Aumentando a eficiência por meio de um design aprimorado de HMI e UI/UX

As plantas industriais têm acesso a mais dados operacionais do que nunca.

O problema mais difícil é decidir de quais informações as pessoas realmente precisam e apresentá-las com clareza suficiente para apoiar decisões rápidas.

Um operador que responde a uma condição anormal do processo não pode passar vários minutos procurando em telas e centenas de valores.

Um engenheiro que investiga o desempenho de um equipamento precisa de contexto histórico, e não de leituras isoladas.

Um gerente de produção pode precisar de uma visão totalmente diferente, mostrando disponibilidade, produção, qualidade e outros indicadores-chave de desempenho.

Isso torna o design de Interface Homem-Máquina mais do que um exercício gráfico.

O design de IHM fica entre os dados de automação e a tomada de decisões humanas.

Uma estratégia sólida de Interface do Usuário e Experiência do Usuário ajuda a transformar valores de controladores, alarmes e registros históricos em informações que as pessoas realmente podem usar.

O objetivo não é tornar as telas industriais visualmente impressionantes.

O objetivo é reduzir o esforço necessário para entender o que o processo está fazendo, onde é preciso atenção e qual ação deve ocorrer em seguida.

Os dados industriais só são úteis quando as pessoas conseguem interpretá-los

Os sistemas de controle modernos podem coletar enormes quantidades de informações de CLPs, acionamentos, instrumentos, sensores e dispositivos de campo inteligentes.

No entanto, dados adicionais não criam automaticamente operações melhores.

Uma IHM mal estruturada pode expor centenas de variáveis e, ainda assim, dificultar o diagnóstico de um problema simples.

Os operadores podem precisar alternar entre várias telas para compreender um único evento.

Valores importantes podem receber o mesmo destaque visual que as informações rotineiras.

As mensagens de alarme podem explicar que algo falhou sem mostrar as condições do processo que levaram ao evento.

Um bom design de UI/UX aborda esses problemas definindo as informações em torno da decisão que o usuário precisa tomar.

Isso se aplica tanto ao pessoal da fábrica quanto aos usuários corporativos.

Os operadores precisam de consciência imediata sobre a saúde da máquina e do processo.

As equipes de engenharia precisam de detalhes de diagnóstico e tendências históricas.

A gerência pode precisar de indicadores de produção e desempenho, em vez dos valores de dispositivos individuais.

O mesmo sistema de automação pode atender aos três grupos, mas eles não devem necessariamente receber telas idênticas.

Os operadores precisam de interfaces que possam compreender imediatamente

Muitas decisões dos operadores acontecem em questão de segundos.

Quando um processo começa a sair da faixa esperada, a interface deve facilitar o reconhecimento da condição anormal.

O posicionamento lógico é uma das bases de um design de IHM utilizável.

Os controles relacionados devem permanecer juntos.

A navegação deve seguir a estrutura física ou funcional da máquina.

Indicadores importantes do processo devem ocupar posições previsíveis, em vez de mudar de lugar entre as telas.

A consistência reduz a quantidade de interpretação exigida do operador.

Se cada tela de equipamento usar um layout, sistema de cores ou convenção de alarmes diferente, os profissionais precisarão reaprender repetidamente como ler a interface.

Um modelo consistente permite que a atenção permaneça no processo, e não no software.

Isso se torna particularmente importante em grandes plantas, onde os operadores supervisionam várias áreas de produção ou diferentes famílias de equipamentos.

O contexto transforma um número em informação útil

Exibir um valor numérico é fácil.

Explicar o que esse valor significa na condição operacional atual é mais difícil.

Considere uma temperatura de processo de 78 °C.

O número, por si só, não informa ao operador se a condição é normal, está aumentando rapidamente ou se aproximando de um limite operacional.

Uma pequena tendência histórica pode fornecer esse contexto imediatamente.

O operador pode ver se a temperatura permaneceu estável ou se vem aumentando continuamente.

O mesmo princípio se aplica à pressão, corrente, vazão, vibração e taxa de produção.

Os dados históricos também ajudam a distinguir distúrbios temporários de problemas em desenvolvimento.

Uma breve oscilação que retorna ao normal pode exigir uma resposta diferente daquela necessária para uma variável que se desviou continuamente ao longo de várias horas.

O contexto se torna ainda mais valioso quando variáveis relacionadas são exibidas juntas.

Uma queda na vazão pode fazer mais sentido quando vista ao lado da corrente da bomba, da posição da válvula e da pressão a montante.

A HMI então se torna uma ferramenta de solução de problemas, em vez de simplesmente um painel de instrumentos digital.

O design de HMI de alto desempenho prioriza condições anormais

As telas industriais antes eram comumente preenchidas com cores brilhantes, gradientes e gráficos de equipamentos altamente detalhados.

