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El diseño de Interface de Maquina Humana (HMI) juega un papel crucial en la automatización industrial, actuando como puente entre operadores de máquinas y sistemas industriales, permitiéndoles monitorear procesos, equipos de control y problemas eficientemente. El diseño eficaz de HMI representa la diferencia crítica entre operaciones eficientes y seguras de plantas y errores costosos que conducen a pérdidas de producción, incidentes de seguridad y frustración de los operadores.

Un HMI intuitivo y bien diseñado mejora la productividad, reduce el error humano y mejora la seguridad en el lugar de trabajo. Los sistemas HMI bien diseñados reducen la carga cognitiva en los operadores presentando información en jerarquías lógicas que coinciden con modelos mentales de flujo de procesos y relaciones de equipo, con la investigación demostrando que los operadores que utilizan interfaces correctamente diseñadas toman decisiones 40-60% más rápido durante situaciones anormales.

¿Qué es el diseño de la interfaz de la equinidad humana?

El diseño de interfaz de máquina-humana (HMI) crea sistemas y pantallas para que los usuarios interactúen con máquinas, software de desarrollo o dispositivos, donde una persona utiliza una interfaz visual o digital para dar un comando o recibir comentarios de una máquina. Una interfaz de máquinas-humanas (HMI) es una interfaz digital o física que permite a los operadores interactuar con maquinaria, procesos de control y visualizar datos.

Cada interfaz de máquina-humana está diseñada para ayudar a la gente a ver qué está pasando, tomar acción cuando sea necesario y mantenerse en control. El valor de una interfaz de Maquina- Humanos (HMI) se deriva de lo bien que ayuda al operador de planta-floor a supervisar el proceso de fabricación, ya que no importa lo automatizado que sea un proceso de fabricación, todavía hay una necesidad de un operador para monitorearlo, controlarlo, y, a veces, intervenir para resolver problemas.

La evolución de la tecnología HMI

Los primeros días de interfaces de control consistían en bancos de interruptores físicos, contadores analógicos y grabadores de gráficos de papel, seguidos por el primer HMI que fueron pantallas de tubo de rayos catode (CRT) que mostraban gráficos simples, luego pantallas de cristal líquido (LCDs) que presentaban color a la interfaz. La introducción de pantallas sensibles al tacto marcó un gran avance en la tecnología, facilitando el desarrollo de interfaces fáciles de interfaz.

Como han evolucionado los IMC, sus capacidades se expandieron significativamente, ofreciendo ahora una gama de características para mejorar la funcionalidad, como la logging de datos, la gestión de alarmas, el acceso remoto y el diagnóstico. Con el advenimiento de la computación de la nube y el Internet de las Cosas (IoT), los IMC se han vuelto aún más poderosos, permitiendo el monitoreo y control en tiempo real desde cualquier lugar del mundo.

Hace veinte años, los trabajadores industriales utilizaron HMIs simples con un solo software hasta que el producto caducó, pero hoy en día, los smartphones están estableciendo nuevos estándares para la experiencia del usuario, y los trabajadores digitales nativos esperan interfaces sofisticadas que reflejan la funcionalidad del teléfono inteligente como mínimo simple, incluso en entornos de fábrica.

Marco estándar ISA-101

ISA-101 (Interfaces de Máquina Humana para Sistemas de Automatización de Procesos) es un estándar internacional publicado por la Sociedad Internacional de Automatización (ISA) que define las mejores prácticas para el diseño de HMI en automatización industrial, cubriendo la jerarquía de visualización, el uso de color, integración de alarmas, interacción de usuarios y gestión de ciclos de vida. La serie ISA-101 de estándares e informes técnicos proporciona una guía de confianza para diseñar, implementar, operar y mantener sistemas de calidad de automatización moderna (MI)

Estos principios se derivan de la investigación de factores humanos y décadas de experiencia en automatización industrial en diversos entornos de proceso y fabricación. Todas las recomendaciones siguen las normas ISA-101 y las mejores prácticas de la industria probada.

