DISEO DE INTERFACES DE USUARIO EN SISTEMAS SCADA

DISEO DE INTERFACES DE USUARIO EN SISTEMAS SCADASISTEMAS DE SUPERVISIN Y CONTROL - 1091011INTRODUCCINTodo sistema que se utilice a niveles empresariales y de produccin, estar sujeto al manejo humano, por lo tanto, hacer de este sistema una componente eficaz, fcil de usar y amigable, indudablemente traer beneficios directos e indirectos a la hora de su utilizacinLos sistemas SCADA no escapan a esta realidad, especialmente si se habla de la interfaz de usuario, componente con la cual el usuario interacta directamente con el proceso que esta supervisando y controlando INTRODUCCIN

Factores a tener en Cuenta:

Los usuarios del sistema frecuentemente juzgan el mismo por su interfaz.Un diseo de interfaz pobre puede provocar que el usuario cometa errores catastrficos.El diseo de una interfaz de usuario pobre es una de las razones por la cual muchos sistemas nunca son usados.INTRODUCCINCualquier interfaz de usuario que se disee, debe estar sujeta a las caractersticas intrnsecas del sistema al cual esta se acopla.

CONCEPTOS BSICOSQue es una Interfaz?

La interfaz es todo lo que permite utilizar algn dispositivo o artefacto, es decir, se presenta en un nivel entre el usuario y el proceso en cuestin.

El diseo de interfaces de Usuario toma en cuenta las necesidades, experiencia y capacidades de los usuarios del sistema.

La interfaz debe basarse en los trminos orientados de usuario y conceptos sobre los elementos informticos. Por ejemplo, un sistema de oficinas debe utilizar conceptos como cartas, documentos, carpetas, etc.PRINCIPIOS DE DISEOLa Interfaz para un sistema SCADA

Debido a que los SCADA son sistemas de supervisin y control de procesos reales mediante una abstraccin de software, los cuales pueden ser utilizados desde la planta u otros lugares por medio de Internet, la interfaz del sistema SCADA debe emular, no solo de manera correcta, sino tambin sencilla el funcionamiento del proceso

PRINCIPIOS DE DISEO Usabilidad Navegabilidad Teora del colorManejo de la informacinConsistencia. PAUTAS DE DISEOUSABILIDADLa '''usabilidad''' es la medida de la facilidad de uso de un producto o servicio, tpicamente una aplicacin software. Generalmente se define en trminos de las necesidades de los usuarios de dicho producto o servicios, necesidades que frecuentemente entran en conflicto directo con las intenciones de los diseadores. As pues, la usabilidad se encarga de todo lo que influya en el xito y la satisfaccin del usuario.

La Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO) define la usabilidad como la efectividad, eficiencia y satisfaccin con la que usuarios especficos alcanzan metas especficas en entornos concretos. La usabilidad es una propiedad que permite discernir y reconocer si una interfaz es fcil de utilizar, cmoda y amable para todos los usuarios, sin importar el nivel de experiencia que stos tengan con el sistema.

USABILIDAD UtilidadPor definicin, utilidad es la capacidad que tiene una herramienta para ayudar a cumplir tareas especficas. (Por ejemplo uso de iconos amables)

Para todos es claro cual es la funcin especifica de cada uno, aunque los mismos se encuentren en aplicaciones diferentes USABILIDAD Facilidad de Aprendizaje

Es una medida del tiempo requerido para trabajar con eficiencia en el uso de la herramienta. En los sistemas SCADA la facilidad de aprendizaje est asociada con los siguientes elementos:

Similitud con el proceso real: Mientras la interfaz asemeje el proceso virtual de la manera ms adecuada y correcta con el sistema real, ms fcil ser para el usuario aprender a utilizarlo.

