Những nguyên tắc cần biết khi thiết kế phòng điều khiển

Nguyên tắc thiết kế phòng điều khiển

Có hai khía cạnh chính của thiết kế phòng điều khiển cần được tính đến trong Báo cáo An toàn, đó là:

• sự phù hợp của cấu trúc của phòng điều khiển để chịu được các sự cố nguy hiểm lớn có thể xảy ra; và
• bố trí các phòng điều khiển và bố trí các bảng điều khiển, VDU, v.v. để đảm bảo nhà máy vận hành hiệu quả trong các trường hợp bình thường và trong trường hợp khẩn cấp.

Cơ cấu phòng điều khiển

Đối với các nhà máy lớn, các phòng điều khiển có thể được đặt trong các tòa nhà riêng biệt cách xa nhà máy chế biến mà chúng phục vụ. Đối với nhà máy vừa hoặc nhỏ, các phòng điều khiển có thể nằm trong tòa nhà của nhà máy hoặc các bảng điều khiển có thể được đặt ngay tại nhà máy. Dù ở vị trí nào, các phòng điều khiển phải được thiết kế để đảm bảo rằng các rủi ro đối với những người ở trong phòng điều khiển nằm trong giới hạn có thể chấp nhận được và nó phù hợp với mục đích duy trì sự kiểm soát của nhà máy, bất kỳ điều gì có thể gây sự cố không mong muốn trong nhà máy.

Các sự cố có thể ảnh hưởng đến phòng điều khiển là:

• Nổ bể hơi (VCE)
• Nổ bể chất lỏng đang sôi (BLEVE)
• Nổ áp suất
• Phản ứng tỏa nhiệt
• Giải phóng khí độc
• Các đám cháy, bao gồm đám cháy bể bơi, đám cháy máy bay phản lực, đám cháy chớp nhoáng và bóng lửa

Mối đe dọa từ các vụ nổ và các vụ nổ áp suất cần được xem xét trong thiết kế kết cấu của tòa nhà điều khiển. Một phương pháp luận cho điều này được trình bày trong hướng dẫn gần đây của CIA / CISHEC Hướng dẫn của CIA về vị trí và thiết kế của tòa nhà trên các địa điểm sản xuất hóa chất. Điều này xem xét tính dễ bị tổn thương của căn phòng đối với áp suất quá mức có thể xảy ra liên quan đến các sự kiện cụ thể. Các tòa nhà phải được thiết kế để chịu được áp suất cao để đảm bảo rằng rủi ro đối với căn phòng dưới mức giới hạn có thể chấp nhận được. Cần đặc biệt chú ý đến việc lắp đặt các cửa sổ, sự hiện diện của các thiết bị nặng trên mái nhà (ví dụ như máy điều hòa nhiệt độ) và khả năng của các thiết bị cố định bên trong chịu được rung chuyển của tòa nhà. Nếu có cửa sổ, nên cân nhắc sử dụng kính nhiều lớp hoặc polycarbonate, để ngăn ngừa thương tích nghiêm trọng cho những người vận hành trong phòng điều khiển trong trường hợp áp suất quá cao. Các nguyên tắc ALARP nên được áp dụng trong các cân nhắc này và lợi ích chi phí được sử dụng để xác định xem có nên áp dụng các biện pháp bổ sung hay không.

Khi xét đến việc giải phóng khí độc, phòng điều khiển phải cung cấp một nơi trú ẩn an toàn cho những người bên trong. Điều này sẽ bao gồm việc bố trí tòa nhà được niêm phong thích hợp để ngăn chặn sự xâm nhập của các khí tới mức nồng độ sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe và do đó khả năng duy trì kiểm soát của người vận hành đối với nhà máy. Cần phải xem xét cẩn thận hệ thống thông gió của tòa nhà để đảm bảo rằng các cửa hút không khí được đặt cách xa các khu vực có thể bị ảnh hưởng hoặc để bố trí rằng không có cửa hút khí trong sự cố, tốt nhất là đóng van tự động liên kết với máy phân tích khí .

Các biện pháp bảo vệ khỏi hỏa hoạn phải đảm bảo phòng điều khiển chịu được tác động bức xạ nhiệt mà không bị sụp đổ và khói được kiểm soát. Vật liệu xây dựng phải có khả năng chống cháy trong thời gian có thể xảy ra cháy. Sự xâm nhập của khói có thể được kiểm soát theo cách tương tự như sự xâm nhập của khí độc.