El enfoque del ciclo de vida HMI

Crear y mantener una estrategia eficaz de IMC es un proceso multi-paso que puede abarcar décadas desde conceptos iniciales hasta descomunicación, con ISA-101 tomando un enfoque de ciclo de vida a la gestión eficaz de IMC y buscando identificar, definir y abordar diferentes necesidades en este período de tiempo. Como un verdadero estándar basado en el ciclo de vida, ISA-101 define cómo utilizar mejor las tecnologías a través de todas las fases del ciclo de vida HMI, desde el diseño a través de implementación, operaciones y la alarma 611

Las principales etapas del ciclo de vida de HMI son Diseño, Implementación y Opera, con Filosofía HMI, Guía de Estilos y Herramientas que proporcionan un conjunto de documentación consistente para la gestión de HMI en el sitio o en toda la empresa, mientras que los procesos de trabajo continuos, incluyendo MOC, Auditoría y Validación, pueden ocurrir durante todo el ciclo de vida.

HMI Philosophy Document

El HMI Philosophy Document explica los principios y objetivos de la gestión de HMI en el sitio o en la empresa mayor, y es independiente de la plataforma de automatización, explicando cómo se implementará el ciclo de vida ISA-101, y las funciones y responsabilidades de los individuos involucrados. La filosofía HMI proporciona principios rectores independientes o de plataforma específicos para el diseño HMI en su planta.

Guía de estilo HMI

La Guía HMI Style explica aspectos específicos de la implementación de la filosofía HMI dentro de un entorno de plataforma de sistema de automatización específico, con la comprensión de la mecánica de la plataforma de sistema de automatización que se utiliza asegurando de que la implementación sea fácilmente sostenible, y garantizando que las capacidades estándar incorporadas de la plataforma se utilicen tanto como sea posible. Al implementar estos principios en un proyecto real, priorizar plantillas de pantalla antes de construir pantallas individuales, definir diseño de encabezado, paleta de colores, tamaño de alarma, tamaño de fuentes, estilo de banners, estilos.

Principios básicos de un diseño eficaz de HMI

Los principios básicos del diseño de HMI establecen la base para crear interfaces eficaces de operador independientemente de la industria específica, plataforma o aplicación. Las áreas de enfoque clave incluyen diseño centrado en el ser humano, estructuras de visualización eficaces, interacción de usuario intuitiva y la importancia de la formación de operadores.

Arquitectura de la Jerarquía Visual e Información

La jerarquía visual guía la atención del operador a la información más importante, manteniendo la conciencia del estado general del sistema, con la correcta implementación jerárquica utilizando tamaño, color, contraste, posición y animación para crear una distinción clara entre alarmas críticas, variables importantes del proceso, e información de fondo que los operadores necesitan para la acción contextual pero no inmediata.

La arquitectura de la información organiza contenido de HMI en estructuras lógicas que coinciden con los modelos mentales de los equipos de procesos y estrategias de control, con organización eficaz tras el flujo de proceso, agrupación de equipos o áreas funcionales en lugar de arreglos arbitrarios.

Simplificación sin pérdida de información

La simplificación no significa eliminar información importante, sino organizar y presentar información de manera eficiente sin desorden ni confusión, con pantallas de HMI bien diseñadas que transmiten relaciones complejas de proceso claramente a través de un diseño reflexivo, una abstracción adecuada y un agrupamiento lógico en lugar de mostrar cada punto de datos posible simultáneamente.

Un HMI bien diseñado con los componentes de interfaz adecuados debe mostrar sólo información esencial en un diseño limpio y estructurado, mejorando la eficiencia y la usabilidad mostrando sólo datos esenciales para evitar el desorden de pantalla.

Indicación inequívoca y etiquetado claro

Indicación inequívoca garantiza que los operadores pueden determinar el estado del equipo, las condiciones de alarma y procesar variables de un vistazo sin interpretar símbolos ambiguos o leer texto detallado, con clara diferenciación visual entre el equipo de funcionamiento y detenido, condiciones normales y anormales, y modos de control automático versus manual que impiden la malinterpretación.

El etiquetado significativo utiliza nombres descriptivos que los operadores entienden en lugar de abreviaciones crípticas, nombres de etiquetas PLC o terminología de ingeniería. Las etiquetas deben coincidir con la comprensión de los usuarios de la máquina o las operaciones (su modelo mental), ya que los usuarios pueden no referirse al tanque por su etiqueta técnica, aunque esa es la designación técnica, en lugar de referirse a él por un nombre más familiar.

Estructura de la Jerarquía y la Navegación

ISA-101 proporciona un marco y directrices para el diseño y la implementación de las IMC en las industrias de procesos, enfatizando la creación de interfaces que mejoran la seguridad, eficiencia y fiabilidad de las respuestas operativas. Uno de los aspectos más importantes de ISA-101 es su enfoque jerárquico para la organización de visualización.

