cedidet 4 - cenidet.edu.mx · a mis amigos paty y rafa, por su amistad sincera y leal, por...
Post on 06-Oct-2018
216 Views
Preview:
TRANSCRIPT
. . . , . . . . ,, . .
S.E.P. s.E.s.T.. D.G.I.T.
CENTRO NACIONAL DE INVESTiGACION Y
TECNOLÓGICO
cedidet
"SISTEMA MULTIMEDI Y SU APLICACIÓN EN EL
DISEÑO DE INTERFAC 's PARA LA SUPERVISIÓN
Y CONTROL DE PROCESOS1' 4
T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE : M A E S T R O E N C I E N C I A S EN CIENCIAS COMPUTACIONALES P R E S E N T A : MIRIAMZULMASÁNCHEZHERNANDEZ
DIRECTOR@) DE TESIS: Dr. Javier Ortk Hernandez
Dr. Carlos Chavez Mercado
CUERNAVACA MORELOS. AGOSTO 1999
. . . . -- -- .-
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico FORMA C3
REVISION DE TESIS
Cuernavaca, Morelos a 2 de Agosto de 1999
M.C. Máximo López Sánchez Presidente de la Academia de Ciencias Computacionales Presente
Nos es grato comunicarle, que conforme a los lineamientos para la obtención del grado de Maestro en Ciencias de este Centro, y después de haber sometido a revisión académica la tesis denominada: Sistema Multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos, realizada por la C. Miriam Zulma Sánchez Hernández, y habiendo cumplido con todas las correcciones que le fueron indicadas, acordamos no tener objeción para que se le conceda la autorización de impresión de la tesis.
Sin otro particular, quedamos de usted.
Atentamente
/-- I
M.C. Fe!¡& Alaníz Quezada ' I A
La comisión de revisión de tesis
n
M.C. R'm%ldo Alanís Cantú I
Di. Carlos Chávez Mercado Director de tesis
,/'
i C.C.P. Dr. Javier Ortiz Hernández/Jefe del Departamento de Ciencias Computacionales
INTERIOR INTERNADO PALMIRA SIN. CUERNAVACA. MOR. MEXICO APARTADO POSTAL 5-164 CP 62050. CUERNAVACA. TELS. (73)12 2314,12 7613 .I8 77'41, FAX (73) 12 2434 EMAIL ortiz@cenidet.edu.mx cenidet
Centro Nacional de Investigación y FORMA C4
Desarrollo
AUTORIZACION DE IMPRESIÓN DE TESIS
Cuernavaca, Morelos a
C. Miriam Zulma Sánchez Hernández Candidato al grado de Maestro en Ciencias en Ciencias Computacionales Presente
Tecnológico
2 de Agosto de 1999
Después de haber atendido las indicaciones sugeridas por la Comisión Revisora de la Academia de Ciencias Computacionales en relación a su trabajo de tesis: Sistema Multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos, me es grato comunicarle, que conforme a los lineamientos establecidos para la obtención del grado de Maestro en Ciencias en este Centro, se le concede-la autorización para que proceda con la impresión de su tesis.
AtentlTgnte
Ortiz Hernández Ciencias Computacionales
INTERIOR INTERNADO PALMIRA SM. CUERNAVACA. MOR. ME%ICO APARTADO POSTAL 5-164 CP 62050, CUERNAVACA. TELS. (73)12 2314.12 7613 ,I8 7741, FAX(73) 12 2434 EMAIL oriiz@cenidet.edu.mx cenídet
A Jesucristo, mi Rey y Sahadior- ... Porque todo Go que soy, Go que fíe logrado es
gracíus a tí mí Díos ...
Amímamá ... Por tu ayoyo y a m o r ínconcCicíonal;yor ser
mí mejor- amiga y ía mejm die Iás madres ...i t e quíero ma’!
ma. í s a 6 e G H e r n á d z Q.
N f í o m 6 r e que amo.. . Tor estar a mí hdio e n todo momento,yorque
con tu amor hiciste más fácíGeGcamíno que ha6ía que recorrer. ..¡te a m o mí amor!
Javier Correa íj.
AI Dr. Carlos Chóvez Mercado, por compartir conmigo sus conocimientos y experiencias, por toda su paciencia y amistad desinteresada. Gracias por su interés en cada etapa del trabaio, por su ayuda siempre incondicional ...p or ser mi director de tesis.
AI Dr. Javier Ortíz Hernóndez porque gracias a su interés por los alumnos muchos decidimos continuar con la maestría; por su amabilidad y paciencia durante nuestra estancia en Cenidet. Por el privilegio de ser su tesista.. .
A mis revisores , Reynaldo Alanís, Felipe Alaniz y Max López por sus acertados comentarios.
A mis compañeros y amigos de generación: Eurí, Mario, Wily y Javier, por su amistad y apoyo en esta etapa de mi vida.
A Faby, itzel, Yadira y Rina, por su apoyo en mi estancia en el IIE, por los buenos momentos que pasamos juntas
A mi Iglesia, por sus oraciones durante el desarrollo de mi tesis, por su amor y apoyo, por formar parte de mi familia.
A mi tía Julia por ser siempre un apoyo para mí, porque sé que puedo contar con ella siempre.
A Karlita, porque desde que nació ha sido un motivo más para vivir y superarme..
A mis amigos Paty y Rafa, por su amistad sincera y leal, por compartir conmigo los buenos y malos momentos.
A todos ustedes que forman parte de mi vida ... ¡GRACIAS!
. CONTENIDO
..................................................................................................................................... INTRODUCCION v
CAP-O I: PROBLEMÁTICA EN INTERFACES PARA CONTROL DE PROCESOS 1 . l . Antecedentes ..................................................................................................................... 2
1.3. Solucion propuesta ........................................................................................................... 6 Referencias ................................................................................................................................................ 11
Interaccion hombre-maquina .......................................................................................... 14 Principios generales del diseño de interfaces de usuario ................................................ 15 Factores humanos en el diseño de interfaces .................................................................. 18
. . . 1.2. Descnpcion del problema ................................................................................................. 4 ..
CAPITULO 11: BASES TEÓRICAS PARA EL DISENO DE INTERFACES .. . . 2.1 . 2.2. 2.3.
2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. El sistema motriz ................................................................................................ 23 Diseño de interfaces para control de procesos ................................................................ 24 2.4.1. Manipulación directa como herramienta de diseño y desarrollo de una interfaz hombre-maquina ......................................................................................... 25 Aplicación de características multimedia en interfaces para supervision y control de procesos ................................................................................... 27 2.5.1. Despliegues auditivos ........................................................................................ 29 2.5.2. Principios de diseño para despliegues auditivos ................................................ 31 2.5.3. Señales de advertencia y alarma ........................................................................ 32 Software comercial para control de procesos .................................................................. 34 Simuladores en el entrenamiento de operadores de sistemas para control de procesos .......................................................................................................... 37
Referencias ................................................................................................................................................ 40
CAPITULO IiI: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN
Sistema humano de procesamiento de información ........................................... 18 El sistema perceptivo ....................................... :: ................................................ 20 El sistema cognoscitivo ............... ...................................................................... 21 . .
2.4. . .
2.5. ... . .
2.6. 2.7.
3.1. Análisis del sistema ......................................................................................................... 46 3.1.1. Antecedentes ...................................................................................................... 46 3.1.2. Prototipo del simulador de aula para la Central nucleoeléctrica
de Laguna verde del IIE ..................................................................................... 47 3.1.3. Módulos generales ............................................................................................. 49 3.1.4. Interfaces del sistema ......................................................................................... 51 3.1.5. Planteamiento de objetivos ................................................................................ 60 Especificacion de requenmientos ................................................................................... 60 3.2.1. Requerimientos de hardware y software ............................................................ 60
3.2.1 .I. . Requerimientos de software adicional .... : ....................................... 62 3.2.2. Restricciones del sistema ................................................................................... 63 Diseño del sistema con la incorporación del sonido ....................................................... 64 3.3.1. Arquitectura ....................................................................................................... 64
3.3.1 .I. Arquitectura del módulo de sonido ................................................. 67 3.3.2. Diagrama de eseuctura ...................................................................................... 68 3.3.3. Detalle de módulos ............................................................................................. 70 Implementación del sonido al SimAula .......................................................................... 73
I
. . . . .. 3.2.
. . 3.3.
3.4.
3.4. 1 .
3.4.2. 3.4.3.
Implementación de sonido de retroalimentación en el menú de navegación de los paneles BB09, BBlO y BBl 1 .......................................... 74 Implementación de sonido en la ejecución y control de alarmas ....................... 75 Sonidos ambientales ....... : ................................................................................... 79
......................................................................................................................................... ... Referencia.. '. 81
CAPITULO N: ANÁLISIS, SELECCI~N Y APLICACI~N DEL &TODO DE EVALUACI~N
Objetivo de la evaluacion ................................................................................................ 86 .. 4.1 . Introduccion .................................................................................................................... 84
4.2. 4.3. 4.4.
. . .. .. Alcances de la evaluacion ............................................................................................... 86
Métodos y tecnicas de evaluacion ................................................................................... 87 4.4.1. Evaluaciones basadas sobre usuarios ...................................................... 1 .......... 89 4.4.2. Evaluaciones basadas sobre tareas ..................................................................... 89 Análisis del método de evaluación seleccionado ............................................................ 90 Metodología propuesta de evaluacion ............................................................................. 92 Evaluacion de la interfaz ................................................................................................. 93 4.7.1. Hipótesis de trabajo .......................................... : ................................................. 93 4.7.2. Diseño de un cuestionario para evaluar el grado de presencia de las
hipótesis establecidas ......................................................................................... 94 4.7.3. Diseño experimental .......................................................................................... 94
Referencias ................................................................................................................................................ 98
. . ..
4.5. 4.6. 4.7.
.. ..
RESULTADOS. CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS . . . I . Analisis de resultados ................................................................................................... 100 I1 . Conclusiones ................................................................................................................. 105 111 . Perspectivas .................................................................................................................. 106
Apéndice A
Apéndice B
Apéndice C
ii
LISTA DE FIGURAS
2.1.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
Sistema humano de procesamiento de información ...................................... 19
Arquitectura general del Simulador de aula .................................................. 50
Panel BE09 ................................................................................................ 53
Panel BB10 ................................................................................................ 54
Panel BB11 ................................................................................................ 55
Despliegue para visualización del código VASUA .......................................... 57
Despliegue para visualización del código MAAP ............................................ 59
Visión iconográfica del simulador de aula con la incorporación del
módulo de sonido ....................................................................................... 65
Esquema general del módulo de sonido y su implementación
en el sistema ................................................. ; ........................................... 67
Diagrama de estructura del Programa del Simulador de aula ......................... 69
3.10. Diagrama de estructura de los programas fuente (src) de Panelsim ............... 69
3.11. Diagrama de estructura del módulo de sonido para el panel BB09 ................. 70
3.12. Tablero de control de alarmas del panel BB09 .............................................. 76
3.13. Bomba RHR del panel BB09 ........................................................................ 80
3.14. Bomba RHR-A ............................................................................................ 80
5.1. Escala de evaluación con conceptos opuestos (bipolares) .............................. 94
GRÁFICAS
5.1. Resultados de la incorporación de sonido de retroalimentación en el menú de
navegacion de la intevfaaz .......................................................................... 101
Resultados de la incorporación de sonido en el control de alarmas ............... 104
..
5.2.
iii
LISTA DE TABLAS
2.1.
2.2.
2.3.
5.1.
5.2.
5.3.
Capacidades y limitaciones del sistema humano de procesamiento
desde el punto de vista cognoscitivo ............................................................ 21
Capacidades y limitaciones del sistema de procesamiento de
Información del humano y la computadora .................................................. 22
Evaluación de diferentes tipos de alarmas respedo a la
obtención de atención y a la penetración de ruido ........................................ 33 Resultados de la evaluación en la implementación de
sonido en el menú de navegación .............................................................. 102
Valores promedio obtenidos en el análisis situacional
utilizando el escenario VASUA ................................................................... 102
Tempos de respuesta promedio de la evaluación de control de alarmas. ...... 103
iV
IINTRODUCCIÓN En los Últimos tiempos, la aplicación de la computadora como medio de
automatización y presentación de la información, se ha ido incrementando de forma
considerable. Su uso se extiende desde el tradicional almacenamiento y manipulación de
datos y cálculos numéricos, hasta el mejorar la presentación de información para agilizar el
procesamiento de información y la adquisición del conocimiento por parte del usuario.
La especificación, diseño e implementación eficiente de sistemas de representación
M i c a de información (interfaces hombre-máquina) en el desarrollo de software, sea de
aplicación comercial, industrial, científica o educativa es fundamental. El desempeño de un
sistema es percibido, y posteriormente evaluado por el usuario a través de su interfaz. La
importancia de ésta radica principalmente en que es el medio de comunicación entre el
sistema y el usuario; y es a través de ella que el usuario sabe lo que el sistema está haciendo
y qué está sucediendo con la información que está procesando. En general, el usuario se
entera a través de la interfaz de lo que al sistema le es posible o no realizar.
Una aplicación importante de las interfaces se da en el área de control de procesos,
pues de la información que se presente en las interfaces, depende en gran parte la reacción
y acción del operador ante eventos imprevistos en la operación de la planta. Por esto, es
importante que la interfaz encargada de transmitir la información de los procesos de la planta, esté diseñada de tal forma que permita al operador, darse cuenta de manera exacta
del estado actual del proceso cuando ocwan eventos anormales en el mismo, para que
tome las decisiones correctas en el tiempo oportuno.
En la Unidad de Resultados de Energía Nuclear (UREN) del Instituto de
Investigaciones Eléctricas (IIE), surgió la necesidad de diseñar un prototipo de Simulador
de Aula, que tiene por objetivo auxiliar en el entrenamiento de operadores para Centrales
V
Nucleoeléctricas, por medio de interfaces que simulan los paneles de control reales de la
Central Nucleoléctrica de Laguna Verde (CNLV). Dicho simulador consta de diferentes
interfaces que simulan los paneles bb09, bblO y bbl l de la CNLV, así como de una interfaz
que despliega la vasija del reactor con sus diferentes parámetros y gráficas de tendencia.
En la actualidad se ha dado mucho énfasis a la implementación de multimedia en la
presentación de la información, logrando hacer más sencilla y natural la comunicación del
usUano con la computadora.
El objetivo de este trabajo, es la incorporación de sonido en una interfa hombre-
máquina para control de procesos, para analizar los . electos que causa dicha
implementación en los usuarios que la manipulen. Asimismo, evaluar desde el punto de
vista de factores humanos para establecer si interfaces de este tipo, ayudan a mejorar la
comprensión de la información que se despliega en una inter@ para control de procesos.
El contenido de la tesis se resume en:
El capítulo uno presenta el planteamiento del problema y el análisis del mismo.
También se propone una posible solución y su fundamento. En esta primer parte también se
presenta el planteamiento de la hipótesis principal de esta tesis.
El capítulo dos describe brevemente los fundamentos teóricos y conceptuales de
diversos tipos de interfaces, analizando las ventajas y desventajas existentes y su aplicación
para el control de procesos. Aquí también se describe la relación estrecha y la importancia
de incorporar aspectos de factores humanos, en el diseño de interfaces para control de
procesos. Asimismo, en este capítulo se muestran las ventajas y desventajas que tiene el
aplicar aspectos multimedia en este tipo de interfaces.
En el capítulo tres se presentan los criterios considerados para la implementación de
sonido a una interfaz prototipo, asi como la metodología utilizada. Este capítulo también
incluye una introducción a los simuladores utilizados como herramienta de entrenamiento
p m operadores de plantas nucleoeléctricas, tomando como base el simulador de la Central
vi
Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV). Asimismo, se hace un análisis del Simulador de
Aula, para entrenamiento de operadores que se está desarrollando en el Departamento de
Energía Nuclear del Instituto de investigaciones Eléctricas (IIE).
El capítulo cuatro trata de los diversos métodos de evaluación que existen, con el
fm de analizarlos y seleccionar el método o técnica más adecuada para aplicarlo al presente
trabajo. Asimismo, se plantea la metodología de evaluación que será aplicada al trabajo
desarrollado.
Por último se presentan los resultados de la evaluación, las conclusiones de este
trabajo, así como una propuesta para trabajos futuros.
vii
CAPíTULO I:
Problemática en interfaces para control de procesos
En este capítulo se analiza el trasfondo de la problemática que se genera al
desarrollar interfaces gráficas para control de procesos. Asimismo se plantea una
propuesta que intenta solucionar en parte dicha problemática, estableciendo una
hipótesis de trabajo la cual se sustentará con los resultados finales de la
investigación.
Capitulo I: Planteamiento del problema
1.1. ANTECEDENTES
D e s d e un punto de vista económico, una de las aplicaciones de mayor impacto de las
interfaces hombre-máquina es en el área de control de procesos. Independientemente del
proceso particular de que se trate - continuo, por lotes, nuclear o químico - en general se trata
de procesos complejos altamente automatizados que requieren de una operación eficaz y
oportuna por parte del operador.
El reto consiste en ofrecer a los operadores los medios que permitan garantizar una mejor comprensión, integración y procesamiento de la información que se está presentando,
para lograr que el funcionamiento y operación de la planta sea en condiciones óptimas de
seguridad. Todo esto con el fin de garantizar la integridad tanto de las personas como de las
instalaciones.
La gran mayoría de los sistemas de producción en la industria de procesos requiere de
operadores humanos para ejecutar tareas de monitoreo, supervisión, control y de toma de
decisiones. El conocimiento de los factores humanos que afectan el desarrollo de estas tareas
juega un papel muy importante en el diseño de las interfaces con la instalación. Muchos
sistemas de despliegues modernos y dispositivos de monitoreo y control usados en sistemas de
supervisión deberían ser diseñados tomando como base datos sobre ingeniería de factores
humanos. Por ejemplo, en el aspecto ergonómico el tamaño de los caracteres alfanuméricos, el
alcance visual, los movimientos de los elementos de control, etc., y en el aspecto cognoscitivo,
la capacidad de memoria, atención, percepción, desempeño, tipos de errores, etc.
Las instalaciones modernas incorporan sistemas que monitorean y evalúan variables
dinámicas con el fin de conocer oportunamente el comportamiento y las condiciones de
funcionamiento del proceso. Esta información se proporciona generalmente al operador
2 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I: Planteamiento del problema
mediante despliegues gráficos que muestran el estado de la instalación y su comportamiento,
con el fin de facilitarle la identificación de problemas que pueden presentarse en la planta. Sin
embargo, es imposible predecir la ocurrencia de la totalidad de eventos y las consecuencias que
pueden tener en el producto o proceso. Es en este tipo de situaciones en donde los operadores
juegan un papel esencial y donde un pobre diseño de las interfaces puede inhibir seriamente su
capacidad de enfrentarse con tales imprevistos.
En el área nuclear en donde se tienen las máximas medidas de seguridad y se cuida
mucho de la integridad tanto del operador como de las instalaciones, se generó uno de los
accidentes más relevantes en cuanto al diseño de interfaces. Este accidente es el ocunido en los
Estados Unidos en la planta nuclear de Tres Millas, Unidad 2 (TMI2)[1]; en donde una falla no
examinada del equipo ocasionó confusión entre los operadores propiciando que un incidente
insignificante aumentara potencialmente hasta convertirse en un accidente de gran magnitud
provocando daños severos al reactor. El reporte de la comisión presidencial de ese país,
encargada de analizar el accidente TMI2, señaló algunos factores que habían contribuido
significativamente a la confusión del operador:
a) Entrenamiento deficiente de los operadores. Aunque su entrenamiento incluía
accidentes serios, la combinación de falla del equipo con la presentación confusa de
resultados que se observó en la interfm, dejaron incapaces a los operadores para
enfrentarse con una situación como la que se presentó.
b) Los procedimientos de operación que se aplicaron a este accidente fueron muy
confusos.
c) Este tipo de fallas no habían sido analizadas ni consideradas en los accidentes
estudiados.
Como se ha podido observar, uno de los problemas en interfaces para control de
procesos es la deficiencia en el diseño, ya que de ello depende en gran parte el nivel de
comprensión que tenga el operador de la información que se está presentando, y por
3 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
CapiNlO I: Planteamiento del problema
consecuencia de lo oportuna que sea su intervención cuando sucede un evento anormal en la
planta.
A pesar de que actualmente las interfaces han mejorado considerablemente, el trabajo
de los operadores también se ha incrementado en complejidad. Hoy en día los operadores
requieren de interfaces que les permitan un nivel de visión más amplio de los procesos, así
como de una presentación de la información en forma clara, concisa y oportuna. Además de 10
anterior, es indispensable una capacitación más eficiente que les permita operar la planta con
mayor seguridad en condiciones normales, anormales y críticas.
Todo esto lleva a proponer el diseño de una inter$¿ que presente la información ai
operador de la manera más sencilla y clara que sea posible, implementundo características
multimedia, de tal forma que la interfaz logre captar su atención en situaciones de alarma y le
permita tomar decisiones adecuadas y oportunas en situaciones severas de degradación del
estado del proceso.
1.2. DESCRIPCI~N DEL PROBLEMA Según Alty [Z], las interfaces tradicionales" han mostrado serias limitaciones en el
ambiente de control de procesos, tanto con respecto a la captura de atención como con el
despliegue efectivo de la información. Es decir, es en este tipo de ambientes donde existen
eventos inesperados en tiempo real y en donde las decisiones se tienen que tomar en forma
oportuna y precisa. Una interfaz con limitaciones en la presentación de información es de
graves consecuencias en la operación de la planta, pues se requiere que el operador reciba la
mayor información posible de lo que sucede con el proceso de manera clara y sencilla para que
pueda tomar la decisión correcta y realizar las acciones que se requieran oportunamente. Sin embargo, toda técnica de presentación debe considerar las limitaciones y capacidades del ser
a Interfaces tradicionales se refiere a aquellas que utilizan generalmente solo un medio para transmitir la información, ya sea el textual o el gráfico. Esto es, su forma de interacniar con el usuario es simple, utiliza menús o el ratón pan seleccionar su información. No incluye la manipulación directa, sonido, animaciones, ni video.
4
Sistema multimedia y su aplicación en el diseiio de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo I: Planteamiento del problema
humano para procesar la información. Un ejemplo de dicha capacidad es el uso de múltiples
medios para evaluar y comunicarse con el medio exterior; mientras que una limitación sena la
incapacidad de retener 7 s items de información en memoria de corto plazo [3].
Según Norman [4], el ambiente deseado en una interfaz no debe presentar ningún
obstácuio para que los usuarios puedan ejecutar sus tareas; esto es, que la información que
presente la interfaz sea total y absolutamente clara para el usuario, y que su manipulación sea
lo más sencilla y directa posible.
Por ejemplo, la información que se presenta en las interfaces generalmente es
desplegada en forma gráfica y, en ocasiones, aunque dicha información poco después de que
fue mostrada ya es irrelevante u obsoleta, permanece en pantalla ocasionando que el despliegue
tenga información amontonada. La consecuencia es una carga cognoscitiva para el operador lo
que dificulta la atención y la comprensión del proceso bajo control.
Considerando todo lo antenor, una de las aplicaciones que tiene la característica de
centrar su diseño en las capacidades y limitaciones del usuario en cuanto a comprensión de
información, es el diseño de interfaces multimedia. Por tanto, este trabajo de tesis plantea la
incorporación de sonido en una interfaz para control de procesos con el fin de mejorar la
comprensión de la información que se transmite a los usuarios de este tipo de sistemas, asi
como mejorar SU tiempo de respuesta ante eventos inesperados en la operación del proceso.
5 Sistema multimedia y su aplicación en el diseno de interfaces para la supervisión y control de procesos
1.3. SOLUCIÓN PROPUESTA
La tecnología multimedia toma en cuenta las capacidades y limitaciones de la
comunicación humana, y además toma en cuenta las limitaciones para interactuar con sistemas
artificiales. En este sentido, las Interfaces Multimedia son aquéllas que utilizan diferentes
medios (como texto, gráfícas, voz, sonido y video) para transmitir la información y establecer
una comunicación más natural y sencilla entre los seres humanos y los sistemas de cómputo.
Esto Ileva al planteamiento de la siguiente hipótesis: las interfaces multimedia, cuando están
bien diseñadas, ayudan a los operadores responsables del control de procesos a reducir su
carga cognoscitiva al estar frente a un sistema que despliega información y que requiere de
toda su atención y de una manipulación cuidadosa de los datos.
Alty[2], en su investigación sobre diseño de interfaces multimedia, trata de responder a
una pregunta clave en este tipo de aplicación: cuándo usar qué medio y en qué combinación,
para Zograr el máximo efecto. Aunque aún no hay respuestas defhtivas acerca de este punto,
existen algunos resultados de investigación al respecto [S, 61.
Según Alty [2] algunos medios son mejores que otros para transmitir cierta clase de
información dependiendo de las circunstancias en que se ejecuten las tareas. Esto es, que para
algunos usuarios en algunas circunstancias la información es mejor asimilada a través de un
canal que al utilizar otro. En cuanto esto, Deathersage[q realizó investigaciones que se
resumen en la tabla 1.
6 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I: Planteamiento del problema
Tabla 1. Aspectos importantes a considerar para la selección del formato de presentación de la
información. (Según Deathersage)
I 2. El mensaje es corto 12. El mensaje es largo
3. El mensaje no será mencionado después
4. El mensaje trata con eventos en tiempo
3. El mensaje será mencionado después
4. El mensaje se enfrenta con asignación df
espacio
5. El mensaje no requiere acción inmediata 5. El mensaje exige acción inmediata I
6. El sistema visual de la persona está 6. El sistema auditivo de la persona esti
sobrecargado sobrecargado.
7. El lugar de recepción es demasiado 7. El lugar de recepción es demasiadc
brillante o una adaptación de oscuridad es ruidoso.
necesaria.
