Une interface homme-machine (IHM) est définie comme une fonctionnalité ou un composant d'un appareil ou d'une application logicielle particulière qui permet aux humains d'interagir avec des machines. Parmi les exemples d'appareils IHM courants que nous rencontrons dans notre vie quotidienne, on trouve les écrans tactiles et les claviers.
Les IHM utilisées dans les environnements industriels sont principalement des écrans ou des écrans tactiles qui connectent les utilisateurs aux machines, aux systèmes ou aux équipements. Les opérateurs d'usine utilisent des IHM pour contrôler et automatiser les machines et leurs lignes de production. Les IHM peuvent être de simples écrans montés sur des machines d'usine, des écrans tactiles avancés, des panneaux de commande multipoints, des boutons-poussoirs, des ordinateurs avec claviers, des appareils mobiles ou des tablettes.
Traduit avec DeepL.com (version gratuite)
L'évolution de l'interface homme-machine
Interagir avec des machines à l'aide du traitement par lots
Dans les années 1950, le traitement par lots était le mode dominant de traitement des données par machines en ce qui concerne les entrées.
Le traitement par lots exigeait que l'utilisateur spécifie tous les détails et la séquence des tâches, généralement à l'aide d'une carte perforée. Cette carte perforée était introduite dans la machine. La machine évaluait la carte perforée et fournissait les résultats. Le traitement par lots n'est pas un mode efficace d'interaction homme-machine car cette technique est sujette aux erreurs.
Interagir avec les machines à l'aide de l'interface de ligne de commande
Le développement d'une interface de ligne de commande suit le traitement par lots. Le traitement par ligne de commande est une manière plus interactive pour l'utilisateur d'interagir avec la machine et lui permet d'émettre des commandes directes à la machine. Cela se fait en saisissant des lignes de texte successives à l'aide d'un programme qui accepte du texte. C'était la principale façon de gérer les machines dans les années 1960.
Interagir avec les machines à l'aide d'interfaces utilisateur graphiques
Les interfaces utilisateur graphiques (GUI) constituent l'étape suivante de l'interaction homme-machine. Ces interfaces permettent aux utilisateurs finaux d'interagir avec les machines à l'aide d'éléments graphiques riches tels que des fenêtres, des boutons et des icônes. C'est ce qu'on appelle le modèle WIMP (fenêtres, icônes, menus et pointeurs). Les dispositifs réels utilisés pour l'interaction comprennent des périphériques tels que des claviers et des souris.
Phase post-WIMP
Avec l'utilisation croissante des ordinateurs et des technologies dans la société moderne, un niveau d'interaction homme-machine plus sophistiqué est nécessaire. Cela a conduit au développement d'écrans tactiles et d'interfaces utilisateur préhensibles qui permettent aux utilisateurs d'interagir avec des objets virtuels à l'aide de poignées physiques.
IHM et fabrication
Le rôle de l'IHM dans les systèmes SCADA
La plupart des systèmes SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) s'appuient sur des composants IHM intégrés pour fonctionner efficacement ; le système SCADA est le principal système de contrôle global d'une usine ou d'une installation et est responsable de la régulation de toutes les opérations complexes qui se produisent.
Traditionnellement, pour intégrer une ligne de production à une IHM, celle-ci doit être connectée à un automate programmable industriel (PLC) et l'IHM affiche les données reçues de l'automate et fournit les données d'entrée de l'utilisateur à l'automate. Ces affichages graphiques sont souvent très simples.
Une IHM de base permet à l'opérateur ou au directeur de l'usine de vérifier les paramètres typiques tels que la température de la machine, le nombre de processus, l'état de la machine et le nombre de matériaux.
Exemples d'IHM et de SCADA
Les scénarios standards impliquant des IHM sont présents dans de nombreuses usines de traitement des eaux et des eaux usées. Ces installations sont souvent confrontées à des défis car le traitement de l'eau implique de nombreuses étapes, telles que le filtrage, le pompage et l'élimination de divers micro-organismes et résidus nocifs. De plus, chaque étape de traitement peut se dérouler dans des zones distantes de plusieurs kilomètres, ce qui signifie que la surveillance et le contrôle des équipements et des processus peuvent constituer un défi.
Un écran IHM intégré dans un système SCADA est généralement connecté à un PLC, ce qui permet ensuite à l'opérateur de surveiller à distance les niveaux d'eau, le pH, les pompes, les solides dissous ou les niveaux de certains produits chimiques toxiques.