La Jerarquía de la pantalla de cuatro niveles

Los diseños de pantalla HMI deben basarse en análisis de tareas y ergonomía, no en P plagaamp;IDs, con pantallas que deben proporcionar para la ejecución de tareas detalladas, así como una visión general del dominio del operador de control, y una jerarquía de navegación de pantalla desarrollada permitiendo al operador perforar hacia niveles mayores de detalle, con ISA-101 recomendando no más de cuatro niveles de jerarquía.

יstrong]Level 1 - Descripción Visualización: Seguido/fuertengilo La pantalla muestra todo el proceso a un nivel alto con indicadores clave de rendimiento y estado para cada sección principal, sirviendo como pantalla de inicio y la pantalla que debe aparecer después de cualquier período de inactividad. Las pantallas de nivel 1 o Nivel 2 deben basarse en el dominio del operador de control y los indicadores de rendimiento clave, no basados en Prómplos, y deben proporcionar un proceso informativo.

неритинилинилилилилили 2 - Pantallas de área: Seguidos / sólidos de campo muestran una pantalla por sección de proceso principal mostrando detalles de equipo, parámetros operativos y controles locales.

√STRUMENTO DE LA PUERTA 3 - Indicaciones de Detalle de tareas: Se realiza/fuerte Los operadores pueden controlar componentes individuales como bombas, válvulas o calderas de este nivel, equipados con los datos, controles y estados operativos detallados necesarios, diseñados para el compromiso activo con el proceso, donde se ejecutan la mayoría de las operaciones rutinarias.

لерителинилининили 4 - Configuración y diagnósticos: se utilizan pantallas de nivel 4 para configuraciones, actividades de mantenimiento, diagnósticos de sistemas y tareas de configuración y se asocian a menudo con controles de placas faciales para dispositivos, secuencias, parámetros de unidad, etc., con estas interfaces menos accedidas y normalmente restringidas al personal especializado, incluyendo configuraciones detalladas que pueden ajustar los parámetros del proceso o equipo, y proporcionar datos de diagnóstico completos útiles para el mantenimiento.

Prácticas óptimas de navegación

Los operadores deben poder acceder a cualquier pantalla desde cualquier otra pantalla dentro de dos toques o clics. Evite los árboles de navegación profundos. Cada nivel está diseñado para proporcionar información que sea contextualmente relevante a necesidades operacionales específicas y funciones de usuario, asegurando que los operadores no estén abrumados por datos innecesarios, sino también para permitirles evaluar rápidamente y con precisión las situaciones operacionales y tomar decisiones informadas.

Teoría de colores y estándares de diseño visual

Uno de los aspectos más mal entendidos de ISA-101 es su enfoque del uso de los colores. Muchos creen que ISA-101 simplemente aboga por el uso de gráficos aburridos y a escala gris sobre las interfaces de máquinas humanas (HMIs), que algunos operadores encuentran visualmente despreocupados e inspirantes, sin embargo, esta percepción pierde la intención más amplia y mucho más crucial de la norma: mejorar la usabilidad y promover la toma de decisiones efectiva mediante el diseño bien organizado.

El propósito de los fondos grises

HMI eficaz sigue los principios de alto rendimiento ISA-101: fondo gris en lugar de gráficos coloridos, jerarquía de información de la vista general al detalle, uso limitado del color. El enfoque de fondo gris sirve un propósito específico: permite que el color se reserve para indicar condiciones anormales e información crítica, haciendo estos elementos inmediatamente visibles a los operadores.

Usar color, posición, aislamiento y tamaño para enfatizar información importante. Cuando el color se utiliza esparingamente contra un fondo neutro, se convierte en una herramienta poderosa para llamar la atención sobre lo que más importa.

Diseño para el deterioro del color

El diseño moderno de HMI debe tener en cuenta para los operadores con diferentes tipos de deficiencias de visión de color. Las mejores prácticas incluyen el uso de métodos de codificación redundantes que no dependen exclusivamente del color para transmitir información crítica. Esto podría incluir combinar el color con la forma, posición, brillo o etiquetas de texto para asegurar que todos los operadores puedan interpretar el estado del sistema con precisión, independientemente de sus habilidades de percepción de color.