8. El trabajo de la persona requiere que 8. El trabajo de la persona le permitf
cambie de lugar continuamente. quedarse en una sola posición.
Referente a medios visuales y auditivos, diferentes mensajes visuales pueden ser
desplegados a la vez y usualmente están disponibles para un segundo vistazo, aunque para esto
se tiene que mirar en la dirección apropiada. En cuanto al sonido, la mayoría de las ocasiones
no es necesario mirar de donde proviene el sonido para oírlo e interpretarlo, aunque en algunas
circunstancias como en la detección de alarmas, sí es necesario localizar el origen del sonido
para determinar qué tipo de alarma sucedió y tomar las acciones pertinentes. Por io general un
sonido puede ser oído desde muchos lugares durante cierto tiempo, mientras que un objeto
visual puede ser visto en un solo lugar durante mucho tiempo.
I
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I: Planteamiento del problema
Mountford [SI establece dos razones por las cuales es atractivo utilizar el sonidob para
complementar la información que proporcionan los sistemas:
a) Cuando se implementa sonido en el sistema se aumenta la comunicación que
transmite la interfaz al usuario, ya que además de presentarla grificamente, la
presenta auditivamente y así alerta al usuario de que algo está sucediendo. Esto está
sujeto al ambiente en el que se desarrollen las tareas del usuario, pues en ocasiones
existe ruido o interferencia para el sonido.
b) Muchas veces la información transmitida a través del sonido complementa la
información que está visualmente disponible; de tal forma que el sonido puede
proporcionar un significado para desplegar información que en ocasiones es difícil
de visualizar, especialmente cuando tenemos exceso de despliegues gráficos en
pantalla o simplemente requerimos de todo el espacio del monitor para desplegar
información gráfica.
Un ejemplo sencillo de la utilidad del sonido en las interfaces tradicionales es en la
aplicación de un trasfondo de sonido en la herramienta de impresión. Cuando se inicia un
trabajo de impresión, un sonido bajo y uniforme informará que el trabajo ya está siendo
procesado e impreso. Mientras se continúan realizando otros trabajos, el sonido puede ser
modificado para indicar la rapidez de impresión, la falta de papel en la impresora, si existe
algún problema para la impresión; y finalmente, señalar cuando termina la impresión. Utilizar
el sonido en esta forma puede proporcionar información acerca de muchos procesos sin
desordenar la pantalla. Los sonidos informativos (como en el ejemplo anterior), necesitan
ser particularmente evidentes o que interfieran con el usuario. Las interfaces con
implementación de sonido' bien diseñadas debenan formar una extensión natural de los
bEn este documento el término sonido se refiere al audio no hablado. Con respecto al audio de voz sintetizada, se utilizarh el término simple de voz Generalmente son conocidas como interfaces auditivas.
8 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
ambientes de interfaces gráficas existentes, empleando sonidos que sean distinguibles, sin ser
sorpresivos o distrayentes.
En conclusión, los sonidos pueden ser usados para desplegar el estado de procesos en
ambientes multitareas. Pueden ser usados para transmitir información acerca de eventos
discretos en la computadora, tal como la llegada de un correo o problemas con alguna conexión
de un dispositivo. Lo mismo que la voz puede reducir la necesidad de entradas manuales, así el
sonido puede reducir o complementar la necesidad de salidas gráficas.
Sin embargo, a pesar de todas las ventajas anteriormente expuestas, también existen
desventajas que hay que considerar seriamente.
Las interfaces con sonido pobremente diseñadas pueden ser molestas o inútiles. Un
ejemplo de esto es cuando los usuarios que trabajan en ambientes de ruido o aquéllos con
deficiencias de oído encuentran dificil obtener información del sonido. Además la naturaleza
transitoria de los mensajes de audio puede originar una carga de memoria excesiva sobre los
usuarios, además de quizás distraer a otros usuarios cercanos. Por supuesto, los audífonos
pueden ayudar a evitar los problemas de molestar a gente que esté cerca, y permitir el uso de
sonidos aún en ambientes de ruido; sin embargo, los sonidos deberían, en la medida de lo
posible, ser diseñados para no obstaculizar la transmisión de la información, así que los
audífonos idealmente no debieran ser necesarios.
Muchos sonidos son dificiles de distinguir y recordar, aunque también las pantallas
gráficas desordenadas son dificiles de examinar. La habilidad para utilizar interfaces auditivas
será limitada por discapacidades del oído, pero así también la habilidad para usar despliegues
visuales está limitada por problemas en la vista.
9 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y concol de procesos
En la presente tesis se analizarán con detalle las características de las interfaces
grá$cas con aspectos multimedia, específicamente las que incorporan audio. De manera que
sea posible establecer sus ventajas y sus desventajas en el área de control de procesos.
El presente trabajo se apoyará en un prototipo de un simulador de aula para la Planta
Nucleoeléctrica de Laguna Verde desarrollado en la Unidad de Energía NuclearVEN) del IIE
[9], con la Jinalidad de evaluar y en su caso validar modificaciones propuestas en la interjaz
de usuario, con respecto a la incorporacidn de aspectos multimedia.
io
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I: Planteamiento del problema
BIBLIOGRAFIA:
[I] Report of the President’s Commission On-“The Accident at Three Mile Island
The need for change: the legacy of TMi”. October 1979, Washington, D.C.
pp. 9-11.
[Z] Alty J. L., Bergan M. (1992) “Guidelines for Multimedia Interface Design in a Process
Control Application” Int. Cod. On Design and Sefety of Nuclear Reactors ANP ‘92 Vol. 4,
Atomic Energy Society of Japan.
[3] Miller G., (1956)“The Magical Number Seven Plus o Minus Two: Some Limits on our
Capacity for Processing Information”, Psycological Review, Vol 63, pp. 83-97.
141 D. A. Norman and S . W. Draper, (1987) “Direct Manipulation Interfaces” In User
Centered System Design: New Perspectives on Human-Computer Interaction. Eds. Hillsdale,
NJ:Lawrence Erlbaum Associates, 1988, pp. 87-124.
[SI Edwards A.D.N., (1990), Multi-what?, Position Paper, CHI’90 Workshop on Multi-media
and Multi-modal Interface Design.
[6] Sutcliffe Alistair, Faraday Peter, (1 994), “Systematic Design for Task Related Multimedia
Iníerfaces”, Proc. Infonnation and Software Technology, Vol 36 Number 4, pp. 225-234.
(71 Deatherage, B. H. (1972). “Auditory and others Sensory Forms of Information
Presentation”. In H.P. Van Cott and R. G. W a d e (eds.), Human engineering guide to
equipment design. Washington : Government Printing Office
11 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
9 9 - 0 5 8 7
Capitulo I: Planteamiento del problema
(81 Mountford S. H. and William W. Gaver (1 990). “Talking and Listening io Computers. The
Art of human-computer Interface Design”, edited by Brenda Laurel. Pp. 319-334.
191 Chávez M. Carlos, et al. (1997) Informe Técnico Final del Simulador de Aula (Prototipo)
para operación y análisis de procesos nucleares de centrales Nucleoeléctricas. Unidad de
Energía Nuclear. Instituto de investigaciones Eléctricas, Morelos, México.
12
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisi6n y control de procesos
CAPITULO II: Bases teóricas para el
diseño de interfaces
En este capítulo se recomiendan algunos principios y guías generales
para el diseño de una Interfaz. Así mismo, se analiza el sistema humano
de procesamiento de información como factor importante en el diseño de
interfaces. También se exponen las posibles aplicaciones de
características multimedia en interfaces para control de procesos.
Capítulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
2.1. INTERACCIÓN HOMBRE-MÁQUINA Cuando conversamos con otra persona utilizamos diversos medios para interactuar con
ella; esta facilidad de diálogo está restringida cuando un usuario trata de interactuar con una
máquina.
El diálogo que se lleva a cabo entre el usuario y la computadora se realiza mediante la
presentación de información que se despliega en el monitor y las acciones correspondientes que
toma el usuario con respecto a esta presentación. La computadora se comunica con el usuario
mediante despliegues sujetos a interpretación, mientras que la acción que realiza el usuario le
permite comunicarse con la aplicación de acciones efectuadas en dispositivos de interacción
(ratón, teclado, lapiz óptico, etc.). [l]. El medio a través del cual 5e establece una comunicación
entre la computadora y el usuario se denomina interfaz.
La computadora utiliza diversas formas de presentación para desplegar datos que
proporcionen un contexto de interacción al usuario, dando la pauta para que éste realice ciertas
acciones en respuesta a la interpretación de los datos.
La calidad de una interfaz desde el punto de vista del usuario depende de cómo se
presenta la información, de su organización y de las acciones que se pueden realizar para
obtener ciertos resultados.
Gouid y Lewis (21 establecen 4 factores críticos que necesitan ser considerados para el
desarrollo y evaluación de un sistema computacional:
4 enfoque centrado en usuarios
+ diseño interactivo
4 evaluaciones empíricas
4 diseño iierativo.
14
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capímlo I 1 Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
El enfoque centrado en el usuario significa que el personal de diseño debe interactuar
de manera directa con los usuarios que van a utilizar el sistema en el CUTSO del proceso de
diseño. Se sugiere que la interfaz debe ser el primer componente desanollado del futuro
sistema. El diseño inferactivo involucra la inclusión de usuarios tipicos quienes vendrán a ser
miembros del equipo de diseño, al menos por un corto tiempo al inicio del ciclo de diseño. La
evaluación empírica incluye tanto la evaluación del aprendizaje y la usabilidad" de una interfaz,
como conducir estudios empíricos y experimentales del sistema en todo el proceso de
desarrollo. Finalmente, el diseño iferafivo involucra la incorporación de los resultados de
pruebas de desempeño dentro de la siguiente versión del sistema.
El manejo del diálogo hombre-máquina es esencial para el adecuado procesamiento de
información y para el buen desempeño de los usuarios de las computadoras que trabajan en
tiempo real. A continuación se presentan algunos principios de diseño para desarrollar y
diseñar sistemas de interfaces hombre-máquina.
2.2. PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO DE INTERFAZ DE
USUARIO Desde hace ya varios años se han establecido guías y principios para el buen diseño de
interfaces de usuario. Engel y Granda [3] proporcionan la primera guía para diseño de
interfaces. Hendricks, Kilduff, Brooks, Marshak y Doyle [4] tratan una variedad de ejemplos
sobre el diseño de sistemas y proporcionan sugerencias para el diseño de interfaces. En la
corporación MITRE, Smith y Mosier (51 han publicado varias guías para el diseño de
interfaces, las cuales se han venido actualizando con el fin de mejorar el diseño. Los siguientes
principios son las Características generales que cualquier interfaz debena de tener, por lo que se
deben aplicar en todos los aspectos de diseño[5-7].
a Usabilidad es el grado de facilidad de manipulación de un sistema. 15
Sistema multimedia y su aplicación en e l disefío de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítuio 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
a) Compatibilidad del usuario
El principio fundamental, del cual se derivan todos los demás, es conocer al usuario.
Los diseñadores deben tener conocimiento sobre los alcances y limitaciones de la mente
humana; así como también conocer particularidades del usuario y los detalles de su trabajo.
Quizá la actitud más segura para un diseñador, es asumir que los usuarios son diferentes tanto
del diseñador mismo como de otros usuarios.
b) Compatibilidad de[ producto
Al diseñar un nuevo sistema, la hterfaz generalmente es mejor que la del sistema
anterior, pero se debe tener cuidado de que sea compatible con los sistemas anteriores en
cuanto al diseño de su interfaz, para explotar lo que el us&o ya conoce y minimizar la
necesidad de nuevo aprendizaje. La compatibilidad a través de los sistemas puede reducir
tanto el tiempo de aprendizaje como los errores.
c) Conshtencia
A menudo hay operaciones similares en diferentes partes de una aplicación o en
diferentes aplicaciones de un sistema. Estas operaciones deberían tener interfaces que sean
similares, o la misma si fuera posible. La gente asimila en forma natural la consistencia
y razona por analogía.
d) Fanuliaridad
Otra característica que puede facilitar grandemente el aprendizaje de una nueva interfaz,
es la familiaridad. Pueden ser incorporados conceptos y terminología con los que el usuario ya
está familiarizado.
e) Manipulación directa I
Una interfaz de manipulación directa, es una en la cual los usuarios directamente
ejecutan acciones sobre objetos visibles. Esto hace que la interfaz sea fácil de aprender y muy
16
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supewisi6n y control de procesos
Capihdo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
poderosa, aunque también tiene limitaciones, pues la exactitud de la manipulación se deja en la
habilidad que tenga el usuario con el uso del mouse u otros dispositivos de interacción.
fl Control
Los usuarios requieren sentir una sensación de mando y control sobre cualquier
herramienta que esté a su disposición. Los usuarios tendrán una sensación de mando si la
interfaz es simple, predecible y consistente.
g) Disponibilidad
Este principio establece “Lo que ves, es lo que obtienes”. Esto se refiere al grado de
correspondencia uno a uno, entre la infonnación desplegada en la pantalla y las acciones
disponibles por el usuario.
h) Flexibilidad
La flexibilidad en un sistema, permite adaptar y controlar variaciones de las habilidades
y preferencias de un usuario. Éste debería ser capaz de obtener información del despliegue en
la forma más conveniente para la tarea en que esté trabajando.
i) Retroalimentación
La computadora debe siempre responder inmediatamente a la acción del usuario. Ya
que lo que hace internamente la computadora es invisible al usuario, para éste es imposible
saber cuanto tiempo tardará el sistema en completar una tarea; así que cuando el tiempo de
espera sea inevitable, se debe informar al usuario el estado del progreso de la tarea.
.í) Robustez
Un sistema debe tolerar errores humanos comunes e inevitables, esto es, hacer sentir al
usuario que el sistema es lo suficientemente robusto para manejar cualquier clase de acciones,
incluyendo los errores.
17
Sistema multimedia y su aplicaci6n en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
k) Protección
El usuario de6e también estar protegido contra sus propios errores. La gente comete
errores cuando trabaja rápidamente o bajo presión. Esto debe ser tomado en cuenta para
proteger ai usuario en contra de errores que se cometen por descuido u omisión mediante
mensajes de confirmación y acciones de recobro.
r) Fkcil de aprender - fdcil de usar
Los sistemas deben ser fáciles de aprender para el novato, así como eficientes y fáciles
de usar para el experto. Muchos de los principios anteriores contribuyen ai logro de este fin.
2.3. FACTORES HUMANOS EN EL DISEÑO DE INTERFACES Para lograr el desarrollo de una interfaz que cumpla con el objetivo de transmitir la
información en forma clara, sencilla y precisa ai usuario que la está manipulando, es necesario
tomar en cuenta factores humanos como: memoria, percepción visual, representación del
conocimiento, pensamiento, razonamiento y construcción de diálogos. Por tanto, es necesario
analizar algunas características en la forma de procesamiento de información del ser humano,
para conocer sus alcances y limitaciones en cuanto a la comprensión de la información que
recibe a través de una interfaz.
2.3.1. Sistema humano de procesamiento de información La capacidad de procesamiento de hfomación de la mente humana, es deteminante en
la ejecución de tareas del usuario. Entender cómo piensa la gente, razona, aprende y comunica
es esencial para diseñar sistemas interactivos que faciliten las tareas cognoscitivas.
18
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfáces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I 1 Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
Mayhew 161 establece un modelo de procesamiento de información del ser humano, el
cual presenta tres tipos de memona: memoria de corto plazo, memoria de largo plazo y la
memoria de plazo intermedio.
La memoria de corto plazo también es llamada memoria de trabajo, y es donde el
pensamiento consciente ocurre. Aquí se ejecutan cálculos, se interpretan datos nuevos y se
organiza la información para resolver problemas. La memoria permanente es la memoria de
largo plazo. Aquí se recuerda cada evento sucedido y se registra toda información y habilidad
que hemos aprendido. La memoria de plazo intermedio es la parte de nuestro sistema de
memoria que mantiene registro continuo de los procesos involucrados durante la solución de
problemas y toma de decisiones.
Según Card [SI, el sistema de procesamiento humano se divide en tres subsistemas
principales: el sistema perceptivo, el sistema cognoscitivo y el sistema motriz. La figura 2.1.
ilustra el caso.
Fig.
c PROCESADOR MOTRIZ
2.1. Sistema humano de procesamienio de información según Card [SI.
19
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
En los siguientes puntos se analiza cada uno de los subsistemas del sistema de
procesamiento humano, tratando de ejemplificar las implicaciones de cada uno para el diseño
de interfaces.
2.3.2 El sistema perceptivo. El sistema perceptivo del ser humano transporta estímulos del mundo físico que han
sido detectados por el cuerpo, a través del sistema sensorial. Dichos estímulos, son
transformados en representaciones internas de la mente para continuar con la siguiente etapa
del sistema de procesamiento humano de información.
La primera información que entra al sistema humano es a través de los órganos
sensoriales (ojos, oídos, olfato, tacto y gusto), esta información se guarda en un centro de
almacenamiento sensorial, el cual tiene como propósito guardar una imagen fija del mundo
externo por tiempo suficiente para algún análisis posterior [6]. Esto es especialmente
importante con señales auditivas (sonidos, voz), porque éstas son fiecuentemente de muy corta
duración. También es importante para señales visuales porque ellas no siempre permanecen en
nuestra línea de visión para poder estudiarlas.
Aunque hay algunas evidencias para almacenamiento sensorial del tacto y del olfato,
los dos mecanismos de almacenamiento sensorio que se conocen más, son aquellos que se
asocian con el sistema visual, llamado almacenamiento icónico, y el sistema auditivo, llamado
almacenamiento ecóico 191.
Si un estímulo visual es reflejado muy brevemente sobre una pantalla, el
almacenamiento icónico guarda la imagen por un corto tiempo, permitiendo más tarde el
procesamiento de la imagen. El mismo tipo de fenómeno ocurre con la información auditiva en
el almacenamiento ecóico. El almacenamiento icónico generalmente dura menos de 1 segundo,
mientras que el almacenamiento ecóico puede durar unos pocos segundos antes que la .In
~~
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
representación se desvanezca. En esencia el almacenamiento sensorial es relativamente
automático y es poco lo que se puede hacer para incrementar la longitud de la representación
sensorial.
2.3.3. El sistema cognoscitivo Desde las tareas más simples hasta las más complejas, el sistema cognoscitivo sirve
para conectar las entradas de datos desde el sistema perceptual hasta las salidas conectas al
sistema motriz Ill].
El sistema humano de procesamiento de información tiene ciertas características que
afectan la forma de procesar la información. En esta sección se analizan las capacidades y
limitaciones que tienen la memoria de largo y corto plazo y que afectan el sistema de
procesamiento en su parte cognoscitivu.
Las principales capacidades y limitaciones del sistema humano de procesamiento se
resumen en la tabla 2.1.
Tabla 21. Capacidades y limitaciones del sistema humano de procesamiento desde el punto de vista
cognoscitivo. 141
plazo. plazo
Gran aptitud para el aprendizaje Procesamiento propenso al error.
..mem5rii7de- - .. &go. .. . 1 . .;.&;,.-. ;.,%y.)
: ,I ' *-,' :I 1 . . . . ~ . . . . f . '
mecaukmo-de atención.,, ',
, ; :." .. li ", ., .-i..;,.. . . 0'
.;. .* . . . . ' , ...?,. I ; . :* 1 . . ' , . . . .. -..----..-.*-A. ...
- < ,
Poderoso patrón de reconocimiento. Procesamiento muy bajo.
21
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
Podemos comparar las capacidades y limitaciones relativas del sistema humano de
procesamiento con los del sistema de procesamiento de información de la computadora, y notar
algunos aspectos interesantes: las capacidades del sistema humano (aptitud de aprendizaje,
duración de memoria de largo plazo, poderoso patrón de reconocimiento) tienden a ser las
debilidades de la computadora, y las limitaciones del sistema humano (breve duración en SU
memoria de corto plazo, procesamiento bajo y propenso al error), tienden a ser la i capacidades
de la computadora. [6]
ES muy importante considerar este tipo de aspectos al diseñar una interfw ya que el
diseñador debe asignar tareas al usuario y a la computadora dependiendo de io que ellos hacen
mejor. Por ejemplo, el usuario debería ser el indicado para tomar decisiones complejas basadas
en análisis hewísticos de datos, y no debiera ser requerido para hacer cálculos mentales
complejos y transformaciones de datos, mientras que no debiera esperarse que la computadora
realice análisis intuitivos. Estos aspectos se sumarizan en la tabla 2.2.
Tabla 2.2. Capacidades y limitaciones del sistema de procesamiento de información del humano y de
la computadora[ó]
Procesamiento muy r4pido
Procesamiento libre de errores
Acceso confiable de memoria
Aprendizaje reducido
Bajo nivel en la integración de datos.
22
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
2.3.4. El sistema motriz El resultado del sistema de procesamiento de datos es siempre una función motriz, ya
sea un movimiento, una expresión de voz o un sonido. El sistema motriz consiste de un gran
número de músculos que son controlados y coordinados por un complejo sistema nervioso
altamente interconectado [lo].
Se cree que el pensamiento es transformado en acciones a través de una serie de
discretos micromovimientos en el cuerpo humano. Diferentes conjuntos de músculos son
involucrados en movimientos motrices amplios (por ejemplo, el movimiento de la mano del
teclado ai mouse), o en movimientos motrices más minuciosos (por ejemplo, posicionar el
mouse en un objeto o escribir).
Los movimientos motrices importantes en el diseño de una interfaz incluyen la cabeza,
los ojos, brazos, mano y movimientos de los dedos. El diseñador debe tratar de minimizar los
movimientos motrices extensos pues llegan a ser fatigantes, además las transiciones de
movimientos extensos a movimientos minuciosos requieren mucha concentración [6] .
Los movimientos de los ojos deben ser minimizados para incrementar la ejecución y
minimizar la fatiga. Por ejemplo, las pantallas pueden ser planeadas para minimizar la revisión
y búsqueda, y con esto reducir los movimientos de los ojos de la pantalla al teclado.
Es importante considerar el sistema motriz en el diseño de la interfaz para que el
usuario tenga una óptima ejecución de sus tareas y no se fatigue durante su realización, y por lo
tanto sean mínimos los errores que se puedan cometer debido al cansancio fisico.
23 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
2.4. DISEÑO DE INTERFACES PARA CONTROL DE PROCESOS El lograr una mejor comunicación entre el ser humano y la computadora es el principal
objetivo de una interfaz. Hoy en día las interfaces gráficas son la manera más común para
establecer la interacción hombre-máquina.
Sin embargo, cuando se analiza el uso actual de sistemas de interfaces, se encuentra que
muchos sistemas computarizados actúan como registradores pasivos de datos y no como un
componente activo de la tarea a realizar por el usuario. Los sistemas registran io que el
operador está haciendo, pero el diseño no asume ningún papel activo en controlar los procesos
o acciones del usuario.
Por otra parte, en ambientes de control de procesos, el elemento de tiempo real y
dinámico hace los sistemas más complejos y generalmente más automatizados, lo que provoca
fallas en la ejecución humana, no sólo del usuario al interpretar mal la información, sino en los
diseñadores de la interfaz al no tomar en cuenta factores humanos para un mejor desempeño
del sistema.
Según Rasmussen 1121 los accidentes no son causados por error del usuario únicamente.
Los errores humanos pueden ser divididos en dos clases: errores activos y errores pasivos. Un
error activo es aquél cometido por un usuario al estar frente al sistema; mientras los errores
pasivos son errores en el diseño o construcción del sistema. Tales errores pueden quedar sin ser
detectados por un largo tiempo, hasta que un conjunto peculiar de circunstancias cause un
mayor incidente. Según Rasmussen los errores pasivos son más comunes y además son la
principal causa de los errores activos.
El saber transmitir y recibir datos por medio de una interfaz puede ser caracterizado
como un problema de diálogob o de comunicación. El manejo apropiado del diálogo hombre-
máquina es esencial para aumentar la capacidad de toma de decisiones de los usuarios de
Un dialogo es una secuencia de interacciones entre el operador y el sistema para lograr un objetivo. Por ejemplo, el dialogo a seguir para imprimir un archivo.
24
Sistema multimedia y su aplicación en el diseno de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
computadoras que trabajan en tiempo real. Sin embargo, los diálogos que se presentan
actualmente en las interfaces frecuentemente son considerados por los operadores inflexibles e
inestructurados. 1131
2.4.1. Manipulación Directa como herramienta de diseño y desarrollo
de una Interfaz hombre-máquina. En contraste con lo establecido en el punto anterior, la utilización del modelo de
manipulación directa, permite el diseño de interfaces gráficas fáciles de usar, ayudando a que
la tarea del operador se efectúe de una manera más eficiente.
Las interfaces que utilizan manipulación directa permiten, como su nombre lo indica,
manipulan directamente objetos gráficos (iconos) que representan sistemas, comandos,
procesos o parámetros de proceso.
Shneiderman [14, 151 define el modelo de manipulación directa como un método
aplicable a interfaces de usuario que contengan las siguientes características:
a) Representación visual continua de los objetos de interés.
b) Acciones físicas en la interfaz o manipulación de botones etiquetados que
simulen la acción real del sistema; en lugar de una sintaxis compleja y
comandos escritos.
C) Operaciones reversibles rápidas cuyo efecto en el objeto de interés sea
inmediatamente visible.
Una de las principales premisas de la manipulación directa es que mientras más directa
y natural sea la sensación de controlar la interfaz gráfica, más efectivo será el uso de la misma.
En un experimento desarrollado por Shneiderman y Margono 1161, se realizó una comparación
en la ejecución de tareas en un archivo entre un sistema que usa lenguaje de comandos y un
25
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y contml de procesos
Capítulo 11: Bases Te6ncas para el diseño de Interfaces
sistema con manipulación directa. Treinta sujetos inexpertos aprendieron a utilizar el sistema
ejecutando las tareas que se les asignaron. Los resultados mostraron que la manipulación
directa fue superior en cuanto al aprendizaje y al tiempo para completar las tareas. De acuerdo
a los autores del experimento, esto fue debido a que hubo menor carga de memoria y a la
facilidad y manejo eficiente del mouse.
