Comprendre et appliquer la conception Hmi pour une surveillance efficace de l'automatisation

La conception d'interfaces homme-machine (HMI) joue un rôle crucial dans l'automatisation industrielle, agissant comme pont entre les opérateurs de machines et les systèmes industriels, leur permettant de surveiller efficacement les processus, les équipements de contrôle et les problèmes de dépannage. La conception efficace de HMI représente la différence critique entre des opérations efficaces, sûres et des erreurs coûteuses qui entraînent des pertes de production, des incidents de sécurité et des frustrations de l'opérateur.

Un IMC intuitif et bien conçu améliore la productivité, réduit les erreurs humaines et améliore la sécurité au travail. Des systèmes IMC bien conçus réduisent la charge cognitive sur les opérateurs en présentant des informations dans des hiérarchies logiques qui correspondent aux modèles mentaux de flux de processus et de relations d'équipement, avec des recherches démontrant que les opérateurs utilisant des interfaces correctement conçues prennent des décisions plus rapidement de 40 à 60 % en cas de situations anormales.

Qu'est-ce que le design d'interface homme-machine?

La conception de l'interface homme-machine (HMI) crée des systèmes et des écrans permettant aux utilisateurs d'interagir avec des machines, des logiciels de développement ou des appareils, lorsqu'une personne utilise une interface visuelle ou numérique pour donner une commande ou recevoir des retours d'une machine.

Chaque interface homme-machine est finalement conçue pour aider les gens à voir ce qui se passe, à agir au besoin et à rester en contrôle. La valeur d'une interface homme-machine (HMI) est dérivée de la façon dont elle aide l'opérateur de planchers de l'usine à superviser le processus de fabrication, comme peu importe comment un processus de fabrication automatisé peut être, il est toujours nécessaire qu'un opérateur le surveille, le contrôle et, parfois, intervient pour résoudre les problèmes.

L'évolution de la technologie de l'IMH

Les premiers jours des interfaces de contrôle étaient des banques de commutateurs physiques, de compteurs analogiques et d'enregistreurs de cartes papier, suivies par le premier HMI qui étaient des écrans de tubes à rayons cathodiques (CRT) qui affichaient des graphiques simples, puis des écrans à cristaux liquides (LCD) qui introduisaient la couleur à l'interface. L'introduction d'écrans tactiles a marqué une percée majeure dans la technologie, facilitant le développement d'interfaces conviviales qui présentaient des données en temps réel et fournissaient un moyen de contrôle intuitif et attrayant visuellement.

Avec l'évolution des IMC, leurs capacités se sont considérablement développées, offrant désormais une gamme de fonctionnalités pour améliorer les fonctionnalités, telles que l'enregistrement des données, la gestion des alarmes, l'accès à distance et le diagnostic. Avec l'avènement de l'informatique en nuage et de l'Internet des objets (IoT), les IMC sont devenus encore plus puissants, permettant une surveillance et un contrôle en temps réel de n'importe où dans le monde.

Il y a vingt ans, les travailleurs industriels utilisaient des IHM simples avec un seul logiciel jusqu'à l'expiration du produit, mais aujourd'hui, les smartphones établissent de nouveaux standards pour l'expérience utilisateur, et les travailleurs natifs du numérique attendent des interfaces sophistiquées qui miroirnt la fonctionnalité du smartphone comme un minimum nu – même dans les environnements d'usine.

Le cadre normalisé ISA-101

ISA-101 (Human Machine Interfaces for Process Automation Systems) est une norme internationale publiée par l'International Society of Automation (ISA) qui définit les meilleures pratiques pour la conception de HMI en automatisation industrielle, couvrant la hiérarchie d'affichage, l'utilisation des couleurs, l'intégration des alarmes, l'interaction utilisateur et la gestion du cycle de vie. La série de normes et de rapports techniques ISA-101 fournit une feuille de route fiable pour la conception, la mise en œuvre, l'exploitation et le maintien des interfaces de machines humaines (HMI) dans les systèmes modernes d'automatisation des processus, en mettant l'accent sur l'amélioration de la sécurité, de la qualité, de la productivité et de la fiabilité.