Ver el siguiente Ejemplo USABILIDADMiremos una planta (o al menos una parte) en su forma real:

Si el usuario encontrara esto durante la interfaz:

Al usuario le quedara ms fcil aprender como funciona el sistema, debido a que se asemeja a lo que el ha trabajado en la realidad.USABILIDAD Apreciacin

Aunque esta es una caracterstica un poco subjetiva, es importante reconocer que una interfaz bien realizada ser ms y rpidamente aceptada que una que no cuente con un diseo adecuado.

La usabilidad debera ser considerada en todo momento, desde el mismo comienzo del proceso de desarrollo hasta las ltimas acciones antes de hacer el sistema. Antes de iniciar el proyecto es esencial tener una idea acerca de las caractersticas de los usuarios y de los aspectos del negocio en general

USABILIDADNAVEGABILIDADLa navegabilidad en las Interfaces para todos los sistemas se basa en la funcionalidad especfica que se le entregue a 5 elementos bsicos. Con estos elementos, se pueden realizar Interfaces tanto sencillas como complejas, y todo depende del uso que se le de a los mismos para obtener un resultado satisfactorio. NAVEGABILIDADVentanasIconosMensGrficosPunteros (mouse y teclado).

NAVEGABILIDAD Ventanas:Representan reas de pantalla convenientemente delimitadas en la que se produce la interaccin con el usuario.

Las Ventanas se pueden diferenciar en:

- Ventana del Proceso- Ventana de Informacin- Ventana de Evaluacin de Variables- Ventanas Emergentes

Ventana del ProcesoEs la ventana principal dentro de las interfaces SCADA, en esta se encontrar toda la mmica del proceso, la cual estar compuesta, no solo por grficos del sistema real, sino tambin se muestra la informacin ms relevante y que debe estar siempre presente en los ojos del operador o del usuario.NAVEGABILIDAD

Ventana de InformacinEn esta ventana, se presenta informacin peridica y relevante, adems de anuncios que podran ser interesantes al usuario. En esta ventana, la que principalmente esta compuesta de mensajes de texto, se muestran mensajes de inicio y fin de ciclo, advertencias, alarmas, etc.

Recordar la codificacin de la informacin por coloresNAVEGABILIDAD

Ventana de Evaluacin de Variables (1/2)Estas ventanas tienen la funcin principal de mostrar, la evolucin de algunas variables (las que se consideren ms importantes dentro del proceso). NAVEGABILIDAD

Evolucin de una Variable Ventana de Evaluacin de Variables (2/2)Podramos encontrar varios tipos de estas ventanas. En algunas, podemos encontrar solo datos, en otras, alguna mmica del sentido de la variable (velocidad, temperatura, etc), o incluso alguna grafica de la evolucin de la misma.

NAVEGABILIDAD

Valores de la variable y mmica de su naturaleza Ventana de Informacin de solo datos NAVEGABILIDAD Ventanas Emergentes

Estas ventanas son visibles en el caso de que el usuario u operador ejecuten alguna accin simple (clic del mouse, uso de teclas abreviadas) dentro de la interfaz

Dentro de una interfaz SCADA, podemos (y debemos) encontrar este tipo de ventanas siempre que deseemos conocer informacin subyacente y no presentada en la vista principal. Ejemplo a Continuacin

NAVEGABILIDADSupongamos que se tiene lo siguiente dentro de la ventana del proceso

Suponga que se desea saber ms sobre el funcionamiento interno de la Bomba #2. Al hacer clic sobre la bomba, podra resultar una ventana como la siguiente:

Al ejercer la navegacin de la anterior forma, nos aseguramos que todos los elementos y la informacin este disponible cuando el usuario lo necesite, entregndole la libertad al mismo de controlar y supervisar lo realmente importante en el momento justo, evitando de esta manera, la sobrepoblacin de informacin en todo momento. NAVEGABILIDAD conos

Son abstracciones grficas muy sencillas de acciones y conceptos que son presentados al usuario para una ms fcil identificacin y rpida interaccin. Dentro de las interfaces SCADA, el uso de estos elementos nos permite entregar posibilidades de acciones al usuario, sin ocupar demasiado espacio en la pantalla.

