11 Juin 2017  |  Informatique industrielle
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Conception d’interfaces homme-machine industrielles – troisième partie

John Krajewski*

Voici le troisième et dernier volet de cet article tiré du «Livre blanc» édité par Wonderware SA sous le titre «Une avancée majeure en matière de conception d’interfaces homme-machine industrielle».

Gestion pratique des alarmes
Par définition, les alarmes sont des événements qui appellent à l’action. Ce sont donc des mécanismes critiques qui déterminent les actions des opérateurs. Néanmoins, la plupart des systèmes génèrent un volume d’alarmes qui ne peut tout simplement pas être traité par les opérateurs. Dans un sondage récent, 52 % des personnes interrogées ont déclaré n’avoir jamais effectué une évaluation de leur système d’alarmes pour détecter ses points forts et ses points faibles. Il apparaît évident qu’il faut agir pour améliorer la gestion des alarmes.
 Pour commencer, toutes les alarmes configurées dans le système doivent être examinées en vue d’évaluer leur niveau de sévérité. Il est courant d’utiliser un grand nombre de priorités pour les alarmes, ce qui oblige l’opérateur à en connaître des milliers et ce qui est forcément irréalisable. De plus, dans des conditions stressantes, ce manque de compréhension peut causer des erreurs de jugement. En matière de gestion des alarmes, les meilleures pratiques recommandent d’utiliser au maximum quatre niveaux de sévérité: critique, haute, moyenne et faible. Ces niveaux décrivent le temps de réaction maximal aux alarmes, c’est-à-dire 5, 30, 60 et 120 minutes, comme le montre la figure 13. Ces durées ne sont qu’un point de départ et peuvent être ajustées pour correspondre aux besoins du processus.
 
Fig. 13. Classes de sévérité d’alarmes et temps limite de réaction.
 
 
Si l’événement ne requiert aucune action pendant la durée définie pour l’alarme d’un niveau de sévérité faible, il doit alors être classé comme événement et retiré de la liste des alarmes. La configuration de chaque alarme doit être examinée afin qu’une alarme se déclenche uniquement lorsqu’une action de la part de l’opérateur est nécessaire. Cela permet de minimiser le risque de déclenchement indésirable. Les volumes d’alarmes seront peut-être trop importants pour être traités par l’opérateur. Il faut donc mettre en place des méthodes pour permettre à celui-ci d’identifier les alarmes nécessitant une action.
 
Bordures d’alarmes
Pour déterminer plus facilement quelles alarmes nécessitent une action, un dispositif unique d’affichage est associé à chaque niveau de sévérité: chacun possède sa propre couleur, sa propre forme et son propre identifiant. La figure 14 illustre ce concept avec les bordures d’alarmes. Prenons, par exemple, une alarme de sévérité maximale; elle est de couleur rouge (couleur utilisée uniquement dans ce cas de figure), affiche une forme de diamant et le chiffre 1. Cette symbolique permet de reconnaître immédiatement le niveau d’alarme maximum.
 
Fig. 14. Couleur de pourtour d’un objet en fonction de chaque classe de sévérité.
 
 
 
Ces bordures peuvent être utilisées autour de tout élément graphique pour attirer l’attention de l’opérateur. Puisque plusieurs alarmes peuvent être associées à un seul élément, ces bordures d’alarmes résument toutes les informations de l’alarme sur l’élément qui lui est associé, afin d’identifier l’état d’alarme le plus urgent pour cet élément.
 
Agrégation des alarmes
En matière de conception d’applications IHM, il est fréquent de prévoir l’affichage d’un bandeau qui récapitule les alarmes en cours, à l’attention des opérateurs. Cependant, ces bandeaux ne montrent qu’une partie des alarmes, le risque étant que les alarmes d’un niveau de sévérité moindre masquent celles d’un niveau de sévérité plus élevé. En réunissant toutes les alarmes dans un système via le même processus hiérarchique que celui utilisé pour la navigation, il est possible d’afficher l’état général des alarmes de manière graphique dans des médaillons, directement sur l’élément de navigation, comme illustré sur la figure 15. Dans cet exemple, on peut visualiser le nombre d’alarmes actives à chaque niveau du processus et pour chacune des classes de sévérité d’alarme.
 

Fig. 15. Agrégation des alarmes par niveau et par classe de sévérité.
 
 
Des éléments de conception efficaces
Pour concevoir et assembler une IHM offrant la meilleure vue d’ensemble de la situation, il faut commencer par un ensemble normalisé d’éléments graphiques, qui seront utilisés tout au long de l’application. Ces éléments de conception peuvent être des symboles ou des affichages optimisés pour communiquer des informations clés à l’opérateur disposant d’une formation minimale et d’une charge cognitive réduite.
Ces éléments de conception sont optimisés pour permettre l’accès à tous les niveaux de la vue d’ensemble de la situation (perception, compréhension ou projection) et de la gestion du processus associé. Il nous est impossible de traiter dans le présent document, tous les éléments de conception possibles, car ils sont trop nombreux. Pour illustrer ce point, nous allons présenter des exemples de mesures avec des tendances et des tableaux de bord.
 