Actualmente las interfaces con manipulación directa están siendo utilizadas cada más
en el área de control de procesos. Estas interfaces están cambiando y mejorando el diseño
tradicional de cuartos de control para procesos. Esto es, en vez de supervisar grandes tableros
con medidores, alarmas y controles, el operador puede maniphar la planta a través de diversas
pantallas que han sido colocadas hábilmente para un mejor control y supervisión de los
procesos.
En el sector nuclear,gor ejemplo, en la tercera generación de reactores Kashiwazaky-
Kariwa [I71 incluye una sala de control altamente automatizada, en donde las operaciones de
control se realizan mediante la utilización de pantallas sensibles al tacto bajo un arreglo
jerárquico de despliegues gráficos y paneles de alarmas, digitalizando la instrumentación y los
sistemas de control, incluyendo los sistemas de seguridad. Por su parte, Beltrachi [IS] discute
la implementación de una interfaz con manipulación directa para el control del reactor basada
en iconos que representen los procesos del sistema. Propone el diseño de una consola
compuesta por catorce pantallas, algunas sensibles al tacto y otras manipuladas por teclado y
ratón. De la misma forma, Chávez [IS] propone una interfaz avanzada con pantallas sensibles
al tacto que desplieguen paneles simplificados para el control de una planta nuclear.
Sin embargo, a pesar de las grandes ventajas que ofrecen las interfaces de manipulación
directa en el control de procesos, se propone mejorar aún más la comunicación en este tipo de
ambientes tratando de ofrecer diversos medios para transmitir la información; esto es,
implementar caractensticas multimedia a las interfaces para control de procesos.
26 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 11: Bases Te6ricas para el diseño de Interfaces
2.5 APUCACI~N DE CARACTEI~STICAS MULTIMEDIA EN
INTERFACES PARA SUPERVISI~N Y CONTROL DE
PROCESOS Se ha comprobado que la gente se comunica más efectivamente a través de múltiples
canales', como la vista, el oído y el tacto; además de gestos y otros movimientos del cuerpo que
usualmente acompañan la voz (11. Esta comunicación eficiente y familiar al usuario, es la que
se pretende lograr con las interfaces multimedia, ya que además de cumplir el requisito de
permitir la comunicación hombre-máquina, trata de que ésta sea más natural, sencilla y fácil de
comprender a través de utilizar diversos medios (animación, sonido, texto y video) para
transmitir la información.
Sin embargo aplicar estas características de comunicación en una interfaz para control
de procesos es bastante complejo. James Alty añrma que: "el problema principal que se
presenta en el control de procesos es SU naturaleza no determinística, ya que no se puede
predecir exactamente el estado futuro del proceso o su reacción a ciertos eventos, por tanto,
tampoco se puede saber el requerimiento actual del medio por el cual se va a transmitir la
información. Esto quiere decir, que existe la factibilidad de tener súbitamente peticiones
simultáneas para el uso del mismo medio, por diferentes tareas de igual importancia" [20, pg
43-21, En este tipo de situaciones, es donde existen senas limitaciones en la aplicación de las
actuales interfaces gráficas, ya que el despliegue textual y gráfico muchas veces no es
suficiente para proporcionar toda la información que necesita el operador en un instante dado.
El ambiente de control de procesos demanda requerimientos específicos de un sistema
de presentación multimedia:
Canal es ei sentido humano para percibir y comunicar información. por ejemplo: el olfato, el gusto, oído, vista y tacto. Actualmente s610 los canales d e la vista, el oído y el tacto están disponibles para las interfaces hombre-máquina.
27 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
El operador puede estar ocupado en muchas tareas distintas simultáneamente, por ejemplo,
monitoreo, localización de alarmas, etc.
Nuevas tareas y por lo tanto interacciones, pueden ser fomentadas en cualquier momento
por otro sistema u operador.
El estado del proceso puede ser extremadamente dinámico, de tal forma que la información
puede necesitar ser presentada rápidamente y en una forma que sea fácilmente entendida
por el operador.
e
e
En la aplicación de multimedia en el área de control de procesos, surge una pregunta
importante, ¿qué medio utilizar y en qué combinación para lograr el máximo efecto?. Aunque
no hay respuestas definitivas, existen diversas investigaciones ai respecto, una de ellas es la de
Deatherage [21] sobre cuándo utilizar sonido, que ya se presentó anteriormente. También
Beagles-Roos, 1221 ha encontrado que los medios auditivos hacen sobresaliente el diáiogo, ya
que estimula la imaginación; y en algunas circunstancias su combinación con el medio visual
es más efectiva que el sonido solo. Asimismo Rewey 1231 establece que los diagramas son
mejores para transmitir ideas y que el texto es mejor para el detalle. Marmollin, 1241 en SUS
investigaciones sobre como identificar cuándo es apropiado utilizar diferentes medios,
establece que una representación que permite exploración es mejor cuando un problema es
nuevo para el usuario, mientras que, cuando el usuario tiene mucha experiencia, es mejor la
forma textual. Sin embargo él afirma que entre las dos, la visual es preferida por los usuarios.
Es usual pensar que el canal visual siempre domina sobre el canal auditivo, pero no
siempre es éste el caso. Edwards, [25] desarrolló interfaces auditivas para usuarios
discapacitados. Su procesador de palabras contiene el audio equivalente a menús, ventanas,
barras de desplazamiento, etc. y puede ser operado por medio de un mouse utilizando
retroalimentación auditiva. Él. señala que la memona de corto plazo es mucho más importante
en interacción auditiva que en una interacción visual.
28
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y conlrol de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
Un proyecto importante en esta área es el PROYECTO PROMISE [26] (Process
Operators Multimedia Intelligent Support Environment) cuyo objetivo es el diseño,
construcción y evaluación de un conjunto de herramientas multimedia para: "Mejorar las
interfaces de usuario para sistemas expertos de asesoría y diagnóstico que es usado por
operadores en ambientes de control de procesos"
El sistema PROMISE es multimedia ya que soporta muchas formas de comunicar la
información, y es multimodal porque soporta muchos estilos de interacción. El sistema cuenta
con las siguientes opciones multimedia:
Texto, graficos y salida de sonido.
Salida de video
Animación bidimensional y tridimensional.
Audio y vídeo inmediatos.
Salida de lenguaje natural
Entrada de datos con texto y mouse
El proyecto PROMISE fue implantado en dos distintos tipos de ambientes: una planta
nuclear y una planta química. Estas dos plantas fueron seleccionadas deliberadamente por los
diferentes tipos de ambientes que ofrecen. El trabajo en la planta nuclear es llevado a cabo en el
simulador de la planta. El trabajo en la planta química es llevado a cabo en la sala de control de
la misma. En el caso particular del simulador, éste permite crear deliberadamente situaciones
de error y expiorar la importancia de diferentes medios para asistir a operadores que tratan con
diversos tipos de situaciones.
2.5.1. Despliegues auditivos (Interfaces con sonido) La naturaleza del sentido auditivo ofrece ciertas ventajas únicas para presentar
información, en contraste con el modo visual. Un conjunto de comparaciones de estos dos
29
Sistema multimedia y su aplicacion en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 11: Bases Teóricas para el diseño de interfaces
sentidos fue dado anteriormente, (ver tabla 1.1) de las cuales es posible identificar ciertos tipos
de circunstancias en que los despliegues auditivos pueden ser preferidos a los despliegues
visuales:
Cuando el origen de la señal es un sonido mismo @or ejemplo, alarmas).
Cuando el mensaje es simple y corto.
Cuando el mensaje no será referido después.
Cuando el mensaje se enfrenta con eventos en tiempo (cuando se requiere de una acción
inmediata).
Cuando son activadas alarmas o cuando el mensaje llama a una acción inmediata.
Cuando cambia continuamente la información que es presentada.
Cuando el sistema visual está sobrecargado.
Cuando canales de voz son empleados.
Cuando la iluminación limita el uso de la vista.
Cuando el usuario se mueve de un lugar a otro.
Cuando es requerida una respuesta verbal.
En las guías anteriores se debe hacer una mención particular de la deseabilidad de
restringir mensajes auditivos a aquéllos que son cortos y simples (excepto en el caso de voz),
ya que la gente no conserva.muy bien en su memoria los mensajes complejos.
Podemos considerar cuatro tipos de funciones humanas, o tareas inyolucradas en la
recepción de señales auditivas [27]:
I) Detección. Determinar si una señal dada está presente, tal como una señal de alarma.
2) Discriminación relativa. Diferenciando entre dos o más señales presentadas muy juntas.
3) Identificación absoluta. Identificando una señal particular de alguna clase, cuando sólo una
es presentada.
4) Localización. Determinar la dirección desde la cual la señal está llegando.
30
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capiíulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
A continuación se proponen algunas guías sobre el diseño de interfaces con sonido que
se recomienda seguir para mejorar la eficiencia de este tipo de despliegues.
2.5.2. Principios de diseño para despliegues auditivos Como en otras áreas de ingenieria de factores humanos, las guías y principios sobre
despliegues auditivos son aceptados con ciertas reservas, debido a que no siempre son válidas
para todo tipo de ambientes y situaciones, y algunas circunstancias específicas pueden ser
argumentadas para contradecirlas. Con tales reservas en mente, existen algunas g~.Úas para el
uso de despliegues auditivos (271. Éstas generalmente son el resultado de investigación y
experiencia, otras han sido extraídas del trabajo de Mudd [28] y Licklider 1291.
Princivios generales
a) Compatibilidad Hasta donde sea posible, la selección de las señales debe explotar io ya
aprendido por los usuarios del sistema.
b) Aproximación. Cuando una información compleja es presentada, la señal debe ser de tal
forma que atraiga la atención para poder identificar el tipo de información que se está
presentando de forma precisa.
c) Disociabilidad Las señales auditivas deberían ser fácilmente discemibles de otra entrada
de audio (incluyendo el ruido). Por ejemplo, si una persona está oyendo al mismo tiempo
dos o más canales, las frecuencias de los canales deben ser diferentes.
d) Parsimonia. Las señales auditivas no deben proporcionar m b información que la
necesaria.
e) Invariabilidad. La misma señal debe ser asignada a la misma información en todos los
tiempos.
d2 Principios para la uresentación:
a) Evitar extremos de dimensiones auditivas. Señales de alta densidad, pueden causar un
sobresalto en la respuesta e interrumpir la ejecución.
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
b) Establecer intensidades relativas al nivel de ruido del ambiente. El nivel de intensidad
debe ser asignado de tal forma que no sea encubierto por el nivel de ruido del ambiente.
c) Usar señales variables o interruptoras. Mientras sea posible, evitar establecer señales
constantes, y en lugar de esto usar señales variables o de interrupción. Esto tenderá a
minimizar la adaptación perceptiva.
d) No sobrecargar el canal auditivo. Sólo pocas señales auditivas deben ser usadas en alguna
circunstancia dada, ya que muchas señales pueden confundir y sobrecargar al operador.
(Por ejemplo, en el accidente nuclear de Three Mile Island, más de 60 señales auditivas de
alerta fueron activadas).
Princiuios para la instalación de desvliepues auditivos:
a) Probar las señales que serán usadas. Las pruebas deben ser hechas con un ejemplo
representativo de la población de usuarios que las van a utilizar, para estar seguros de que
las señales puedan ser detectadas e identificadas por ellos.
b) Evitar conflictos con sefiales previamente usadas. Las señales que hayan sido
recientemente instaladas no deben contradecir el significado de las señales existentes o las
de los sistemas anteriores.
c) Facilitar cambios de despliegues previos. Cuando las señales auditivas reemplazan
algunos modos de presentación @or ejemplo, el visual), es preferible que se continúe con
ambos modos para ayudar a la gente que se está acostumbrando a las nuevas señales
auditivas.
2.5.3. Señales de advertencia y alarmas Las características únicas de los sistemas auditivos hacen que los despliegues con
sonido sean especialmente útiles para señales de advertencia y alarmas. Cada uno de los
diferentes tipos de dispositivos disponibles tiene sus características individuales y sus
32
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
correspondientes ventajas y limitaciones. Un resumen de estas características se presenta en la
Tabla 2.3.
Tabla 2.3. Evaluación de dgerentes tipos de alarmas respecto a la obtencwn de atención y a la
penetraeón de ruido. .Deafherage (1972, Tabla 4-2) 1211
Según Adams y Trucks [30] el tiempo de reacción disminuye cuando la intensidad de la
señal se incrementa; por io que cada señal de alarma debe estar diseñada en forma específica
con intensidad adecuada para evitar el incremento en el tiempo de reacción.
En la selección o diseño de señales de alarma, las siguientes recomendaciones generales
de diseño han sido propuestas por Deatherage [21] y Mudd [28]:
Usar frecuencias entre 200 y 5000 Hz, preferiblemente entre 500 y 3000 Hz, porque el oído
es más sensible en este rango intermedio.
33 Sistema multimedia y su aplicación en el diseilo de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
Usar frecuencias abajo de 1000 Hz cuando las señales tengan que propagarse a grandes
distancias (más de 304 metros), porque altas frecuencias no se propagan muy lejos.
Usar una señal modulada (1 a 8 beeps por segundo), ya que la diferencia de éstos con
sonidos normales es suficiente para demandar atención.
Usar sefiales con frecuencias distintas de aquéllas que predominan sobre algún ruido de
fondo, para minimizar el ocultamiento de señales que se puede provocar.
Si diferentes señales de alarma son usadas para representar diferentes condiciones que
requieren diferentes respuestas, cada una deberá ser discriminable de las otras, utilizando
señales de intensidad moderada.
Mientras sea posible, usar un sistema de comunicación distinto para alarmas, tal como
altavoces, bocinas, u otros dispositivos que no sean usados para otros propósitos.
2.6. SOFWARE COMERCIAL PARA CONTROL DE PROCESOS
El software juega un papel vital en el desarrollo de sistemas de control de instrumentos
y/o procesos, y en la automatización de la adquisición de datos. El software que se usa en el
campo de supervisión y control de procesos, posee un amplio rango de funciones, desde
manejadores de dispositivos para controlar un hardware especifico, hasta paquetes de software
de aplicación para desarrollar sistemas completos. Los paquetes de software de aplicación
proporcionan herramientas para instrumentos de control, adquisición, análisis y presentación de
datos; permitiendo reducir el tiempo de desarrollo del sistema y hacer más fácil su
mantenimiento.
Actualmente existe mucho software de aplicacion que sólo se enfoca a una de las partes
de desarrollo de un sistema de control de procesos (ya sea adquisición de datos, análisis de
datos o presentación de los datos), aunque generalmente solo se utiliza para aplicaciones
específicas.
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capíiulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
Existen dos compañías que se distinguen por sus productos enfocados a solucionar un
amplio rango de problemáticas en el área de control de procesos, adquisición de datos, andisis
y presentación de los mismos: National Instruments y Intellution.
National Instruments cuenta con dos paquetes que se distinguen por su flexibilidad y
por abarcar todos los elementos de un sistema de este tipo: LabView y Labwindows.
LabView:
Puede correr en plataformas windows, macintosh y sun. Es un sistema de programación
gráfica para instrumentación, que pueden utilizar tanto programadores inexpertos como
avanzados. Tiene capacidad para manejar multitarea, crear múltiples ventanas y correr en red.
También incluye capacidad de intercambio de datos dinámico (DDE) en platafoma Windows,
capacidad de TCPAP para plataforma Sun, y comunicación Interaplicación (LAC) para
platafoma macintosh.
Para la presentación de los datos se construyen interfaces gráficas, ensamblando
gráfkamente módulos de software llamados instrumentos virtuales (VIS).
Labwindows:
Puede ejecutarse bajo DOS y NEC. Los programas que se desarrollan en este software
bajo ambiente DOS son construidos bajo programación Basic y Microsoft C; por tanto, es ideal
para programadores intermedio-avanzado de Basic y programadores de C. Los programas
desarrollados en Labwindows no están limitados en memoria, pues es un sistema abierto,
además se pueden incluir las librenas necesarias para tus necesidades específicas. Labwindows
también corre en series de computadoras NEC PC-9800. Estas computadoras son las más
populares en Japón que corren bajo DOS y son usadas en aplicaciones científicas y de
ingeniería. Los lenguajes de programación utilizados son QBasic y C. También incluye
caracteres japoneses y manejadores de dispositivos de manufactura japonesa.
35 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
Por otra parte, la compaii’a Intellution ofrece el software FLY (Fuliy-Integrated
Control System) que incluye las siguientes características:
- Monitoreo y control supervisono de procesos en tiempo real.
- Alarmas y manejo de alarmas
- Gráficas de tendencia históricas
- Fácil sistema de expansión
- Manejoenred
El FIX se divide en varios sub-móduios de software que pueden utilizarse de forma
independiente:
FIX MMi (Man-Machine Interface) para windows, es el software encargado de desmollar la
interfaz del sistema, utilizando librerías gráficas que contienen más de 150 instrumentos
básicos en este tipo de aplicaciones. La interface permite animación básica.
FIX DMACS es un software que corre bajo plataforma windows y realiza las mismas
funciones que FIX MMI, adicionando el trabajo en red.
Plant TV es una herramienta que permite ver la información importante de manufactura en una
simple aplicación de windows. Incluye el manejo de datos en base de datos relacionales.
FIX BOS (Batch Operations Supervisor) es el software encargado de automatizar las
operaciones por lotes y dar información específica al supervisor de estas operaciones.
36 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y conírol de procesos
Capitulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
2.7. SIMULADORES EN EL ENTRENAMIENTO DE OPERADORES DE SISTEMAS PARA CONTROL DE PROCESOS.
El objetivo de un entrenamiento sistemático es asegurar que habilidades específicas,
trabajos o procedimientos sean aprendidos. La tarea del instructor es asegurar que el material y
comportamiento aprendido por el operador es apropiado para el trabajo, asegurar que el
proceso de aprendizaje es conducido eficientemente, y asegurar que lo que es aprendido
durante las sesiones de entrenamiento se transfiere satisfactoriamente al ambiente de
trabajo 1341.
El entrenamiento es uno de los factores m h importantes en el buen desempeño del
personal de operación de un sistema de control de procesos, por lo que los simuladores
adquieren gran importancia, ya que permiten el adiestramiento del personal a bajo costo y con
altos niveles de calidad y eficiencia.
La principal función de los simuladores es permitir la práctica exhaustiva de acciones
operativas incluidas en los procedimientos en planta, tanto en situación normal, como en
anormal y en emergencia.
Sin embargo, a pesar de que los simuladores fueron creados para mejorar el desempeño
de los operadores en el manejo de la planta, también presentan desventajas. Una de las
principales desventajas es el grado de fidelidad en el funcionamiento del simulador de
entrenamiento respecto a la planta real. Ai proporcionar menos detalles que el cuarto de control
provoca que el operador adquiera hábitos indeseables, como volverse tolerante con las fallas,
ignorar indicadores de alerta, o tener diferente desempeño en una sesión de entrenamiento que
en una sesión de trabajo. Por tanto, se han establecido tres requisitos primordiales para el
diseño de simuladores [35]:
37 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo 11. Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
11 Alta fidelidad: La fidelidad fisica es la medición del grado de similitud entre el simulador y la
unidad referida con respecto al equipo y al código de simulación. I \
Alta flexibilidad: Para realizar entrenamientos con múltiples propósitos, se debe facilitar la
reorganización de los instrumentos y el intercambio de los módulos.
Alta modularidad: Permite añadir, eliminar o modificar módulos del sistema sin alkerar el
diseño básico.
I1
11
Generalmente los procedimientos empleados en los simuladores son los mismos' que en
la planta, sin embargo existen algunas diferencias considerables. Los simuladores deben
permitir entre otras funciones 1361: 9 Pausa 'I
11 9 Retroceso.
9 Repetición. 11 > Graficación
9 Reinicialización 'I
9 Mal funcionamientos
> Ejecución en tiempo real I/
9 Ejecución más lenta que en tiempo real
9 Ejecución más rápida que en tiempo real
9 Operación normal y en estado estacionatio
9 Registro de acciones, estados operacionales y fallas
I/
Durante el periodo de entrenamiento generalmente se aplica una preparación teórica en
aula combinada con sesiones prácticas en el simulador. Un periodo de entrenamiento debe '1
cubrir operación normal, anormal y de emergencia. I
1 Además de emular el comportamiento de la planta, algunos de los simuladores también
reproducen condiciones ambientales, tales como: sonidos asociados con el füncionyiento o
~~ ~~ ~
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos ll
Capítulo 11: Bases Te6ncas para el diseño de Interfaces
disparo de un equipo y apertura de válvulas de alivio y de seguridad, alarmas de fuego, luces
normales y de emergencia. La simulación de condiciones ambientales es importante porque
éstas afectan el desempeño de operadores.
OBJETIVO DE LOS SIMULADORES PARA ENTRENAMIENTO
El objetivo principal de proporcionar entrenamiento a los operadores es desarrollar en
ellos habilidades y conocimientos específicos sobre el manejo y operación de la planta. A
continuación se listan los aspectos más importantes [35]:
Habilidades:
9 Diagnóstico de eventos.
P Intercambio de información.
9 Selección y uso de procedimientos de la planta.
9 Tomar el control de sistemas automáticos si es requerido.
9 Interpretar, verificar y dar prioridad a las alarmas y anunciadores.
9 Localización y manipulación de controles, verificación de respuestas.
9 Interpretación de las respuestas del sistema y predicción de los efectos en la planta.
Conocimientos:
9 Especificaciones técnicas.
9 Respuesta integrada de la planta.
9 Procedimiento del plan de emergencia
P Procedimientos de operación de la planta.
9 Procedimientos de operación en emergencia.
Además de servir como herramienta de entrenamiento, los simuladores representan
una excelente herramienta para la investigación de factores humanos, principios básicos de
diseño de interfnz hombre-máquina y estudios de desempeño y confiabilidad humana.
39
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 11: Bases Teóricas para el diseño de interfaces
REFERENCIAS:
1
[l] Mark T. Maybury (I 993). “Intelligent Multimedia Interfaz: Automated Presentation
Design”, Chapter I: Intelligent Multimedia Presentation Systems, American Association form
Artificial Intelligence, pp. 1-8.
’ \
[2] Gouid J. D.,Lewis C.,(1983). Designing for usability -key principles and what designers
think. Human factors in computing systems, pp. 50-53. New York: Association for Computing
Machinery.
I‘
11
I
[3] Engel, S.E., Granda, R.E. (1975). “Guidelines for maddisplay Interfaces”. IBM Technical
Report, Poughkeepsie N. Y. I1
[4] Hendricksm, D., Kilduff, P., Brooks, P., Marshak, R., Doyle, B. (1986). “Human \
Engineering Guidelines for Management Information Systems”. U.S. Army. Human
Engineering Laboratory, Aberdeen Proving Ground Maryland. ‘1
IS] Smith, Sid L. and Mosier, Jane N., (1986). “Guidelines for Designing User Interface
Software”, Report ESD-TR-86-278, Electronic Systems Division the MITRE Corporation,
Bedford. Available from National Technical Information Service, Springfield, VA. I(
161 Mayhew Deborah J. (1992). “Principles and Guidelines in Software User Interface Desi&.
Prentice Hail Englewood Cliffs, New Jersey, pp.8-29.
II
[7] Gould Jhon D. (1988). “How to Design Usable Systems”, IBM Research Center-
Hawthorne, New York, Chapter 3 5 : En Handbook of Human-Computer Interaction, Science
Publishers B.V. (North-Holland) pp. 757-785. ‘i
\
p Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capiíulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces /!
[SI Card Stuart (1981). “The Model Human Processor: A Model for Making Engineering
Calculations of Human Performance”, Proceedings of the Human Factors Sociev 25”. Anual 11
Meeting, pp. 301-305. 11
I
[9] Card Stuart K., Moran P. Thomas, Newel1 Allen, (1983), “The Psychology of Human-
Computer Interaction”. Hillsdale, New Jersey London, pp. 23-44. 11
[lo] Rasmussen Jens (1986). “Information Processing and Human-Machine Interaction an
approach to cognitive engineering”, Vol. 12,Riso National Laboratory Roskilde, Denmark.
North-Holland Series in SYSTEM SCIENCE AND ENGINEERING, Andrew P. Sage, Editor. I1
I Pp. 71-85.
[ill Wickens Christopher D. (1984). “Engineering Psychology and Human Performance”,
Scott, Foresman and Company, London. i
I121 Rasmussen, J., (1980). “What Can be Learned from Human Error Reports?”, Changes in
Working Lile, eds. K . Duncan, M. Gruneberg & D. Wallis, Jhon Wiley &Sons, London,
[13] Ally, J. L., Elzer, P., Holst, O., Johnnsen, G., andSuvos: S., (1985). “Literature and User
Survey of Issues Related to Man-Machine Interfaces for Supervision and Control Systems”,
ESPRIT P600, Scottish HCI Centre Report No. AMU860301S, Scottish HCI Centre, George
House, George Square, Glasgow, Scotland, I985.
1141 Shneiderman, B., (1982). “The Future of Interactive Systems and the Emergence of Diyct
Manipulation”. Behavior and information Technology, Vol. 1, pp. 237-256.
[is] Shneiderman, B., (1983). “Direct Manipulation: A Step beyond Programming
Languages”. IEEE Computer, Vol. 16, pp. 51-69. I
U 41
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos ’
I
Capiíulo 11. Bases Teóricas para el diseño de Interfaces I
[16] Shneiderman, B., an4Margono, S., (1987). “A Study of File Manipulation by Novices
Using Command vs. Direct Manipulation”. Proceedings of 26th Annual Technical Symposium
of the Washington, D. C. Chapter of the ACM, Gathersburg, MD: National Bureau of
Standards.