Ces principes découlent de la recherche en ingénierie des facteurs humains et de décennies d'expérience en automatisation industrielle dans divers environnements de fabrication et de procédés.

L'approche du cycle de vie de l'IMH

La création et le maintien d'une stratégie efficace d'IMH sont des processus en plusieurs étapes qui peuvent s'étendre sur des décennies, depuis les concepts initiaux jusqu'au déclassement, l'ISA-101 adoptant une approche fondée sur le cycle de vie pour une gestion efficace de l'IMH et cherchant à identifier, définir et répondre à différents besoins tout au long de cette période.

Les principales étapes du cycle de vie de l'IMH sont la conception, la mise en oeuvre et l'exploitation, avec la philosophie, le guide de style et les trousses d'outils de l'IMH qui fournissent un ensemble de documents cohérents pour la gestion de l'IMH sur le site ou dans l'ensemble de l'entreprise, tandis que des processus de travail continus – y compris le MDC, la vérification et la validation – peuvent se produire tout au long du cycle de vie.

Document de philosophie de l'IMH

Le document de philosophie de l'IMH explique les principes et les objectifs de la gestion de l'IMH sur le site ou dans une entreprise plus vaste, et est indépendant de la plateforme d'automatisation, expliquant comment le cycle de vie ISA-101 sera mis en œuvre, ainsi que les rôles et responsabilités des personnes concernées.

Guide de style de l'IMH

Le Guide HMI Style explique les aspects spécifiques de la mise en œuvre de la philosophie HMI dans un environnement de plateforme de système d'automatisation spécifique, en comprenant les mécanismes de la plate-forme de système d'automatisation utilisée pour s'assurer que l'implémentation est facilement durable et en veillant à ce que les capacités intégrées standard de la plate-forme soient utilisées autant que possible.

Principes fondamentaux d'une conception efficace de l'IMH

Les principes de conception de base de l'IMH établissent les fondements de la création d'interfaces d'opérateur efficaces, indépendamment de l'industrie, de la plate-forme ou de l'application.

Hiérarchie visuelle et architecture de l'information

La hiérarchie visuelle guide l'attention de l'opérateur à l'information la plus importante tout en maintenant la connaissance de l'état général du système, avec une mise en œuvre hiérarchique appropriée en utilisant la taille, la couleur, le contraste, la position et l'animation pour créer une distinction claire entre les alarmes critiques, les variables de processus importantes et les informations de base dont les opérateurs ont besoin pour le contexte mais pas pour l'action immédiate.

L'architecture de l'information organise le contenu de l'IMH dans des structures logiques qui correspondent aux modèles de l'opérateur de l'équipement de processus et des stratégies de contrôle, avec une organisation efficace suivant le flux de processus, le regroupement de l'équipement ou les zones fonctionnelles plutôt que des arrangements arbitraires.

Simplification sans perte d'information

La simplification ne signifie pas l'élimination d'informations importantes, c'est-à-dire l'organisation et la présentation efficaces de l'information sans encombre ni confusion, avec des écrans HMI bien conçus qui transmettent clairement des relations complexes de processus grâce à une présentation réfléchie, à une abstraction appropriée et à un regroupement logique plutôt que de montrer chaque point de données simultanément.

Un HMI bien conçu avec les composants d'interface appropriés devrait afficher uniquement les informations essentielles dans une présentation propre et structurée, en améliorant l'efficacité et la facilité d'utilisation en montrant seulement les données essentielles pour éviter les encombrements d'écran.

Indication non ambitieuse et étiquetage clair

Une indication non ambitieuse permet aux opérateurs de déterminer l'état de l'équipement, les conditions d'alarme et les variables de traitement en un coup d'oeil sans interpréter les symboles ambigus ou lire le texte détaillé, avec une nette différenciation visuelle entre l'équipement en marche et l'équipement arrêté, les conditions normales et anormales, et les modes de commande automatique et manuel qui empêchent toute interprétation erronée.

L'étiquetage significatif utilise des noms descriptifs que les opérateurs comprennent plutôt que des abréviations cryptographiques, des noms de marques PLC ou une terminologie technique. Les étiquettes doivent correspondre à la compréhension de la machine ou des opérations par les utilisateurs (leur modèle mental), car les utilisateurs ne peuvent pas se référer au réservoir par son étiquette technique même si c'est la désignation technique, plutôt que de se référer à elle par un nom plus familier.