Mỗi phương pháp này nên được áp dụng cho các phòng điều khiển trong các tòa nhà cũng như các tòa nhà điều khiển riêng biệt. Bản thân các bảng điều khiển trên nhà máy không thể được bảo vệ dễ dàng như vậy, do đó cần áp dụng sự đa dạng và dự phòng để đảm bảo có thể duy trì việc kiểm soát nhà máy trong trường hợp khẩn cấp. Đánh giá rủi ro cần được thực hiện để chứng minh rằng rủi ro chính và thứ cấp (domino) nằm trong giới hạn có thể chấp nhận được.

Yếu tố con người

Người vận hành phải có khả năng chứng minh rằng các yếu tố con người đã được cân nhắc thích hợp đã được đưa ra đối với việc thiết kế, vận hành và vận hành các phòng điều khiển trong điều kiện vận hành nhà máy bình thường và bất thường để giảm tần suất lỗi của con người do thiếu sót của phòng điều khiển.

Điều tối quan trọng là phòng điều khiển và các nhà điều hành của nó được coi là một hệ thống hoàn chỉnh và không tách rời nhau. Ví dụ, một phòng điều khiển được thiết kế tốt để sử dụng bởi 4 người vận hành sẽ rất nguy hiểm khi có 3 người điều khiển. Tương tự, những người vận hành được đào tạo tốt nhất không thể đảm bảo độ tin cậy cao trong một phòng điều khiển được thiết kế kém.

Các yếu tố cần tính đến được bao gồm trong các đoạn sau.

Vấn đề môi trường

Bố trí

• Kích thước phòng điều khiển nên được nhân theo 5%-95% số nhân viên .
• Thiết kế của phòng điều khiển cần được bắt nguồn từ một phương pháp phân tích nhiệm vụ thích hợp, chẳng hạn như phân tích liên kết hoặc phân tích nhiệm vụ theo thứ bậc.
• Các lối thoát khẩn cấp phải đủ cho 99% nhân viên.
• Quyền truy cập và lối ra nên được vô hiệu hóa.
• Cần cung cấp đầy đủ quyền truy cập trong toàn bộ phòng điều khiển. Tuy nhiên, bố cục nên hạn chế kéo dài các khu vực lưu thông chung để đảm bảo rằng các đường nhìn cần thiết không bị che khuất.
• Nếu có một số phòng điều khiển hoạt động trên cùng một hệ thống, họ nên áp dụng cách bố trí tương tự để đảm bảo tính nhất quán.
• Các liên kết hoạt động giữa các nhà điều hành phòng điều khiển, chẳng hạn như thông tin liên lạc và các đường dây của công trường cần được xem xét trong giai đoạn thiết kế.
• Bố cục không được cản trở giao tiếp và phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm việc nhóm.
• Cách bố trí của phòng kiểm soát cần phản ánh sự phân bổ trách nhiệm và các yêu cầu giám sát.
• Việc bố trí phải hiệu quả theo cấp độ nhân sự cao và thấp.
• Sự lưu thông của tất cả các cá nhân phải đạt được với mức tối thiểu, không gây gián đoạn cho người vận hành.
• Trường hợp các vị trí giám sát sẽ làm tăng lượng nhân sự luân chuyển, nên bố trí các vị trí này gần các lối ra vào chính.
• Khoảng cách giữa các máy trạm có nghĩa là các nhà khai thác không ngồi trong ‘vùng thân mật’ của nhau. Như hướng dẫn, khoảng cách khoảng cách tối thiểu nên từ 300 – 700 mm.

Bảo trì

• Cần cung cấp khả năng tiếp cận đầy đủ để không thể vận hành thiết bị do sơ ý trong quá trình bảo trì.
• Thiết bị phía sau bảng điều khiển phải được mã hóa thích hợp để giảm khả năng gây ra lỗi cho con người.

Môi trường nhiệt

• Nhiệt độ và luồng không khí phải được điều chỉnh. Theo hướng dẫn, nhiệt độ ‘thoải mái’ cho văn phòng làm việc nên từ 18,3 ° C đến 20,0 ° C với lưu lượng gió từ 0,11 đến 0,15 m / s.

Môi trường trực quan

Ánh sáng phải sao cho nó không tạo ra phản xạ ẩn trên các VDU hoặc các bề mặt phản chiếu khác cần được giám sát.

