• ¿Quién está construyendo tu HMI?

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¿Quién está construyendo tu HMI? Si eres distribuidor, ¿quiénes son los diseñadores de las pantallas HMI estándar? Si eres propietario-usuario, ¿quiénes son los diseñadores de las pantallas operativas? Si las respuestas a estas preguntas son los programadores, ingenieros o diseñadores web que has contratado recién salidos de la universidad, entonces es probable que tengas una HMI (interfaz hombre-máquina) de bajo rendimiento. Si tus pantallas gráficas parecen diagramas de tuberías e instrumentos, repletas de cientos de números y una multitud de colores, no hay duda de que tienes una HMI de bajo rendimiento. Las pantallas operativas no son como las páginas web donde se utilizan luces y brillos para llamar la atención sobre el texto y donde el usuario puede mover el cursor sobre la pantalla para descubrir vínculos activos. Las pantallas operativas las utiliza el personal operativo para controlar e interactuar con el software de un sistema SCADA (de adquisición y control de datos) o un sistema MES (de ejecución de la fabricación). Aportan información sobre la situación del proceso.

Un diseño deficiente de la HMI supone un mayor riesgo

Las pantallas HMI se utilizan para gestionar el funcionamiento y supervisar el proceso. No se pretende sorprender al personal con gráficos espectaculares que distraigan la atención, ni demostrar la potencia del procesador de gráficos integrado con la animación de imágenes casi realistas de los equipos. Estos diseños de HMI no son realmente realistas, ya que por lo general reflejan la imagen de diseño del equipo. No muestran agujeros en los tanques por donde se derrama el fluido, ni válvulas rotas, ni motores parados. Por desgracia, en muchas ocasiones se ha citado el bajo rendimiento del sistema HMI como un importante factor causante de accidentes industriales. La Junta de Seguridad Química (CSB) de Estados Unidos ha estimado la pérdida total debida a un error del operador en 10.000 millones de dólares anuales, y el rendimiento deficiente de las HMI son una de las principales causas. Si tu HMI se diseñó hace más de cinco años, podrías estar llevando a cabo en estos momentos una operación multimillonaria basándote en una HMI que se creó cuando apenas se conocían las prácticas y los principios para diseñar una HMI adecuada. Las interfaces de diseño reciente siguen el principio de HMI de alto rendimiento. Una HMI de alto rendimiento es aquella que se ha diseñado teniendo en cuenta las necesidades funcionales y del usuario, con buena ingeniería de factor humano y compatible con todos los modos de operación, sean normales, anómalos, de inicio, apagado o de conmutación.

Útiles y seguras, no bonitas

El diseño de una HMI de alto rendimiento (HP-HMI) es uno de los casos en los que es importante seguir las buenas prácticas de ingeniería de software utilizadas en el diseño de interfaces de usuario, y no solo copiar los diseños existentes. De no seguirlas, las pantallas pueden terminar pareciéndose a diseños móviles y web mal planteados, con puntos calientes ocultos, texto pequeño, un uso incoherente del color y demasiada o demasiado poca información en cada pantalla. Las buenas prácticas de ingeniería de software incluyen estudios de usabilidad en el laboratorio y en la práctica. En los estudios de usabilidad, los usuarios reciben una formación mínima, por lo general en consonancia con las habilidades mínimas de trabajo, y luego se les pide que realicen tareas específicas utilizando la interfaz de usuario. Todas las interacciones de los usuarios se registran, incluyendo los errores y las repeticiones, para descubrir los aspectos positivos y negativos de la interfaz. Los estudios se realizan a menudo en un laboratorio de usabilidad donde los usuarios pueden dar constantemente sus opiniones sobre la actividad mental; todas las conversaciones, los movimientos del ratón y las pulsaciones de teclado quedan grabados; y a veces incluso los movimientos oculares se registran para ver en qué punto de la pantalla buscan los usuarios la información. Todas las grabaciones se analizan posteriormente para reducir la confusión del usuario, se realizan cambios en la interfaz y se repiten las pruebas. Puede parecer mucho trabajo, pero en realidad es solo un pequeño porcentaje del esfuerzo total requerido para el diseño de las HMI. Los estudios de usabilidad suelen ser cortos. Por lo general, solo se requieren unas cuantas horas de pruebas y uno o dos expertos en usabilidad.