L'ISA-101 fournit un cadre et des lignes directrices pour la conception et la mise en oeuvre des IHM dans les industries de procédés, en mettant l'accent sur la création d'interfaces qui améliorent la sécurité, l'efficacité et la fiabilité des interventions opérationnelles.

La hiérarchie des affichages à quatre niveaux

Les modèles d'affichage HMI devraient être basés sur l'analyse des tâches et l'ergonomie, et non sur les P&ID, les affichages devant permettre l'exécution de tâches détaillées ainsi qu'un aperçu du domaine de contrôle de l'opérateur, et une hiérarchie de navigation d'affichage élaborée permettant à l'opérateur de percer jusqu'à des niveaux de détail plus élevés, l'ISA-101 recommandant qu'il n'y ait pas plus de quatre niveaux de hiérarchie.

Niveau 1 - Aperçu Affichage : L'écran d'aperçu montre l'ensemble du processus à un niveau élevé avec des indicateurs de rendement clés et un état pour chaque grande section, servant d'écran d'accueil et d'écran qui devraient apparaître après toute période d'inactivité.Les écrans de niveau 1 ou de niveau 2 devraient être basés sur le domaine de contrôle de l'opérateur et les ICR (indicateurs de rendement clés), non fondés sur les P&ID, et devraient fournir un état concis mais informatif du processus.

Niveau 2 - Écrans de surface: Les écrans de surface montrent un écran par grande section de processus montrant les détails de l'équipement, les paramètres de fonctionnement et les commandes locales.

Niveau 3 - Détails de la tâche Affichages:[ Les opérateurs peuvent contrôler des composants individuels tels que des pompes, des vannes ou des chaudières de ce niveau, équipés des données en temps réel, des commandes et des états opérationnels détaillés nécessaires, conçus pour une participation active au processus, où la plupart des opérations de routine sont exécutées.

Niveau 4 - Configuration et diagnostics:[ Les écrans de niveau 4 sont utilisés pour les réglages, les activités de maintenance, le diagnostic du système et les tâches de configuration et sont souvent associés à des commandes de faces pour les appareils, les séquences, les paramètres d'unité, etc., avec ces interfaces moins fréquemment accessibles et généralement réservées au personnel spécialisé, y compris des réglages détaillés qui peuvent ajuster les paramètres du processus ou de l'équipement, et fournir des données diagnostiques complètes utiles pour le dépannage et l'entretien.

Les opérateurs devraient pouvoir atteindre n'importe quel écran de n'importe quel autre écran en deux touches ou clics. Éviter les arbres de navigation profonde. Chaque niveau est conçu pour fournir des informations contextuelles pertinentes aux besoins opérationnels spécifiques et aux rôles des utilisateurs, en veillant à ce que les opérateurs ne soient pas submergés par des données inutiles mais aussi leur permettre d'évaluer rapidement et précisément les situations opérationnelles et de prendre des décisions éclairées.

Théorie des couleurs et normes de conception visuelle

L'un des aspects les plus mal compris de l'ISA-101 est son approche de l'utilisation des couleurs. Beaucoup croient que l'ISA-101 se contente de préconiser l'utilisation de graphiques ternes et à échelle grise sur les interfaces de machines humaines (HMI), que certains opérateurs trouvent maladroit et inspirant, mais cette perception manque l'intention plus large et beaucoup plus cruciale de la norme : améliorer la convivialité et promouvoir une prise de décision efficace grâce à des conceptions HMI bien organisées.

L'objectif des arrière-plans gris

L'IMH efficace suit les principes de haute performance ISA-101 : fond gris au lieu de graphiques colorés, hiérarchie de l'information de l'aperçu au détail, utilisation limitée de la couleur. L'approche de fond gris sert un objectif spécifique : il permet de réserver la couleur pour indiquer des conditions anormales et des informations critiques, rendant ces éléments immédiatement visibles pour les opérateurs.

