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第1页共9页人机工效学在化工联合中央控制室设计中的应用林黎，金晖，庄榕榕浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053摘要：联合中央控制室是化工联合装置控制系统的枢纽，中央控制室设计在整个项目设计中起着重要作用。本文从人机工效学设计原则出发，对联合中央控制室中人员的主要活动进行分析，提出相关的功能设计需求，针对相关需求提供了设计思路及解决方法，并通过具体设计案例进行说明，最后对人机工效学在中央控制室的综合设计进行了展望。关键词：联合中央控制室；人机工效学ApplicationofergonomicsonthedesignforchemicalcentralcontrolroomLinLi，JinHui，ZhuangRongrongZhejiangSUPCONTechnologyCo.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang，310053Abstract:Theunitedcentralcontrolroomisahingeincombinationdevicecontrolsystemforchemicalindustry.Thedesignofcentralcontrolroomplaysanimportantroleinthewholeproject.Thefeatureorspecificationforergonomicsarespecfied,aftertheanalysisofmainactivitiesofstaffintheUnitedcentralcontrolroom.Someideasandsolutionsforthedesignareprovided,andillustratedbyspecificdesigncases.Atlast,ergonomicsinthedesignofcentralcontrolroominthefuturewasprospected.Keywords:controlcenter，ergonomics0引言近年随着经济发展，新建或扩建的化工项目都向着大规模联合装置的方向设计，在此类项目中使用联合中央控制室方式来实现对全厂装置的管控一体化已经成为趋势。联合中央控制室是工厂信息化系统和自动化系统的枢纽，是实现生产信息化自动化和管理策略的建筑物。相比常规化工类控制室，联合中央控制室中的工作人数更多、人员功能需求更丰富，因此在设计思路上除了以往以功能为主外还应该将人机工效学设计方法整合其中。这样在考虑技术效率同时设计适当的工作环境，以确保人员的安全、健康和舒适。1人机工效学定义国际工效学会给人机工效学下的定义为：“研究人在某种工作环境中的解剖学，生理学和心理学等方面的各种因素，研究人和机器及环境的相互作用条件下，在工作中、家庭中和第2页共9页休假时，怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等达到最优化的问题。”控制室中包含机器设备和工作人员，设计时需要考虑如何将人与机器在控制室中有机结合。人机工效学可以有效的解决这个问题。针对人机工效学设计有相关参考标准和规范作为参考，例如：《GB/T22188。1-2008联合中央控制室的人类工效学设计_第1部分：联合中央控制室的设计原则》、《GB/T22188。2-2010联合中央控制室的人类工效学设计_第2部分：控制套室的布局原则》、《GB/T16251工作系统设计的人类供血学原则》、《联合中央控制室人机工程设计导则第7部分_控制室的布局》。现在许多行业专用控制室设计规范中也都加入了人机工效学因素，例如：《HG_T_20508-2000__化工控制室设计规定》、《SH3006-1999石油化工控制室和自动分析器室设计规范》、《DL575.5-1999T_电力行业控制中心人机工程设计导则》。