лекция 9

1.

«К.Кулажанов ат. Қазақ технология және бизнес университеті» АҚ
Инжиниринг және ақпараттық технологиялар факультеті
«Компьютерлік инженерия және автоматтандыру»
кафедрасы
Курстың атауы:
Мамандыққа кіріспе
(«Автоматтандыру және басқару» БББ)
Серимбетов Булат Абуталибович,
т.ғ.к. қауымдастырылған профессор
e-mail: bserimbetov@kazutb.edu.kz

2.

Адам-Машина Интерфейстері (HMI)
Автоматтандыру жүйелерінде адам мен машина
арасындағы интерфейстерді зерттеу, олардың
құрылу принциптері мен заманауи тенденциялары

3.

HMI дегеніміз не?
Адам-машина интерфейсі (HMI — Human-Machine Interface) – бұл
оператордың автоматтандырылған жүйемен өзара әрекеттесу
құралдары мен әдістерінің жиынтығы. Бұл технология заманауи
өнеркәсіптің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.
HMI арқылы адам күрделі техникалық процестерді бақылап,
басқара алады. Мұнда визуализация, мониторинг және басқару
функциялары бір жүйеде біріктіріледі. Оператор өндірістік
процестердің нақты уақыттағы параметрлерін көріп,
қажетті өзгерістер енгізе алады.
HMI жүйелері әртүрлі салаларда қолданылады: өндіріс,
энергетика, көлік, медицина және т.б. Олар техникалық
процестерді басқаруды жеңілдетіп, қауіпсіздікті арттырады.

4.

HMI құрудың негізгі принциптері
Қарапайымдылық және
түсініктілік
Көрнекілік
Бірізділік және стандарттау
Процестерді визуалдау графиктер,
Басқару элементтері мен таңбалар
Интерфейс жаңа оператор үшін де
сызбалар, түсті индикаторлар арқылы
жүйенің барлық бөлігінде бірдей болуы
түсінікті болуы тиіс. Артық ақпарат
жүзеге асырылады. Маңызды ақпарат
керек. Өнеркәсіптік автоматтандыруға
берілмей, тек негізгі деректер
түспен немесе дыбыстық сигналдармен
арналған халықаралық стандарттар
көрсетіледі. Интуитивті навигация мен
ерекшеленеді.
(ISO, IEC) қатаң сақталады.
Графикалық элементтер
Бірыңғай дизайн тілі
Түстік кодтау жүйесі
Стандартталған символдар
Анимациялық көрсеткіштер
Сәйкестік сертификаттары
анық мәзірлер оператордың жұмысын
жеңілдетеді.
Логикалық құрылым
Минималистік дизайн
Анық функционалдық топтау

5.

Иерархиялылық және интерактивтілік
Бейнелеу деңгейлері
01
02
Шолу деңгейі
Детальды деңгейі
Процестің жалпы көрінісі берілді. Оператор
Нақты
барлық жүйенің жұмыс күйін бір көзбен көре
бейнеленеді. Мұнда әрбір компоненттің
алады. Мұнда негізгі параметрлер мен
параметрлері,
жалпы статус көрсетіледі.
және басқару мүмкіндіктері қолжетімді.
тораптың
жұмысы
сенсорлар
толық
мәліметтері
03
Апаттық деңгейі
Тек ең маңызды параметрлер көрсетіледі. Қауіпті жағдайларда операторды бөгетпеу
үшін артық ақпарат жасырылады.
Интерактивтілік - тек бақылау ғана емес, сонымен
қатар басқару мүмкіндігі: параметрлерді өзгерту,
жабдықты қосу/өшіру, режимдерді реттеу.

6.