Utilisez la couleur, la position, l'isolement et la taille pour souligner les informations importantes. Lorsque la couleur est utilisée avec parcimonie sur un fond neutre, il devient un outil puissant pour attirer l'attention sur ce qui compte le plus.

Conception pour les déficiences de couleur

La conception moderne de l'IMH doit tenir compte des opérateurs présentant différents types de déficiences de vision de couleur. Les meilleures pratiques comprennent l'utilisation de méthodes de codage redondantes qui ne reposent pas uniquement sur la couleur pour transmettre des informations critiques.

Systèmes de gestion des alarmes et de notification

Les opérateurs ont besoin de systèmes d'alarme clairs et bien organisés pour réagir rapidement aux problèmes potentiels. La gestion efficace des alarmes est l'un des aspects les plus critiques de la conception de l'HMI, qui a une incidence directe sur les temps de réponse de l'opérateur et les résultats en matière de sécurité.

Priorité et présentation des alertes

Les systèmes d'alarme devraient clairement distinguer les différents niveaux de priorité, en veillant à ce que les alarmes critiques captent immédiatement l'attention de l'opérateur, alors que les notifications moins prioritaires ne créent pas de distraction inutile.

Les capacités de rayonnage et de suppression des alarmes devraient être intégrées à l'IMH, mais avec des niveaux de sécurité appropriés et des minuteries automatiques sans protection, sans que l'alarme soit définitivement réduite au silence sans un examen de la gestion du changement.

Prévention des inondations

Une des situations les plus dangereuses de l'automatisation industrielle se produit lorsque les opérateurs sont confrontés à des inondations d'alarme, soit des dizaines ou des centaines d'alarmes qui s'activent simultanément en cas de situation anormale.

Visualisation des données et affichages analogiques

Les objectifs les plus importants à mettre en oeuvre pour optimiser l'IMH sont de transformer les données en informations utiles et d'attirer l'attention sur les informations les plus importantes pour l'opérateur.

Avantages des écrans analogiques

Les écrans analogiques sont plus efficaces que les écrans numériques pour mettre les données dans un contexte pratique, comme la façon dont une montre analogique est meilleure qu'une montre numérique pour montrer combien de temps vous avez jusqu'à votre prochaine réunion lorsque vous êtes pressé, car la montre numérique a simplement des chiffres qui vous montrent l'heure qu'il est alors qu'une montre analogique affiche l'heure actuelle et rend facile de voir combien de temps il reste.

À partir de ce petit exemple, vous pouvez imaginer combien les écrans analogiques plus faciles font pour évaluer des dizaines de valeurs de processus sur un écran, avec l'opérateur instantanément capable de voir où les conditions actuelles se situent en comparaison des conditions souhaitées.

Tendances intégrées et données historiques

Utiliser des tendances intégrées qui montrent où les données sont en tête. Permettre une réutilisation et une intégration faciles des tendances et des données historiques. Les affichages de tendances aident les opérateurs à comprendre non seulement les conditions actuelles mais aussi la direction et le taux de changement, permettant une intervention proactive avant que les conditions n'atteignent des seuils critiques.

Sensibilisation à la situation et efficacité de l'opérateur

Un IHM bien conçu facilite une surveillance humaine efficace, améliore la sensibilisation à la situation et réduit les risques associés aux défaillances du système ou aux scénarios inattendus. L'approche en plusieurs couches décrite par l'ISA-101 est essentielle pour maintenir la sensibilisation à la situation.

Soutien à la prise de décisions sous pression

En transmettant efficacement des informations importantes, un IMC à haute performance peut aider les exploitants à évaluer rapidement ce qu'il faut faire. Les IMC, qui ont la capacité de présenter de grandes quantités d'informations de manière facilement digestible, ont contribué à des gains importants en efficacité, avec des données en temps réel sur les variables de processus, l'état de l'équipement et les mesures de production permettant aux exploitants de prendre rapidement des décisions éclairées.

Un HMI bien conçu est la différence entre un opérateur qui prend un problème en développement en quelques secondes et celui qui regarde un écran plein de couleurs clignotantes pendant que la production se met à s'arrêter, avec des écrans mal conçus conduisant à des temps de réponse plus lents, des taux d'erreur plus élevés et des opérateurs frustrés qui ont recours à des solutions de rechange qui sapent le système.