L'IHM permet d'activer et de désactiver les pompes en fonction du niveau du réservoir. De plus, si le pH descend en dessous d'un certain niveau, l'IHM affiche généralement une alarme, qui peut être réglée à l'aide de l'écran tactile. De cette manière, l'IHM permet à l'opérateur de surveiller et de contrôler les processus et les étapes du traitement de l'eau.
De nombreuses IHM industrielles modernes développées pour l'environnement de l'usine intelligente sont riches en fonctionnalités multimédia. Elles permettent aux utilisateurs de recevoir des alertes SMS intégrées sur l'état des machines, des alertes par e-mail et également de regarder des vidéos intégrées des processus de l'usine. Des IHM plus sophistiquées permettent de contrôler à distance plusieurs machines et opérations sur plusieurs sites, ainsi que d'analyser les opérations de l'usine. Les IHM peuvent également afficher des tableaux de bord avec des indicateurs clés de performance liés à la fabrication et à l'usine.
Par conséquent, le rôle de l’IHM évolue rapidement à mesure que de nouvelles technologies continuent d’être intégrées.
Principaux avantages d’investir dans une IHM avancée pour votre usine
Il existe aujourd'hui sur le marché un certain nombre d'IHM avancées capables de surveiller et de contrôler les machines de l'usine. En termes d'investissement dans une IHM avancée dotée de multiples fonctionnalités, telles que la possibilité de surveiller à distance les machines et d'utiliser des tableaux de bord de sortie d'indicateurs clés de performance, le principal avantage est la rationalisation des processus et des opérations de l'usine.
Un autre avantage majeur est la possibilité de visualiser facilement les données critiques en temps réel. Ces attributs des IHM avancées modernes contribuent grandement à réduire la complexité de l'environnement de l'usine.
De plus, les propriétaires d'usines peuvent utiliser des IHM pour réagir rapidement aux conditions changeantes ou difficiles. Par conséquent, l'efficacité est accrue grâce à la réduction des temps d'arrêt. Les propriétaires d'usines disposent ainsi de systèmes intelligents capables de réduire les coûts et le gaspillage et, en fin de compte, d'améliorer les processus et la rentabilité.
À l’avenir, les IHM au niveau de la périphérie ou de la machine deviendront encore plus puissantes et auront la possibilité d’être compétitives en temps réel.
Dois-je construire ou acheter une IHM ?
La question à laquelle sont souvent confrontés les propriétaires d'usine est la suivante : « Dois-je construire ou acheter une IHM ? ». Il s'agit d'une question très vaste à laquelle il n'est pas facile de répondre car de nombreuses variables doivent être prises en compte. Voici quelques-unes des questions à se poser :
- Quels processus et opérations les IHM doivent-elles contrôler dans une usine ?
- Quelles machines et quels paramètres l'usine doit-elle surveiller ?
- Quel doit être le niveau de complexité de l’IHM ?
- L’organisation dispose-t-elle d’une expertise et de connaissances internes ?
- Le propriétaire de l’usine a-t-il le temps de concevoir, de développer et de tester l’IHM ?
- Le besoin du marché de moderniser rapidement les produits et la faisabilité de cette démarche au sein de l'entreprise
- Le marché impose également des avancées technologiques rapides, les mêmes considérations s'appliquent donc
- Est-il possible d'intégrer une technologie externe à l'équipe de développement interne existante ?
- Quel est le budget disponible ?
- Quel est l’objectif final ; un simple prototype pour un projet de recherche ou une version entièrement chargée et contrôlée de l’IHM ?
En fin de compte, à moins que le propriétaire de l'usine ou le fabricant n'ait de l'expérience dans la conception, le développement et la construction d'IHM, il est souvent plus judicieux d'acheter. Cela permettra de gagner du temps et de disposer d'une solution qui a été testée. Au minimum, des recherches doivent être effectuées et le fabricant ou le propriétaire de l'usine doit consulter un consultant ou un expert avant de se lancer dans la conception de sa propre IHM.
L'avenir de l'interaction homme-machine
Il existe actuellement plusieurs prédictions sur ce à quoi pourrait ressembler le prochain niveau de l'IHM. Des technologies telles que le cloud computing, l'informatique cognitive et l'Internet des objets (IoT) devraient toutes jouer un rôle dans le développement du prochain niveau de l'IHM.
Il est difficile de prévoir ce qui émergera au prochain niveau d’engagement. Cependant, il ne fait aucun doute que les partenariats homme-machine de plus en plus nombreux stimuleront la productivité dans tous les secteurs.
En termes d'exigences de l'Industrie 4.0, l'IHM industrielle verra également une intégration plus poussée de technologies nouvelles et émergentes qui auront un impact sur l'IHM dans son ensemble.