[17] Kashiwazaki-Kariwa (1996). “ABWR Type Control Room Panel Development of Third
Generation Control Panels”. Electric Power Company Nuclear Power Plant Construction. !
11
[18] Beltrachi, E. L., (1990) “A Direct Manipulation System-Process Interface”. Topical
Meeting on Advances in Human Factors Research on ManlComputer Interactions (Meeting
Proceedings), Nashville, Tennessee. American Nuclear Society. Pp. 286-291.
11
[I91 Chávez, C., Golberg, J. H. and Edwards, R. M., (1991). “A Human Factors Evaluation ofa
Highly Automated Nuclear Power Plant”. Ai 91, Frontiers in Innovative Computing f i r the
Nuclear Industry (Meeting Proceedings), Jackson, Wyoming. American Nuclear Society. Pp. 403-41 1.
[20] Alty, J.L., and Bergan M., (1992). “Guidelines for Multi-Media Interface Designkin a
Process Control Aplication”. Int. Con$ On Design and Safety ofNuclear Reactors, ANP 1992
Vol. 4 Atomic Energy Society of Japan.Pag. 43,l-7 11
\
[21] Deatherage, B. H. (1972). “Auditory and other sensory forms of information
presentation”. In H.P. Van Coti and R. G. Kinkade (eds.),Human engineering guide to
equipment design. Washington: Government Printing Office.
I
I
[22] J. Beagles-Roos, (September 1985). “Specific Impact of Radio and Television on Adult
Story Cornprehension”, Presented at a meeting of the Amencan Psichological Association, Los
Angeles. I
42
, Sistema multimedia y su aplicacion en el diseno de interfaces para la supervision y conwoi de procesos
‘I
!i Capítulo 11: Bases Teóricas para el diseño de Interfaces
(23) Rewey, K. L, Dansereau, D. F., Skaggs, L. P., Hall, R. H. & Pitre., U. (1989), “Effects of
Scripted Cooperation and Knowledge Maps on the processing of Technical Material”,”Journal
of Educational Psychologv Vol. 81, pp. 604-609. I!
[24] Marmollin, (1991). “Multimedia from the perspectives of Psychology”. Proceedings of the
Eurographics Workshop on Multimedia. Stockholm.
[25] Edwards, A. D. N., and I.J. Pitt, (1988). “Adapting the MacIntosh and other Graphical
User Interfaces for Blind Users”. Special Edition of Info Visie Magazine Vol. 4, No. 3.
(261 Alty J. L., and McCartney, C. D., (1992). “Managing Multimedia Resources in Process
Control: Problems and Solutions”. Multimedia: Systems, Interactions and Applications, (L.
Kjelldahl de.), pp. 293-306, Springer-Verlag, Berlín.
II
I1
(271 Sanders S. Mark, and McCormick J. Ernest, (1997). Human Factors in Engineering and
Design. McGraw-Hill Book Company, pp. 154-155.
(28) Mudd, S. A,, (1961). ‘The scaling and experimental investigation of four dimensions of
pure tone and their use in an audio-visual monitoring problem”. Thesis, Lafayette, Pdrdue
University.
[29] Lickiider, J. C . R., (1961). “Audio warning signals for Air Force systems” (TR 60-814).
USAF, Wright Air Development Division, Wright Patterson Air Force Base. I d
[30] Adams, S., and Trucks, L. (1976). “A procedure for evaluating auditory warning signals”.
Proceedings of the 6th Congress of the International Ergonomics Association and Technical
Program for the 20th Annual Meeting of the Human Factors Society. Santa Mónica, CA:
Human Factors Society.
43 ~ ~~ ~~~
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y cona01 de procesos ,,
Capítulo 11: Bases Te6ricas para el diseño de Interfaces
I
[31] National Instruments, “IEEE 488 and VXIbus Control, Data Acquisition and Analysis”,
1993. ) ‘I t
1321 http://www/natinst.com
(331 http://www3.ios.com/-abci/intellut.html
(341 Holding D. H. “Concepts of training, Department of Psichology University of Louisville”.
Handbook ofHuman Factors edit. Gavriel Salvendy, pp. 939. I
I [35] “Role of simulators in operator training task 5”. OECD/NENCSNI/Principal working
group No. 1 Expanded task force on human factors. Part 2. Simulator fidelity issues.
(361 ANSUANS 3..5-1993. “American National Standard for Nuclear Power Plant Simulator
for use in operator training and examination ANS”. La Grande Park, Illinois, 1993.
44 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
,Capítulo 111:
Diseño e Implementación
En este capítulo se analiza la problemática del simulador réplica de la
Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV) como antecedente al presente
trabajo. También se expone la arquitectura del simulador de aula (SimAula) del
Laboratorio de Seguridad Nuclear (LSN) y las'implementaciones de sonido que
se hicieron con el fin de mejorar la interiaz de dicho simulador, objeto de este
proyecto. Se presenta el diseiio y la implementación de las alarmas en los
paneles de control BB09, BBIO y 6 6 1 1 del SimAula, los cuales son una
representación virtual réplica de los tableros de la sala de control de la Unidad I
de la CNLV; asimismo, se muestran las implementaciones de sonido sa los
despliegues gráficos de los códigos MAAP y VASIJA (que forman también,parte
esencial del Simulador de Aula).
Capítulo 111: Diseño e Implementation
3.1. ANÁLISIS DEL SISTEMA En este punto se anaiiza el porqué de este trabajo, examinando el sistema que
sirvió de base para el presente trabajo, sus características y sus deficiencias. Asimismo, se
plantean los objetivos que persigue este trabajo al implementar sonido al sistema actual.
3.1.1. Antecedentes Simulador réplica de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV).
El simulador de alcance total para el adiestramiento de operadores de la Central
Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV) fue diseñado, construido y puesto en operación
por el Instituto de Investigaciones Eléctricas (HE) en 1991, habiendo participado personal
de los Departamentos de Simulación, Energía Nuclear, Electrónica, comunicacioes y de
Instrumentación y control.
Este simulador está integrado por tableros de instrumentos idénticos ai cuarto de control
de la CNLV, así como por equipos y programas de cómputo que reproducen fielmente la
operación del mismo y los efectos de las diversas acciones y maniobras de control que
deben efectuar los operadores.
Algunas de las ventajas que se obtuvieron con el desarrollo de este simulador son:
a) Los operadores ejercitan las acciones y maniobras de control en una ampiia gama de
condiciones de operación normales y de emergencia.
b) El adiestramiento se realiza en un cuarto de control idéntico ai de la central.
c) Se ahorran divisas ai no tener que enviar a los operadores a adiestrarse al extranjero en
simuladores genéricos que no tienen el mismo alcance ni la misma disposición de los
instrumentos.
d) Es posible actualizar los escenarios de adiestramiento para incorporar las mejoras
continuas que se realizan en los procedimientos de operación de emergencia y las
actualizaciones de la propia planta.
46 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos
Capítulo 111: Diseño e Implementación
El simulador desarrollado cumple con todos los requerimientos estipulados por la
Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias (CNSNS) y en particular con los
determinados por la norma ANSVANS-3 de 1985, en la cual se basan la mayor parte de los
siinuladores existentes.
Problemas con el simulador actual de la CNLV
A pesar de que el simulador de entrenamiento actual de la CNLV es capaz de reproducir
completamente una gran variedad de escenarios operacionales bajo condiciones de operación
normal, anormal y de emergencia, éste no fue diseñado para reproducir escenarios bajo
condiciones extremas tales como transitorios severos y secuencia de accidentes.
El objetivo básico de un simulador de entrenamiento, como el que se utiliza en la
CNLV es el de entrenar ai personal de operación en el seguimiento de procedimientos de
operación bajo un esquema fiel, tanto físico como funcional considerando la ejecución en
tiempo real. Por tanto, un simulador réplica resulta inadecuado para permitir al operador
efectuar un anáiisis detallado y más profundo, para lograr un entendimiento completo de la
dinámica del proceso o procesos simulados y de sus interacciones.
3.1.2. Prototipo del simulador de aula para la Central Nucleoelédrica de Laguna Verde del IIE
Entre los principales objetivos de la Unidad de Resultados de Energía Nuclear (UREN)
del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), está el desarrollo del Laboratorio de Seguridad
Nuclear (LSN). El LSN representa un esfuerzo multidisciplinario para integrar la experiencia y
desarrollo tecnológico acumulados por más de una década en la UREN con ayuda técnica y
financiera de diversos organismos tales como el Organismo Internacional de Energía Atómica
(OIEA), el Electrical Power Research Institute (EPR-) y la comisión Federal de Electricidad
(CFE) entre otros[5].
47 Sistema multimedia y su aplicacih en el diserio de interfaces para la supervisión y conaol de procesos
Capítulo 111: Diseño e Implemeniaci6n
El principal componente del Laboratorio de Seguridad Nuclear es el sirnulador de aula
(Sidula), cuyo propósito primordial es ser utilizado como una herramienta de análisis para un
entrenamiento más eficiente y completo del personal de operación de la CNLV. El principal
objetivo al desarrollar el simulador de aula, es desarrollar un sistema de cómputo modular,
robusto, y reconfigurable, que permita la simulación del funcionamiento de los principales
sistemas de la CNLV, así como la representación virtual mediante gráficos por computadora,
de paneles de control correspondientes a estos sistemas.
I1
I/
I1
I1
I/
El simulador de aula se diseñó e implementó como un sistema de computadoras
intercomunicadas entre sí, controladas por una interfaz gráfica la cual permite la representación
virtual y emulación de paneles de control e instrumentación asociada, así como la exhibihn de
diversos despliegues gáfkos de información.
11
11
Códigos nucleares en el simulador de aula
La simulación de los procesos nucleares en el SimAula se realiza mediante códigos
nucleares especializados que permiten la simulación y un análisis muy preciso del desarrollo de
los procesos en condiciones de operación normal, eventos transitorios y secuencia de
accidentes severos. ll
Actualmente el prototipo del Simulador de Aula de la UREN incluye versiones I\
interactivas de los códigos VASIJA Y MAAF’.
El código de VASIJA 191, resuelve sistemas de ecuaciones diferenciales que resultan de
efectuar balances de masa, energía y momento en ciertos volúmenes de control, además de
cinética puntual. Puede ser utilizado para simular transitonos operacionales bajo operación
normal del reactor y algunas situaciones especiales anormales que no incluyan grahdes
pérdidas de reiiigerante. Este código ha sido probado para transitorios por disparo de luna
bomba de recirculación y por falla del controlador de agua de alimentación. También se pueden
simular con bastante precisión otros transitorios causados por disminuciones de presión ildel
ll
48 I/
Sistema multimedia y su aplicación en el diseiio de interfaces para la supervisión y control de procesos ,,
i!
Capítulo 111: Diseño e Implementación
regulador, incrementos o disminuciones'en el flujo del refiigerante y aumentos o disminuciones
de temperatura del moderador debido a diversas fallas de los sistemas involucrados.
I!
I1
El código MAAP (Modular Accident Analysis Program) [SI fue desarrollado
originalmente como parte del programa Industry Degraded Core Rulemarking orientado a la
fenomenologia de escenarios de accidentes que podrían dañar ai núcleo. Actualmente, el
Electrical Power Research Znsrifufe (EPiü) tiene la responsabilidad de mantener y mejorar el
código MAAP por medio de un grupo activo de usuarios del mismo. Su principal objetivo es
asegurar que el código sea una herramienta confable para su uso en la realización de
Evaluaciones Individuales de Planta (EIP), ejercicios de planes de emergencia y en la revisión
de la efectividad de procedimientos de emergencia.
I1
1
I
11
Existen tres categorías de accidentes que pueden ser analizados con W: accidentes 1)
de pérdida de refiigerante (LOCAS), LOCAs pequeños y eventos transitorios.
A continuación se hace un breve análisis de la arquitectura general del sistemalen el
momento en que fue adoptada para realizar el presente trabajo experimental.
I1
3.1.3. MODULOS GENERALES DEL SISTEMA' 1
El simulador de aula ha sido implantado como un sistema multi-computadoras,
reconfgurable y modular. El uso de varias computadoras pemite ejecutar en paralelo diversos
modelos de simulación sin comprometer la adquisición de datos y el control en tiempo red. La
reconfigurabilidad ofrece mayor flexibilidad en el acceso, despliegue y optimización de los
11
parámetros de la consola de control, y la modularidad facilita que un componente o 81
' El Simulador de Aula prototipo, desde su concepción hace más de tres años, ha sido sujeto a diversas modificaciones tendientes a aumentar y mejorar su funcionalidad. La descnpcibn del sistema en esta sección corresponde al estado del sistema en el momento de ser adoptado como plataforma experimental para la incorporaci6n de aspectos multimedia, objeto del presente trabajo de tesis. ~
49 S i e m a multimedia y su aplicación en el disefio de interfaces para la supervisión y control de procesos I'
!I
Capitulo 111: Diseño e Implementación
componentes sean agregados, eliminados o modificados sin afectar el resto de los componentes
o al sistema mismo[5].
Existen cuatro módulos principales(51:
I.
I1
III.
N
E1 módulo de los paneles de control.
El módulo de simulación de la planta.
El módulo de monitoreo de parimetros.
El módulo de visualización. 1,
'I
Estos módulos y sus inkeracciones junto con el módulo de comunicación, se encuentran I1
representados en la figura 3.1. que se presenta a continuación.
I1 Módulo de paneles
de control I!
compartida
Sección
monitoreo de visualización
parámetros
FIG. 3.1. Arquitectura general del simulador de aula[S]
La dinámica para la simulación de los diversos paneles de control es controlada por el
módulo de paneles de control. En su modo de operación normal, el proceso del panel de 11
50 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 111: Diseño e Impiementación
control provee parámetros de salida de controladores manuales o automáticos al módiilo de
simulación de la planta, vía la memoria compartida de la consola de control, mientras que
recibe los parámetros de salida, del módulo de simulación de la planta a través del segmento de
memoria compartida de simulación de la planta.
d
I
I\
El módulo de simulación de la planta está compuesto por diferentes módulos de
acuerdo a los diferentes modos de operación del sistema. Para los modos de análisis de
transitorios y accidentes severos, el módulo de simulación de la planta se respalda mediante los
códigos VASIJA y MAAF', respectivamente.
11
Por medio de sus correspondientes segmentos de memoria compartida, ambos módulos,
el de paneles de control y el de simulación de la planta, se comunican con el módulo de
monitoreo de p d e t r o s de la planta ylo el módulo de visualización de la planta. Los módulos
de monitoreo de parámetros de la planta y el de visualización reciben datos de entrada a través
de sus respectivos segmentos de memoria compartida. Estos dos módulos también tienen la
capacidad de enviar parámetros de control vía sus segmentos de salida de memoria compartida.
El módulo de moniroreo deparámefros es usado para monitorear y controlar los parámetros'be
seguridad de la planta (módulo SEPS), mientras que el módulo de visualización se usa paraja
visualización y control de componentes y sistemas durante secuencias de accidentes severos
I1
I(
(módulo W).
3.1.4. INTERFACES DEL SISTEMA Uno de los principales componentes del sistema es la interfaz hombre-máquina, con 1; I
cual el usuario del sistema interactúa vía manipulación directa con los objetos gráficos que
representan fielmente la instnimentación de monitoreo y control. Asimismo, la interfaz permite
al usuario navegar a través de los diversos despliegues involucrados de una forma sencilla:
interactiva y amigable. I/
51 I Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I11 Diseño e hplementación
La interfaz del operador está compuesta de tres interfaces gráficas, la interfuide los
paneles de control, la interfaz de los parámetros de seguridad de la planta y la intedaz de
visualización.
I
I'
!!
,I Las interfaces de los paneles de control son del tipo de manipulación directa que
simulan los paneles de control. Proporcionan una representación virtual de los instrumentos y
controles cuya funcionalidad es similar a los del simulador réplica actual. Por medio 'be la
manipulación directa, el sistema permite al operador visualizar y manipular la instrumentación
vía interacción con el ratón o mediante pantallas sensibles al tacto (touch-screen).
It
!,
Actualmente el sistema contiene una representación completa de los paneles BB'-09,
BB-IO y BB-11 de la CNLV. Las figuras 3.2,3.3 y 3.4 nos muestran las interfaces que simulan
dichos paneles de control.
I\
!I
I,
'1
Estos paneles contienen la instrumentación asociada a los sistemas de refrigeración#, de
emergencia, agua de servicio nuclear, recirculación e instrumentación y control nuclear. Los
despliegues gráficos que representan los paneles de control se han diseñado para que tengan
una alta similitud con los paneles del simulador de entrenamiento actual, pero tratando "de
evitar un realismo excesivo e innecesario que' podría crear un ambiente complejo para ,!el
operador.
¡I
,I
!/
Los despliegues del módulo de los paneles de control permiten manipular algunos
parámetros del módulo de simulación de la planta para la reproducción de diferentes escenarios
operacionales. También permiten el monitoreo de parhetros críticos mediante instrumentos de
medición e informativos. La interacción con los despliegues recrea la manipulación en uh tablero real de la planta. '-
!I
52 Sistema multimedia y su aplicacion en el diseño de interfaces para la supervision y conuol de procesos
Capítulo 111: Diseño e Implementación
La interfaz de los paneles de control está dividida en tres áreas: en la parte superior
de la pantalla se encuentran el área de menús con diferentes opciones para el manejo de
archivos, acceso a la información suplementaria y control de subprocesos. El área central es
donde se despliegan los paneles de control y finalmente, en la parte inferior de la interfd se
localiza el área dedicada al control de la visualización de los despliegues (menú :de
navegación).
La intetfaz de los pardmetros de seguridad de la pianta es una copia simplificada
de algunos despliegues del SEPS (Sistema de Exhibición de Parámetros de Seguridad) de 'la
CNLV. Esta copia contiene solamente los despliegues relacionados con los actuales
procesos simulados, entre ellos están los diagramas mimicos de los sistemas de
refrigeración de emergencia, despliegues de gráficas de tendencia y gráficas parátnetro vs.
parámetro.
I
11
/ /
La Zntetfuz de visuulización es muy similar en concepto y equivalente en
funcionalidad a la interfaz del control de proceso. La diferencia es que esta interfaz permite
el acceso a un conjunto de despliegues gráficos que representan la vasija del reactor, los
sistemas de refrigeración de emergencia y la contención primaría. Estos despliegues han
sido construidos para la animación y visualización de eventos transitorios (visualización del
código VASIJA) y para visualización de accidentes severos (visualización del código'
I
I1
I/
La figura 3.5. muestra el despliegue principal de visualización del código VASIJA,,,
el cual es una representación gráfica de la vasija del reactor. Incluye el sistema de agua de I
alimentación, sistema de recirculación, flujo de vapor a la turbina, bombas de sistemas de
refrigeración de emergencia y válvulas principales. El despliegue además contiene diversos
componentes gráficos para el monitoreo de parámetros principales (posición de válvulas, '
flujos, nivel, potencia, etc.) así como componentes de control (controladores, disparo de It
11
bombas y puntos de ajuste). I/
I1
56 1
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo I11 Diseño e hplementación
La interfaz hombre-máquina para la visualización del código VASIJA es del tipo
manipulación directa mediante la cual es posible controlar el proceso de simulación (código
VASIJA) interactuando directamente sobre los principales componentes gráficos mediahe
el ratón o en pantallas sensiblesal tacto. I1
Adicionalmente se tiene un despliegue para gráficas de tendencia, el cual contiene
19 de la principales variables en'forma parametrizada, necesarias para un análisis adecuado
de los principales eventos.
La kterfaz hombre-máquina para la visualización del código VASIJA contiene
menú de opciones de control, mediante el cual es posible seleccionar un evento transitonh
entre una lista preestablecida, así como efectuar el paro/arranque de la simulación, pausa, II
I /
restablecer y salida. 11
Finalmente, el despliegue cuenta con un anunciador de las principales alarmas para
alertar ai usuario sobre el desarrollo de cualquier evento transitorio.
En cuanto ai despliegue de visualización del código MAAP IS], es una'
representación gráfica de la vasija del reactor, núcleo y principales componentes, sistemas''
de refrigeración de emergencia y contención primaria. El despliegue está orientado a
proporcionar una animación completa de sistemas, componentes y parámetros para la 11
visualización, control y principalmente el análisis de secuencia de accidentes severos vía
interacción en línea y fuera de línea (mediante archivos de datos de salida) con el código ,/
w.
ll
11
58 : Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
I
Capítulo 111 Diseño e hplementación 1)
3.1.5. Planteamiento de Objetivos II
El objetivo principal de añadir sonido al sistema es lograr una mayor fidelidad y
aumentar la comprensión del operador en las acciones y procesos involucrados, así como
aumentar su estado de alerta.
11
I
11
En el presente trabajo se plantea una implementación de sonido en tres difereptes
modalidades: retroalimentación, ambiental y en alarmas.
2.4.3.2. ESPECIFICACI~N DE REQUERIMIENTOS I Los requerimientos definen con precisión las caractensticas del sistema a desarrollar y /I
establecen los alcances del mismo, sirven de base para el diseño del sistema, de referencia para
las pruebas del producto final y de fuente principal de información para utilizar el producto de
programación. I1
3.2.1. Requerimientos de hardware y software 11
Para el desarrollo del presente trabajo (implernentación de sonido en las interfaces del
prototipo del simulador de aula) se requiere el siguiente hardware: 11
a) Una Alphastation 200 4/166 con vídeo básico y vídeo JPEG.
b) UM Ahastation 500/333 con vídeo básico y video JPEG.
C) Tarjeta de sonido Alphastation
d) Un amplificador de sonido
e) Bocinas
9 Micrófono
81
En cuánto al software, la implementación de sonido requiere el software MuZtimediu
Services v2.2. for Digital ünix, el cual incluye capacidades de audio y vídeo para estaciones de i I/
60 ! Sistema multimedia y su aplicación en el disefío de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 111: Diseño e implementación
trabajo digital, y proporciona una libre+a I completa de programación para desarrollar nuevas aplicaciones multimedia. 1G
El paquete Multimedia Services está constituido por dos componentes: 1)
Runtime, que habilita el uso de aplicaciones de audio y video sobre estaciones de trabajo.
Herramientas de desarrollo de aplicaciones (Software Development Kit, SDK)
Las principales caractensticas del Runtime incluyen:
1) Un conjunto de programas de utilenas multimedia:
DecSound-Registrador de Audio, playback y una utilería para edición de sonid8.
AlphaVCR-Registrador de video y una utilería de playback soportando formatos
de PEG, AVI y MPEG.
Audiocontrol- Utilena de selección y control del dispositivo de Audio.
VideoOdyssey-una utilena de protector de pantalla en video (vídeo screen saver).
2) Soporte para varios formatos de datos y archivos multimedia:
+ WAV : IMA ADPCMM, G.711 u-law, 8/16 bits lineales.
t Sun AU u-law
t AV1
t Vídeoh4PEG
+ AudioMPEG
El software para desarrollo de aplicaciones (SDK) proporciona la interfaz de
programación para incorporar las funciones de audio y vídeo dentro de las aplicaciones. Este
incluye:
1) Una interfa de grabación y playback de audio en forma de onda (WAV), proporcionando:\
'!
;I + Una interfaz de dispositivo independiente para el hardware de audio.
+ Funciones de grabación, playback y control de audio.
+ Funciones de configuración, abrir y cerrar el dispositivo. I1
1) 61
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
I)
t i
Capítulo 111: Diseño e Implementación
2) Compresión y descompresión de audio
t Funciones de compresión y descompresión IMA ADPCM.
3) Captura de vídeo
t Funciones de configuración, abrir y cerrar el dispositivo.
t Funciones de selección del formato.
4) Compresión, descompresión y presentación del vídeo.
t Funciones de compresión y descompresión
t Funciones de control de presentación (brillo, contraste, saturación y nitidez) ( 8
5) Salida de vídeo
t Funciones para mandar datos (incluyendo gráficos, vídeo y texto) hacia un
dispositivo de salida de vídeo tal como un VCR o un monitor de televisión. /I
I 6) Archivos I/O Multimedia
t Funciones para crear, leer y escribir archivos en disco que almacenen datos de audio
en formato WAV y MPEG, además de datos audio+vídeo en archivos con format&
AV1 y MPEG. ll
,I
7) Ejemplos de código fuente p a a algunas de las funciones listadas arriba.
3.2.1.1. Requerimientos de software adicional Además del software de multimedia para estaciones de trabajo, fue indispensable contar
11
con el siguiente software:
a) Digital UNIX v3.2 o supenor (Sistema Operativo)
b)
1,
!
Digital UNIX C Developer's v1.3 o superior
62' Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos ,
,t
Capítulo 111: Diseño e implementación
3.2.2. Restricciones del sistema 1
I
. El Simulador de Aula podrá ser ejecutado en una estación de trabajo Digital que*
contenga el software básico del sistema : C para Unix, Data Views y las
. herramientas básicas del software Multimedia Services for Digital Unix.
. 1. Retroalimentación al operador.
El sonido implementado al Simulador de Aula será en tres modalidades: 11
El objetivo del sonido en el menú de navegación es proporcionar
retroalimentación en las acciones que ejecuta el operador. Esto es, que el operador al
realizar una tarea utilizando el menú de navegación(hacer un zoom de acercamiento o
alejamiento, deshacer una acción, etc), reciba confimación sonora de que la acción ya
fue aceptada por el sistema; o viceversa, cuando ha ejecutado una acción errónea se de
cuenta inmediatamente al escuchar un sonido que marca un error.
I \
\
,I
'I
I1
Todos los botones de control del menú de navegación tienen dos sonidos. el'de
aceptación del sistema (ding.wav), que se da cuando el sistema detecta una acción y es
posible realizarla; y el de error (error.wav) que ocurre cuando el usuario realiza una
acción imposible de realizar por el sistema (por ejemplo, hacer un zoom de
acercamiento cuando la imagen ya dio el máximo acercamiento posible, querer ver una
zona demasiado pequeña en la pantalla, etc.).