Réduction de la charge cognitive

La charge cognitive désigne l'effort mental nécessaire pour traiter l'information et prendre des décisions. La conception efficace de l'IMH minimise la charge cognitive inutile en présentant l'information sous des formats intuitifs, en utilisant des conventions cohérentes et en éliminant les encombrements visuels.

Typographie et présentation textuelle

Le texte sur les écrans HMI doit être clair et facile à lire car il est important pour la compréhension de la navigation par les utilisateurs, en utilisant la police Sans Serif pour améliorer la lisibilité et une taille de police cohérente pour les données, les légendes, le titre et les en-têtes (généralement la police 10pt).

Les données primaires doivent être plus grandes et utiliser une police de caractères plus grande que les étiquettes et les unités correspondantes pour faire ressortir les données. Les tailles des polices dépendent de la taille de l'écran et de la façon dont les utilisateurs voient le moniteur, avec un grand moniteur monté haut sur un mur ou un plafond qui est destiné à montrer des données à distance des utilisateurs potentiellement ayant besoin d'une police plus grande qu'un moniteur vu de près.

Les données numériques qui sont liées et destinées à être comparées devraient être comme justifiées avec l'alignement des points décimals. Cet alignement facilite la lecture rapide et la comparaison des valeurs par les opérateurs.

Réceptivité et performance en temps réel

Un IHM qui accuse un retard par rapport au processus est pire qu'aucun IHM du tout, avec des taux de rafraîchissement de l'écran qui doivent être suffisamment rapides pour que les opérateurs perçoivent l'affichage comme un temps réel, avec un taux de mise à jour d'une seconde approprié pour la plupart des applications de processus, bien que les applications discrètes à grande vitesse comme les systèmes de montage automatisés puissent nécessiter des mises à jour de sous-secondes sur les indicateurs critiques.

Testez vos performances HMI dans des conditions réalistes : charges d'alarme complètes, écrans multiples ouverts, logage d'historiens actifs et le réseau transportant du trafic normal, car les problèmes de performance qui apparaissent uniquement sous charge sont les plus dommageables parce qu'ils se produisent précisément lorsque l'opérateur a le plus besoin du système.

Conception et personnalisation des données

Les opérateurs de machines ne possèdent pas tous le même niveau d'expertise technique, avec une personnalisation des IMC pour différents niveaux d'utilisation, ce qui améliore la convivialité et l'efficacité.

Participation des utilisateurs finaux à la conception

La mise en œuvre d'une bonne conception de l'IMH implique une collaboration entre les ingénieurs, les concepteurs et les utilisateurs finaux. Les fournisseurs d'automatisation et les intégrateurs de systèmes qui conseillent les utilisateurs tout en développant ce document peuvent tirer parti des expériences de travail par l'intermédiaire des implémentations de l'IMH dans de nombreux secteurs.

Les systèmes HMI devraient évoluer en fonction des retours d'informations des opérateurs réels pour maximiser leur convivialité. Un HMI ne devrait jamais être considéré comme statique, avec des systèmes nécessaires à la surveillance périodique, pour recueillir et évaluer les retours des utilisateurs, et pour effectuer des révisions afin d'optimiser les affichages HMI au fil du temps, avec la procédure comprenant des journaux de changement détaillés.

Technologies et plateformes modernes de l'IMH

Le marché de l'automatisation industrielle offre de nombreuses plateformes HMI, chacune avec des forces et des capacités spécifiques. Comprendre les fonctionnalités spécifiques à la plateforme aide les concepteurs à tirer parti des fonctionnalités intégrées plutôt que de créer des solutions personnalisées.

Plateformes populaires HMI

L'allumage (Perspective) utilise une conception réactive intégrée pour les IDM mobiles et exploite la bibliothèque des composants pour une apparence et une sensation cohérentes. FactoryTalk View utilise des objets globaux pour des composants réutilisables et implémente la navigation via des macros d'affichage. AVEVA InTouch utilise des graphiques ArchestrA pour des éléments d'affichage évolutifs et réutilisables.

