Comprenda las interfaces persona-máquina y el papel crucial que desempeñan

En el panorama tecnológico en rápida evolución de hoy en día, la interacción entre personas y máquinas se ha vuelto cada vez más sofisticada. Un componente crucial de esta interacción es la interfaz persona-máquina (HMI), que sirve como puente entre el operador y la máquina. Este artículo profundiza en la esencia de las HMI, explorando sus funcionalidades, componentes y el papel fundamental que desempeñan en la mejora de la experiencia del usuario (UX) y la productividad. También hablaremos de la importancia de las HMI industriales y las tendencias y tecnologías recientes que están transformando la interacción persona-máquina.

¿Qué es exactamente una interfaz persona-máquina?

Como su nombre indica, una HMI es cualquier tipo de interfaz que permite a las personas interactuar con máquinas, sistemas o dispositivos. Las interfaces de usuario HMI están diseñadas para la comunicación bidireccional, presentando información a los operadores y permitiéndoles introducir comandos. Contrariamente a lo que muchos creen, una HMI no se limita a ser una pantalla táctil. Abarca una amplia gama de elementos que el operador tocará, verá, escuchará o utilizará para realizar funciones y recibir información. Esto incluye botones electromecánicos, interruptores, indicadores de estado visuales y audibles y pantallas táctiles multicapa con interfaces gráficas de usuario (GUI) con teclas digitales.

El propósito de un sistema de interfaz persona-máquina

El objetivo principal de una HMI es facilitar una comunicación eficiente y efectiva entre el operador y la máquina. Al proporcionar una interacción persona-máquina fácil de usar, las HMI facilitan a los operadores la monitorización y el control de la maquinaria, los sistemas o los procesos. Esta interacción puede abarcar desde funciones sencillas, como encender o apagar un dispositivo, hasta operaciones más complejas, como la configuración de parámetros del sistema o la resolución de problemas. Detrás de cada interfaz de operador, normalmente hay un controlador lógico programable (PLC), que en el caso de los paneles táctiles también puede integrarse directamente con la HMI.

Paneles HMI industriales

Las interfaces persona-máquina industriales desempeñan un papel vital en varios sectores, como la fabricación, la energía, el transporte y la atención sanitaria. Estos paneles de operador HMI están diseñados para soportar entornos difíciles y proporcionar un rendimiento fiable en condiciones exigentes.

Aplicaciones de HMI industriales

Los paneles HMI industriales se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como:

• Fabricación: monitorización y control de los procesos de producción, gestión de la maquinaria y garantía de la calidad del producto
• Energía: supervisar los sistemas de generación y distribución de energía, gestionar las fuentes de energía renovables y optimizar la eficiencia energética
• Transporte: supervisar los sistemas de transporte, como ferrocarriles, metro y aeropuertos, para garantizar su funcionamiento seguro y eficiente
• Atención sanitaria: gestión de equipos médicos, monitorización de los datos de los pacientes y garantía de la seguridad y comodidad de los pacientes
   

Desafíos y consideraciones de diseño para interfaces persona-máquina industriales

El diseño de HMI industriales presenta desafíos únicos, incluidos:

• Entornos hostiles: Las HMI industriales deben construirse para soportar temperaturas extremas, niveles de humedad, polvo y vibraciones.
• Fiabilidad: El rendimiento de estas interfaces debe ser coherente y fiable, incluso si se utilizan continuamente.
• Seguridad: Deben garantizar la protección de los datos confidenciales y evitar el acceso no autorizado al sistema, por ejemplo, a través de la gestión de roles y permisos.
• Personalización: Una HMI industrial debe adaptarse a las necesidades específicas de la industria respectiva y a los requisitos operativos de la instalación.
   

Componentes de una HMI

Un panel o sistema HMI está compuesto por varios componentes de hardware y software que trabajan juntos para proporcionar una experiencia de usuario perfecta. Estos componentes incluyen:

• Paneles táctiles: Estos son los dispositivos HMI más comunes hoy en día, lo que permite a los operadores interactuar con las máquinas a través de entradas táctiles.
• Botones e interruptores electromecánicos: Muchas HMI también incluyen botones e interruptores físicos que proporcionan retroalimentación táctil, especialmente en entornos en los que los paneles táctiles pueden no ser adecuados.
• Indicadores de estado: Los indicadores visuales y auditivos alertan a los operadores del estado de la máquina, ayudándoles a evaluar y responder rápidamente a cualquier problema.
• Interfaces gráficas de usuario (GUI): Las GUI proporcionan una representación visual de las funciones y operaciones de la máquina, lo que facilita a los operadores comprender y controlar la maquinaria.
• Conectividad: Los canales de comunicación que conectan la HMI a otros dispositivos o sistemas, como PLC, sensores y actuadores.
   

La clave para una HMI exitosa

La facilidad de uso de un controlador HMI depende de una comprensión profunda del usuario y del contexto en el que se utilizará la HMI. Antes de diseñar una HMI, es esencial considerar la diversa demografía de los futuros operadores y sus necesidades, capacidades y limitaciones específicas. Este enfoque centrado en el usuario garantiza que la HMI sea intuitiva, eficiente y accesible para todos los usuarios.