11
11
11
I
I1
2. Sonido ambiental en instrumentos de control.
Un sonido ambiental es aquél que trata de reproducir fielmente el sonido de un
objeto o evento del mundo red. Uno de los objetivos al implementar sonidos
ambientales en interfaces es hacer la interfaz más familiar ai usuario, de tal forma que
sienta que está en íntimo contacto con los procesos que está monitoreando.
I(
11
3. Sonido en la detección de alarmas.
El sonido en alarmas contempla lo siguiente:
63 Sistema multimedia y su aplicación en el disefio de interfaces para la supervisión y control de procesos Ir
Capítulo I11 Diseño e hplementación
a) La llegada de una señal de alarma sera indicada en el tablero de alarmas por un parpadeo de
color rojo, además de un sonido que solo podrá ser silenciado por medio del tableio de
control de alarmas.
b) El tablero de control de a l m a s está diseñada para realizar cuatro acciones: Silencih el
sonido, Reconocer la a l m a (quitar el parpadeo rojo del tablero de alarmas), R e s t a d la
alarma (Poner en su valor inicial todas las variables relacionadas con la alarma que hhbía
sucedido) y Probar las alarmas (el tablero de alarmas se pone de color rojo y el sonido
asignado a las alarmas se oye por un lapso corto de tiempo).
3.3. DISEÑO DEL SISTEMA CON LA INCORPORACI~N DE
'I
I/
SONIDO. Siguiendo los principios de Ingeniena de Software, es ideal que previo a la etapa de
diseño se tenga una visión clara de los requerimientos del sistema, y que se documente la
especificación de dichos requerimientos. Hasta el momento se conoce el problema y 1;s
objetivos, así como los requerimientos del sistema. En este punto se explica en detalle la forma
en que se diseñó la estructura de la implementación de sonido en el sistema.
11
I
'I
La fase de diseño se divide en tres etapas:
a) Arquitectura
b) Diagrama de estructura
c) Detalle de módulos
ii
3.3.1. Arquitectura Para el diseño de la arquitectura de un sistema de programas se procede, en primed
instancia, a dividir el sistema en subsistemas (y posiblemente estos subsistemas dividirlos a su
vez, en partes funcionalmente más manejables).
64, Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
18
Capítulo 111: Diseño e implementación
La arquitectura del simulador de aula altamente modular, permitió la incorporación de
La figura 3.7. presenta .una visión iconográfica del simulador de auia con la
sonido de una manera sencilla y directa.
implementación del módulo de sonido.
Figura
a Suriión global de nunotia
D ~COMUMCACION 1
+ 4
Visión iconográfica del simulador de aula con la incorporación del módulo de sor
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 111: Diseño e implementación
Cómo se puede observar en la figura antenor, se tienen nodos (seMdores) '1
independientes para ejecutar en su totalidad el Simulador de Aula. El nodo O es el que contiene
el proceso de simulación del código MAAP; y mediante protocolos de comunicación manda las
señales (valores) ai nodo que se encarga de visualizar este proceso de simulación. El nodo
DENOl a su vez, hace un proceso similar con el código de VASIJA. ;I
El nodo lsnOl contiene todos los despliegues visuales del Simulador de Aula, este nodo
recibe las señales Correspondientes del nodo O y el nodo DENOl para desplegar tanto' las
gráficas de tendencia de MAAP y VASIJA, como la simulación de los paneles de control
bb09, bblO y bbll; y los despliegues de MAAF' y VASIJA. En este nodo es dónde también se
encuentra la implementación de sonido. I!
El módulo de sonido interactúa con el despliegue de los paneles de control y en' el
despliegue de VASIJA. \
81
Ejecución del sistema
El simulador de Aula tiene que ejecutarse de la siguiente manera:
A) Para los Paneles de control y el despliegue del código MAAP :
1. En el nodo O se tiene introducir la siguiente instrucción:
@maapview
2. En el nodo IsnOl, en el subdirectono /discol/simaula/maapsim/
csh -x maapview.com
3. En el nodo IsnOl, en el sudirectono /discol/simaula/panelsimsd
csh -x panelsimsd.com
B) Para el despliegue del código de VASIJA
1. En el nodo DEN01 se tiene que introducir la siguiente instrucción:
@vassim
2. En el nodo IsnOl, en el subdirectono /discol/simaula/vassimsd
csh -x vassimsd.com
II
66 ,I Sistema multimedia y su aplicación en el diseno de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 111: Diseño e Implementación
3.3.1.1. Arquitectura del módulo de sonido El sonido adicionado al sistema contempla tres modalidades:
Retroalimentación a las acciones del operador en el menú de navegación de los
paneles BB-09, BB-IO y BB-I 1 ; así como en los botones de control del despliegue
del código VASIJA.
Sonido en el tablero de alarmas del panel BB-09 y en el anunciador de alarmas del
despliegue del código VASIJA.
Sonido ambiental en instrumentación de control para accionar componentes yío sistemas 'I
En el siguiente esquema se puede observar en forma general el módulo de sonido: 11
I1
MODULO DE SONIDO
Figura 3.8. Esquema general del módulo de sonido y su implemeniación en el &tema I/
67 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
1
Capítulo 111: Diseño e implementación
Selección de sonidos para los despliegues del sistema
En la selección de sonidos se realizó primero una recopilación de sonidos WAV que
pudieran servir para la implementación en el sistema. Inicialmente se implementaron los
sonidos de I :
ding.wav : Para el menú de navegación.
error.wav : Para el menú de navegación.
alarmal.wav
alarma2.wav : Para el anunciador de alarmas del despliegue del código VASIJA. ,,
ll
!t
11
: Para el tablero de alarmas del panel BBO9, BB-IO y BB-11.
click.wav : Para el accionar de manijas del panel BB-09, BB-IO y BB-11. .I
mecha.wav : Para iniciar el sistema. IL
baby.wav : Para finalizar el sistema.
Todos los sonidos anteriores tuvieron que ser reeditados mediante la herramienta
DecSound para lograr un sonido más real y con un volumen adecuado.
Los sonidos de las alarmas fueron reemplazados por los sonidos originales de las
alarmas que se generan en los paneles de control BB-09, BB-10 y BB-11; así como la alarma
del despliegue del código VASIJA de la Unidad 1 de la CNLV. i
11
I1
3.3.2. Diagrama de Estructura La estruchira del sistema está basada principalmente en la subdivisión jerárquica y
funcional de sus programas. Como se puede observar en la figura 3.9 el Simulador de Aula
tiene tres módulos principales: Maapsim, Vassimsd yPanelsimsd. Estos módulos a su ve;, I
están subdivididos en tres sub-módulos que contienen los programas principales del Simulador.
I
1)
2 1 ' Algunos sonidos se obtuvieron del sisiema Windows95 y oircn fueron grabados especialmente para esta aplicación
68 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la SUpeNiSi6n y control de procesos
Capitulo 111: Diseño e Implementación
Fig. 3.9 Diagrama de estructura del Programa del Simulador de Aula 1
1
El módulo de sonido está implementado dentro de los sub-módulos src (que contiene
los programas ejecutables del sistema) y .dentro de duros (que contiene todos los valores
iniciales de los objetos y las almas del sistema). La estructura del módulo src que incluye el
módulo de sonido del Punelsirnsd se muestra a continuación:
I I/
I1
11
/
bb09view. c bb09view.h -
Rutinas para desplegar Módulos de sonido**
la interface, obtener y
escribir valores en la
memoria compartida, etc.
Fig. 3.10. Dingrama de estructura de los programas fuenie (src) de-Panelsimsd
El módulo de sonido contiene instrucciones de ejecución de sonido en vanas partes del
programa bb09-view.c, para realizar todas los sonidos de retroalimentación pertinentes al I!
panel de navegación de la interface. Además contiene las subrutinas de sonido y control d?
I/
69 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y MnUOI de procesos
SI
Capítulo 111: Diseño e implementación
alarmas que manipulan los accesos a memoria compartida en dónde llegan las señales (valores) 11
de alarma. 1/
Alarma - sonido0 Restablece-alarma() Botónqruebao Parpadeo - alarma()
Figura 3.11. Diagrama de estructura del módulo a2 Sonido para elpanel bb09.
3.3.3. Detalle de módulos Como fue descrito en el punto anterior, el Simulador de Aula está subdividido en ves
componentes principales: Maapsim, Vassimsd y Panelsimsd. Éstos a su vez, están divididos en
src, datos y view.
m.
11
Contiene todos los archivos fuente y ejecutables del módulo en cuestión (paneles
control, código maap o código vasija). También incluye todos los archivos cabecera (*.h). ,!
&. 1
I
Contiene los archivos tipo texto que son la entrada básica de los programas ejecutables;
es decir, contiene todos los valores iniciales del sistema, y es aquí dónde se declaran todos los
objetos desplegados en la interface junto con sus valores iniciales.
Contiene todos los despliegues gráficos y objetos de la interface, hechos en el software de Dataviews (herramienta gráfica utilizada en el desarrollo del Simulador de Aula). 1)
70 Sistema multimedia y su .aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
.-
!I
Capitulo 111: Diseño e Implemehción
Para desarrollar el módulo de sonido para las alarmas del panel BB-O9 se hivieron que I
incorporar instrucciones y declaraciones correspondientes en los siguientes archivos: 14
bb09intobj.dat. Este archivo contienen toda la información relacionada con los objetos
gr%cos del panel bb-09 que permiten una interacción con el usuario. Aquí se encuentrah los
botones de control de alarmas y las palancas. La información contenida en este archivo de
datos es secuencial y corresponde a: 11
+ índice (es secuencial)
+ nombre del objeto giiifico
+ número de variables asociadas
+ tipo (objeto o gráfico)
+ contador (sin uso actual)
+ referencia (sin USO actual)
+ segmento de memoria compartida ai que pertenece.
+ canal de memoria compartida
+ valorinicial ‘I
@ bb09obj.dat. Este archivo contiene la información de los objetos &cos del panel BB-O9
que no requieren de una interacción con el usuario. Aquí se encuentran los datos referentes1 I a
las alarmas. La información contenida en este archivo es secuencial y es similar a la contenida
en el archivo bb09intobj.dat. NI
II a bb09-eva1.c. Este archivo es el encargado de recibir datos del código principal
(bb09view.c) para evaluar los cambios que se hayan generado en los objetos gráficos y
escribirlos en la memoria compartida. Esto lo hace a traves de un procedimiento llamado
shm-wrife el cual recibe como parámetros el canal de memoria del objeto a modificar, SU /I
nuevo valor, y el tipo de dato del valor. Por ejemplo:
I,
shm-write (300, 0.5, “f)
El ejemplo se refiere ai canal 300 con valor inicial de 0.5 que es de tipo “float”.
71 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos 8 ,
Capitulo 111 Diseño e Implementación
bb09view.c: Este archivo contiene el código principal de despliegue del panel BB-09.
Contiene todas las subrutinas en Dataviews que generan los despliegues, así como el control de
éstas a través de subrutinas que manipulan los accesos a la memoria compartida. En este
código se incorporó el módulo de sonido, el cual consta de las siguientes subrutinas:
1
11
I1
II
I1
&Alarma-sonido(). Este procedimiento, monitorea las señales de alarma en los
canales correspondientes. Si una alarma se genera, ejecuta un sonido de alerta contiFuo;
asimismo, checa la condición del botón de control Silenciar alarma, pues si éste se
activa, se deshabilita el sonido.
,/
I
I
&Restablece-alarma@ La función principal de esta subrutina es restablecer ,!as
alarmas generadas; así como todas las banderas que se activaron cuando se dio esta
situación de alerta. También se habilitan todos los botones que fueron desactivados con
la alarma.
,I
&BotónqruebaO. Este procedimiento checa que todas las señales de alarma del
tablero se prendan, es decir, tengan la capacidad de encenderse (o cambiar al color
rojo). Este procedimiento activa y desactiva el botón de prueba. 51
I1
&Parpadeo-alarma(). Este procedimiento hace la función del botón de reconocer, ya
que sólo habiliMdeshabilita el parpadeo de la alarma generada. Esto es, cuando de
detecte que el botón de reconocer se activa, automáticamente el parpadeo de
deshabilita, y la alarma deja de parpadear para quedar en un color fijo. El botón se
vuelve a activar cuando se restablece la alarma.
! 72
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y conbol de procesos
/I I1
Capitulo 111: Diseño e Implementación
Algoritmo en el código del despliegue de VASIJA:
vez que se genera una alarma. En este mismo algoritmo se restablece el sonido para aquéllas \I
11
6 sonidoo. Este procedimiento detecta las señales de alarma y ejecutar un sonido kada
alarmas que ya se hayan desactivado; asimismo se vuelven a habilitar todas las banderas que se
Cabe notar que el algoritmo es diferente al desarrollado para el panel de control bb09, pues el
sonido de alarma que se genera en el despliegue de código VASIJA se ejecuta una sola vez
cuando se detecta la alarma. En cambio, el sonido generado en el panel bb09 cuando se da una
señal de alarma, se está ejecutando mientras dura la señal de alarma, es decir no se calla el
sonido hasta que el operador silencie la alarma por medio de los botones de control, o cuando
se restablezca la a l m a y por ende el sonido.
prendieron cuando se genero la alarma. 11
l j
I!
II
I
2.5.3.4. IMPLEMENTACI~N DEL SONIDO AL SIMAULA Para lograr la implementación del sonido en el sistema se utilizó la instrucción $e
mme-ivp - oudiojdoy, que se encuentra entre las funciones que ofrece el software Services
Muliimedia que se instaló para desarrollar el módulo de sonido. La función principal de eye
manejador de sonidos es leer archivos WAV y reproducirlos en algún dispositivo de salida pTa
formatos WAV. 1
II
El formato de la instrucción mme-ivp-audioqlay es el siguiente: 1
mme-ivp-audioglay <# drsposrtwo disponible p/ archivos WAE- <Archivo WA E-
El número del dispositivo disponible para reproducir archivos WAV generalmente es el
O o 1. El archivo WAV debe localizarse en el directorio donde se ejecuta el sistema, de no ser It
así, debe especificarse la ruta en donde se localiza el archivo. II
Para el desarrollo del módulo de sonido se implementaron los siguientes algoritmos:
73 Sistema multimedia y su aplicacián en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos I!
'1
Capítulo 111 Diseño e implementación
a) Algoritmos para la ejecución y control de alarmas del panel BB-09.
b) Instrucciones de sonido para el menú de navegación de los paneles BB-09, BB 1 O y BBi 1.
C) Instrucciones de sonido para reproducir sonidos en las manijas de control del panel "
BB-09.
d) Un algoritmo para la ejecución de alarmas del despliegue del código vasija.
Los algontmos para implementar el sonido fueron escritos en lenguaje C para ünix, y
adicionados al código del módulo correspondiente del sistema. Además de los algoritmosj se
tuvieron que hacer modificaciones en la memoria compartida del sistema creando nuevos
canales de comunicación para los botones de control de alarmas. Así como algunas
modificaciones en la defuición de los objetos de despliegue diseñados previamente en' el
ambiente Data Views.
I(
3.4.1. Implementación de sonido de retroalimentación en el menú de
navegación de los paneles bb-09, bblO y b b l l Los sonidos seleccionados para el menú de navegación fueron reeditados con el
software Decsound para lograr en ellos el efecto y el volumen deseados, tomando en
consideración las recomendaciones analizadas en el capitulo anterior. 1
Para incorporar el sonido en el panel de navegación se insertó la línea de ejecución de
sonido (mme-ivp-audioglay0) dentro de los procedimientos pertinentes en el archivo bb09view.c. I!
Se incorporaron dos sonidos, acción-bien y acción-mal. El sonido de acción-bien solo
se ejecuta si el procedimiento ya obtuvo la entrada correcta del sistema (una acción correcta del
operador en el panel de navegación). Si el sistema no reconoce la acción ejecutada por el
operador en el menú de navegación, hará sonar el sonido de acción-mal.
Ejemplo: Adición de sonido en el botón de ZoomTo en el bb09view.c
,t 74
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
II
Capítulo 111: Diseño e Implementaci6n
/*Procedimiento de la función ZoomTo delpanel de navegación */
VOID ZoomTo 0
OBJECT location; RECTANGLE Zoom Vp; location = GetlocationinDrawport;
cpybuf(&ZoomVp.ll, VoloWcpGet(location), sizeof(POiNT); location = GetlocationInDrawpon;
cpybuf(&ZoomVp.ur, VoloWcpGet(location), sizeof(P0iNT); mensaje(o1d-msg); VouVpSort(&ZoomVp); if((ZoomVp.ur.x - Zoom.Vp.11.~)>300 (1 (Z0omVp.ur.y - Zoom.Vp.ll.y)>300 { SON-BIEN; /*Sonido que indica que la acción del operador es correcta*/ TdpZoomTo(disp 1 .drawport, &ZoomVp);
Wpt-centes.x = DIV--2(ZoomVp.ii.x + ZoomVp.ur.x);
Wpt-center.y = DI--Z(ZoomVp.ii.y + ZoomVp.ur.y);
TdpDraw(displ1 .drawport);)
else { SON-MAL; /*Sonido que indica una acción inválida para el sistema*/
mensaje(“2ona demasiado pequeña para un Zoom}
{
(“Seleccione primer esquina del área deseada”);
(“Seleccione esquina opuesta del Area deseada”);
3.4.2. Implementación de sonido en la ejecución y control de alarmas I
I\ A\ Caso 1: Panel bb09 Este panel se modificó para incorporar un sistema de alarmas para cubrir los siguientes
eventos:
a) HPCSActuado
B) HPCS Vasija Reactor Bajo Nivel Agua
C) HPCS Pozo Seco Alta Presión.
l l
Cada vez que el sistema detecta que una de estas tres alarmas ocurre, en el tablero se
enciende de rojo parpadeante la casilla del tablero correspondiente a la alarma, además de que
75 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 111 Diseño e Implemenpción
se genera un sonido de alerta similar al que se genera en la CNLV. Para controlar las a l m a s
se tiene un grupo de botones que realizan io siguiente: I
!
Silenciar. Este botón apaga el sonido de la alarma.
Reconocer. Tiene como función quitar el parpadeo de la alarma, indicando así que el
operador ya reconoció la alarma.
Restablecer. Su función es restablecer por completo la alarma, es decir, apagar la a l a h a
del tablero (se quita el color rojo y vuelve a su estado normal), una vez que el operador ha
realizado acciones pertinentes para corregir el problema.
Prueba. Este botón tiene como objetivo probar si las señales de alarma funcionan
correctamente. 1
3.12. Tablero de control de alarmas delpanel BB-09.
I
Estos botones de control fueron implementados de la siguiente forma:
A) Primero se revisó el diseño de los botones de control en el software de Data Views, para
asignarles valores lógicos a los estados de la dinámica de oprimidsoltar el botón. Cuando el
botón se presiona toma el valor de 1 y cuando se vuelve a oprimir para desactivarlo está
con valor O.
'I
I1
76' Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
I'
11
1
ii Capitulo 111: Diseño e hplementación
B) Se asignó un canal de comunicación en la memoria compartida para asociarla a la señal (o
si una alarma se genera todos los botones tengan el valor lógico de O en espera de alguna
acción por parte del operador.
C ) Si la función es silenciar, al ser presionado el botón correspondiente toma el valor de 1 [ y el
sonido se silencia (desactiva). Cabe señalar que las señales de alarma que MAAP manda
son valores lógicos de O y 1. O en ausencia de alarma y 1 si está presente.
s e a e s ) de alarma que M W manda al módulo de panel de control. Esto de tal forma, I que
,\
D) Si el objetivo es reconocer la alarma, se accesa al canal de memoria donde están guardados
los valores del botón y se desactiva el atributo de parpadeo.
E) Si lo que se quiere es resfabíecer la alarma, entonces los pasos a seguir son: una vez
detectado que el botón de restablecer está activado, se verifica que la alarma siga encendida, y
se accesa a los canales de memoria donde se guardan todos los valores que generó dicha
a l m a para reiniciarlos al valor lógico de O (que es el valor en que se inicializan todas las 11
alarmas). I
Si se quiere realizar la prueba de las alarmas, se accesa al canal de memona del botón be
prueba. Todas las alarmas se encienden en color rojo al oprimir el botón de prueba y cuando
éste se libera (en la simulación, hay que volverlo a oprimir para liberarlo), las alarmas vuelven 1
a su estado normal. I1
Para que los instrumentos envíen o reciban información del módulo de simulación, se
asignan canales de memoria compartida. En otras palabras, un canal de memoria compartida es
una localidad de memoria a la que tienen acceso concurrentemente tanto el módulo de control
como el de simulación. Un instrumento puede usar más de un canal de memoria compartida de
acuerdo a su tipo de interacción, que puede ser de entrada o de salida.
II
Los nombres y canales de memoria asignados a las a l m a s y a los botones de control
I8 de alarmas son los siguientes:
771 Sistema multimedia y su aplicación en el disñio de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capítulo 111: Diseño e Implementacion
Nombre en código Canal de memoria compartida
0 Botón de silenciar
6 Botón de reconocer
sil - sonido - btn
Reconocer bm
Restablecer btn
Prueba - btn
hpcs - - act aim
-
0 Both de restablecer - 0 Botón de prueba
6 Alarma HPCS actuado
0 Alarma HPCS vasija
hpcs bajo nvl alm Reactor bajo nivel agua - - -
Q Alarma HPCS pozo seco
alta presión hpcs - aliapr-alm
B) Caso 2: DesDlieme del códieo vasiia
canal 342
canal 344
canal 343
canal 345
canal 42 il
canal 32
canal 33
En el escenario de VASIJA también se implementó el sonido para las alarmas. El
despliegue consta de 20 alarmas cuya señal se recibe en los siguientes canales de la rnemoAa
compartida: 11
Alarma
Disparo AA
Disparo BBA 1 RRC
Disparo BBA 2 RRC
Transf. Baja BBA 1 RRC
Transf. Baja BBA 2 RRC SCRAM Alto flujo Neutrónico
Disparo Turbina
Aislamiento
Nivel 8
Nivel 4
Canal
1 O0 101
102
103
104
105
106
107
1 O8
1 o9 110
78' Sistema multimedia y su aplicación en el diseiio de interfaces para la supervisión y control de procesos ,
Nivel 3
Nivel 2
AA menor a 30%
Bypass abierto
-
114
111
112
113
Capitulo 111: Diseño e Implementación
Para accesar al canai de memoria compartida en donde llegan las señales de alerta, se 11 tiene un apuntador llamado vusqtr->chan-vul[ <canal de memoria>] el cual permite accesar
al valor que tiene determinado canal de memoria. I1
11 Existen 5 almas que aún no han sido definidas para algún evento crítico, sin embafgo
ya están listas para activarse con el sonido. Los canales que se les han asignado en la mem9ria
compartida son del 1 15 al 1 19 con valor inicial de O.
En el despliegue del código VASIJA también se implementó el sonido $e
retroalimentación en los botones de control (controladores, disparos de bomba y puntos de
ajuste), utilizando la instrucción de me-ivp-audioqlayo descrita en el punto 3.4. !I
'!
3.4.3. Sonidos ambientales 11
Ai implementar sonido en el prototipo del simulador de aula se incluyó un sonido de
manija para emular el que emite una manija real ai girar para abrirse o cerrarse. Esta
incorporación de sonido se hizo reeditando el archivo clickwav, dándole el volumen adecuado
para mejorar su efecto. Esto se realizó en las palancas del panel BB-09, las cuales se describen a continuación: !I
Nombrflanel BE09 Nombre /código Canal de Memoria
Bomba RHR A bba-rhr-aqal 315 I
Bomba RHR C bba-rhr-cqal 313 I1
79'
Bomba RHR B bba-rhr-bjal 314
Motor Bomba HPCS mtr-bba-hpcsqal 300
Sistema multimedia y su aplicación en el disefio de interfaces para la supervisión y control de procesos ,~
Capitulo 111 Diseño e Implementación 11
Ji En este tipo de palancas, se tienen tres estados: paro (para el funcionamiento de la
bomba asignada a la palanca), auto (está en posición neutral) y arranque @one en
funcionamiento la bomba asignada a la palanca). Por lo tanto, toman tres valores, O (paro): 0.5
(auto) y 1 (arranque). En el programa auxiliar bb09yos.c, que detecta en qué posición se
encuentra la manija para regresarla a su posición inicial (funciona como resorte),, se
implementó el sonido, para que cada vez que las palancas sean manipuladas (cambien, de
posición) se ejecute el sonido de click.
'I
'I
Algunas de las palancas que cuentan con sonido ambiental se muestran en las siguientes
figuras:
Figura 3.13. Bomba RHR B delpanel BB-O9 Figura 3.14. Bomba RHR A
Cómo ya se ha mencionado, este proyecto está sujeto a constantes mejoras, por lo que li
el presente trabajo constituye una base para continuar o no, la implementación de
Características multimedia @or ejemplo, más sonidos, video, etc) en la interface. Esto en base a ,
los resultados obtenidos en la evaluación hecha posteriormente al sistema.
80 I Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos 11
88
Capítulo 111: Diseño e implemepción
REFERENCIAS:
[l] Holding D. H. “Concepts of training, Department of Psichology University of Louisville’’.
Handbook of Human Factors edit. Gavriel Salvendy, pp. 939. I1
[2] “Role of simulators in operator training task 5”. OECD/NEAíCSNIPnncipal working
group No. 1 Expanded task force on human factors. Part 2. Simulator fidelity issues.
[3] ANSUANS 3..5-1993. “American National Standard for Nuclear Power Plant Simulator‘ for
use in operator training and examination ANS”. La Grande Park, Illinois, 1993. II
I
II
[4] Barrero Pérez, Luis, “Descripción general del simulador de la Central Laguna Verde”.
Boletín IIE, número especial, marzo/abnl 1992, México D. F. I
II
[SI Chávez M., Carlos, et al (1997). Informe técnico final, ”Simulador de aula (prototipo) p y a
operación y análisis de procesos nucleares de centrales nucleo-eléctricas”. Unidad de Energía
Nuclear. IIE, Cuemavaca Morelos.