La analogía más cercana a las pantallas de HMI de alto rendimiento son las pantallas de seguimiento del mercado de valores. Normalmente, solo hay unos cuantos elementos que se están mostrando todo el tiempo. En estos casos, solo se necesitan los valores actuales para decidir si es necesario tomar alguna medida. La mayoría de los elementos solo se muestran cuando alcanzan ciertos límites. Pueden ser valores límite reales o cuando la tendencia indica que un elemento se está acercando a un límite. Entonces, el usuario puede profundizar para ver la tendencia, tal vez mirar una tendencia a más largo plazo, o enlazar con información relacionada. El propósito de la interfaz no es controlar el proceso, sino aportar información sobre la situación y supervisar las actividades automáticas.

Normas de diseño de HMI
 
Afortunadamente, hay ayuda para el diseño de HMI de alto rendimiento, tanto en las normas formales, como en las normas generales. Las normas formales incluyen: ISA 101 Interfaces hombre-máquina para sistemas de automatización de procesos (borrador), NUREG-0700 Rev. 2-2002 Instrucciones para la revisión del diseño de interfaces hombre-máquina, ISO 9241 Requisitos ergonómicos para oficinas con terminales virtuales, ISO 11064 Diseño ergonómico de los centros de control, EEMUA 201 Puestos de control de plantas de procesos que utilizan interfaces hombre-máquina: Una guía para abordar los problemas de diseño y problemas operativos de las interfaces hombre-máquina y directrices del Consorcio ASM: Diseño efectivo de la pantalla del operador.
 
A pesar de estas directrices, no existe una receta estándar para el diseño de una buena pantalla. Hay demasiadas variables para poder definir un conjunto de reglas que sea de aplicación en todos los casos, como el conocimiento de los operadores, las normas locales relativas a colores y símbolos, el alcance del control y la complejidad del proceso. Las reglas generales son: el diseño debe ser funcional para un máximo de 15 años, debe proporcionar una descripción exacta del proceso, debe ser simple en su diseño, debe ser diseñado tanto para situaciones normales, como para anomalías, se debe diferenciar entre los requisitos del sistema de seguridad y los requisitos de control de procesos y debe permitir fuentes de información complementarias, tales como los sistemas CCTV, cámaras web y otros sensores visuales.
 
Algunos de los peores errores en el diseño de las HMI están relacionados con el uso de los colores y la distribución de la información. Existen reglas muy específicas para el uso del color y el tamaño de la fuente en las pantallas en las normas mencionadas. El color de fondo se debe seleccionar teniendo como propósito optimizar la diferenciación de color y evitar la fatiga ocular o la vista cansada, por lo que normalmente se utiliza un fondo gris. Estudios recientes sugieren que la aberración cromática que se produce con el envejecimiento del ojo humano se produce antes de lo que se cree y que provoca que el azul y el violeta se vean grises. De modo que debería evitarse el uso de letras azules y violetas. No debe utilizarse solo el color para indicar un elemento importante; la codificación redundante de información importante, con símbolos o iconos, puede ayudar a resolver las limitaciones del color. Si es posible, la información debe codificarse con el posicionamiento espacial y patrones de agrupación establecidos. Cuando se utilice el color para dar énfasis, deberá emplearse con cautela y uniformidad. Cuando se haya asignado a un color un uso o un significado específico, no se deberá utilizar ningún otro color con el mismo fin, especialmente cuando tenga la funcionalidad de alertar. La mente humana es excelente detectando patrones, por lo que es recomendable utilizar códigos de colores, agrupaciones y símbolos para mejorar el conocimiento de la situación y dirigir la atención de los usuarios hacia los elementos importantes, en lugar de utilizar gráficos llamativos.
 
 
La formación se traduce en ahorro
 
El diseño de una HMI de alto rendimiento es una habilidad adquirida que requiere la información continua de los laboratorios de usabilidad y los estudios de usabilidad. Si tus HMI se están diseñando sin unas reglas generales o sin estudios de usabilidad, es probable que tengas interfaces que serían más apropiadas para programadores que para operadores, o lo que es peor, para sitios web y no para operaciones de producción. Una plantilla de desarrollo con formación sobre las reglas de las HMI de alto rendimiento se traduce en la mejora del rendimiento de los trabajadores, una reducción de los errores de funcionamiento y, potencialmente, en un ahorro de millones de dólares al año en relación con la pérdida de información crítica.
 
- Dennis Brandl es presidente de BR&L Consulting en Cary, North Carolina (Estados Unidos), www.brlconsulting.com. Su firma se centra en la fabricación de IT. Puedes ponerte en contacto con él en dbrandl@brlconsulting.com. Revisado por Mark T. Hoske, director de contenidos de Medios CFE, Ingeniería de control e Ingeniería de planta, mhoske@cfemedia.com.
 

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