Loại ánh sáng phải đủ cho nhiệm vụ. tức là đối với văn phòng làm việc, một lux (lux là đơn vị độ rọi – được đo bằng đồng hồ đo ánh sáng tại bề mặt làm việc) con số nằm trong khoảng 500 – 800 được đề xuất.

Không được có hiện tượng nhấp nháy có thể cảm nhận được từ ánh sáng dải.

Nên cung cấp ánh sáng có thể điều chỉnh cho các phòng điều khiển có người trực 24 giờ một ngày. Trong quá trình hoạt động vào ban đêm, ánh sáng thường bị mờ.

Cửa sổ trong các phòng điều khiển không được gây ra các phản xạ có vân trên các bề mặt phản chiếu. Cần cung cấp đầy đủ các phương tiện ngăn ánh nắng trực tiếp.

Tiếng ồn

Mức ồn trung bình trong phòng điều khiển không được vượt quá 85 dB (A) trong suốt thời gian của ngày làm việc.

Đối với công việc văn phòng, mức độ ồn dưới 40 dB (A) là không mong muốn vì nó có thể gây nhiễu giữa những người vận hành.

Cần tránh những tiếng ồn kéo dài, tần số rất thấp hoặc rất cao.

Mức độ tiếng ồn không được cản trở thông tin liên lạc, tín hiệu cảnh báo, hoạt động trí óc (tức là gây mất tập trung).

Giao diện người-máy (HMI)

Đối với khối lượng công việc trí óc, nên tránh các tình trạng kích thích quá độ và kém. Nên hạn chế thời gian thực hiện các nhiệm vụ có khối lượng công việc trí óc thấp hoặc cao liên quan. Cả hai thái cực này sẽ làm tăng khả năng xảy ra lỗi của con người ảnh hưởng đến hệ thống. Thiết kế của MMI phải dựa trên Phân tích nhiệm vụ đầy đủ.

Một giao diện phải cung cấp cho người vận hành những thông tin chung sau:

• Sau khi bắt đầu một hành động trong một hệ thống, người vận hành phải được thông báo rõ ràng về kết quả của hành động của họ.
• Nếu có sự chậm trễ trong hệ thống khiến người vận hành không được thông báo về kết quả của hành động của mình, hệ thống phải thông báo cho người vận hành về sự việc này.
• Nếu một hành động được thực hiện do nhầm lẫn thì có thể đảo ngược một hành động đó mà việc làm đó sẽ không gây bất lợi cho sự an toàn của nhà máy.
• Hệ thống phải thông báo cho người vận hành về bất kỳ sai lệch nào so với mức vận hành an toàn.

Cảnh báo

• Tất cả nhân viên và nhà thầu trên công trường phải biết ý nghĩa của mỗi cảnh báo và phản ứng cần thiết là gì, nếu nguyên nhân của báo động có khả năng ảnh hưởng đến họ.
• Một cảnh báo sẽ tự động reset nếu lỗi tạo ra nó được khắc phục.
• Thông báo cảnh báo phải được trình bày ở định dạng tiêu chuẩn, dựa trên các quy ước hiện có.
• Tin nhắn báo động phải thông báo rõ ràng cho người vận hành lý do báo động.
• Phải rõ ràng sau phản hồi cảnh báo do người vận hành yêu cầu.
• Việc mã hóa các cảnh báo không nên hoàn toàn dựa trên màu sắc, vì những người điều khiển bị mù màu sẽ không thể nhận ra những gì mà cảnh báo chỉ ra.
• Tín hiệu báo động phải lớn hơn ít nhất 10 dB (A) so với tiếng ồn xung quanh của phòng điều khiển.
• Báo động không được ngăn cản giao tiếp hiệu quả trong phòng điều khiển.
• Một nhật ký cảnh báo phải được cung cấp cho các mục đích chẩn đoán.
• Thiết kế của hệ thống báo động nên ngăn chặn tình trạng che khuất và tràn ngập các thiết bị báo động. Mặt nạ là nơi một tiếng ồn cảnh báo che đi một âm thanh báo động tương tự ngăn người vận hành phát hiện ra tín hiệu. Ngập lụt xảy ra khi một hệ thống báo động có hiệu ứng ‘gõ cửa’ trên các hệ thống liên quan khác, kết quả của việc này là kích hoạt vô số báo động khác – làm ngập phòng điều khiển bằng âm thanh.