Conception mobile et réactive

Les environnements industriels modernes exigent des conceptions HMI qui soutiennent à la fois les opérateurs expérimentés et le nouveau personnel, fonctionnent de façon fiable sur différentes tailles d'écran et résolutions, s'intègrent parfaitement aux appareils mobiles et fournissent la sensibilisation à la situation nécessaire pour un contrôle efficace des processus dans des systèmes d'automatisation de plus en plus complexes.

Des tableaux de bord défilants et des mises en page adaptatives et réactives deviennent standard, certains systèmes automatisant même le placement des éléments pour que les utilisateurs n'aient pas à se soucier des décisions de conception, garantissant que les tableaux de bord restent lisibles et fonctionnels sur n'importe quel appareil.

Écailabilité et maintien à long terme

Votre architecture HMI doit rester fiable à mesure que la technologie évolue et que les exigences des utilisateurs changent, avec une efficacité à court terme qui compte, mais un véritable succès, la conception pour une adaptabilité à long terme.

Architecture par composante

Les développeurs et les concepteurs peuvent mieux travailler ensemble pour optimiser les performances de HMI – à court terme et à long terme – en composant votre architecture et en ne créant pas de solution monolithique. Construire des composants modulaires et réutilisables pour rendre la création de tableau de bord simple et cohérente, organiser le contenu avec des sections pour la clarté et la focalisation, et permettre une visualisation flexible et guidée des données, y compris des widgets personnalisés.

Qu'il s'agisse d'un panneau de commande pour l'utilisation de machines lourdes ou d'un combiné de surveillance de la sécurité d'une centrale électrique, les concepteurs HMI devraient viser une architecture cohérente et évolutive, avec une architecture cohérente provenant de l'utilisation de technologies bien établies pour tous vos composants et modules HMI et en alignant votre conception de logiciels HMI, architecture, documentation et code source.

Avantages de la normalisation

La cohérence et l'évolutivité sont essentielles pour garantir la fiabilité et la fonctionnalité avancées des logiciels, car elles vous permettent de vous adapter aux dernières tendances, de l'intégration de nouveaux modèles d'IA à l'adaptation au nouveau matériel, de travailler avec de nombreux partenaires en utilisant une technologie bien établie, de réduire les coûts de maintenance en alignant toutes les parties clés de la production de logiciels, et d'aider les nouveaux développeurs et les clients à réutiliser les composants et modules logiciels précédents.

Sécurité et contrôle d'accès

La sécurité est essentielle dans l'automatisation industrielle, empêchant les changements non autorisés aux paramètres de la machine. Les systèmes modernes HMI doivent mettre en œuvre des mesures de sécurité robustes, y compris l'authentification des utilisateurs, le contrôle d'accès basé sur le rôle, l'enregistrement des audits et la protection contre les cybermenaces.

Un HMI bien conçu constitue une protection essentielle contre les cybermenaces, empêchant l'accès non autorisé et assurant l'intégrité des opérations de véhicules dans des environnements de plus en plus connectés. Bien que cette référence concerne les applications automobiles, le principe s'applique également à l'automatisation industrielle où les systèmes connectés font face à des défis de sécurité similaires.

Protocoles de communication et intégration

Les IMC doivent soutenir divers protocoles de communication pour assurer une intégration transparente avec un large éventail d'équipements industriels, avec certains des protocoles les plus courants, dont Ethernet/IP, PROFINET et MODBUS TCP/IP pour la communication Ethernet et PROFIBUS.

Le choix du protocole affecte la capacité de l'HMI à communiquer avec les PLC, les capteurs et d'autres appareils du système d'automatisation. L'HMI doit souvent interagir avec les systèmes de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) pour une surveillance et un contrôle de niveau supérieur.

Essais, validation et mise en service

Dans le cadre du modèle du cycle de vie ISA-101, les nouveaux écrans HMI et les écrans révisés devraient être testés avant leur mise en service, un système de simulation pouvant améliorer considérablement les activités d'essai et de formation.

Les essais complets devraient comprendre des essais fonctionnels pour vérifier le fonctionnement de toutes les commandes et de tous les écrans, des essais de performance dans des conditions de charge réalistes, des essais d'utilisation avec les opérateurs réels et la validation que l'IMH satisfait à toutes les exigences et normes spécifiées.