Podramos caracterizar estos elementos en 2 grupos especficos: conos Estndar e conos afines al sistema.

NAVEGABILIDAD conos Estndar

Estos son los conos que podemos encontrar en la gran mayora de aplicaciones disponibles en el mercado (sean o no de Sistemas SCADA). Estos conos nos permiten reconocer algn tipo de funcionalidad estndar. NAVEGABILIDAD

Guardar Imprimir Cortar Copiar Pegar conos afines al sistema (1/2)

Estos son los conos que poseen un significado, dentro del sistema que estamos diseando. Estos conos (as como todos los dems), debern ser fcilmente identificables, correctamente distribuidos y deben mostrar por si mismos que accin especfica ejecutarn.

Algunos posibles ejemplos a continuacin

NAVEGABILIDADconos afines al sistema (2/2)

NAVEGABILIDAD

Los conos de muestra y administracin de alarmas deben ser identificables a travs de toda la interfaz conos que nos permiten navegar a travs de otros elementos del sistema, como graficas de rendimiento e informes conos que permiten la navegacin dentro de interfaces subyacentes, deben ser lo ms intuitivo posible NAVEGABILIDAD Mens

Son listas de comandos convenientemente identificados para que el usuario pueda seleccionar fcilmente uno de ellos.

Podemos diferenciar los diferentes tipos de mens que se pueden encontrar en las interfaces de los sistemas SCADA, dependiendo de su forma de presentacin y sus caractersticas: NAVEGABILIDAD Mens Directos:Todas sus opciones estn visibles en cualquier momento para el usuario. Estos tipos de mens son utilizados cuando se necesita que el usuario encuentre disponible en todo momento

Mens JerrquicosLas opciones del men son organizadas de forma jerrquica, agrupando algunas opciones en submensNAVEGABILIDAD

que son mostrados remplazando al men predecesor cuando se activa alguna opcin de este ultimo

Mens en Pneles (1/2)

Las distintas opciones son presentadas en paneles que se muestran al activar una opcin de otro men o un control o elemento de la interfaz

Este tipo de men, es especialmente utilizado en los sistemas SCADA, para ejercer acciones sobre elementos especficos dentro del proceso

Ver el siguiente ejemploNAVEGABILIDAD Mens en Pneles (2/2)

Como podemos observar, el men se origina cuando hacemos un clic sobre la bomba, Esto es especialmente til, debido a que el usuario no tendr problema para saber que tipo de acciones se pueden ejercer sobre un elemento especfico de la interfaz NAVEGABILIDAD Punteros (Mouse y Teclado)

Permiten al usuario la fcil seleccin y activacin de uno de los conceptos representados en la interfaz grfica, indicando la necesidad de una accin o el especial inters (dar el foco) sobre un elemento o datos representado en la misma NAVEGABILIDAD Uso del Mouse

El mouse puede indicar visualmente qu tipo de accin puede realizar, al cambiar la imagen de su puntero, es decir, puede indicar directamente como se puede interactuar con los elementos de la interfaz.

Veamos algunos ejemplos: NAVEGABILIDAD Uso del Mouse

NAVEGABILIDAD Teclado

El uso del teclado en las interfaces SCADA, es necesario de una manera prolongada solo en algunas ocasiones especficas

Se puede obtener una buena navegacin dentro de la interfaz, si es posible acceder a los mens y operaciones generales a travs de comandos del teclado NAVEGABILIDAD TecladoUna manera de lograr esto de forma rpida, es indicando dentro de los mismos mens, como es posible acceder a los comandos

Observe que los mens principales poseen una letra subrayada, esto indica que se puede abrir el men por medio de una abreviacin de teclado NAVEGABILIDAD38 Grficos

Permiten ser utilizados de mltiples formas en las ventanas, mezclados o en conjuncin con cualquier otro elemento, para la mejora de la representacin y ayuda a la comprensin de las ideas representadas en la informacin tratada NAVEGABILIDAD Grficos

Se deben utilizar imgenes bien diseadas para los grficos del proceso

Los grficos deben ser claros dentro de la interfaz, es decir, no debe haber ambigedad con respecto a cual es su funcin dentro de la misma.