Mesures et tendances
L’approche la plus couramment adoptée en matière de conception des applications IHM industrielles consiste à dessiner un schéma de processus de type P&ID (Process & Instrumentation Diagram) et à compléter le graphique de valeurs numériques pour indiquer la valeur actuelle des informations. Ces valeurs numériques sont accompagnées du nom de la variable et de son unité de mesure.
Cette méthode de présentation des informations souffre de nombreuses lacunes, qui empêchent l’opérateur de transformer les données en informations utilisables. Comme le montre la figure 16, les mesures qui indiquent les points d’alarmes clés, les limites opérationnelles, les limites optimales par catégorie, les limites de seuils et la valeur actuelle en contexte fournissent bien plus d’informations et améliorent nettement la vue d’ensemble de la situation pour l’opérateur. Grâce à cette représentation, il peut repérer d’un coup d’œil si la valeur est anormale.
 

Fig. 16. Mise en œuvre de différents niveaux. Situation avec différents éléments graphiques.
 

Cet outil, associé à une analyse de tendance, peut non seulement communiquer l’état actuel du système, mais également le mouvement directionnel et sa vitesse, permettant à l’opérateur de prévoir la position de cette valeur dans le futur et de déterminer si une action est justifiée. Les tendances sont l’une des méthodes les plus efficaces pour atteindre le niveau «projection» de la vue d’ensemble de la situation pour une valeur donnée. Leur utilisation est particulièrement conseillée dans les applications industrielles IHM.
 
Tableau de bord
Pour les opérateurs, il existe un autre défi majeur: trouver une solution pour collecter de nombreuses valeurs et les mettre rapidement en corrélation pour identifier des problèmes récurrents, mais aussi pour les associer aux objectifs économiques, compte tenu qu’elles changent en temps réel. La figure 17 présente un tableau contenant des valeurs numériques comparées aux mêmes données dans d’autres graphiques. Le format du tableau ne permet pas de mettre en évidence les tendances clés des valeurs. Cependant, en utilisant des tableaux de bord tels que les diagrammes et les graphiques, il est possible de traiter rapidement ces informations, car elles auront fait l’objet d’un traitement préalable. Cela signifie qu’au lieu de collecter toutes les valeurs et de calculer mentalement les relations entre elles, il est possible de repérer rapidement ces relations, même pour la personne la moins expérimentée d’une équipe. En revanche, le plus expérimenté des opérateurs aura du mal à traiter ces mêmes informations en se basant sur des techniques de visualisation IHM traditionnelles.
 
Fig. 17. Présentation de données avec une variété d’éléments graphiques.
 

Synthèse
Les systèmes industriels modernes deviennent de plus en plus complexes. Ils génèrent un volume croissant de données, augmentent les niveaux d’automatisation, connaissent des problèmes de personnel et sont généralement gérés à distance. Ces évolutions touchent l’industrie dans son ensemble. Elles demandent une nouvelle approche de la visualisation des processus industriels.
La fourniture systématique d’une vue d’ensemble de la situation peut considérablement améliorer la capacité d’atteinte des objectifs économiques des processus industriels. Des études ont montré que, par rapport aux techniques traditionnelles, ces techniques multiplient par cinq la probabilité de détecter une situation anormale avant que la disponibilité du système soit affectée. Les processus industriels génèrent une valeur économique globale plus élevée et sont exploités de façon plus fiable lorsque les situations anormales sont identifiées et réglées avant que les processus aient été affectés. La conception des IHM servant à gérer ces processus industriels va elle aussi évoluer.
La figure 18 résume les points essentiels de cette évolution. Au lieu de demander aux opérateurs de se concentrer sur un grand volume de paramètres de processus, ils auront accès à des données qui leur fourniront une vue d’ensemble de la situation. Au lieu de considérer le personnel d’exploitation comme une «simple main d’œuvre», ils sera perçu comme des artisans de l’information, capables de prendre des décisions clés en temps réel. Au lieu de fonctionner en mode réactif, les systèmes seront gérés de manière proactive pour en retirer une valeur économique maximale. Enfin, les équipes opérationnelles ne se contenteront plus simplement de faire fonctionner le processus, elles contribueront directement à la gestion de l’entreprise en temps réel.
 
Fig. 18. Évolution de la gestion des processus industriels.
 

Disponibilité des techniques présentées
Toutes les techniques décrites dans ce document sont disponibles avec les versions 2014 d’InTouch et de System Platform 2014. Ces méthodologies peuvent être intégrées dans des systèmes existants ou utilisées pour la conception de nouveaux systèmes. Lorsqu’un système existant possède déjà des synoptiques de type P&ID, il est possible d’y ajouter simplement et à moindre coût des synoptiques de niveaux 1 et 2 appropriés, afin de permettre une meilleure compréhension de la situation. En utilisant les techniques de vue d’ensemble de la situation fournies par l’IHM InTouch 2014 et System Platform 2014, chaque entreprise peut prétendre à une amélioration du niveau de performance des systèmes industriels de premier ordre pour un coût minimal et un retour sur investissement rapide.
 
Wonderware Switzerland SA
1110 Morges
Tél.: 021 802 80 80
 

* Directeur de produits chez Wonderware


21 Mai 2017  |  Informatique industrielle

Conception d’interfaces homme-machine industrielles – deuxième partie

Voici le deuxième volet de cet article tiré du «Livre blanc» édité par Wonderware SA sous le titre «Une avancée majeure en matière de conception d’interfaces homme-machine industrielle». Suite et fin à paraître prochainement.
23 Avril 2017  |  Informatique industrielle

Conception d’interfaces homme-machine industrielles – première partie

Cet article en trois parties est tiré du «Livre blanc» édité par Wonderware sous le titre «Une avancée majeure en matière de conception d’interfaces homme-machine industrielle». En voici la première partie. Les suivantes paraîtront dans les mois qui suivent.
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