[6] Zayas Pérez Benjamín E., Caves M. Carlos (1997). “Interfaz gráfica Hombre-M@U’:a
avanzada para un simulador de procesos nucleares para entrenamiento en aula”. IIE, Unidad de
Energía Nuclear. México Nuclear, Sociedad Nuclear Mexicana, México, D.F., Año 2 No. 5,
abril-junio 1996. Pp. 8-16. 1
11
11
[7] Valdés Parra, Jacinto J. y Ocampo Mamilla, Héctor,(1995). “Incorporación de los códigos
MAAP y VASIJA en el prototipo de simulador de aula desarrollado por la UREN-IIE, Cuemavaca Morelos, 1995. I
[8] Valdés Parra, Jacinto J.,(1997). “Incorporación del código MAAF’ en el prototipo del
simulador de aula”. Informe Técnico Final, Instituto de investigaciones Eléctricas, División de II 11
81 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos II
Capitulo 111: Diseno e Implemeniación
I1 Energías Alternas, Unidad de Resultados de Energía Nuclear, Cuemavaca Morelos, marzo
1997. 11
[9] Ramos Pablos J.C. (1991), “Simulación en Tiempo Red de la Termohidráulica de un I1
Reactor de Agua Hirviente”, Tesis de Maestría Cuernavaca Morelos, ESFM-IPN, diciembre
1991. , \
82’ Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
11
Capítulo IV': 18
Análisis, selección y aplicación del método de
eva I uaci ó n
11
En este capítulo se analizan algunos aspectos que se deben tomar en1
cuenta para la evaluación de una interfaz hombre-máquina. También se analizan"
los métodos de evaluación más comúnmente usados resaltando sus posibles ,, aplicaciones; asimismo, se presenta el método de evaluación que se utilizó l~
para la evaluación de este proyecto, analizando los aspectos que se I'
consideraron para su selección.
II
I
'- CaPhdO I v Análisis, seiecci6n y aplicación del método de eialuaci6n //
4.1. INTRODUCCI~N
La evaluación, en el contexto de desarrollo de un sistema, ha sido definida c&o la
medición de las partes de un sistema (hardware, s o h a r e y personal), para verificar que éstos
harán 10 que se espera que hagan con la eficiencia que se desea[l]. El resultado de una
evaluación de software, debe proporcionar un esquema que represente la facilidad o dificultad,
que tengan los usuarios al llevar a cabo las tareas deseadas. Actualmente, cada decisión que se
toma durante el diseño de un sistema, incluye algún criterio de evaluación, tal cómo decidir si
es mejor usar una señal visual o una señal auditiva.
I/
I1
11
En cuanto a la evaluación de factores humanos, 'consiste en examinar las partes,del
sistema para asegurar que sean correctos los atributos que se han implicado para la ejecución
humana[Z]. La evaluación de algunos elementos en términos de consideraciones de factqres
humanos, debena ser llevada a cabo sistematicamente, de la misma manera que iiun
experimento. Sin embargo, en muchas ocasiones, los procedimientos de evaluación dejan
mucho que desear en términos de procedimientos aceptables. II
Muchos de los problemas a que se enfrentan los responsables de la evaluación 'he I/
factores humanos, se presentan en situaciones operacionaies reales o en situaciones que se
aproximan a condiciones operacionales. A pesar de que mucha de la investigación en cuanto' 11 a datos y principios de factores humanos, se desarrolla en laboratorio, I DeGreene [3] señala que ?I
laboratorio más adecuado para investigación de factores humanos debena ser el mundo real.
Esto es necesario para que en la evaluación y prueba final del sistema, éste sea usado por la 11
gente que realmente lo requiere.
1
84 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la,supervisión y control de procesos
Capítulo Pi: Análisis, selección y aplicación del metodo de evaluaci6n
Sin embargo, los problemas involucrados en la evaluación en el mundo real, usdmente
son mucho mas COmPkjOS que aquéllos que se realizan en el laboratorio. En el diseño de
y procedimientos de evaluación se deben considerar tres factores: usuarios de prueba, criterios 11
procedimientos experimentales[2].
USUARIOS DE PRUEBA. La evaluación debe ser llevada a cabo con los mismos tipos
de individuos que usarán el sistema en cuestión, tal como pilotos entrenados, person& con
licencias de manejo, personal de industrias de montajes, personas impedidas, o el público en
general.
/I
1,
CRITERIOS. Un criterio (variable dependiente) debena ser relevante al uso operacional
del elemento en cuestión, y dependiendo del elemento &:pueden incluir ejecución del trabFjo,
efectos psicológicos, accidentes, efectos de interrupción o paro, tiempo de aprendizaje,
SatkfacciOn del trabajo, actitudes y opiniones, y consideraciones económicas, por mencionar
unas pocas. El uso' de múltiples criterios es caractenstico en la investigación de una evaluación.
Raramente, un simple criterio es base suficiente para una evaluación.
11
il
11
/I
1,
CONTROLES Y PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES. El problema de llevak a
cabo procedimientos experimentales -incluyendo controles adecuados- es mucho mayor eni el
mundo real que en un laboratorio. Johnson y Baker 14) señalan que en muchos campos tie estudio no es posible duplicar el ambiente estudiado, y no siempre pueden ser usados gnipos be ll
control, por lo que el ambiente físico no puede ser completamente controlado. Reconociendo
esto y otras limitaciones de evaluación en circunstancias del mundo real, el investigador debe
hacer un esfuerzo para seguir procedimientos experimentales apropiados.
11
,I
Según los principios propuestos por Senach IS], el primer elemento que hay que
determinar es el objetivo de la evaluación, para después ,identificar las dimensiones de la
evaluación y continuar con el análisis de métodos de evaluación. Por último se debe definir la
85 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y conwol de procesos
Capitulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de evaluación IJ
81
modalidad o el método de evaluación que se va a aplicar al sistema. De acuerdo con lo Atenor.
a continuación se expone el objetivo de la evaluación del proyecto.
4.2. OBJETIVO DE LA EVALUACIÓN DEL! PROYECTO 'I
La presente investigación trata de probar si la implementación de caractensticas
multimedia ayuda o no a mejorar la comprensión de la información que se transmite a un
operador mediante interfaces para control de procesos. IEspecíficamente, en este trabaj y, la
adición de sonido en alarmas, sonidos de retroalimentación en menús de navegación, y sonidos
ambientales en los paneles de control de un prototipo de un simulador de aula para una central
nucleoeléctrica.
,I
11 I
El objetivo principal de evaluar el proyecto es comprobar si la hipótesis hecha ai
principio del trabajo es verdadera o falsa; con esto se fundamentarán las conclusiones de la tesis
y se pondrán de manifiesto las ventajas ylo desventajas que se generan ai añadir características I/
multimedia a interfaces para control de procesos.
I1
4.3. ALCANCES DE LA EVALUACI~N
Este trabajo contempla la aplicación de una metodología de evaluación que se basa en
evaluar los principios o características que desde el punto de vista de los factores humands
deben contener los productos para satisfacer las necesidades y expectativas de los usuarios.
Dicha metodología utiliza un cuestionario y un experimento que se aplica a los usuarios en dos
sesiones distintas. La evaluación contempla algunos aspectos de diseño pero se enfoca en los I
aspectos relevantes que son de interés para este trabajo de tesis.
I,
86 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para lasupervisión y control de procesos ,
Capítulo IV: Análisis; selección y aplicación del método de evaluación
Debido al tiempo que consume este tipo de evaluación, únicamente se evaluaron diez
usuarios, esperando obtener con esto resultados adecuados; ya que se hizo una selección
cuidadosa de ellos, tratando de que todos cumplieran con un perfil determinado para tener una
población de evaluadores uniforme.
,!
Continuando con los principios propuestos por Bernard Senach [SI, se analizan albunos
de los métodos de evaluación que generalmente se utilizan en el diseño y desarrollo de
interfaces hombre-máquina.
11
4.4. MRODOS Y TÉCNICAS DE EVALUACIÓN
Actualmente existen muchas técnicas y métodos para la evaluación de un diseño; de
interfaz de usuario, y su relación con el proceso de diseño del software. John Karat [6] nos
presenta las técnicas divididas en dos categorías: aquéllas que son basadas en observaciones ,de
individuos que usan un sistema real o prototipo (evaluaciones basadas en el usuario): y
aquéllas que son basadas en un análisis de la tarea que es ejecutada (evaluaciones basadas in
La tabla 4.1 resume algunas de las técnicas que se utilizan en la evaluacion,
proporcionando una indicación general de dónde puede ser utilizada cada una en el diseño de
un proyecto. Dependiendo del tipo de información que proporcione la interfaz de usuanÓ,
algunas técnicas son más útiles en ciertos procedimientos de diseño que en otros.
ll
I\
fareas). li
87 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos
Capítulo I V Análisis, selección y aplicación del método de evaluación
Tabla 4.1. Resumen de los méiodos de evaluación y su IISO)~].
1 ,B /cuestionario Respuesta subjetiva a una 1' En cualquier momento del ciclo, \
S U
a
pregunta planteada. Es . cuando pueden ser planteadas
mejor con preguntas preguntas claras.
específicas. !
- E
a 1.
b a
a d
V
S
a S
e n
t a r e a S
-
, Experimentos Medidas específicas en un Para pruebas específicas de ¡,
1 controlados. escenario controlado. alternativas principales o
!I ~ hipótesis.
I I,
I1 Análisis fonnai Predicciones de Usar en lugares de prueba del 1
comportamiento de un usuario para facilitar el uso de ,j
usuario experto. predicciones.
88 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos
Capítulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de e4aluacion I!
', 4.4.1. Evaluaciones basadas en usuarios, II
Hay varias técnicas que pueden ser utilizadas para obtener información de usuarios de
sistemas. El tipo de evaluación que. es apropiado depende del tiempo en que la evaluación es
llevada a cabo y del uso que se le vaya a dar'a la información recolectada. Las evaldciones
conducidas durante el desarrollo del sistema se hacen generalmente para obtener información
sobre mejoras en el diseño existente. En estos casos, la, información muy específica acerca de
los detalles de la interfaz es de mayor utilidad. Esta clase de información puede ser obtedda en
reportes verbales y pruebas directas a interfaces alternativas. Las evaluaciones conducidas en
sistemas terminados están a menudo menos interesadas en información acerca de detalles
específicos y buscan información de una naturaieza más general (tal como cuáles de los
productos son más fáciles de aprender a usar o cuáles son más efectivos en llevar a cabo ciertas
tareas de trabajo). Las encuestas y los cuestionarios, y en general estudios descriptivos, son a
I1
./
\I
'I
I\
menudo las técnicas de evaluación seleccionadas.
4.4.2. Evaluaciones basadas en tareas Hay diversas técnicas que no necesariamente involucran la prueba u observación' de
usuarios potenciales para obtener información. Éstas son basadas generalmente sobre'lun
análisis de las necesidades que tiene alguien que usa el sistema en cuestión (una formallde
análisis de tareas). Los métodos incluyen desde revisiones informales del diseño, hasta análisis
formales como el análisis GOMS (Goals, Operators, Met I id , and Selection Rules) de CAd,
Moran y Newell [7], o el análisis de sistemas de producción'de Kieras y Polson [SI.
II
I¡
La mayona de las técnicas formales, actualmente contienen modelos simplificados del 1
operador humano y por tanto, constituyen teorías de desempeño humano.
89 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos ,
Capitulo iV: Anhlisis, selección y aplicacion del método de evaluación
4.5. ANÁLISIS DEL MÉTODO DE EVALUACI~N SELECCIONADO
I1 Generalmente existen dos razones principales p&a la evaluación de un sistema: la
primera es ayudar en las decisiones de diseño, y la segunda es la medición de la calidad del
diseño. La diferencia estriba en saber si uno está evaluando para obtener nueva información
acerca de posibles alternativas de desarrollo del sistema, o se está evaluando para obtener un
reporte sobre el valor de algunos aspectos del diseño. ‘Los métodos de evaluación cubien un
rango amplio de técnicas y de necesidades.
1)
I\
,L
Una de las técnicas de evaluación m b utilizadas para evaluar un sistema es mila de
experimentos controlados. Las evaluaciones a través de experimentos controlados son
diseñadas para recolectar mediciones objetivas tales como tiempo para completar una &ea, o
respuestas correctas o número de errores, las cuales son comúnmente usadas en evaluaciones de
sistemas. Aunque este tipo de evaluación es muy eficaz p&a obtener resultados objetivos, no se
aplicó en este trabajo debido a que la interface está en v a “fase evolutiva constante” y por
tanto, se requería solamente de evidencias para sustentar la hipótesis planteada en el inicio de la
investigación, y así obtener bases sólidas para implementar aspectos multimedia en el
Simulador de Aula.
11
il
‘I
!4
h
Debido a las caractensticas del proyecto y al objetivo de la evaluación misma, se eligió
utilizar la técnica de cuestionarios combinada con una evaluación dinámica de la interface. Esto
se decidió debido a que, como se ha dicho anteriormente, en ocasiones es imposible realizar
evaluaciones en un ambiente real y totalmente controlado, por lo que se tiene que realim,\la
evaluación en laboratorio y con limitantes de evaluación que a veces resultan inesperadas.
I
li
Estas dos técnicas s e r b explicadas a continuación: ,
90 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
- -
'I
11
I1 Capítulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de evaluación
En la técnica de Cuestionarios, las preguntas pueden ser totalmente genedes o, muy
específicas en cuanto a detalles que la evaluación ibusque direccionar, o muy abiertas
requiriendo comentarios del sistema. I! I1
Las respuestas pueden ser limitadas, (por ejemplo, marcar un cuadro en alguna e s d a ) o
pueden ser de forma libre. 11
I!
En muchos aspectos los cuestionarios proporcionan el método más fácil y henos
costoso para obtener datos de medición sobre un sistema; S i embargo se debe tener siempre
presente que lo que se obtiene de los cuestionarios son simples puntos de vista. La utiiiúud de
'1
'I
la evaluación estará en la correctu interpretación de los resultados.
'1
I1 I1
Por otra parte, la evaluación dinámica de la interface inicia con el planteamiento de una
pregunta, la cual es comúnmente de naturaieza comparativa (Les un sistema A mejor que el
sistema B en alguna medida?), pero puede tener muchas otras formas(jen que grado es más
fácil aprender un segundo sistema, una vez que ya conoces un sistema similar?). Las
mediciones objetivas están ya determinadas, así que medidas que puedan ser recolectadas en
alguna prueba (ial como tiempo para completar una tarea), pueden ser relacionadas a elementos
clave de la pregunta (íai como si es fácil de usar). En general las técnicas difieren muy poco de
aquéllas usadas en otras keas de factores humanos (o en ciencia en general). Si una pregunta
I
II t
11
11 I
I)
i
II I
puede establecerse claramente, una evaluación experimental para obtener datos empíricos
puede diseñarse como un conductor para responderla. I1
Con una pregunta clara en mente y un plan para cómo serán recolectadas las
mediciones; el segundo paso es encontrar sujetos para la pmeba y coleccionar los datos. LLa guía
general establece que hay que probar usuarios representativos, una situación que es a menudo
dificil de resolver con el conjunto de sujetos disponibles, ya que el objetivo debe ser obtener 11
I /I
, I 91 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
'I
Capitulo IV: Análisis, selección y aplicación del mktodo de evaluación
datos de evaluación que reflejen tan cercanamente como sea posible la situación reh y el
ambiente de prueba, por io que la gente debe ser cuidadosamente seleccionada.
I1 Hay por supuesto costos a ser considerados; como es el tiempo consumido en la
evaluación, la disponibilidad de usuarios con características específicas para este tipo de
evaluación, un ambiente de control más específico, etc. En general se requiere delmucho
tiempo y recursos (tanto humanos como materiales) para conducir un buen trabajo
experimental.
I
4.6. METODOLOGÍA PROPUESTA PARA LA EVALUACI~N Tomando en cuenta que los factores humdos en el área de computacióh están
relacionados principalmente con la interacción entre I el hombre y la computadora (interfaz
hombre-máquina) y que la calidad de ésta depende de su capacidad para satisfacer un conjunto
predefinido de requerimientos del usuario, se propone una metodología de evaluación que
dmensione el grado de satisfacción del usuario contrariamente a lo convencional, dbnde se
11 t
evalúa el objeto de interés, esto es, la interfaz. I1
La dificultad al evaluar si una interfaz tiene o no las características deseadas por el
usuario, es que la mayoría de los resultados resultan ser subjetivos, por lo que el método que se
presenta en este trabajo sirve para evaluar la presencia de factores humanos en la interfaz,
considerando siempre que el usuario percibe al sistema básicamente a través de su interfaz.
I1
i /I La metodología de evaluación que se propone aplicar en este trabajo de tesis consiste
Establecer un conjunto de hipótesis. Cada una de las hipótesis está rel&ionada
con una de las cafactensticas que se desea evaluar.
en lo siguiente:
PASO 1: II
, ii
~
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos '1
Capitulo I V Análisis, selección y aplicación del método de evaluación
Diseñar un mecanismo (cuestionario) para evaluar estadísticamente el grado de
presencia de las hipótesis establecidas.
Diseñar un experimento y aplicar el cuestionario diseñado.
Procesar los datos obtenidos en el !experimento, obtener y analihr las
I\
PASO 2:
!I
PASO 3:
PASO 4:
evidencias. (1
i
4.7. EVALUACI~N DE LA INTERFAZ II
En esta sección se presenta la planeación y realización de las evaluaciones efectuadas al
sistema, utilizando la metodología antes planteada con el fin de obtener y presentar resultados
que fundamenten la aceptación o rechazo de la hipótesis planteada al inicio de este trabajo. A
continuación se detallan cada uno de los pasos que se siguieron para aplicar dicha metodología
de evaluación
h
I1
4.7.1. Hipótesis de trabajo A partir de un conjunto de características deseadas para el buen desempeño de la
a) “Una interfaz para control de procesos con sonido de retroalimentación en su me& de
navegación, facilitará y mejorará la comprensión y el uso de los controles que el usUano
tiene que manipular en la interfaz”.
I interfaz se establecieron hipótesis que permiten fundamen& los resultados de la investigación.
11 b) “Una interfaz para control de procesos que incluye sonido para indicar el disparo de sus
alarmas, permitirá al usuario tomar decisiones más oportunas”.
c) “El sonido ambiental en los controles que se simulan en una interfaz para control de
procesos, ayudará a que el usuario tenga una percepción más realista del sistema que se
esta simulando, aumentando con esto la sensación d& control sobre la misma”.
I
I\
14 I
I‘ 93 ,, Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Capitulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de ehuación
!!
4.7.2. Diseño de un cuestionario para evaluar el grado de presencia de I1
\
las hipótesis establecidas Para cada una de las hipótesis defindas en el paso anterior, se definieron un conjunto de
preguntas. Cada una de las preguntas fueron diseñadas para que su respuesta refleje el grado de
presencia de la característica deseada que está relacionada con la hipótesis en cuestión. Cada
pregunta tiene asociadas siete posibles respuestas que corresponden a una escala semántica
diferencial regresiva de 7 puntos, acotada a cada extremo por adjetivos bipolares (SIEMPRE-
NUNCA), como se muestra en la figura 5.1.
II
i! !I
I¡
!
5 'I 2 1 ,I 7 6 5 4 3 ,I
SIEMPRE NUNCA
:concepto 1) (concepto 2)
7 6 5 4 3 2
muy rara vez 1
(le da igual) \I Neutral
A veces I Regular i
:o 1 se cumple I1
Figura 5.1. Escala de evaluación con conceptos opuestos(bipo1bes) /I
'1 4.7.3. Diseño experimental
I! El diseño experimental para la evaluación dinhica de la interfaz consistió en:
I1
A) Establecer requerimientos
B) i6 Especificar las pruebas y aplicarlas.
x 94
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces paraja supervisión y control de procesos I!
!
14
Capitulo I V Análisisj selection y aplicacion del método de evaluación
A) Establecer los requerimientos del experimento: se definió el perfil llde los
participantes, el número y el método de selección. I
(a) Perjil de los participantes
Los sujetos que participaron en la evaluación dinámica del sistema satisfacieron
un perfil definido con las siguientes caractensticas. 11
J Conocimiento básico sobre diseño y construcción de interfaces gráficas.
J Conocimientos sobre control y monitoreo de procesos
J Formación profesional compatible con alguna de las áreas relacionadas con el I'
presente trabajo.
(b) Número de participantes
La evaluación debe ser aplicada a un grupo de 10 sujetos que cumplan cin los
requisitos que se establecieron para los participantes. El origen de los participantes
comprendió el Instituto de Investigaciones Eléctricas (HE) y el Centro Nacional de
li
I/
Investigación y Desarrollo (CENIDET).
(c) Mktodo de selección de los participantes
Los participantes deben ser seleccionados bajo el perfil establecido
anteriormente, además de esto, se determinó que los sujetos no hubiesen visto ni
manejado anteriormente el sistema a evaluar. Por último, debe tomarse en cuenta su
disponibilidad de tiempo para la evaluación, pues se requiere su asistencia en dos
sesiones en diferentes tiempos.
I1
11
I)
I'
I \
B) Especificar la prueba: Se definieron alcances, lugar y duración de las sesiones con la
participación de x sujetos en pruebas piloto. Las respuestas del cuestionario se complementarán
con los comentarios de los participantes.
ll
11
95 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos '
% 1
Capitulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de evaluación
A): I
p Evaluación del menú de navegación
> Evaluación de manejo y control de alarmas.
La evaluación del menú de navegación, consistió de un escenario simulado donde se
representa un panel de control con objetos gráficos manipulables para la ejecución de diversas
funciones de control de la interfaz. El objetivo de esta evaluación consistió en determinar si el
sonido de retroalimentación implementado en el menú de navegación, simplifica el manejo de
la interfaz en cuanto a su comprensión y facilidad de USO. Para esto, se asignó al usuario una
lista de tareas a realizar utilizando el menú de navegación de la interfaz. Al final de esta prueba
se aplicará un cuestionario con preguntas cerradas y abiertas.
Para la evaluación de andisis situacional se preparó una sesión de sim4ación
predefinida del escenario VASIJA en la cual suceden eventos repentinos, como el cambio de
valores en parámetros importantes en la interfaz, que ocasionan la ocurrencia de alarmas y
eventos transitorios. En esta sesión la tarea del usuario consistió en la observación cuidadosa
del escenario, de tal forma que pueda percibir la severidad de la situación que se está
presentando y predecir el curso del evento o eventos ocurridos. Al final de esta prueba se aplicó I I1
un cuestionario. ! P
I I I 1 .
!I Por último, en la evaluación de manejo y contrhl de alarmas, se presentó un escenano
simulado con tres pantallas, en una se presenta el tablero anunciador de a l m a s , en otra una 11 11
96 NI
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de 'interfaces para la supervisión y control de procesos ' t
I
Capitulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de evaluación
gráfica que despliega valores que representan el estado del proceso; y en la última pantalla se
presentó una palanca que controla las alarmas que se generan durante la sesión. En esta prueba
se simularon alarmas en el tablero y se hicieron modificaciones al programa principal para que
la palanca de control de alarmas apague las alarmas que se generen durante la sesión. Asimismo
se realizó un programa que simula la ocurrencia de alarmas en la interfa y otro programa que
registra en un archivo de datos el momento en que se disparan las alarmas y el momento en que
el evaluador las detecta ejerciendo acción sobre ellas.
11
I1 1
li
/I
i
La tarea del evaluador en esta prueba fue el monitoreo de los procesos de la interfq
registrando en una bitácora los valores que registra la gráfica; al mismo tiempo el usuario debía
estar pendiente de las alarmas que se disparan durante la sesión y ejercer acciones de
reconocimiento y control mediante la manipulación de la palanca de control. En esta prueba no
se llena un cuestionario, pues se obtiene un archivo de datos que registra los tiempos en que se
disparan las alarmas y el tiempo en que el u s d o realiza alguna acción en la interfaz.
11
11
/I
I
Las sesiones de evaluación se realizaron en las instalaciones del Instituto de
Investigaciones Eléctricas, en el laboratorio de automatización y control de procesos. En este
trabajo no se consideraron usuarios potenciales reales, ahque se considera hacerlo en el futuro. u '1
Las sesiones tendrán una duración de 30 a 40 minutos, en cada una de ellas deben
llevarse a cabo las tres evaluaciones antes descritas. Cada participante evaluador debe asistir a
dos sesiones diferentes separadas por un lapso de tiemEo de dos días, con el fin de que el
evaluador no tenga tan reciente en su memoria la sesión pasada y pueda establecer diferencias
entre las dos sesiones sin que afecte la predisposición que pudiese darse al haber manipulado ya
la interíaz bajo ciertas condiciones.
I1
Ejemplo de los cuestionarios resueltos y de los larchivos de datos grabados en'llas
sesiones de evaluación, se presentan al final de este trabajo en el apéndice B.
I\
I 97 I1 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
I
I\ Capitulo IV: Análisis, selección y aplicación del método de evaluación
REFERENCIAS:
[l] Meister, D. and Rabideau, G. F. (1965). Human Factors evaluation in systems development.
New York: Wiley. Pág. 13. !
[2] Sanders Mark S., McCormick Ernest J. (1987). Human Factors in Engineering and Design.
Sixth Edition, McGraw-Hill Book Company. Pp. 538-539. It
U
[3] DeGreene, K. B. (1977). “Has Human factors come of age?” Proceedings of the Human Factors Society. Santa Mónica, CA: Human Factors Society. Pp.457-461.
t
[4] Johnson, E. M., and Baker, J. D. (1974). “Field testidg: The delicate compromise”. H&an
Factors, Vol. 16, Nun. 3. Pp. 203-214.