Valvula Real Valvula en la InterfazNAVEGABILIDAD Grficos

Los grficos deben guiar al usuario, pero no deben atraer la atencin del mismo hacia elementos que no son del todo relevantes.

El uso de los grficos alrededor de la interfaz debe se consistente a travs de la misma, es decir, el diseo general debe ser el mismo para todos los elementos dentro del sistema.NAVEGABILIDADEs bien sabido, que el correcto uso del color dentro de las interfaces de usuario en cualquier sistema, lo hacen ms amable, fcil de entender y consistente dentro de su propio significado.

Dentro de las interfaces para los sistemas SCADA, esta definicin toma un valor mucho mayor, debido a que el color, sirve para darle un significado mucho ms importante de los procesos que se interpretan dentro de la operacin.USO DEL COLORUn Poco de TeoraUSO DEL COLORObservemos la siguiente figura:

Al observar la grfica, nos damos cuenta que en la rueda de colores, los colores primarios, poseen un respectivo color complementario, en el caso de aplicarlo a una interfaz, a todos estos colores se les podr dar un significado, basndonos en la idea psicolgica que tenemos de los mismos USO DEL COLORLas combinaciones que utilicemos, sern ms agradables dependiendo del tipo de mezcla que se utilice

Aunque el tono verde en el cuadro interno es el mismo para todos, lo percibimos de distinta manera dependiendo del color que lo rodea. Por lo tanto, al mezclar colores, debemos escoger el que ms se le acople USO DEL COLORTonalidad: Cuando se anteponen colores oscuros en contra de los claros, de una manera psicolgica, se observan de manera tridimensional, aadindoles profundidad

En la imagen se ve que claramente, mientras los tonos oscuros rodean a los claros, estos toman una posicin ms adelante que los dems, otorgndole un sentido tridimensional a la imagen

USO DEL COLORExisten varios tipos de contraste que, utilizndolos de manera adecuada nos pueden proporcionar una posibilidad de entregarle un mayor sentido a la interfaz. Los contrastes ms comunes son:

Contraste por tonalidad

Contraste por claridad y oscuridad

Contraste por ComplementosUSO DEL COLOR Contraste por tonalidad

Mientras ms tonalidad haya, hay mayor contraste y viceversa.

USO DEL COLOR Contraste por claridad y oscuridad

Mientras haya una mayor diferencia entre la intensidad de los colores, habr un mayor contraste.

USO DEL COLOR Contraste por Complementos

Utilizar los complementos es una buena ayuda para reforzar el contraste.

USO DEL COLOR Cmo utilizar el color en la interfaz?

Luego de haber observado un poco de teora bsica del color, es hora de aplicar estos conceptos a la hora de implementar una interfaz SCADA.

Como se ha visto, el color, adems de ser un elemento atractivo dentro de una interfaz, tambin posee cualidades que influyen psicolgicamente sobre nosotros. Aplicar estos conceptos correctamente puede ser una tarea ardua, sin embargo puede conllevar a buenas recompensas.USO DEL COLOR Usando el color para definir estados:

Como ya se sabe, el color ofrece una influencia psicolgica, y aprovechar esto para definir estado, nos ayudar a establecer pautas de diseo.

USO DEL COLORObservemos unos ejemplos para ver cmo el color permite agregarle significado al proceso.