2控制室人机工效学设计原则对于控制室中设备和装置的设计与定位，使用一种系统的设计原则很重要。在联合中央控制室的人类工效学设计应考虑以下几个原则。2.1以人为中心的设计原则在以人为中心的设计原则中，人与机器的组合在其组织和环境背景下被视为一个整体系统加以优化。这种优化通过制定若干方案来实现。这些方案强调人与机器各自的有点、特征和能力。并以互补的方式实现这三个方面的最大化。在设计过程的各个阶段，人、机器（软、硬件）、工作环境以及控制（操作和管理）都应协调地进行整合。其中与一人为中心的设计有关的活动包括：计划、概念设计和详细设计、装配和建造、试运转、用户培训和操作。2.2迭代设计原则在实践中，设计过程本质上是迭代的。应反复进行评估，直至操作者和设计对象之间的交互达到了其功能要求和目标。在迭代过程中，把从操作经验中获取的信息（即操作反馈）纳入考虑是尤其重要的。2.3情景任务分析原则对于包含改造项目在内的任何人类工效学设计活动，都建议对其已有情境或类似情境进行情境分析。这样就能预先充分了解和预见未来系统的功能。应充分了解分配给控制室的操作者或者联合中央控制室其他重要用户的任务。任务分析应考虑到系统所用的操作模式，包括启动、正常操作、关机、可预见的紧急情况，维护所需的局部关机时段、用于设计过程的结果以及人员计划的制定。第3页共9页3人机工效学在联合中央控制室设计中的应用联合中央控制室是将多套生产装置的人机接口操作站远程单元及控制网络单元集中进行布置，以实现全新的控制系统和管理策略的建筑物。在控制室里的人员主要包括生产操作员、生产调度人员、维护人员、参观人员等。日常的主要活动包括生产操作活动、生产调度活动、维护活动、参观活动等。根据人机工效学以人为中心和情景分析的设计原则中，在根据以上活动相关设计中可以充分体现人机工效学因素：3.1生产操作活动根据工业连续生产的要求，生产操作往往是分班组采用倒班的方式以确保24小时连续生产的，长时间的连续工作会给生产操作人员带来疲劳感，进一步会影响生产操作的准确性和及时性，甚至会影响到生产的安全性。为了保障在长时间连续工作下生产操作活动能够安全有效的进行，操作台、整体布局、控制室环境都需要围绕生产操作人员、生产操作活动及活动达成目的进行人机工效学的设计。操作台为生产操作活动的设计应考虑舒适性和耐用性，舒适的椅子、合适的桌面高度和适当的坐深能有效降低人的疲劳感，而木质的台面板相比金属材质让人会感到更加舒适，坚固耐用性推荐采用高强度的抗倍特板进行设计，同时对于脚踏板、后置屏风的设计能够进一步给生产操作人员创造更为舒适工作环境。整体布局为生产操作活动的设计应考虑合理的过道宽度、前后排距离、第一排至大屏幕的距离、操作组的位置排放。过道宽度至少要保证2个操作人员人能并排走过，确保能高效的进入工作位置；前后排距离至少要保证1个操作人员能够正向通过并不会影响其他办公人员；当大屏幕离第一排的操作人员过近会对该排生产操作人员的视力产生较大影响并徒增疲劳感，影响操作效率，因此需要保证操作台和大屏幕间保持6米左右的舒适距离；工作人员之间需要频繁进行工作交互的任务区宜位于相临的位置；工作人员之间需要进行目视或言语交流的区块，设备布置宜高度和分布合适；工作人员无工作交互的区块或任务区宜互相隔开，以避免潜在的干扰。控制室为生产操作活动的设计主要包括室内的装修材料、灯光设计和室内降噪设计。控制室的装修需尽量避免暴露在有毒材料、污染和辐射这些危害的地方；使用持久耐用的建筑物或建筑材料，以尽量减少清洗次数或易于清洗；建议使用模块化墙体装修材料，便于后期的维护拆装；表面装修材料地板、墙面和天花板使用的材料不宜产生眩光、反射或强第4页共9页烈反差。灯光设计注意考虑灯源寿命及光强，灯源可以选择长寿命的LED灯作为光源，为避免眩光灯源安装可以多考虑格珊安装方式。降噪设计，在控制室墙体可以采用模块化具有吸音功能的金属孔板；联合中央控制室一般会设置大量操作站，建议采用无风扇设计操作台减少噪音源。