Telas visualmente ricas podem parecer atraentes e, ao mesmo tempo, dificultar a identificação de situações anormais.

Os princípios de HMI de alto desempenho adotam uma abordagem diferente.

As condições normais geralmente são apresentadas com ênfase visual moderada.

Cores fortes e indicadores proeminentes são reservados para condições que exigem atenção.

Isso permite que um estado anormal se destaque imediatamente.

Técnicas visuais úteis podem incluir indicadores analógicos, minigráficos, gráficos de tendência e estados de alarme claramente diferenciados.

A codificação redundante também pode melhorar a interpretação.

Um alarme não deve depender inteiramente de uma única cor.

Texto, símbolos, posição ou forma podem fornecer outra indicação do status.

Isso é valioso em condições de visualização difíceis e para usuários que podem distinguir as cores de maneira diferente.

Figura 1. Uma IHM de alto desempenho combina o status dos equipamentos, os alarmes e as tendências do processo para que condições anormais possam ser identificadas rapidamente.

Usuários Diferentes Precisam de Informações Diferentes

O operador não é a única pessoa que utiliza dados industriais.

Engenheiros de manutenção, engenheiros de processos, supervisores e equipes de gestão podem interagir com informações geradas pela mesma plataforma de automação.

Seus objetivos são diferentes.

Um operador pode precisar da corrente do motor porque ela ajuda a determinar se o equipamento está funcionando corretamente.

Um engenheiro de manutenção pode querer o histórico atual, as horas de operação e os registros de falhas.

Um gerente pode se preocupar mais com a disponibilidade dos equipamentos e as perdas de produção associadas a falhas recorrentes.

Uma arquitetura de IHM centrada no usuário reconhece essas diferenças.

Em vez de criar um único painel sobrecarregado para todos, o sistema pode oferecer visualizações específicas para cada função.

As informações subjacentes permanecem conectadas, mas cada usuário vê o nível de detalhamento necessário para uma decisão específica.

Projetar essas visualizações exige compreender como as pessoas realmente trabalham.

Os engenheiros precisam identificar quais KPIs cada grupo utiliza, com que frequência precisam deles e quais decisões decorrem desses indicadores.

O resultado costuma ser mais simples do que expor todas as tags disponíveis.

O Acesso Móvel Muda Onde as Decisões São Tomadas

As operações industriais não estão mais confinadas a terminais fixos montados ao lado da máquina.

Engenheiros e supervisores acessam cada vez mais as informações da produção por meio de laptops, tablets e dispositivos móveis.

A tecnologia de IHM baseada na Web apoia essa mudança ao permitir que os aplicativos de visualização operem em diferentes plataformas de hardware.

Uma interface baseada em navegador pode reduzir a dependência de um sistema operacional ou de uma configuração específica de estação de trabalho.

Isso não significa que toda função de controle deva ficar automaticamente disponível em um smartphone.

A visualização remota e o controle remoto criam diferentes níveis de risco operacional.

As permissões de acesso, a autenticação, a cibersegurança e os requisitos de segurança devem definir o que cada usuário remoto tem permissão para fazer.

Para muitas aplicações, apenas a visibilidade remota já oferece um valor substancial.

Um engenheiro que recebe um alarme pode verificar as condições de operação antes de se deslocar até o equipamento.

A equipe de manutenção pode inspecionar tendências e diagnósticos enquanto permanece ao lado da máquina.

Os supervisores podem verificar o status da produção sem retornar à sala de controle central.

Para instalações que utilizam sistemas modernos de IHM e computação industrial, essa flexibilidade está se tornando uma consideração de projeto cada vez mais importante.

Figura 2. A visualização baseada na Web permite que informações industriais autorizadas sejam acessadas em diferentes tipos de dispositivos.

Dispositivos móveis podem oferecer mais do que outra tela

Uma interface móvel também pode usar recursos indisponíveis em uma IHM fixa tradicional.

Câmeras podem fornecer confirmação visual das condições dos equipamentos.

Códigos QR podem vincular ativos físicos a registros de manutenção, documentação ou informações do dispositivo.

As interfaces sem fio podem coletar dados de dispositivos de campo compatíveis.

As informações de localização também podem apoiar a identificação de ativos ou fluxos de trabalho de manutenção em campo, quando apropriado.

Considere um alarme de ausência de vazão.

Os dados do processo indicam vazão zero, mas o engenheiro ainda precisa determinar se o processo realmente parou.

Uma câmera próxima ou outra observação independente pode fornecer evidências adicionais antes que alguém chegue fisicamente ao equipamento.

Isso não substitui a instrumentação.