Kỹ thuật mã hóa

• Việc mã hóa phải tuân theo các quy ước quốc tế. Việc mã hóa tùy tiện không thể giảm thiểu lỗi của con người nếu không được thực hiện đúng cách.
• Mã hóa phải nhất quán giữa các nhà máy.
• Mã hóa nên được sử dụng một cách thích hợp.
• Các phương pháp mã hóa ví dụ là:
• Màu sắc
• Tốc biến
• độ sáng
• Đảo ngược video / tô sáng
• Tần số âm thanh
• Loại âm thanh
• Hình dạng 2D / 3D
• Ký hiệu
• Mã hóa nên được sử dụng dư thừa trong đó màu sắc là một trong những phương pháp mã hóa.

Thiết kế màn hình

Văn bản

• Ngôn ngữ được sử dụng phải luôn được người vận hành dễ hiểu.
• Nên sử dụng ngôn ngữ chủ động chứ không phải bị động.
• Văn bản phải được căn chính giữa.
• Nên sử dụng phông chữ Sans serif vì chúng được cho là dễ đọc nhất. Một ví dụ về phông chữ sans serif là Arial.

Nhãn hiệu

• Việc ghi nhãn phải được sử dụng nhất quán trong toàn nhà máy.
• Nhãn nên được sử dụng một cách thích hợp.
• Mối quan hệ giữa nhãn và thiết bị mà chúng đề cập đến phải rõ ràng.
• Các nhãn phải dễ đọc.
• Các chữ viết tắt tiêu chuẩn nên được sử dụng khi các chữ viết tắt được yêu cầu.

Thiết bị hiển thị

• Các thiết bị hiển thị phải phù hợp với loại thông tin mà chúng đang trình bày.
• Các thiết bị hiển thị nên được nhóm một cách hợp lý để cải thiện khả năng phát hiện tín hiệu. Chúng tôi khuyến nghị rằng các các màn hình nên được xếp theo nhiệm vụ và các điều khiển liên quan của chúng.
• Mối quan hệ giữa bảng điều khiển và màn hình liên quan của nó phải rõ ràng.
• Người vận hành phải có thể dễ dàng hiểu được phản hồi hiển thị.
• Phản hồi cho phản hồi này phải rõ ràng, bất cứ khi nào có thể.
• Phương pháp điều khiển được cung cấp để điều hướng xung quanh màn hình phải phù hợp với nhiệm vụ.

Đồ họa

Cần sử dụng các phương pháp trình bày thích hợp để có thông tin. Một hướng dẫn đơn giản được trình bày dưới đây:

 

 

 

Phương pháp	Ưu điểm	Nhược điểm
Số	·        Truyền thông tin chính xác ·        Đọc nhanh	·        Không thể thể hiện tốc độ thay đổi ·        Không thể đọc được dữ liệu thay đổi nhanh ·        Khó để xác định vị trí dữ liệu trong bảng
Biểu đồ Analog	·        Dễ dàng kiểm tra khi dữ liệu tới giới hạn ·        Có thể cảnh báo giới hạn ·        Tốc độ thay đổi giao diện tốt ·        Có thể đối chiếu với các  số liệu khác ·        Được đánh giá cao	·        Gây mất tập trung cho người vận hành ·        Thời gian thực bị chậm ·        Không truyền được nếu biến số được tìm thấy
Hình ảnh	·        Thích hợp để hiển thị các thông số cài đặt ·        Cải thiện khả năng nhận thức các tình huống có thể xảy ra	·        Bảng điều khiển của hệ thống có thể sẽ khác với mô phỏng ·        Khó để đào tạo
Xu hướng	·        Thích hợp cho hiển thị sự thay đổi thông tin liên tục ·        Tỷ lệ thay đổi ở định dạng dễ hiểu ·        Tốt cho so sánh các ô dữ liệu ·        Cung cấp lịch sử dữ liệu theo thời gian	·        Không truyền được nếu biến số được tìm thấy ·        Chỉ có thể hiển thị 4 tham số

• Các thiết mô phỏng phải tuân theo các quy ước hiện hành cho các ký hiệu, v.v.
• Các thiết bị mô phỏng nên được người dùng kiểm tra trước khi lắp đặt để đảm bảo rằng chúng phù hợp với nhân viên vận hành của nhà máy.

Control Room Design Guidelines