En este caso, se reconoce que la bomba de la izquierda, se encuentra funcionando de manera incorrecta o no est funcionando, y no es necesario que se indique, ya que el color por si mismo, entrega la advertencia

USO DEL COLORLo mismo puede ocurrir con el siguiente ejemplo:

Cuando se indica con colores, el estado actual de los componentes dentro de la interfaz, hace que la misma sea mucho ms intuitiva y fcil de utilizar USO DEL COLORObserve la siguiente interfaz:

Al mirar con detenimiento, esta interfaz no ofrece un ambiente agradable de trabajo. Al no escoger colores adecuados, la misma no permite enfocase en reas especficas del proceso USO DEL COLORAhora observe la siguiente interfaz:

Como se utilizaron colores base (claros) de fondo, los dems elementos de la interfaz, son ms llamativos, y son capaces de dirigir la atencin de una manera positiva.USO DEL COLORTambin se pueden utilizar los colores y el uso de ventanas emergentes, para que juntos entreguen informacin relevante, tan rpido como sea posible, atrayendo la atencin de la mejor manera.

Observar el siguiente ejemplo

USO DEL COLORSe puede observar, que cambios sutiles, proporcionan un sentido de urgencia bastante diferente para los dos tipos de aviso, entregando as de esta manera, un mayor valor a la informacin.

USO DEL COLOREl uso del color siempre ser un tpico complicado a la hora de realizar una interfaz, debido a que la apreciacin que el diseador posee sobre la misma, puede ser totalmente diferente a la del usuario final.

El concepto de belleza es siempre subjetivo, por lo tanto, realizar una interfaz que sea agradable para todos puede ser una tarea prcticamente imposible USO DEL COLOREl manejo de la informacin en general para un sistema SCADA, es de suma importancia, ya que permite hacerle un seguimiento total al desarrollo y rendimiento del mismo en cualquier momento.

La informacin en un sistema SCADA se puede diferenciar, entre informacin del proceso (sucesos y alarmas) e informacin interna (valores histricos de las variables).

MANEJO DE LA INFORMACINInformacin del Proceso (Sucesos y Alarmas):

Es de suma importancia en los sistemas SCADA mantener un registro de la informacin ocurrida dentro del proceso

En la informacin guardada debe encontrarse la mayor cantidad posible de informacin, tal como fechas, hora, tipo de suceso, duracin y descripcin.

MANEJO DE LA INFORMACINDeben existir los mecanismos suficientes para acceder al registro de alarmas de una manera sencilla y sin ningn obstculo, ya sea desde botones, o accesos desde los mens. El manejo de las alarmas debe poseer caractersticas importantes en la interfaz, tales como:

Notificacin OportunaMecanismos de SolucinEstadsticasMANEJO DE LA INFORMACIN Notificacin oportuna: Cuando ocurre una alarma, sin importar cualquier tipo de gravedad, debe ser notificada de manera inmediata al operador

MANEJO DE LA INFORMACIN Mecanismos de solucin: Una vez que el usuario haya verificado que ocurri este suceso, la interfaz debe proporcionar mecanismos para que se pueda solucionar el evento, proporcionndole elementos, dentro de la misma, que permitan navegarla sin inconvenientes

MANEJO DE LA INFORMACIN Estadsticas:

La interfaz debe ser capaz de mostrar estadsticas de los sucesos, para que, mediante el anlisis de la informacin, se pueda inferir sobre posibles problemas futuros y como solucionarlos. Esto tiene que estar relacionado intrnsecamente con los histricos generales del sistema. MANEJO DE LA INFORMACIN Informacin Interna (Variables e Histricos):

Es posible que dentro de un proceso especfico, sea necesario conocer como progresa una variable a travs del tiempo

La informacin a almacenar ser ms poca que en el registro de sucesos normal (muchos ms valores), por lo tanto ser la ms relevante. Es conveniente que solamente se muestren los elementos que contengan algn valor para analizar, y que pueda servir para un anlisis profundo.

MANEJO DE LA INFORMACINA continuacin mostraremos algunos posibles grficos de historiales que nos permitirn comprender la manera en que estos deben utilizarse.