Sistemas de gestión y notificación de alarmas

Los operadores necesitan sistemas de alarma claros y bien organizados para responder rápidamente a posibles problemas. Una gestión eficaz de alarma es uno de los aspectos más críticos del diseño de HMI, que impacta directamente los tiempos de respuesta del operador y los resultados de seguridad.

Priorización y presentación de alarma

Los sistemas de alarma deben distinguir claramente entre diferentes niveles de prioridad, asegurando que las alarmas críticas captan inmediatamente la atención del operador, mientras que las notificaciones de baja prioridad no crean distracción innecesaria. Hacer que las alarmas y notificaciones intuitivas, reduciendo la carga cognitiva.

Las capacidades de estantería y supresión de alarmas deben ser incorporadas en el HMI, pero con niveles de seguridad apropiados y temporizadores automáticos sin ayuda, sin que la alarma sea silenciada permanentemente sin una revisión de gestión de cambio.

Prevención de inundaciones de Alarma

Una de las situaciones más peligrosas en la automatización industrial ocurre cuando los operadores enfrentan inundaciones de alarma — docenas o cientos de alarmas activando simultáneamente durante una situación anormal. El diseño eficaz de HMI evita inundaciones de alarmas mediante la racionalización inteligente de alarmas, agrupando alarmas relacionadas, y aplicando una lógica de supresión de alarma adecuada que impide que las alarmas de en cascada de los operadores abrumadores cuando más necesitan claridad.

Visualización de datos y pantallas analógicas

Los objetivos más importantes en los que se debe centrar la atención en la optimización del HMI son convertir los datos en información útil y señalar la información más importante para que el operador pueda ver.

Ventajas de pantallas analógicas

Las pantallas analógicas son más eficaces que las pantallas digitales al poner los datos en un contexto práctico, similar a cómo un reloj analógico es mejor que un reloj digital al mostrar cuánto tiempo tiene hasta su próxima reunión cuando usted está en una prisa, ya que el reloj digital simplemente tiene números que muestran qué hora es mientras que un reloj analógico muestra el tiempo actual y hace que sea fácil ver cuánto tiempo se queda.

Desde ese pequeño ejemplo, se puede imaginar cuántas pantallas analógicas más fáciles hacen que sea para evaluar decenas de valores de proceso en una pantalla, con el operador instantáneamente capaz de ver dónde están las condiciones actuales en comparación con las condiciones deseadas.

Tendencias incorporadas y datos históricos

Utilice las tendencias incrustadas que muestran hacia dónde se dirigen los datos. Permita que las tendencias y los datos históricos sean fácilmente reutilizados e integrados. Las pantallas de tendencias ayudan a los operadores a comprender no sólo las condiciones actuales sino la dirección y tasa de cambio, permitiendo una intervención proactiva antes de que las condiciones lleguen a umbrales críticos.

Conciencia de la situación y eficacia del operador

Un IMC bien diseñado facilita la supervisión humana efectiva, aumenta la conciencia de la situación y mitiga los riesgos asociados con fallos del sistema o escenarios inesperados. El enfoque escalonado esbozado por la ISA-101 es fundamental para mantener la conciencia de la situación.

Apoyo a la adopción de decisiones en situación de presión

Al transmitir información importante de manera efectiva, un HMI de alto rendimiento puede ayudar a los operadores a evaluar rápidamente lo que hay que hacer. Los HMI, con su capacidad de presentar grandes cantidades de información de manera fácil de digerir, contribuyeron a importantes avances en eficiencia, con datos en tiempo real sobre variables de proceso, estado de equipo y métricas de producción que facultan a los operadores para tomar decisiones informadas rápidamente.

Un HMI bien diseñado es la diferencia entre un operador que atrapa un problema en desarrollo en segundos y uno que mira una pantalla llena de colores de flash mientras la producción se detiene, con pantallas mal diseñadas que conducen a tiempos de respuesta más lentos, tasas de error más altas y operadores frustrados que recurren a soluciones que socavan el sistema.

Reduciendo carga cognitiva

La carga cognitiva se refiere al esfuerzo mental necesario para procesar información y tomar decisiones. El diseño eficaz de HMI minimiza la carga cognitiva innecesaria presentando información en formatos intuitivos, utilizando convenciones consistentes y eliminando el desorden visual. Esto permite a los operadores enfocar sus recursos mentales en la comprensión de las condiciones de proceso y tomando decisiones de control apropiadas en lugar de luchar para interpretar la propia interfaz.