Ele fornece outra fonte de contexto durante a investigação de uma condição anormal.

Os painéis devem apoiar decisões, não exibir tudo

Um erro comum em IHM é criar painéis com base nos dados que por acaso estão disponíveis.

Uma abordagem mais eficaz começa pela decisão que o usuário precisa tomar.

Um painel de manutenção pode destacar falhas ativas, indicadores da condição dos equipamentos e próximos requisitos de serviço.

Um painel de produção pode se concentrar em rendimento, tempo de parada, qualidade e desempenho em relação ao cronograma.

Uma tela de engenharia pode exibir tendências de processo mais detalhadas e diagnósticos do controlador.

Os painéis dinâmicos podem mudar de acordo com a situação operacional.

Durante a produção normal, a interface pode exibir uma visão geral concisa.

Quando ocorre uma falha, as informações de diagnóstico ganham mais destaque.

Quando a manutenção começa, a interface pode exibir registros ou procedimentos diferentes.

O software está, portanto, adaptando a hierarquia de informações à tarefa atual.

Essa abordagem pode reduzir significativamente a navegação por telas não relacionadas.

O design de alarmes faz parte da experiência do usuário

O gerenciamento de alarmes está intimamente ligado à usabilidade da IHM.

Se uma interface apresentar centenas de alarmes de baixo valor com a mesma prioridade, os operadores poderão ter dificuldade para identificar a condição que exige atenção imediata.

As avalanches de alarmes podem ser particularmente difíceis durante desligamentos de equipamentos.

Um único evento inicial pode gerar inúmeros alarmes secundários em questão de segundos.

O usuário precisa de contexto suficiente para identificar qual evento ocorreu primeiro e quais alarmes são consequências.

A precisão do registro de data e hora, a prioridade, o agrupamento e a sequência histórica são, portanto, tão importantes quanto o banner visual de alarme.

Sistemas de automação bem projetados integram essas funções entre as camadas de PLC, HMI e supervisão.

As plantas que avaliam arquiteturas mais amplas também podem precisar considerar como os sistemas PLC e PAC expõem dados de diagnóstico à camada de visualização.

Um Design de HMI Melhor Pode Reduzir o Tempo de Solução de Problemas

O valor operacional da UI/UX se torna mais evidente quando algo dá errado.

Considere uma bomba que inesperadamente para de fornecer vazão.

Uma interface mal projetada pode informar apenas um alarme genérico da bomba.

O operador então começa a procurar, em telas separadas, o status do motor, a corrente, a posição da válvula e a pressão do processo.

Uma HMI bem estruturada pode reunir essas relações.

O operador pode ver imediatamente que o motor está funcionando, a válvula de descarga está aberta e a pressão mudou inesperadamente.

Essas informações não diagnosticam automaticamente a falha.

Isso restringe a investigação.

Cada minuto economizado durante esse processo pode reduzir o tempo de parada de equipamentos cuja produção depende de uma recuperação rápida.

A UI/UX Deve Ser Projetada em Torno do Comportamento Real da Planta

O melhor design de HMI não pode ser criado inteiramente sentado a uma mesa.

Os engenheiros precisam entender como os operadores interagem com o processo durante a produção normal, a partida, a parada e condições anormais.

Uma tela que parece lógica durante o desenvolvimento pode se tornar frustrante quando usada durante uma perturbação real na produção.

Por isso, os testes devem envolver as pessoas que usarão a interface.

A navegação pode ser avaliada.

O comportamento dos alarmes pode ser revisado.

As informações acessadas com frequência podem ser movidas para mais perto da tela operacional principal.

Elementos desnecessários podem ser removidos.

Esse processo iterativo é fundamental para um design genuinamente centrado no usuário.

A Melhor Interface Industrial Muitas Vezes É Aquela que os Usuários Mal Percebem

Uma HMI bem-sucedida não deve obrigar os operadores a pensar na própria interface.

A atenção delas deve permanecer voltada para a máquina, o processo e o objetivo da produção.

Por isso, uma boa UI/UX industrial depende da clareza, e não da decoração.

A hierarquia das informações é importante.

O contexto é importante.

A consistência é importante.

O acesso baseado em funções é importante.

A capacidade móvel e as tecnologias web podem ampliar o sistema, mas devem apoiar o mesmo objetivo fundamental.

As pessoas precisam das informações certas no momento em que uma decisão precisa ser tomada.

À medida que os sistemas industriais continuarem coletando volumes maiores de dados, esse requisito se tornará mais importante, e não menos.

A vantagem competitiva não virá simplesmente da exibição de mais tags, alarmes ou painéis.

Isso virá do desenvolvimento de interfaces que ajudem operadores, engenheiros e gestores a entender o que esses sinais realmente significam.