Formation et compétences des opérateurs

Même l'IMH le mieux conçu exige une formation appropriée de l'opérateur pour réaliser son plein potentiel. Les programmes de formation devraient couvrir non seulement la façon d'utiliser l'interface, mais aussi la logique de processus sous-jacente, les procédures de réponse à l'alarme et les techniques de dépannage.

Les efforts de mise en oeuvre de l'ISA-101 comprennent des exigences en matière de tests, de documentation et de formation. Une formation efficace permet aux opérateurs de comprendre les capacités de l'IMH et de l'utiliser efficacement tant dans les opérations normales que dans les situations anormales.

Gestion des processus de changement (GPM)

Aider les utilisateurs finaux à établir un processus de gestion des changements de stratégie, d'affichage, de graphisme, d'emplacement, etc., avec la procédure, y compris les exigences en matière de test et de formation.

Un processus robuste de MOC garantit que les modifications de l'IMH sont correctement évaluées, testées, documentées et communiquées avant leur mise en oeuvre, ce qui empêche les conséquences imprévues et maintient l'intégrité du système au fil du temps.

Considérations spécifiques à l'industrie

Bien que l'ISA-101 énonce des principes généraux applicables à l'ensemble des industries, certains secteurs peuvent avoir des exigences uniques. Les industries de procédés comme la fabrication de produits chimiques, le pétrole et le gaz et les produits pharmaceutiques exigent souvent des capacités étendues de gestion des alarmes et de contrôle des lots.

Ce guide complet de conception de l'HMI a été développé par des ingénieurs d'automatisation industrielle avec 20 ans d'expérience dans la conception d'interfaces d'opérateurs pour le traitement chimique, la fabrication, le traitement de l'eau et les installations de production d'électricité.

Erreurs courantes de conception de l'IMH à éviter

Lorsqu'un HMI n'est pas dans un état optimal, il peut devenir plus un obstacle qu'une solution, l'un des problèmes HMI les plus courants étant que les écrans sont tellement encombrés de couleur et de détail qu'il est difficile pour l'opérateur d'évaluer rapidement la situation.

D'autres erreurs courantes sont notamment :

Utilisation des noms de balises PLC au lieu d'étiquettes conviviales pour l'opérateur
Organisation d'expositions en fonction de l'emplacement du matériel plutôt que des tâches opérationnelles
Mise en œuvre de modèles de navigation incohérents sur différents écrans
Surutilisation de l'animation et des éléments dynamiques qui distrairent plutôt que d'informer
Éviter de tester les performances HMI dans des conditions de charge réalistes
Négligence de recueillir et d'intégrer les commentaires de l'opérateur
Créer des hiérarchies de navigation profonde qui nécessitent des clics excessifs pour atteindre des informations critiques

Mesurer l'efficacité de l'IMH

Les organisations devraient établir des mesures pour évaluer l'efficacité de l'IMH et identifier les possibilités d'amélioration.Les indicateurs de rendement clés pourraient comprendre le temps de réponse de l'opérateur aux alarmes, la fréquence des erreurs de l'opérateur, le temps nécessaire pour accomplir des tâches communes, les scores de satisfaction de l'opérateur et les taux d'incident liés aux problèmes d'utilisation de l'IMH.

En adoptant ces normes, les équipes peuvent réduire les erreurs de l'opérateur et améliorer la sensibilisation à la situation. La quantification de ces améliorations aide à justifier des investissements dans les améliorations de l'IMH et démontre la valeur opérationnelle de suivre les normes de conception.

Tendances futures de la conception de l'IMH

Le domaine de la conception HMI continue d'évoluer avec les technologies émergentes et les attentes changeantes des opérateurs. L'intelligence artificielle et l'apprentissage machine commencent à permettre l'analyse prédictive et le filtrage intelligent des alarmes. La réalité augmentée offre de nouvelles possibilités pour superposer l'information numérique sur l'équipement physique.

En explorant les défis d'utilisation, les progrès technologiques et l'intégration de technologies en évolution rapide comme l'intelligence artificielle, l'intelligence artificielle (réalité augmentée) et les contrôles fondés sur les gestes, cette étude montre comment les IMC efficaces réduisent la charge cognitive tout en maintenant leur fonctionnalité.