Entender al usuario

Una definición bien fundada del usuario implica analizar varios factores, como:

• Datos demográficos del usuario:nivel  educativo, dominio técnico u otros factores que pueden ser relevantes 
• Función del usuario: las tareas y responsabilidades específicas del operador, que pueden variar en función de su puesto (usuario normal, administrador, etc.)
• Ubicación física: el entorno operativo, incluidos factores como la iluminación, la temperatura, los niveles de ruido y vibración, la exposición al polvo, el agua y los productos químicos, y si la HMI se utilizará en interiores o exteriores
• Tareas a realizar: las acciones específicas que el operador necesitará llevar a cabo utilizando la HMI
   

Adoptar un enfoque centrado en el usuario

Para crear una HMI eficaz, es crucial adoptar un enfoque centrado en el usuario. Esto implica:

• Realización de investigaciones de usuarios: recopilación de datos sobre las necesidades, preferencias y puntos débiles de los usuarios a través de encuestas, entrevistas y observaciones
• Diseño fácil de usar: creación de una interfaz fácil de aprender, eficiente de usar y que minimiza el riesgo de errores
• Creación de prototipos y pruebas: desarrollo de prototipos y realización de pruebas de usabilidad para identificar y abordar posibles problemas antes de la implementación final de la HMI
• Mejora iterativa: perfeccionar continuamente la HMI en función de los comentarios de los usuarios y los requisitos cambiantes
   

Ventajas de una HMI bien diseñada

Una HMI bien diseñada ofrece numerosas ventajas, entre ellas:

• Experiencia de usuario mejorada: Una interfaz intuitiva y fácil de usar mejora la satisfacción y productividad del operador.
• Mayor eficiencia: Los flujos de trabajo optimizados y el fácil acceso a la información permiten a los operadores realizar tareas de forma más rápida y precisa.
• Seguridad mejorada: Presentar la información de forma clara y concisa ayuda a los operadores a tomar decisiones informadas y reduce el riesgo de errores.
• Mejor conciencia situacional: Las HMI pueden proporcionar datos y alertas en tiempo real, lo que permite a los operadores mantenerse informados sobre el estado del sistema y responder rápidamente a cualquier problema; esto es especialmente importante en las fábricas actuales, con un operador a menudo responsable de múltiples máquinas que pueden no estar ubicadas directamente unas junto a otras.

Ventajas de las HMI móviles y portátiles

La integración de dispositivos móviles y wearables en los sistemas HMI ofrece una serie de ventajas importantes, entre ellas:

• Mayor movilidad: independientemente de dónde se encuentren los operadores en las instalaciones, pueden mantener el control de la maquinaria, mejorando su capacidad de responder rápidamente a cualquier problema que surja.
• Mayor conciencia situacional: Los wearables proporcionan a los operadores alertas y datos importantes en tiempo real, lo que les permite mantenerse al día sobre el estado y el rendimiento de la máquina.
• Eficiencia mejorada: Los dispositivos móviles y los wearables agilizan las operaciones al proporcionar un fácil acceso a la información y las funciones de control, reduciendo el tiempo y el esfuerzo necesarios para gestionar la maquinaria.
   

Futuras tendencias en las HMI

A medida que la tecnología y las necesidades de los usuarios siguen evolucionando, también lo hacen las capacidades de las HMI. Se prevé que una serie de tendencias recientes o emergentes transformen las interfaces de los operadores, haciéndolas más inteligentes y adaptativas:

• El despliegue completo de la Industria 4.0 implica la conexión de HMI con el Internet de las Cosas (IoT), o más específicamente, el Internet Industrial de las Cosas (IIoT), para permitir el intercambio de datos en tiempo real y la monitorización remota. Esto, a su vez, facilita el análisis avanzado, que puede utilizarse para obtener información predictiva y optimizar el rendimiento del sistema.
• La inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML) permiten a los sistemas HMI aprender de las interacciones de los usuarios y adaptarse a las preferencias individuales. Esto da como resultado interfaces más personalizadas y eficientes que anticipan las necesidades del operador. Por ejemplo, las HMI impulsadas por IA pueden analizar datos históricos para predecir posibles problemas y proporcionar recomendaciones de mantenimiento predictivo, reducir el tiempo de inactividad y mejorar la productividad.
• La realidad aumentada (RA) y la realidad virtual (RV) están preparadas para revolucionar la experiencia HMI haciéndola más inmersiva e interactiva. La RA puede superponer información digital en el entorno físico, lo que permite a los operadores ver datos e instrucciones directamente dentro de su campo de visión. Y con la RV, es posible simular escenarios complejos, para que los operadores puedan practicar y refinar sus habilidades en un entorno seguro y controlado.
• Las tecnologías de reconocimiento de voz y procesamiento de lenguaje natural (NLP) también se están integrando en las HMI, lo que permite a los operadores controlar la maquinaria simplemente emitiendo comandos de voz. Esto simplifica las operaciones y reduce la necesidad de interacción física y práctica con la interfaz. Las HMI habilitadas por voz también pueden proporcionar comentarios verbales, mejorando la comunicación y mejorando la experiencia general del usuario.
• La autenticación biométrica, incluidas las huellas dactilares y el reconocimiento facial, puede mejorar la seguridad y la facilidad de uso de las HMI. Estas tecnologías garantizan que solo el personal autorizado pueda acceder a determinadas funciones de control de máquinas, reduciendo el riesgo de uso no autorizado y mejorando la seguridad de las operaciones.