Tipografía y Presentación de Textos

El texto en las pantallas HMI debe ser claro y fácil de leer ya que es importante para la comprensión de la navegación de los usuarios, utilizando la fuente Sans Serif para mejorar la legibilidad y un tamaño de fuente consistente para datos, leyendas, títulos y encabezados (típicamente fuente 10pt).

Los datos primarios deben ser más grandes y utilizar una tipografía audaz, utilizando un tamaño de fuente más grande que sus etiquetas y unidades correspondientes para hacer destacar los datos. Los tamaños de la fuente dependen del tamaño de la pantalla y de cómo los usuarios ven el monitor, con un monitor grande montado en una pared o techo que se supone para mostrar datos a distancia de los usuarios que potencialmente necesitan una fuente más grande que un monitor visto de cerca.

Los datos numéricos relacionados y destinados a comparar deben ser ajustados con los puntos decimales alineados. Esta alineación facilita a los operadores escanear y comparar rápidamente los valores.

Responsabilidad y rendimiento en tiempo real

Un HMI que se retrasa detrás del proceso es peor que ningún HMI en absoluto, con las tasas de actualización de pantalla necesita ser lo suficientemente rápido que los operadores perciben la pantalla como en tiempo real, con una tasa de actualización de un segundo adecuado para la mayoría de las aplicaciones de proceso, aunque aplicaciones discretas de alta velocidad como sistemas de montaje automatizados pueden requerir actualizaciones de segundo ciclo en indicadores críticos.

Prueba tu rendimiento de HMI en condiciones realistas: cargas de alarma completas, múltiples pantallas abiertas, registro de historiadores activo, y la red que transporta tráfico normal, ya que los problemas de rendimiento que aparecen sólo bajo carga son los más dañinos porque ocurren precisamente cuando el operador necesita el sistema más.

Diseño y personalización centrado en el usuario

Not all machine operators have the same level of technical expertise, with customizing HMIs for different user levels improving usability and efficiency. Modern HMI systems should support role-based access and customization, allowing different user groups to access the information and controls relevant to their responsibilities.

Usuarios finales en diseño

La implementación de un buen diseño HMI implica colaboración entre ingenieros, diseñadores y usuarios finales. Proveedores de automatización e integradores de sistemas asesorando a los usuarios mientras que el desarrollo de este documento puede aprovechar experiencias de trabajo a través de implementaciones HMI en muchas industrias. Realizar pruebas de usuarios ayuda a identificar problemas de usabilidad antes del despliegue, y recopilar información de los operadores durante el funcionamiento permite una mejora continua.

Los sistemas HMI deben evolucionar basándose en la retroalimentación del operador del mundo real para maximizar la usabilidad. Un HMI nunca debe considerarse estático, con sistemas necesarios para la vigilancia periódica, para la recolección y evaluación de la retroalimentación del usuario, y para realizar revisiones para optimizar las pantallas HMI con el tiempo, con el procedimiento incluyendo registros de cambio detallados.

Modernas tecnologías y plataformas HMI

El mercado de automatización industrial ofrece numerosas plataformas HMI, cada una con fortalezas y capacidades específicas. Comprender funciones específicas de plataforma ayuda a los diseñadores a aprovechar la funcionalidad integrada en lugar de crear soluciones personalizadas.

Plataformas HMI populares

Ignition (Perspective) utiliza un diseño receptivo integrado para las IMCs amigables con móviles y aprovecha la biblioteca de componentes para un aspecto y una sensación consistentes. FactoryTalk View utiliza objetos globales para componentes reutilizables y implementa la navegación a través de macros de visualización. AVEVA InTouch utiliza gráficos ArchestrA para elementos de visualización escalables y reutilizables.

Diseño móvil y responsable

Los entornos industriales modernos exigen diseños de HMI que apoyen tanto a operadores experimentados como a nuevos personal, funcionen de forma fiable en diferentes tamaños y resoluciones de pantalla, integren sin problemas con dispositivos móviles y proporcionen la conciencia de la situación necesaria para un control eficaz de procesos en sistemas de automatización cada vez más complejos.

Los paneles escrollables y los diseños adaptativos y sensibles se están volviendo estándar, con algunos sistemas incluso automatizando la colocación de elementos para que los usuarios no tengan que preocuparse por las decisiones de diseño, asegurando que los paneles de control sigan siendo legibles y funcionales en cualquier dispositivo.