SPS 2025 a renforcé que la conception de tableau de bord est à la fois universelle et nuancée, avec des tableaux de bord maintenant une attente de base, mais le véritable défi étant de les rendre intuitives, cohésives et vraiment utiles.

Stratégies pratiques de mise en œuvre

La norme ISA-101 fournit un cadre officiel pour la conception de l'IMH, mais vous n'avez pas besoin de mettre en œuvre un document de philosophie complet de l'IMH pour apporter des améliorations significatives, avec des lignes directrices pratiques tirées de décennies de construction et de mise en service d'équipements d'automatisation dans toutes les industries.

Commencer par les systèmes existants

Les organisations qui possèdent des systèmes HMI existants peuvent mettre en œuvre des améliorations progressives plutôt que de demander des remaniements complets. Se concentrer d'abord sur les écrans les plus critiques et les améliorations les plus importantes.

Construction de nouveaux systèmes

Pour les nouveaux projets de l'IMH, investir du temps dès le départ dans l'élaboration de documents de guide complets sur la philosophie et le style. Créer des modèles réutilisables et des bibliothèques de composants.

Cela peut vous aider dans la mise en œuvre de ISA 101.01 dans votre application en fournissant des lignes directrices réutilisables qui suivent les normes comme point de départ pour votre propre guide de style HMI, qui peut être simplifié en tirant parti des bibliothèques réutilisables comme votre boîte à outils HMI pour la mise en œuvre.

Considérations relatives aux coûts et ROI

L'investissement dans la conception correcte de l'IMH est modeste par rapport au coût du système d'automatisation qu'il contrôle, mais l'impact sur les opérations quotidiennes est disproportionnée, avec un opérateur qui fait confiance à l'interface et qui peut trouver rapidement l'information comme un opérateur qui continue à fonctionner.

Même aujourd'hui, avec les nouveaux outils et approches offerts à l'IMH, de nombreux utilisateurs finaux dépenseront jusqu'à 10 000 $ ou plus pour développer chaque page de graphiques de l'IMH pour leurs opérations de processus.

Ressources pour l'apprentissage continu

Les professionnels qui cherchent à approfondir leur expertise en conception de l'IMH disposent de nombreuses ressources. La norme ISA-101 elle-même fournit des conseils complets, tandis que les rapports techniques s'étendent sur des sujets spécifiques.

Des livres comme «The High-Performance HMI Handbook» fournissent des conseils pratiques basés sur l'expérience sur le terrain. Les communautés en ligne et les organisations professionnelles facilitent le partage des connaissances entre les concepteurs HMI et les professionnels de l'automatisation.

Pour plus d'informations sur les normes et les meilleures pratiques en matière d'automatisation industrielle, visitez le site Web de la Société internationale d'automatisation.

Conclusion

La conception efficace de l'IMH représente bien plus que la création de graphiques attrayants ou la mise en oeuvre de la technologie la plus récente. Elle nécessite une approche systématique fondée sur l'ingénierie des facteurs humains, les normes de l'industrie et l'expérience pratique en matière d'exploitation. ISA-101 est plus qu'une simple ligne directrice pour l'utilisation de graphiques à échelle grise.

La conception de l'IMH joue un rôle crucial dans la détermination de la capacité de l'exploitant à gérer efficacement les systèmes d'une installation industrielle, particulièrement lorsqu'il détecte et résout une situation anormale, en adoptant des normes de conception, telles que celles élaborées par des groupes tels que l'ANSI et l'ISA, permettant aux organisations d'ajouter un contexte précieux aux données d'une manière cohérente, claire et évolutive.

En suivant les principes établis, en faisant participer les utilisateurs finaux tout au long du processus de conception, en mettant en oeuvre une gestion adéquate du cycle de vie et en s'engageant à améliorer continuellement les systèmes d'IMH, les organisations peuvent créer des systèmes d'IMH qui permettent aux exploitants de surveiller et de contrôler efficacement et en toute sécurité les systèmes d'automatisation complexes.

Les systèmes d'automatisation continuent de se développer en complexité et en capacité, et l'importance d'interfaces homme-machine efficaces ne fera que s'accroître.