Практикалық мысал:
SCADA жүйесі
Мысал: Мұнай өңдеу зауытындағы SCADA-жүйе - оператор құбырлар
схемасын қысым датчиктерімен көреді және мұнай беруін реттей
алады. Жүйе нақты уақытта мыңдаған параметрді бақылап,
автоматты түрде қауіпті жағдайларды анықтайды.
SCADA жүйесінің
мүмкіндіктері
Қолдану салалары
Мұнай-газ өнеркәсібі
Нақты уақыттағы мониторинг
Энергетика секторы
Тарихи деректерді сақтау
Су жүйелері
Аварияларды алдын ала ескерту
Көлік инфрақұрылымы
Қашықтан басқару
Өндіріс автоматтандыруы
Есеп беру жасау

7.

Оператор панельдері
Негізгі сипаттамалары
Оператор панельдері - экрандары бар (көбінесе сенсорлы) шағын құрылғылар. Олар тікелей
станоктар мен өндірістік желілерге орнатылып, жабдық параметрлерін көрсетеді.
Siemens SIMATIC HMI
Schneider Magelis
Жоғары сапалы дисплей, интуитивті
Әмбебап
интерфейс,
мығым конфигурация мүмкіндіктері
өнеркәсіптік
байланыс
протоколдары,
стандарттарға сәйкестік
Weintek
Қолжетімді баға, кең функционал, техникалық қолдау
Практикалық мысал: Қаптама желісінде оператор панель арқылы конвейер жылдамдығын және қаптама форматын өзгертеді. Панель өнімнің санын
есептеп, сапа көрсеткіштерін бақылайды.

8.

Диспетчерлік станциялар
Құрылымы мен мүмкіндіктері
Қазақстандық мысал: KEGOC
Диспетчерлік станциялар - диспетчерлік залдарда орналасқан күрделі
KEGOC диспетчерлік орталығы ұлттық электр желісін басқарады. Бүкіл ел
жұмыс орындары. Олар SCADA-жүйелер мен деректер базаларына қосылып,
бойынша электр энергиясын жеткізуді HMI арқылы бақылап, қосалқы
ірі нысандарды бақылау және басқаруға арналған.
станциялар мен ЛЭП-ті басқарады.
Әртүрлі процестерді көрсету үшін бірнеше мониторлар
Бейнебақылау және сигнализация жүйелері
Нысандарды қашықтан басқару мүмкіндігі
Командалық жұмыс режимі
Дүрбежелтен жағдай үшін резервтік жүйелер
Жүйе 24/7 режимінде жұмыс істеп, миллиондаған тұтынушыны
үздіксіз электрмен қамтамасыз етеді.

9.

Эргономика принциптері
Ақпаратты орналастыру
Түстік кодтау жүйесі
Ең маңызды индикаторлар экранның ортасында
Стандартталған түстер қолданылады: жасыл — қалыпты
орналасады. Басқару элементтері логикалық тәртіппен
жұмыс, сары — ескерту, қызыл — апат. Бұл халықаралық
топтастырылып, оператордың көру зонасында
стандарттарға сәйкес келіп, оператордың тез ориентация
жайластырылады. Жиі қолданылатын функциялар оңай
табуына көмектеседі.
қолжетімді болуы керек.
Басқару ыңғайлылығы
Когнитивті жүктемені азайту
Батырмалар, джойстиктер және сенсорлы панельдер
Оператор жағдайды тез түсінуі тиіс, күрделі есептеулерсіз.
операторға қолайлы орналасуы керек. Ұзақ жұмыс кезінде
Ақпарат қабылдауды жеңілдету үшін графикалық
шаршамау үшін эргономикалық талаптар сақталады.
элементтер мен интуитивті белгілер қолданылады.

10.

Қауіпсіздік Жүйелері
Апаттық сигналдар
Дыбыстық және жарық индикаторлар арқылы операторды
қауіпті жағдайлар туралы дереу хабардар етеді
Апаттық өшіру
E-Stop қызыл батырмасы жабдықты
бірден тоқтататын қауіпсіздік жүйесінің негізгі элементі
Киберқауіпсіздік
HMI және SCADA-жүйелерді рұқсатсыз қол жеткізуден
қорғау үшін күшті аутентификация
Практикалық мысал: Мұнай-химия зауытында резервуардағы
қысым нормадан асса, HMI қызыл ескерту береді және қосымша
насос қосуды бұғаттайды.
Адам қателігінен қорғау механизмдері ерекше маңызды. Мысалы, қақпақ ашық кезде қозғалтқышты қосуды шектеу, немесе техникалық
жұмыстар кезінде жүйені автоматты блоктау сияқты функциялар операторлар мен жабдықты қорғайды.