Escalabilidad y mantenimiento a largo plazo

Su arquitectura HMI necesita mantenerse confiable a medida que la tecnología evoluciona y demanda cambios, con la importancia de la eficiencia a corto plazo, pero el éxito verdadero que significa diseñar para la adaptabilidad a largo plazo.

Arquitectura basada en componentes

Los desarrolladores y diseñadores pueden trabajar mejor juntos para optimizar el rendimiento de HMI, tanto a corto plazo como a largo plazo, mediante la integración de su arquitectura y no la creación de una solución monolítica. Construir componentes modulares y reutilizables para hacer la creación de tableros de instrumentos simples y consistentes, organizar contenido con secciones para la claridad y el enfoque, y permitir la visualización de datos flexibles pero guiados, incluyendo widgets personalizados.

Ya sea un panel de control para operar maquinaria pesada o un teléfono de mano que monitorice la seguridad de una central eléctrica, los diseñadores de HMI deben apuntar a una arquitectura consistente y escalable, con una arquitectura consistente que viene de utilizar tecnología bien establecida para todos sus componentes y módulos HMI y alinear su diseño de software HMI, arquitectura, documentación y código fuente.

Beneficios de la Normalización

La coherencia y la escalabilidad son cruciales para garantizar la fiabilidad y funcionalidad avanzada del software a largo plazo, ya que le permiten adaptarse a las últimas tendencias desde la incorporación de nuevos modelos de IA para adaptarse a nuevos hardware, trabajar con múltiples socios utilizando tecnología bien establecida, reducir los costos de mantenimiento alineando todas las partes clave de la producción de software, y ayudar a nuevos desarrolladores y clientes a reutilizar componentes y módulos de software anteriores.

Control de seguridad y acceso

La seguridad es fundamental en la automatización industrial, evitando cambios no autorizados en la configuración de la máquina. Los sistemas modernos de HMI deben implementar medidas de seguridad sólidas, incluyendo la autenticación de usuarios, control de acceso basado en roles, registro de auditorías y protección contra amenazas cibernéticas.

Un IMC bien diseñado sirve como una salvaguardia crucial contra las amenazas cibernéticas, evitando el acceso no autorizado y garantizando la integridad de las operaciones vehiculares en entornos cada vez más conectados. Si bien esta referencia se refiere a las aplicaciones automotrices, el principio se aplica igualmente a la automatización industrial, donde los sistemas conectados enfrentan problemas de seguridad similares.

Protocolos de comunicación e integración

Los HMI deben apoyar varios protocolos de comunicación para garantizar la integración sin problemas con una amplia gama de equipos industriales, con algunos de los protocolos más comunes, como Ethernet/IP, PROFINET y MODBUS TCP/IP para la comunicación basada en Ethernet, y PROFIBUS.

The choice of protocol affects the HMI's ability to communicate with PLCs, sensors, and other devices in the automation system. HMIs often need to interact with Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems for higher-level monitoring and control.

Pruebas, validación y Comisión

Como parte del modelo de ciclo de vida ISA-101, se deben probar las pantallas HMI nuevas y revisadas antes de ser puestas en funcionamiento, con un sistema de simulación capaz de mejorar mucho las actividades de prueba y capacitación.

Las pruebas completas deben incluir pruebas funcionales para verificar todos los controles y pantallas funcionan según lo previsto, pruebas de rendimiento en condiciones realistas de carga, pruebas de usabilidad con operadores reales, y validación de que el HMI cumple todos los requisitos y estándares especificados.

Competencia de capacitación y operadores

Incluso el HMI mejor diseñado requiere una formación adecuada para el operador para lograr su pleno potencial. Los programas de capacitación deben cubrir no sólo cómo utilizar la interfaz, sino también la lógica de proceso subyacente, los procedimientos de respuesta de alarma y técnicas de solución de problemas.

Los esfuerzos de la fase de implementación ISA-101 incluyen requisitos para pruebas, documentación y capacitación. La capacitación efectiva asegura que los operadores entiendan las capacidades del HMI y lo pueden utilizar eficazmente durante operaciones normales y situaciones anormales.

