要 ［5］ ISO 9241 辦公室工作用視覺顯示終端的工效學要求 第3部分：視覺顯示要求 第11部分：有效性論述 第12部分：信息顯示的工效學要求 ［6］ ISO 9355 (等同EN894)顯示器和控制執(zhí)行機構設計的工效學要求 第1部分：人與顯示器和控制執(zhí)行機構相互作用的基本原則 第2部分：顯示器 第3部分：控制執(zhí)行機構 第4部分：顯示器和控制執(zhí)行機構的位置與排列 ［7］ IEC 73 通過顏色和輔助手段對指示裝置(顯示單元)和執(zhí)行機構進行編碼 ［8］ IEC 417 設備用圖表符號 ［9］ IEC 447 人機界面的調節(jié)原則 ［10］ GB／T16251-1996(eqv ISO6385,1981) 工作系統設計的人類工效學原則