18
[S] Senach Bernard (1 993). “L’Évaluation Ergonomique Des Interfaces Home-Machine”.
L ’ergonomie Duns La Conception des projets Informatiques. Direction de. Jean-Claude
Sperandio Ire. Edition, OCTARES Editions. Todouse-France. Pp. 75-103.
II
I1
I’
[6] Karat John (1988). “Software Evaluation Methodologies”, IBM Corporation, Austin Texas.
Handbook of Human-Computer Interaction. M. Helander(ed). Elsevier Science Publisher B. V. ,I
I 11 (North-Holland), pp. 445-446.
I¡ I
[7] Card, S. K., Moran, T. P., & Neweil, Aa. (1983). The Psychology of Human Computer
Inreraction. Hillsdale, New Jersey: Erlbaum. I
II [S] Kieras, D. E., & Polson, P. G. (1985). “An approach to the formal analysis of user
complexity”. International Journal of Man Machine Studies, Vol. 22, pp. 365-394. I
YO
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos I
‘I
Res I u I tad ols,
conclusiones! y
perspectivas
En esta sección se presenta un análisis de los resultados obtenidos en cada
una de las pruebas hechas al sistema para establecer la afirmación o rechazo de
la hipótesis planteada al inicio de la investigación. Asimismo, se plantean las
conclusiones que se obtuvieron en el presente trabajo y las perspectivas para
investigaciones posteriores.
l 11
II
I
Resultados, conclusiones y perspectivas
I. ANÁLISIS DE RESULTADOS De acuerdo al proceso de los datos obtenidos en las diferentes evaluaciones
aplicadas a los 1 O participantes en la evaluación dinámica de la interfq se obtuvieron los
siguientes resultados.
(1
11
Evaluación de la incorporación de sonido en el menú de navegación: I'
Las respuestas de los cuestionarios aplicados al !.finalizar la prueba correspondiehte de
cada sesión se evaluaron de acuerdo a la escala establecida (Fig. 5.1). Sumando el valor de
cada pregunta (diez por cada cuestionario), se obtierik el resultado de cada participante y al
final se obtiene un promedio general de la población evaluada..
I/
I!
11
T.
14
Los valores asignados en la escala de los cuestionarios describen el grado de
satisfacción en el uso de la interfaz durante la evkación. Un valor neutral (4) indica
indiferencia por el sonido en la interfaz. 'I
I1
Tomando los valores asignados a la escala aplicada en el cuestionario! se
contabilizaron las respuestas y se encontró que el 90% de los participantes en la evaluación
encontraron la interfaz más fácil de usar y más sencilla de manipular cuando tenía sonido y
al 10% le fue indiferente el sonido. b
!I
La gráfica 5.1. muestra los resultados de cada sujeto en cuanto a sus preferencid en :I
la interfaz conísin sonido. ,
100 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
/I
I1 Resultados, conclusiones y perspectivas
Efectos de la implementación de sonido de retroalimentación en la in t e if a c e
Grado de satisfacción ( W i m o 70)
Gráfica 5.1. Resultados de la incorporación de sonido de retroalimentación en el mend de navegación de la interfm
Todos los participantes manifestaron a través del cuestionario, que el sonido de
retroalimentación ayudó a percibir los errores que se cometen al manipular la interfaz, y
asimismo, manifestaron que es indispensable saber en todo momento si las acciones
realizadas por el usuario son o no aceptadas por el $sterna, y si éstas se realizaron de forma
incorrecta es importante que la interfaz lo indique.
I
11 . 11 'I
El 90% de los usuarios manifestó un mayor control de la interfaz cuando ésta
incorpora sonido de retroalimentación en el menú de navegación.
En términos generales, el valor promedio obtenido indica que la interfaz con sonido
satisface más a los usuarios en cuanto a facilidad de uso y sencillez en la comprensión y desarrollo de las tareas, que la interfaz que carece de sonido en el menú de navegación. La
tabla 5.1. muestra el valor promedio obtenido en la evaluación. 1
11
'I ll 101 'i
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos I'
Resultados, conclusiones y perspectivas 1
I /I
Tabla 5.1. Resultados de la evaluación en la implementación de sonido en el menú de navegación.
Con sonido 6.54 '1
Si tomamos en cuenta la escala utilizada, el valor de 6.54 es muy cercano al
concepto de SIEMPRE que representa el mayor grado de satisfacción al utilizar la interfaz,
por lo que se deduce que el sonido en el menú de navegación de la interfaz ayudó a que el
usuario sintiera un mayor control de la interfaz pxr lo que le fue más fácil desarrollar sus
tareas en ella. En cuánto al valor 5.36 que se obtiene al evaluar la interfaz sin sonido,
muestra que aunque la interfaz gráfica ayuda, no fue suficiente para que el usuario realizara
con seguridad sus tareas.
I
'I '1
l '11 Evaluación del análisis situacional
La tabla 5.2. presenta los valores promedio obtenidos basándose en las respuestas de los
cuestionarios suministrados al. finalizar la prueba de análisis situacional. Estos valores
pueden ser tomados como un índice de representatividad con la que el usuario percibió la
severidad y realismo del escenario presentado.
i.
i I i Tabla 5.2. Valores promedio obtenidos en el análisis situacional utilizando el escenario
VASIJA.
Como se puede observar en la tabla 5.2, el sonido en la interfaz mejoró el proceso de
percepción de las situaciones anormales que se presentaron durante la operación.
102 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervision y control de procesos
;I
,I
Resultados, conclusiones y perspectivas ,I
Asimismo, permitió al operador estar más consciente de los eventos que ocurrin y por
tanto, es de suponerse que la toma de decisiones será más oportuna que en la interfaz que
carece de sonido.
I1
I :
En esta evaluación se obtuvo que todos,,los sujetos que utilizaron la ihterfaz,
consideraron indispensable el sonido para poder detectar anomalías en el monitoreo de
procesos, ya que es muy dificil dar seguimiento a todas las variables del proceso y detectar
cuando una de ellas varía en forma significativa requiriendo atención inmediata. l.
,
Evaluación del control de alarmas.
En esta evaluación no se aplicaron cuestionarios a los participantes, p u p se
desarrollaron programas para registrar el momento en que se generaban las alarmas y el
tiempo en que el operador de la interfaz "respondía" realizando alguna acción; esto es,
registraban el tiempo de respuesta del usuario. El objetivo de esta evaluación fue establecer
si el sonido en la interfaz que controla y despliega alarmas (control de procesos) era de
11
I1
I1
alguna utilidad. li
El tiempo de respuesta promedio que se obtuvo en esta evaluación se muestra en
la tabla 5.3: Tabla 5.3. Tiempos de respuesta promedio de la evaluación de control de alarmas
I1
Con sonido 00:35 seg. I,
El tiempo de respuesta implica el tiempo desde que ocurrió la alarma, haski el
tiempo en que el usuario la reconoce y ejecuta alguna acción de control. Por tanto, este
tiempo implica detectar y silenciar la alarma, reconocerla y finalmente apagarla; todo esto
mediante los controles que ofrece la interfaz. I
103 Sistema multimedia y su aplicación en el disefio de interfaces para la supervisión y control de procesos \,
Resultados, conclusiones y Gnpectivas
11 Como se observa en la tabla 5.3, el tiempo de respuesta fue menor cuando se utilizó
sonido en la interfaz, por lo que se puede afirmar que el sonido en las alarmas mioró el
tiempo de respuesta del usuario ante eventos anormales que sucedieron en el proceso y le
permitió reaccionar más rápida y oportunamente! Por otra parte, cuando la interfaz se
presentó sin sonido, los usuarios requirieron realibr un mayor esfuerzo en las tareas de
monitoreo, pues de lo contrario no percibían de manera inmediata cuando s u c e p una
alarma en el proceso.
li
I/
11
I1
I1
La gráfica 5.2. muestra los tiempos de respuesta obtenidos por cada sujeto que utilizó la I
interfaz en la evaluación de control de alarmas. II
Tiempos de Respuesta enel control de alarmas
Sujetos I I Gráfica 5 2 Resultados de la incorporación de sonido en el control de alarmas. /1
La @ca anterior muestra que todas las personas que evaluaron la interfaz tuvieion
tiempos de respuesta menores cuando utilizaron la interfaz con sonido, además de que
pudieron completar sus tareas con mayor seguridad. Todos los participantes expresaron que
el sonido le es indispensable para la detección y manejo de alarmas. I
1 04 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos 11
II II
Resultados, conclusiones y perspectivas I1
I1
‘I
11. CONCLUSIONES El trabajo expuesto se sustenta en un simulador de aula prototipo para
entrenamiento de operadores de una central nucleo-eléctrica, el cual sirvió como pipforma
experimental para la investigación del efecto del sonido en una interfaz para control de
iI
I
II
procesos.
11
La propuesta de incorporación de características multimedia a una interfaz J\
de
control de procesos esta sujeta a la h@$esis planteada d principio de esta investigación~ la
cual establece que ‘‘la interfaces multimedia ayudan a 10s OpemdOres ETon<ables del
control de procesos a reducir su carga cognoSCitiVa ai estar frente a un ~idema que despliega información y que requiere de toda suatención y de una manipulación cuidadosa de los datos”. Los resultados de la evaluación realizada al sistema empleado en el presente Pabq’o, proporcionan evidencia sustantiva de que dicha hipótesis se cumple en el contexto
planteado, esto es para los sonidos que se implementaron y en un ambiente de;Fontrol de
i
!I
!I
11
procesos dónde suceden eventos imprevistos en’lcualquier tiempo del monitoreo. I¡ I!
(I
LOS objetivos principales del presente trabajo fueron la incorporación de sonido a
una interfa Para Control de Procesos y la, realización de una evaluación dinámica
considerando aspectos de factores humanos, ‘con el propósito de poder establecer m a COnClUSiÓn mpeCt0 a la hipótesis planteada.
11
11 11
11
El análisis de resultados sustenta las siguientes aseveraciones. ‘i
a El sonido, en un contexto como el que se ha planteado en este trabajo de
1 proporciona ai usuario un mayor control de la interfaz.
la Los usuarios requieren saber si las acciones que realizan en la interfaz fueron
correctas o erróneas, por lo que el sonido de retroaiimentación es muy importante.
Los usuarios perciben mejor la situación del proceso cuando tienen un
escenario que muestra en forma gráfica 1. sonora lo que ocurre. If
I1 105
, .
Sistema multimedia y su aplicaci6n en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
11 r :, ..,
11
Resultados, conclusiones y perspectivas /I
El sonido en alarmas permite al usuario detectar enforma más rápida los
eventos críticos que se generan en los procesos, sin demandar atención visual en un 11 la
lugar determinado. I1
0 El tiempo de respuesta de un usuario de una interfaz para control de
procesos es menor cuando existen alarmas sonoras, que cuando solo se presentan las alarmas en forma visual.
I t
I1
Algunas desventajas encontradas son: I I1
I Una interfaz para control de procesos que cuenta con despliegues baffcos,
touch screen, y sonido, consume más recursos del sistema que una 'interfaz tradicional, por lo que el sistema resulta más costoso.
I
I1
Los sonidos que se incorporen a lpna interfaz deben ser cuidadosamente
seleccionados, de tal forma, que sean Similares a los que el operador va a escuchar en 11
IB
la planta; de lo contrario puede causar confusión. I1
I/
La incorporación de sonido en una interfaz debe considerar que los, eventos que se generan pueden ser paraielos, por lo que si no existe programación concurrente puede haber bloqueo de eventos inhabilitando al operador de recibir dichos evlentos.
I1 111. PERSPECTIVAS FUTURAS
Algunas de las perspectivas que se proponen en base a los resultados obtenidos:, I 111
k Incorporación de sonido en todas las alarmas,del simulador de aula prototipo. Debido
a las evidencias obtenidas al concluir el presente trabajo, se propone que todos los
tableros de alarmas de la interface bb09 tengan sonido y sean contro1adas:con los
controles correspondientes.
iJ
!I
11 'O6 Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de interfaces para la supervisión y control de procesos
Resultados, conclusiones y perspectivas
II 9 Incorporación de sonido ambiental en todos los controles del panel BB09, utilizando
los sonidos reales de la CNLV. Se propone que todos los instrumentos de control tengan
sonido referente a la función que realizan; por ejemplo, la palanca que arranca o apaga
bombas, debe tener el sonido similar que se prbduce en el ambiente real cuando sucede
esta operación.
11 I
9 Investigación del uso de vídeo en este tipo de aplicaciones. Durante el desarrollo de la
investigación realizada, se encontró que el uso de video en interfaces para control de
procesos puede ayudar a monitorear de manera más eficiente procesos peligrosos que
requieren de continua y cercana vigilancia. Asimismo, se puede utilizar para obtener
I1
ti imágenes históricas de los eventos sucedidos en fechas anteriores. II
107
Sistema multimedia y su aplicación en el diseño de intelces para la supervision y control de procesos II
I Apéndice A
II
EVALUACI~N DEL DESPLIEGUE QUE SIMULA EL PANEL BBOQ DE
It LA CNLV DESARROLLADO EN EL IIE
I/
Gracias por ayudarme a realizar las pruebas y evaluaciones pertinentes a los
despliegues gráficos que simulan paneles de control de una planta eléctrica, quhica
o de alguna área de procesos.
El objetivo de las pruebas es evaluar la interacción que tienen las interiaces
con el usuario en esta área de control de procesos; así que por favor siéntase libre de
expresar su opinión acerca de la interface. I f
Por favor no escriba su nombre en est? documento. Estoy evaluando la
interacción de la interface con el usuario, estoy evaluando la capacidad del usuario
en cuanto al manejo de la interface. Si existe algún1 problema al realizar alguna de las
tareas, es mi falla en el diseño del sistema y no es error de usted.
I __._
I I1
11 Muchas gracias por su tiempo, su disponibilidad y comentarios.
11
11
11
Apéndice A
EVALUACION DEL PANEL DE NAVEGACION
La figura que observa en el monitor muestra el despliegue de un panel de
control virtual que se opera en el ambiente de control de procesos. Este despliegue
cuenta con objetos de control manipulables por el usuario.
11
I1
11
El despliegue que simula el panel de control está dividido en tres partes: el
menú de control del sistema, que se encuentra en ¡a parte superior del despliegue; el
área de despliegue del panel, que contiene todos los objetos gráficos; y el menú de
navegación, que se encuentra en la parte inferior del despliegue.
I(
,I
II
I1
A continuación se listan algunas tareas para realizar en el despliegue del
panel. n
j!
Apéndice A I
LISTA DE TAREAS:
1. En la parte superior del despliegue del panel se localizan los tableros de alarmas.
Localice el primer tablero de despliegue de alarmas que se encuentra ublicado
en la parte superior izquierda. Haga una amplificación de dicho tablero usando la
función Zoom To. I
2. Visualice la alarma HPCS actuado que se encuentra en el tablero de alarmad que
amplificó en el paso anterior (está ubicada dentro de un recuadro rojo). Realice un
acercamiento de tal forma que solo se visualice, esta alarma en la pantalla. Utilice
la función de Zoom To. I/
3. Restablezca el despliegue al 100%.
I’
1 4. Localice los botones de control de alarma (están de color amarillo), y realice una
amplificación de tal forma que pueda visualizar las etiquetas de los botones.
Vuelva a utilizar la función de Zoom To.
5. Presione el botón de prueba, y después despliegue el tablero al 100%. Obseive
los tableros de alarmas.
6. Haga una vez más una amplificación de los botones de control de alarmas
(recuerde que están en un tablero de color amarillo); y desactive el botón de
prueba presionándolo una vez más.
I\
11
I
7. Restablezca el despliegue a un 100%. li
A 4 !I
I
I<
Apéndice A I
8. Realice un Zoom Out (alejamiento) presionando el botón que realiza esa función
II
Como habrá observado, el sistema no ejecuta ninguna acción, pues cuarido el
despliegue está al 100% no es posible hacer un alejamiento. I
9. Realice un Zoom In (un acercamiento).
1 O. Repita el paso anterior 5 veces. 11
I/ Como habrá observado el sistema tiene un límite de acercamiento a los objetos,
por lo que cuando los objetos ya llegaron a su amplificación máxima, ya no
permite un acercamiento mas. h
I\
11.Deshaga las acciones anteriores hasta llegar a una vista del 100%. Utilice la I1
función de deshacer.
!I
b
Si se llega a una pantalla no deseada, favor de usar la función de rehacer. 11
I!
12. Disminuya el factor de escalación menor al 2%. , I
Apéndice A I1
13.Realice un acercamiento utilizando el Zoom In,
I
:I
14. Restablezca el despliegue al 100%.
15.Aumente el factor de escalación mayor a 4%.
16. Realice un acercamiento utilizando un Zoom in. 1
17.Utilice el icono del panel de control que está en la parte inferior de la pantalla, para
localizar los botones de control de alarmas (recuerde que están en un table& de
color amarillo).
18. Utilice las flechas de desplazamiento para ubicar con más precisión el tablero
dónde se encuentran los botones de control de alarmas que acaba usted be
seleccionar en el paso anterior. I
,I
19.Utilizando nuevamente el icono del panel, seleccione cualquier área de su interés,
utilizando también las flechas de desplazamiento lpara precisar los objetos. Y
A-6
I
Apéndice A
20.Realice un acercamiento a los botones de control de alarmas, utilizando la I1
$
función Zoom que usted prefiera.
21. Restablezca el despliegue del tablero al 200%.
22. En el despliegue se encuentran algunas palancas que realizan ciertas acciones de
control en cuanto a arranquelparo de bombas. Éstas están localizadas dentrÓ de
recuadros blancos. Localice cualquiera de las bombas del tablero y realice un
acercamiento. Utilice las funciones de Zoom para hacer acercarnientos.
11
It
23.Seleccione cualquier parte dentro del recuadro rojo de la palanca.
24.Arranque la bomba de hpcs presionando en la etiqueta 'arrancar' de la palanca he 1,
hpcs. 'I
25. Restablezca el despliegue al 100%.
H
1i 26.Tómese un par de minutos para explorar libremente la interface.
Una vez más, gracias por su disponibilidad. ..
A-7,
Apéndice A
CUESTIONARIO t
Abajo de cada pregunta se presenta una escala del 1 al 7 (siempre-nunca).
Por favor marque con una X el número que mejor describa su respuesta.
1. ‘Cuando interactúa con el sistema, puede percibir si la acción que ejecuta es correcta 11 o incorrecta?
7 6 5 4 3 u SIEMPRE NUNCA
2. ¿Es sencillo desarrollar las tareas en la interface del sistema?
7 6 5 4 3
SIEMPRE NUNCA
3. ¿La interface indica si una acción ha sido.0 no realizada?
SIEMPRE NUNCA
4. ¿La interface responde adecuadamente a las acciones o comandos realizados?
&I% . A SIEMPRE
A-8
Apéndice A
SIEMPRE NUNCA
6. Sintió usted realmente tener el control de la interface?
SIEMPRE NUNCA
'1
7. 'Resulta claro para usted cuando comete algún error en el manejo de la interface? , i
SIEMPRE NUNCA
8. Resulta fácil corregir errores de manejo en el sistema?
9. ¿Le resulta sencillo y agradable la manipulación de la interface?
SIEMPRE NUNCA
I
A-9
Apéndice A
!!
I/
10. En cuanto a la manipulación de las palancas, ¿Es clara su ejecución y manejo? J
SIEMPRE NUNCA
I
OPINIONES I/
A continuación se listan algunas preguntas abiertas, por favor sientase
en confianza de contestar a su libre albedrío. ,b
1.
2.
3.
4.
11
'Qué aspectos de la Interface piensa usted que se deben mejorar, añadit o I!
I1
quitar? I
AI efectuar las tareas solicitadas en esta evaluación, ¿las herramientas que ofrece
la interface fueron suficientes y adecuadas o algunas entorpecieron la ejecuchn
de estas tareas? II
11
II
// Existe algo en la interface que le cause molestia o le impida sentirse bien al
realizar sus tareas? 11
\ I
I
II Tiene algún comentario (bueno o malo) que desee añadir a esta evaluación?
'1
A-I O 11
\ - .
'I
Apéndice A II
EVALUACIÓN Y PRUEBA DE Of€RACIÓN DE ALARMAS I,
INFORMACIÓN GENERAL:
!' LOS despliegues que observas en las pantallas simulan un panel de control de
Procesos, Por 10 que un elemento indispensable es el manejo y control de alarmas que se disparan cuando ocurren eventos críticos. En el despliegue principal se
muestra uno de los 4 tableros de alarmas, además, del tablero donde se encuentran
10s botones control de alarmas: Silenciar, Reconocer, Restablecer y Prueba. ,I
En el despliegue que se encuentra a la izquierda del monitor que contiene el
despliegue principal (el de las alarmas), se muestra una gráfica que monitorea el
comportamiento de ciertos parámetros importantes en el proceso. La gráfica ''va
tomando valores de acuerdo al estado del proceso q$e está monitoreando. :I
~ ... -~ . l i
I1
En el último monitor de la izquierda se encuentra'el despliegue de la palanca que
controla los eventos críticos de las alarmas, por lo que al presionarla en la posición de I/
I/ arranque o paro (según sea el caso) la alarma será controlada.
,I
11
El escenario está preparado para que ocurran eventos anormales durante ,la A operación de la interface, tal como sucede en ocasiones en una planta de control de 11
procesos. A continuación se presentan las instrucciones a seguir en esta evaluación,i !I
11
1 A-I 1
Apéndice A I/
INSTRUCCIONES PARA LA EVALUACIÓN DE OPERACIÓN DE ALARMA'S
I1
La tarea consiste principalmente en observar las alarmas que se dispaian y
realizar la acción pertinente para solucionar el problema; al mismo tiempo que se'está
monitoreando los valores que despliega la gráfica de tendencia. I
!O
11
INSTRUCCIONES:
1. Anote en una hoja los diferentes valores que ;a mostrando la gráfica que,, se J,
muestra en el despliegue.
2. Si se dispara una alarma, presione el 'botón de silenciar, y después accione$ la
palanca de control de eventos críticos, ya sea, que la ponga en posición jde
arranque o de paro (según se requiera). I
#!
Nota: En cuánto a las tareas, dé prioridad a las alarmas que se disparan. 1,
I
I1
11
!
!\
Gracias por su tiempo y disponibilidad. , j
A-12
\ Apéndice A
II
EVALUACION DEL DESPLIEGUE VASIJA: ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN I
I
11
11
i
En esta sesión se ha preparado un escenario que involucra eventos anormales
en el funcionamiento de la planta que representa la interface. En esta evaluación no
hay ninguna tarea que ejecutar por parte del usuario, solo observar los eventos,que
ocurren en la interface. 1
AI finalizar la sesión responde por favor al cuestionario correspondiente a esta I1
evaluación.
,I
A-I 3
Y Apéndice A
CUESTIONARIO
I. ‘Percibió el momento preciso en que se dispararon cada una de las alarmas? I
SIEMPRE NUNCA
11
2. ¿En algún momento de la sesión, la situación que se presentó en el despliegue te pareció grave en
cuanto al proceso?
7 6 5 4 3 2 1 u SIEMPRE
3. ‘Captó los momentos críticos de la sesión? I1
7 4 3 2 1
SIEMPRE NUNCA
/I
4. ‘Piensa que la interface mostró de alguna manera el ambiente que se da en una planta de control I1
de procesos cuando suceden eventos críticos?
7 6 5 4 3 2 1 , I!
SIEMPRE NUNCA
I /
A-14
I 6. Si se dispara una alarma, ¿la interface le indica claramente y sin ambigüedad porqué se generó?
ll
7 6 5 4 3 2 1 u SIEMPRE NUNCA
1
7. 'Pudo percibir cuántas alarmas se encuentran activadas d e manera simultánea? 11
SIEMPRE NUNCA,
8. AI final de la sesión, 'podría resumir el estado de la vasija del reactor?
SIEMPRE NUNCA ';
11
A-I 5
11
Apéndice A
9. 'Percibió la causa (o causas) que originaron las alarmas? '/
'I
7 6 5 4 3
SIEMPRE NUNCA
8,
10. Con lo que ofrece el despliegue de vasija, 'considera que un operador podria estar más preparado 11
para enfrentarse a eventos críticos en la operación y manejo de una planta?
7 6 5 4 3 2 1 u SIEMPRE NUNCA
!:
'I
A-1 6
- _
11
t Apéndice A
O P I N I O N E S F I N A L E S 1,
I. ¿Percibió usted alguna diferencia entre la primer sesión y esta última?
I
I 2. En el caso de que haya notado alguna diferencia, ‘podría describirla?
I
14
3. ¿En cuál de las dos sesiones se sintió usted más seguro en la ejecución de’ las tareas?