Gestión de los procesos de cambio (MOC)

Ayuda a los usuarios finales a establecer un proceso para gestionar cambios en la estrategia, pantallas, gráficos, ubicaciones, etc., con el procedimiento incluyendo los requisitos de prueba y capacitación. En la fase de operaciones, ISA-101 cubre la gestión de cambios y requisitos para operaciones de IMC, mantenimiento y descomunicación.

Un proceso sólido de MOC garantiza que las modificaciones de HMI sean evaluadas, probadas, documentadas y comunicadas adecuadamente antes de su implementación, lo que evita consecuencias no deseadas y mantiene la integridad del sistema con el tiempo.

Consideraciones específicas de la industria

Aunque ISA-101 proporciona principios generales aplicables en industrias específicas, los sectores específicos pueden tener requisitos únicos. Las industrias del proceso como fabricación química, petróleo y gas, y los productos farmacéuticos a menudo requieren una amplia capacidad de gestión de alarmas y control de lotes. La fabricación discreta puede priorizar actualizaciones de datos de alta velocidad y visualización de estado de máquina.

Esta guía integral de diseño HMI ha sido desarrollada por ingenieros de automatización industrial con 20 años de experiencia diseñando interfaces de operador para el procesamiento químico, fabricación, tratamiento de agua y instalaciones de generación de energía.

Errores comunes de diseño HMI para evitar

Cuando un HMI no está en un estado óptimo puede convertirse en más de un obstáculo que una solución, con uno de los problemas más comunes de HMI es que las pantallas se estremecen tanto con el color y el detalle que es difícil para el operador evaluar rápidamente la situación.

Otros errores comunes incluyen:

  • Usando nombres de etiquetas PLC en lugar de etiquetas fáciles de operar
  • Organizar pantallas basadas en la ubicación del equipo en lugar de tareas operacionales
  • Implementación de patrones de navegación inconsistentes en diferentes pantallas
  • Sobreutilización de elementos dinámicos y de animación que distraen en lugar de informar
  • No probar el rendimiento de HMI en condiciones de carga realistas
  • Desvelar para reunir e incorporar la retroalimentación del operador
  • Crear jerarquías de navegación profunda que requieren clics excesivos para llegar a información crítica

Medición de la eficacia del HMI

Las organizaciones deben establecer métricas para evaluar la eficacia de las IAM e identificar oportunidades de mejora. Los indicadores clave de rendimiento podrían incluir tiempo de respuesta del operador a alarmas, frecuencia de errores del operador, tiempo necesario para completar tareas comunes, puntajes de satisfacción del operador y tasas de incidencia relacionadas con problemas de usabilidad de las IAM.

Al adoptar estas normas, los equipos pueden reducir el error del operador y mejorar la conciencia de la situación. Cuantificar estas mejoras ayuda a justificar la inversión en las actualizaciones de HMI y demuestra el valor de negocio de las siguientes normas de diseño.

Tendencias futuras en HMI Design

El campo del diseño de HMI sigue evolucionando con las tecnologías emergentes y las expectativas cambiantes del operador. La inteligencia artificial y el aprendizaje automático están empezando a permitir el análisis predictivo y el filtrado inteligente de alarma. La realidad aumentada ofrece nuevas posibilidades de superponer la información digital sobre el equipo físico. El control de voz y las interfaces basadas en gestos pueden complementar los métodos de entrada tradicionales en aplicaciones apropiadas.

Al explorar los desafíos de usabilidad, los avances tecnológicos y la integración de tecnologías de rápida evolución como AI (Inteligencia Artificial), AR (Realidad Aumentada), y controles basados en gestos, este estudio destaca cómo los IAM efectivos minimizan la carga cognitiva manteniendo la funcionalidad.

SPS 2025 reforzó que el gran diseño de tablero es universal y matizado, con tableros de mando ahora una expectativa de base, pero el verdadero desafío es hacerlos intuitivos, cohesivos y realmente útiles.

Estrategias de aplicación práctica

La norma ISA-101 proporciona un marco formal para el diseño de HMI, pero no necesita implementar un documento completo de filosofía HMI para hacer mejoras significativas, con directrices prácticas extraídas de décadas de construcción y puesta en marcha de equipos de automatización en todas las industrias.

Empezando con sistemas existentes

Las organizaciones con sistemas HMI heredados pueden implementar mejoras incrementalmente en lugar de requerir rediseños completos. Enfócate primero en las pantallas más críticas y mejoras de mayor impacto. Normalizar el uso de colores, mejorar la presentación de alarmas y mejorar la navegación antes de abordar rediseños globales.