11.

Заманауи технологиялық үрдістер
Мобильді интеграция
Процестерді планшет пен смартфон арқылы басқару мүмкіндігі. Операторлар кез келген жерден жүйені мониторлап, қажетті
параметрлерді өзгерте алады. Бұл ерекше ауыл шаруашылығы мен қашықтағы нысандар үшін пайдалы.
AR/VR технологиялары
Жабдықты жөндеуде толықтырылған шынайылық көзілдірігін пайдалану. Техниктер виртуалды нұсқаулықтар көріп, күрделі
жөндеу жұмыстарын дәлірек орындай алады. Оқыту процесін де жеңілдетеді.
Дауыс арқылы басқару
Диспетчерлік басқаруды жеңілдету үшін дауыстық команданы қолдану. Операторлар қолдарын бос қалдырып, дауыс арқылы
негізгі функцияларды басқара алады.
Ақылды ассистенттер
Стандарттан тыс жағдайларда операторға көмекші кеңестер беру. Жасанды интеллект тарихи деректерді талдап, ең
тиімді шешімдерді ұсынады.

12.

Болашақ перспективалары
Дамып келе жатқан технологиялар
Қазақстандағы даму мүмкіндіктері
Голографиялық дисплейлер: 3D форматында процестерді көрсету
Цифрлық Қазақстан бағдарламасы шеңберінде HMI технологияларын енгізу
Нейроинтерфейстер: ой арқылы жүйені басқару мүмкіндігі
үлкен мүмкіндіктер ашады:
Машинальды оқыту: жүйенің өзін-өзі оңтайландыруы
Сенсорлық кері байланыс: тактильді ощущениялар арқылы басқару
Блокчейн интеграциясы: деректердің қауіпсіздігін арттыру
Бұл технологиялар HMI жүйелерін одан да интуитивті, қауіпсіз және тиімді
етеді. Операторлардың жұмысы жеңілдеп, өнеркәсіптік процестердің сапасы
артады.
Отандық өнеркәсіпті дамыту үшін заманауи HMI шешімдерін
қолдану өлшеусіз маңызды.
Мұнай-газ саласын модернизациялау
Тау-кен өнеркәсібін автоматтандыру
Энергетика секторын жаңғырту
Смарт-қала жобаларын іске асыру

13.

Бақылау сұрақтары мен қорытынды
01
02
03
HMI құрудың негізгі принциптері
қандай?
Оператор панелі мен диспетчерлік
станцияның айырмашылығы неде?
Интерфейстерді жобалауда
эргономиканың маңызды
аспектілері?
иерархиялылық және интерактивтілік - бұл
Оператор панельдері жергілікті басқаруға, ал
Ақпаратты дұрыс орналастыру, түстік
HMI дизайнының бес негізгі принципі
диспетчерлік станциялар ауқымды жүйелерді
кодтау, басқару ыңғайлылығы және
бақылауға арналған
когнитивті жүктемені азайту
Қарапайымдылық, көрнекілік, бірізділік,
04
05
HMI қауіпсіздікті қалайша қамтамасыз етеді?
HMI дамуына әсер ететін жаңа технологиялар?
Апаттық сигналдар, E-Stop жүйелері, адам қателігінен қорғау және
Мобильді интеграция, AR/VR, дауыс басқару және ақылды
киберқауіпсіздік шаралары арқылы
ассистенттер болашақтың технологиялары
HMI технологиялары өнеркәсіптік автоматтандырудың болашағы болып табылады және Қазақстанның цифрлық дамуына үлкен үлес
қосады.