3.2生产调度活动生产调度活动主要是包括正常生产时的资源调配和统筹以及紧急情况的应急处理两个方面，基于这两种场景，为了能够准确下达指令，中央控制室中为生产调度活动的设计应考虑调度室的位置以及内部设计。一般会专门设置高于生产操作区域的生产调度室，生产调度室应有专用通道直达生产操作区域；在生产调度室内部，生产调度人员的工作朝向一般朝向生产操作区域，而朝向的那面墙壁建议采用全玻璃设计，除此之外应考虑生产调度室内部区域操作台与玻璃的距离，由于生产调度室的空间有限，操作台位置建议调整至调度人员坐在操作台前能够看到生产操作区域的大半，而站立起来能够看到全部生产操作区域为佳。3.3维护活动中央控制室的维护活动主要包括工作设备维护、线路维护、建筑及相关设备维护。在中央控制室的设计中应针对维护对象及区域进行规划设计，首先应保证必要的维护空间，主要是操作台内电脑的维护以及拼接大屏幕后的维护空间；其次维护活动对联合中央控制室操作的干扰宜尽量小；对于电缆和通风管道的布置隐蔽的设施，但要易于拆卸移动，以便随时进行维护和修理，同时应考虑到今后可能的扩展空间，同时中央控制室门的尺寸宜确保大多数设备的通过和搬运，还宜考虑今后设备的补充、维护及移位。3.4参观活动联合中央控制室除了生产装置集中管理控制功能外，同时也是展现企业能力和形象的良好平台，所以在对参观功能也应有所考虑。在设计联合中央控制室的布局时，宜为参观活动预留空间，并根据参观者的参观目的进行引导路线的设计。设计时引导路线宜简单并明确标示，通过隔断或者灯光的方式进行考虑；参观者若无需与联合中央控制室工作人员进行交互，引导路线的设计宜不进入操作区；参观者若需要与联合中央控制室工作人员进行交互，引导路线的设计宜简单穿过操作区并从另一侧返回；如有需要，可以设计专为接待参观者使用的检阅台。4某化工综合联合中央控制室设计介绍第5页共9页某大型化工联合装置项目包括主装置、热电及公用工程近10余套生产装置。根据项目要求，在主装置附近建立一个联合控制中心，其中包含一个1075平方米（43m×25m）中央控制室。在项目控制室设计时充分考虑了人机工效学因素，得到了很好的效果。4.1操作台设计在联合中央控制室中，操作台是人机交互的重要物理平台，操作台的设计对控制室设计整体风格、操作人员工作效率都有很大的影响。所以在操作台设计充分考虑人体工效学，根据人体平均坐深445mm（图1），所以操作台坐深尺寸以445mm到460mm为宜。显示器的在操作台上的位置布局，需要根据人体正常视区（图1）来设置。根据图示的3个视区，选定视觉信号布置的区域。一般将最重要的和需要频繁视察的信号置于A区（视平线下15度~30度），将次要的信息置于B区（视平线下40度），将不重要和不影响安全的信号置于C区（视平线上下大于40度区域）。当信号不多时，C区尽量不用。图1人体活动区域、视线区域示意图该项目联合中控室设计采用浙江中控公司的COMMANDER系列操作台（图2），充分考虑人体工学设计因素，操作台台面伸出基体尺寸为450mm，完全符合成人标准坐姿深度。操作台的台面采用双层台面设计，人机操作界面位于上台面，上台面板采用高强度耐磨抗倍特板美观实用。下台面用于放置显示器，在上下双屏显示时也使显示器处于最佳视区。坐深445mm第6页共9页图2COMMANDER操作台单体图操作台基体采用模块化结构，可以根据控制室的面积和操作站数量灵活布局，可以通过配置转角模块来实现操作台弧形布置。在每行操作台两边配置柜体单元（图3），用来放置日常生产工作文件。图3COMMANDER操作台弧形工作组4.2共享大屏幕显示系统设计大屏幕显示器在控制室中往往作为控制工作台以外的共享显示器来使用，它同时可为几个操作者提供相同的信息。它与监视器一起使用，能更好地满足运行要求。由于屏幕墙面向联合控制室中的操作员，因此应该以显示整体区域的运行状态为主，为了便于观察和理解，显示上应该以可视化技术为主体。最佳位置是在操作员的正前方。这样，共享显示屏可处于操作员直接视野之内，或仅通过眼动扫视就可进行观察。大屏幕的尺寸可以根据控制室的尺寸面积和需要观察大屏幕最远操作员的视角来确定。本项目需要观察大屏的最远操作员距离大屏约为10米，根据人