Construcción de nuevos sistemas

Para nuevos proyectos de HMI, invierte tiempo en el desarrollo de documentos completos de filosofía y guías de estilo. Cree plantillas reutilizables y bibliotecas de componentes. Involucre a los operadores temprano en el proceso de diseño y realice pruebas iterativas a lo largo del desarrollo.

Esto puede ayudarle en la implementación de ISA 101.01 en su aplicación proporcionando pautas reutilizables que siguen los estándares como punto de partida para su propia Guía de estilo HMI, que puede ser simplificado aún más mediante el aprovechamiento de bibliotecas reutilizables como su kit de herramientas HMI para la implementación.

Consideraciones de costos y ROI

La inversión en el diseño adecuado de HMI es modesta en comparación con el costo del sistema de automatización que controla, pero el impacto en las operaciones diarias es desproporcionadamente grande, con un operador que confía en la interfaz y puede encontrar información rápidamente siendo un operador que mantiene la producción funcionando.

Incluso hoy con las nuevas herramientas y enfoques ofrecidos para HMI, muchos usuarios finales gastarán hasta $10,000 o más para desarrollar cada página de gráficos HMI para sus operaciones de proceso. Sin embargo, esta inversión paga dividendos a través de tiempos de inactividad reducidos, resolución de problemas más rápido, menos errores de operador, y mejores resultados de seguridad.

Recursos para el aprendizaje ulterior

Los profesionales que buscan profundizar su experiencia en diseño HMI tienen numerosos recursos disponibles. La norma ISA-101 proporciona una orientación integral, mientras que los informes técnicos se expanden sobre temas específicos.Las conferencias industriales ofrecen oportunidades para ver las implementaciones del mundo real y aprender de los profesionales experimentados.

Libros como "El Manual HMI de Alto Personal" proporcionan orientación práctica basada en la experiencia de campo. Comunidades y organizaciones profesionales facilitan el intercambio de conocimientos entre diseñadores de HMI y profesionales de la automatización. Muchos proveedores de automatización ofrecen programas de capacitación específicos para sus plataformas.

Para más información sobre las normas y mejores prácticas de automatización industrial, visite el sitio web יa href="https://www.isa.org/"Consejo Internacional Sociedad de Automación seleccionada/a títulos de propiedad. Se pueden encontrar recursos adicionales sobre la ingeniería de factores humanos a través del sitio web https://www.hfes.org/" Confeccionar Factores y Sociedad de Ergonomía Sec.

Conclusión

El diseño eficaz de HMI representa mucho más que crear gráficos atractivos o aplicar la última tecnología. Requiere un enfoque sistemático basado en la ingeniería de factores humanos, estándares de la industria y experiencia práctica operativa. ISA-101 es más que una directriz para utilizar gráficos en escala gris, es un enfoque integral del diseño de HMI que mejora la eficacia y la seguridad del operador, con comprensión y aplicación de la organización de HMIs basada en niveles, según lo prescrito por ISA-101, permitiendo que las industrias para mejorar significativamente su eficacia de procesos operativos.

El diseño de HMI desempeña un papel crítico en la determinación de la capacidad de un operador para gestionar los sistemas de una instalación industrial de manera efectiva, especialmente cuando detecta y resuelve una situación anormal, adoptando estándares de diseño, como los desarrollados por grupos como ANSI e ISA, permitiendo a las organizaciones añadir un contexto valioso a los datos de una manera consistente, clara y escalable.

Siguiendo los principios establecidos, que involucran a los usuarios finales durante todo el proceso de diseño, implementando una gestión adecuada del ciclo de vida y comprometiéndose a una mejora continua, las organizaciones pueden crear sistemas de IMC que faculten verdaderamente a los operadores para monitorear y controlar sistemas de automatización complejos de forma segura y eficiente. La inversión en un diseño adecuado de IMC ofrece rendimientos mensurables mediante una mayor seguridad, errores reducidos, tiempos de respuesta más rápidos y una mayor productividad operacional.

A medida que los sistemas de automatización sigan creciendo en complejidad y capacidad, la importancia de interfaces eficaces de máquina de máquinas humanas sólo aumentará. Organizaciones que priorizan la excelencia de diseño HMI se posicionan para el éxito operacional en un paisaje industrial cada vez más competitivo y exigente.