I
4. ‘Cuál fue el aspecto que lo hizo sentirse más seguro? , (o en su defecto, que I/ lo hizo sentirse inseguro? I
I
/I
A-17
alarmas
CANAL canal 7 0 0 canal 704 canal 7 0 7 canal 7 2 0 canal 7 2 1 canal 3 4 2 canal 343 canal 33 canal 3 4 2 canal 3 4 2 canal 3 4 2 canal 3 4 2 canal 7 0 0 canal 7 0 1 canal 33 canal 48 canal 342 canal 3 4 2 canal 7 0 0 canal 7 0 1 canal 48 canal 343 canal 343 canal 5 1 canal 5 1 canal 4 9 canal 3 4 2 canal 3 4 2 canal 344 canal 344 canal 3 2 canal 3 2 canal 4 9 canal 7 0 0 canal 7 0 1 canal 42 canal 344 canal 344 canal 42 canal 48 canal 342 canal 3 4 2 canal 3 4 2 canal 3 4 2 canal 3 4 3 canal 48 canal 3 4 3 canal 51 canal 343 canal 5 1 canal 343 canal 3 2 canal 342
VALOR valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor valor
/SERAL 1 . 0 0 1 . 0 0 0 .00 1 . 0 0 0.00 0.00 0 .00 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 0 .00 0 .00 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 0 .00 1 . 0 0 0 .00 0 .00 0 .00 1 . 0 0 1 . 0 0 1.00 0 .00 0 .00 1 . 0 0 1.00 0.00 1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 0 0 0 .00 1 . 0 0 1 . 0 0
Apéndice B Archivo que registra los tiempos de un usuario en el manejo de
1)
FECHA/HORA Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 i :gg8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 0 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 18 :49 :24 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 18 :49 :44 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 4 5 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 4 6 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 4 9 : 4 7 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 0 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 0 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 0 9 1 9 9 8 .,
Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 3 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 4 0 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 4 0 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 4 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 4 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 0 : 5 1 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 1 : 4 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 1 : 4 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 2 : 3 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 2 : 3 3 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 3 : 3 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 3 : 3 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 3 : 4 0 199,s Mon Dec 1 4 18 :53 :47 199.8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 3 : 4 7 199,8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 3 : 5 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 3 : 5 3 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 4 : 0 5 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 4 : 0 5 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 4 : 0 5 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 8 : 4 9 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 8 : 5 3 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 8 : 5 3 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 9 : 0 7 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 8 : 5 9 : 5 4 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 0 : 0 4 1 9 9 8 Mon Dec.14 1 9 : 0 0 : 0 4 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 0 : 0 6 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 0 : 0 6 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 0 : 5 5 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 0 : 5 5 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 0 : 5 5 1998. Mon Dec 1 4 1 9 : 0 1 : 5 4 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 2 : 0 2 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 2 : 0 3 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 2 : 0 3 1 9 9 8 Mon Dec 1 4 1 9 : 0 3 : 1 4 1998' Mon Dec 1 4 1 9 : 0 3 : 1 9 1 9 9 8 ,
B-2
Apéndice B
canal 342 valor 0.00 Mon Dec 14 19:03:20 1'998 canal 342 valor 1.00 Mon Dec 14 19:03:23 1'998 canal 342 valor 0.00 Mon Dec 14 19:03:23 1'998 canal 344 valor 1.00 Mon Dec 14 19:03:25 1998 canal 344 valor 0.00 Mon Dec 14 19:03:25 1998 canal 32 valor 0.00 Mon Dec 14 19:05:39 1998
Apénbice B
(Otro usuario) Archivo que registra 10s tiempos de un usuario en el manejo de alarmas
CANAL VALOR/SER& FECHA/HORA canal 702 valor 1.00 Thu Dec io 10:44:53 1998 canal 707 valor 0.00 Thu Dec io 10:44:53 1998 canal 720 valor 1.00 Thu Dec io io:44:53 1998 canal 721 valor 0.00 Thu Dec 10 10:44:53 11998 canal 342 valor 0.00 Thu Dec i o io:44:53 1998
canal 33 valor 1.00 Thu Dec 10 10:46:50 1998
canal 342 valor 1.00 Thu Dec 10 10:46:56 1998
canal 342 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:00 1998 canal 342 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:02 1998 canal 342 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:04 1998 canal 342 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:05 1998 canal 701 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:19 1998 canal 33 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:20 1998 canal 344 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:45 1998 canal 344 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:46 1998
canal 344 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:46 19.98
canal 700 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:55 1998
canal 48 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:58 1998 canal 48 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:59 1998 canal 51 valor 1.00 Thu Dec 10 10:49:58 1998 canal 51 valor 0.00 Thu Dec 10 10:49:59 1998 canal 49 valor 1.00 Thu Dec 10 10:50:59 1998 canal 342 valor 1.00 Thu Dec 10 10:51:09 1998
canal 342 valor 1.00 Thu Dec 10 10:51:12 1998 canal 342 valor 0.00 Thu Dec 10 10:51:12 1998 canal 344 valor 1.00 Thu Dec 10 10:51:14 1998 canal 344 valor 0.00 Thu Dec 10 10:51:14 1998 canal 32 valor 1.00 Thu Dec 10 10:51:18 1998 canal 32 valor 0.00 Thu Dec 10 10:51:19 1998
canal 701 valor 1.00 Thu Dec 10 10:51:26 1998
!I
!I
'1
canal 343 valor 0.00 Thu Dec 10 10:44:53 11998 11
canal 42 valor 1.00 Thu Dec io 10:46:53 1998 11:
canal 342 valor 0.00 Thu Dec 10 10:46:58 1998 ;!
'11
canal 344 valor 1.00 Thu Dec 10 10:47:46 1998 !I
canal 42 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:55 19,98 !I
canal 701 valor 0.00 Thu Dec 10 10:47:55 1998 I/
'I
canal 342 valor 0.00 Thu Dec 10 10:51:09 1998 !I
I!
il
canal 700 valor 0.00 Thu Dec 10 10:51:26 1998 11
canal 49 valor 0:OO Thu Dec 10 10:51:26 1998 /I
Anexo C I
Escribe-mem.c
Programa que simula señales de alarma cada cierto tiempo, las escribe en memkria compartida. Esto con el objeto de que el programa que despliega el panel bbO9 pueda accesar a ellas y se generen alarmas en el tablero, sin tener que realizar la simulación utilizando el código MAAP. 11
Guardadat0s.c I!
Programa que lee un archivo de datos llamado datalog.indices y guarda las señales que se vayan generando con el simulador del código'VASIJA. Este programa es &a adaptación del programa original datal0g.c proporcionado por el Dr. Carlos Chavez Mercado. El objetivo de este programa es capturar todas las señales de a l m a que genera el código VASIJA durante una sesión, para despues reproducirlas sin necesidad de volver 'L ejecutar el simulador del código VASIJA. Lo anterior con el fin de que todos los usuarios tuvieran el mismo escenario de evaluación, con las mismas alarmas en el mismo tiempo.
I II Recobra-datosc
I
Programa que obtiene los datos que se guardaron con el archivo guarda-dat0s.c y permite la simulación de señales para que el despliegue VASIJA se ejecute recibiendo señales (previamente capturadas con guarda-dat0s.c). I/
11
Dataloghdices d
Archivo de datos que contiene todos los canales de memoria del despliegue de' VASiJA que reciben señales de a l m a del simulador de código correspondiente a este1 despliegue. El primer número indica que pertenece al despliegue vasija (1-Mmp, 2-Vasija,
I) 3-Paneles de control); el segundo es el canal de memoria donde recibe la señal.
Tmpo-acces0.c 11
Programa que registra las acciones del operador sobre el despliegue de los paneles de control, durante una sesión de evaluación. El programa,accesa a la memoria compartidal! para ver los valores de los canales de la memoria compartida, si hay algún cambio en ellos, lo registra en un archivo de texto, escribiendo el canal,el valor, y la fecha y hora en que se !! dio el cambio. 1
* /I
c-1
,I
Apéndice C
E s c r i b e mem.c - //Programa que escribe en la memoria señales de Blarma en determinado tiempo I1
#include "shmem3A. h" #include "ccommon. h" #include <unistd.h>
struct shmid ds viewbuf; int viewid; BE9 - VDS *viewptr;
- 6
main (argc, argv) int argc; char *argv[] ; t
i,
int channel, oper, i; float value; char *create-shm() ; r
(viektr = (BB9-VDS * ) create-shrn(&viewid,atoi (argv[ll), 11 if ( SHM C
MEM SIZE, &viewbuf)) < O) ( printf ("Error in bb9db cuando trata de crear'memoria compartida\n") I; exit (-1) ;
1 ¡I
/*Cambia el valor de las alarmas despues de un tiempo*/ , I fflush(stdout); usleep (15000000) ; viewptr->values [ 3 3 ] =1. O;
I)
fflush(stdout1; usleep (3000000); viewptr->values[421=1.0;
fflush(stdout1; usleep (60000000); viewptr->values[311=1.0;
fflush(std0ut); usleep(5000000) ; viewptr->values[481=1.0;
fflush(stdout); usleep(120000000) ; viewptr-zvalues[51]=1.0;
fflush(stdout) ; usleep(60000000); viewptr->values [491=¡. O;
fflush(stdout); usleep (200000001 ; viewptr->values[32]=1.0;
'!
d Apéndice C
j/
}/*fin main*/ !
I1
*create-shmo función \ / * * f * * * * * * * * f * * * * * * * * t * * * * * * * * * * * * * * * * * ~ ~ ~ ~ * ~ * * ~ ~ ~ * ~ * ~ ~ * * ~ ~ ~ ~ ~ * ~ ~ ~ ~ * ~ * ~ ~ * ~ ~ ~
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . *
char * create shm(shmid, key, size, buf) / * added from uti1ity.c * / key t key; int-* shmid, size ; struct shmid ds *buf; {
char *shm seg;
- 11
-
,\ - if ((*shmid = shmget(key, size, IPC-CREAT I 0666)) < O ) (
perror ("create-shm ( ) : shmget ( ) " ) ; '1 return ((char * ) -1);
) if (shmctl(*shmid, IPC STAT, buf) < O) {
perror ("create-shm (7: shmcti ( ) O') ; return ((char * ) -1);
,
1
i!
/ * Obtiene la dirección de la memoria compartida.'*/ if ((shm-seg = shmat(*shmid, .(char * ) NULL, 1PC.CREAT - I 0 6 6 6 ) ) == (char * ) -1)
( I !Y perror ("create-shm ( ) : shmat ( 1 " ) ; return ((char * ) - 1 ) ;
1 return (shm-seg) ;
char * att shm(shmid, key, size, shm-flag) int *chid; size, shm - flag; key-t key; I
char *shm-seg; ¡I
if ((*shmid = shmget(key, size, O ) ) < O ) í printf("*** In ini, att-shm: problem with shmget ***\n"); return ((char * ) - l ) ;
,! 1
if ( ( s h m seg = shmat<*shmid, (char *)NULL, shm flag)) == (char * ) -1) { printf ( I r * * * In ini, att-shm: problem wilth shmat ***\,"I ; return ((char *). - 1 ) ;
1,
1 return (shm-seg) ;
)
11
~
I\
Apéndice C
i
Guarda - dat0s.c / * * * * * * * * i * * * * * * * * * * t * * * * * * * * * * * * * t * f * * * ~ ~ * ~ ~ * ~ ~ * ~ ~ ~ ~ * ~ * * ~ * * * * ~ ~ * ~ ~ ~ ~ ~ * ~ ~ ~ ~ ~ * ~ ,
* Archivo que guarda los datos que lee de un ayhivo de texto llamado * *datalog.indices que en este caso guarda los canales que reciben señales*
i(
* *de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vasija ¡I
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ARCHIVOS INCLUDE
#include <stdio.h> #include "termlib. h" #include "ccommon . h" #include "shmemiie. h"
PNL VDS *pnlptr; MF-VDS *maapptr; VAS VDS *vasptr; stafic int attfiag=O; void onintr ( 1 ; FILE *fp; '!
1!
? #define MAXINDICES 256
main ( ) t
int flag=l;
long last-secs,current-secs; long last-usec, current-usec; float secs=l; unsigned udoze=100000;
/ * PARA EL TIEMPO*/
/ * micro segundos * / struct timeval tp; struct timezone tzp;
int itimes; float duration; / * " * / !
int sh-getdata(); ¡I
C-4
Apéndice C
char filename[40]; char shmbuf [ 4 *MAXINDICES+16 J ; char tme 191, dt [ 9 ] ; int ni,indices[MAXINDICESl,wherefrom[MAXINDICES];
signal (SIGINT, onintr) ; signal (SIGTERM, onintr) ;
ni=get-indices (indices,wherefrom);
printf ("Enter data save filename: " ) ; do i
gets(fi1ename); ) while ( ! *filename) ;
if ( (fp = fopen(filename, "w"))==NULL) { perror (filename) ; exit ( O ) ;
)
shm getdata (ni, indices, wherefrom, shmbuf+20, ,&attflag) ; mem~pyishmbuf,&pnlptr->date[OI,16); / * first 16 bytes for DAS date * / memcpy(shmbuf+l6,&ni,4); memcpy(shmbuf+20,indices,4*ni); / * and channels indices recorded * / memcpy(shmbuf+20+4*ni,wherefrom,4*ni); / * and channels indices recorded
/ * record number of indices * / , I
* / if (!fwrite(shmbuf,1,8*ni+ZO,fp))
printf ("error writing data\n") ;
/ * ARADE TIEMPO PARA INICIALIZACION * { if ( gettimeofday(&tp,&tzp)) {
printf ("error getting time of day\n"); last-secs=O; last-usec=O;
) else { last secs=tp.tv-sec; iastIusec=tp. tv-usec;
) /*========= FIN DEL TIEMPO DE INICIALIZACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
CLEAR; while (flag != O ) ( / * CICLO PRINCIPAL */
memcpy(shmbuf, &pnlptr->dateto], 16) ; shm-getdata(ni, indices, wherefrom, shmbuf+20, &attflag); memcpy(tme,shmbuf,8); memcpy(dt,shmbuf+8,8); MOVI2,l); printf ( "DAS Time : % s , Date : %s\n", tme, dt 1 ;
if ( ! fwrite (shmbuf, 1,4'ni+20, fp) ) printf("error writing data\n");
/ * TIMING LOOP PER DATA EXCHANGE * /
if ( gettimeofday(&tp,&tzp)) (
c-5
Apéndice C
printf("error getting time of day\n") ; current-secs=O; current-usec=O;
1 else {
current-secs=tp.tv-sec; current-usec=tp.tv-usec;
1 duration=(float) (current secs-last secs)+ !
(float) (current-usec-last-usec) - - /IOOOOOO. o; / *
* / printf ("%f seconds for data save\n",duration)';
if(duration > secs) printf("WARN1NG: data save took %f times more than allotted.\n",
duration/secs); for (itimes= SHM~C(lOOOOOO.O*secs/udoze); itimes>O ; itimes-) (
if ( gettimeofday(&tp,&tzp)) ( printf ("error getting time of day\n"); current-secs=O; .current-usec=O;
1 else I current-secs=tp.tv-sec; current-usec=tp.tv-usec;
1 duration=(float) (current-secs-last-secs)+
if(duration > secs)
usleep(udoze) ; 1 last-secs=current-secs; last-usec=current-usec;
if (itimes<=O)
(float)(current~usec-last~usec)/,l000000.0;
break;
/ *
printf("maxed out on dozing intervals in TIMING function\n"); * /
1
int sh-getdata (numvar, indices, wherefrom, data, attflag) int numvar; int indices [ I ; int wherefrom [ I ; float data[]; int *attflag; I
1
int i, index, reply, ghmid; char *att - s hm0 ;
if (*attflag != 3) I if(SHM C(pn1ptr = (PNL-VDS *)att-shm(&gsmid, PNL KEY, PNL SIZE, O ) ) < O ) {
priñtf ("***In ini, sh-getdata: unable to attach to PN¿ shm ***\n") ;" perror("PNL attaching error");
I/ exit (-1) ; I\
C-6
Apeydice C
if(SHM-C(maapptr = (MAAP VDS *)att shm(&gsmid, MAAP KEY, MAAP SIZE, O)) < - - - -
0) ( printf("***In ini, shm-getdata: unable to attach to MAAP shm ***\n"); 11 perror("MAAP attaching error") ; exit (-1) ;
1 I1
if(SHM C(vaSPtr = (VAS-VDS *)att shmí&gsmid, VAS KEY, VAS SIZE, O ) ) < , O ) ( priñtf ("***in ini , shm-getdata: unable to attach to VAS shm ***\n"); perror ("VAS attaching error") ; exit (-1) ;
I
*attflag = 3; 1 reply = O;
for (i=O; i<numvar; i++) ( index = indices[i]; if (wherefrom[il == O)
if (wherefrom[il == 1)
if (wherefrom[il == 2)
printf ("%f\n",data[il ) ;
data[i] = pnlptr->values[index];
data[i] = maapptr->values[index];
data [i] = vasptr->values [index] ;
I i I
1 return reply;
) ,I
char * create-shm(shmid, key, size, buf) / * added,from uti1ity.c * / key-t key; int *shmid, size; struct shmid-ds *buf; 4
11
I1
/*char *shmatO, *shm-seg;*/ char *shm-seg;
if ((*shmid = shmget(key, size, IPC - CREAT I 0 6 6 6 ) ) < O ) I perror ("create-shm() : shmget í ) " ) ; return ((char * ) -1);
1 if (shmctl(*shmid, IPC-STAT, buf) < O ) (
perror ("create-shm() : shmctl() " ) ; I
return ((char * ) -1); 1
/ * Get shared memory address. * / if ((shm-seg = shmat('shmid, (char '1 NULL, IPC-CREAT I 0666)) == (char * ) -
~
1) perror("create-shm0 : shmat 0" ) ; return ((char * ) -1);
char att-shm(shmid, key, size, shm-flag) int *shmid, size, shm-flag; key-t key;
c-7
Apéndice C I'
{ /*char *shmat O, *shm-seg;*/
char 'shm seg; - if ((*shmid = shmget(key, size, O)) < O) { '
printf("*** In ioc, att-shm: problem with shmget ***\n"); return ((char *)-l);
1 if ((shm-seg = shmat(*shmid, (char *)NULL, ;shm-flag)) == (char * ) - 1 ) ' t
printf("*** In ini, att shm: problem.with shmat ***\n"); return ((char * ) -1); , -
1 return (shm - seg);
1
usage í ) t
I
windup ( )
exit (-1) ;
1 exit (O) ;
1
int get-indices(indices,wherefrom) int indices[l,wherefrom[]; I int dummy, dummy2, count;
if ( (fp=fopen ("datalog. indices", "r") )==NULL) t printf ("Error opening datalog.indices file,\n") ; exit (1) ;
1
count=O; 11 while( (fscanf(fp,"%d %d\n]",&dumy,&dummy2 ) ! = EOF) & & count < MAXINDICES)
11
if(dummy2 > O & & dummy2 <1024) { wherefrom[countl=dumy;
indices [countl=dummy2; printf ("channel %d %d\n",dumy,dummyZ) ; count++;
I I \
else printf ("BAD indice read %d\n",dummy) ; !
1
printf("%d Indices to be recorded\n",count); fclose (fpl ; return (count) ;
void onintr ( ) t fclose(fp); exit (O) ;
C-8
Apéndice C ,(
I Recobra dat0s.c -
I!
#include <stdio,h> #include "term1ib.h"
PNL VDS 'pnlptr; MAAP VDS *maapptr; VAS VDS *vasptr; stafic int attfiag=O; void onintr ( 1 ; FILE *fp;
/ * *+* * * * * ** * ** ** ** * * * * ** ** * *** ** * * * * * ** * * +* * * * * * * * * * ** * ** ** * ** ***** * \
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I1 main ( )
main ( )
( int flag=l; int count,start;
long last-secs, current-secs; long last-usec,current-usec; float secs=l; unsigned udoze=100000; struct timeval tp; struct timezone tzp;
int itimes;
C-9
Apéndice C \
float duration; / * 'I * / int shm putdata(); char filename [40] ;
char tme[9], dt [9] ; int ni, indices [MAXINDICES] , wherefrom[MAXINDICES] ;
signal (SIGINT, onintr) ; signal(SIGTERM, onintr);
ni=get-indices(indices,wherefrom);
printf ("Enter data saved filename: " ) ; do (
gets(fi1ename); } while ( !*filename) ;
char Shmbuf [4*MAXINDICES+16] ;
if ( (fp = fopen(filename, "r"))==NiJLL) t perrorlfilename); exit ( O ) ;
1 printf ("enter start time\n") ; fflush(stdout); scanf ("%d", &start) ;
if (!fread(shmbuf,l,k?*ni+20,fp)) printf ("error reading data\n") ;
memcpy(&ni,shmbuf+16,4); / * despliega numero de indices * /
shm-putdata(ni, indices, wherefrom, shmbuf+20, &attflag); 'I
mem~py(indices,shmbuf+20,4~ni); / * y los canales de dichos * / memcpy(wherefrom,shmbuf+4*ni+20,4*ni);
if ( gettimeofday(&tp,&tzp)) ( printf ("error getting time of day\n") ; last-secs=O; last-usec=O;
1 else (
last-secs=tp.tv-sec; last-usec=tp.tv-usec;
1 1
count=O; CLEAR; printf("!!!! DATA DISPLAY OF PREVIOUSLY RECORDED DATA ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !\n");
while (flag != O)( ' / * CICLO PRINCIPAL * / I,
if (!fread(shmbuf,l,4*ni+20,fp))
memcpy(&pnlptr->date[O] ,shmbuf, 16); printf ("error writing data\n");
I!
II
shm - putdata(ni, indices, wherefrom, shmbuf+ZO, &attflag); I
c-i o
Apéndice C
printf ("DAS Time:%s, Date:%s\n",tme,dt);
count++; if(count>start) (
if ( gettimeofday(&tp,&tzp)){ printf("error getting time of day\n"); current-secs=O; current-usec=O;
I else {
current-secs=tp.tv-sec; current-usec=tp.tv-usec;
I duration=(float) (current-secs-last secs)+
(float) (current - usec-iastrusec) / ~ O O O O O O . O,; /"
* / printf("%f seconds for data save\n",duration);
if(duration > secs) printf("WARN1NG: data save took %f times more than allotted.\n", I duration/secs);
for (itimes= SHM C(1000000.0*secs/udoze); itimes>O ; itimes--1 { if ( gettimeofday(&tp,&tzp)) {. printf ("error getting time of day\n") ; I current-secs=O; current-usec=O; ,
1 else i current-secs=tp.tv-sec; current-usec=tp.tv-usec;
1 duration=(float) (current-secs-last-secs)+
if(duration > secs)
usleep (udoze) ; I last-secs=current-secs; last-usec=current-usec;
(float) (current~usec-last~usec)/lOOOOOO.O;
break;
/ * ' I
if (itimes<=O) printf("maxed out on dozing intervals in TIMING function\n");
* / I
) I
int shm-putdata(numvar, indices, wherefrom, data, attflag) int numvar; int indices[],wherefrom[1; float data[]; int *attflag; {
I c-I 1
Apé$dice C
int i, index, reply, gsmid; struct shmid ds trainbuf; char *att-shm();
if ( 'attflag ! = 3)( if(SHM C(PnlPtr = (PNL-VDS *)att shm(&gsmid, PNL KEY, PNL-SIZE, o ) ) <, o) {
printf ( " * * * In ini. shm-putdafa: unable' to attach to PNL shm **\ne'$ ; perror ( " PNL shm attaching error") ; exit (-1) ;
1 ifíSHM-Címaapptr = (MAAP VDS *)att shm(&gsmid, MAAP KEY, MAAP-SIZE, O)) < - - -
0) { printf("*** In ini, shm-putdata: unable,to attach to MAAP shm **\n"); perror ( " MAAP shm attaching error") ; exit (-1) ; i/
1 ,I if(SHM C(vasptr = (VAS-VDS +)att shm(&gsmidi VAS-KEY, VAS SIZE, O)) < ,P I (
pri%f("*+* In ini, shm-putdata: unable to attach to VAS shm **\n"); perror(" VAS shm attaching error") ; exit (-1) ;
1 *attflag = 3 ;
1 reply = O; for (i=O; i<numvar; it+) {
index = indices [il ; if ( wherefromIi1 ==O)
if ( wherefromlil ==1)
if ( wherefrom[il ==21
printf ("%f\n",data[il);
pnlptr->values[index1 = data[il;
maapptr->values[indexl = data[il;
vasptr->values [index] = data [il ;
1 return reply;
)
char * att shm(shmid, key, size, shm-flag) int *shmid; size, shm-flag; key-t key; i
/ * char *shmatO, *shm-seg; * / char *shm-seg;
if ((*shmid = shmget(key, size, O ) ) < O) { ,
printf ("*** In ioc, att-shm: problem with shmget ***\n") ; 'I return ( (char * ) -1) ; l.
1 II if ((shm-seg = shmat(+shmid, (char *)NULL, shm-flag)) == (char * ) -1) I
11 printf("*** In ini, att-shm: problem with shmat ***\n"); return ((char * ) -1);
) return (shm-seg) ;
Apéndice C
if ((*shmid = shmget(key, size, O)) < O) ( printf("*** In ioc, att-shm: problem with shmget ***\n"); return ((char *)-l);
} if ( (six-seg = shmat (*shmid, (char *)NULL," shm-flag)) == (char * ) -1) {
printf ( ' I * * * In ini, att-shm: problem,with shmat ***\n"); return ((char * ) -1);
) return (shm-seg);
1
usage ( )
I
windup ( ) I
1
exit (-1) ;
exit ( O ) ;
int get indices(indices,wherefrom) int indices[] ,wherefrom[]; t int damy, dummy2, count ;
if ( (fp=fopen("datalog.indices", "r") )==NULL) ( printf("Error opening datalog.indices file\n"); exit (1);
Ij count=O; while( (fscanf(fp,"%d %d\n]",&dummy,&dummyZ) != ,EOF) & & count < MAXINDICES) I
if(dummy2 > O 6 6 dummy2 <1024) í wherefrom[countl=dummy;
indices[countl=dummy2; count++;
1 else
printf ("BAD indice read %d\n",dummyl ;
printf ("%d Indices to be displayed\n", count) ; fclase (fp) ; return (count) ;
1
void onintr ( ) í
fclose(fp); exit ( O ) ;
1
,I
i
Apéndice C
Datalog.indices 11
Canales de memoria de vasija que reciben serial de alarma o guardan valores,lde algún instrumento de control.
2 1 2 5 2 6 2 1 2 10 2 11 2 12 2 13 2 1 4 2 15 2 1 6 2 17 2 1 8 2 22 2 2 3 2 24 2 25 2 26 2 27 2 28 2 29 2 30 2 3 1 2 33 2 34 2 35 2 36 2 39 2 40 2 4 1 2 42 2 43 2 4 4 2 45 2 46 2 47 2 48 2 49 2 50 2 5 1 2 54 2 55 2 56 2 7 1 2 1 2 2 1 3 2 74 2 75 2 76 2 77
I!
II
/I
c-14 !I
top related