Claramente se ve que los datos obtenidos se recuperan de das de informacin, la cual si se observara en forma textual no tendra el mismo valor (y demorara ms) que de esta manera.MANEJO DE LA INFORMACINEn este caso, cuando la interfaz permite analizar datos de diferentes variables al mismo tiempo, se puede encontrar que el potencial de la informacin recogida aumenta en gran manera, y los beneficios por utilizar la misma se reconocen inmediatamente.

MANEJO DE LA INFORMACINRelacin directa entre los principios de diseo y la implementacin final.CONSISTENCIAEsta caracterstica permitir construir una interfaz robusta y que permita facilitar el proceso de entrenamiento.

Se tendrn en cuenta 2 tipos de consistencia: la consistencia dentro de la interfaz, y consistencia hacia el proceso real.CONSISTENCIA Consistencia dentro la Interfaz:

Este tipo de consistencia permitir establecer reglas claras del funcionamiento interno de la misma, facilitando el aprendizaje y el entrenamiento. Se pueden encontrar varios casos en los que se hace clara la consistencia: el color (y sus correspondientes estados), imgenes y el diseo en general, etc.

CONSISTENCIAColor: Es imperativo que al disear una interfaz de usuario SCADA, se tenga en cuenta que el uso de los colores se convierte en pieza fundamental en el aprendizaje. Observemos un ejemplo:

En el caso de que no tuviramos en cuenta el color en el diseo de la interfaz, ser posible saber que componentes se encuentran con problemas y cuales no?. CONSISTENCIAImgenes: El sistema, adems de presentar imgenes sencillas y entendibles, debe manejar cierta consistencia en las imgenes, es decir, para dispositivos similares, no solo en forma fsica sino tambin en funcionamiento, se debern utilizar imgenes similares.

Ver el siguiente ejemploCONSISTENCIASe tiene que para las vlvulas hay diferentes tipos de imgenes, como las siguientes:

CONSISTENCIA

Podrn haber problemas a la hora de ensearle al usuario su funcionamiento. Aunque las vlvulas tengan la misma funcin, utilizar imgenes diferente entorpece la labor del usuario y retrasa su aprendizaje Es recomendable ser consistente en las grficas de la interfaz, como lo muestra la siguiente figura:

CONSISTENCIADiseo: La consistencia en este tpico es bsica, es claro que un usuario se debe sentir ms confortable si a travs de toda la interfaz, si a medida que navega por ella, encuentra patrones y estructuras similares.

Hay que entregar un buen esfuerzo al diseo de la interfaz, y as mismo, se deben asignar recursos para velar que la consistencia en este punto prevalezca.

CONSISTENCIAConsistencia con el proceso:

Un elemento muy importante en el diseo de la interfaz, de manera que sta sea eficiente, es que se debe tener en cuenta el proceso al cual se acopla, es decir, realizar los procesos de la misma manera, pero de una forma ms eficiente.

Esto es un proceso que debe ser analizado especficamente para cada interfaz que desarrollemos, sin embargo, hay algunas pautas que podemos tener en cuenta para obtener esta caracterstica dentro de nuestro diseo. CONSISTENCIACuando se recoge informacin del proceso real, se debe tener en cuenta la naturaleza de la variable.

Por ejemplo, si un valor dentro del proceso, cambia cada segundo, es totalmente innecesario realizar un muestreo sobre la misma variable cada 10ms, es un gasto demasiado grande de recursos del sistema adems de ser totalmente un proceso ineficiente CONSISTENCIAAdems de tener grficos agradables dentro de la interfaz, la misma debe reflejar de la mejor manera posible, lo que sucede en el proceso.

Mantener una idea correcta de las ocurrencias dentro del mismo, ayuda a poseer una concepcin correcta sobre la abstraccin utilizada en la interfaz.

CONSISTENCIAMientras sea posible, manejar grficos dinmicos que se actualicen con el estado real del sistema.

Mientras ms dinamismo haya dentro de la interfaz, ms posibilidad de obtener una mejor supervisin y control sobre el proceso.

CONSISTENCIACONCLUSIONESEl diseo de interfaces es un tema que se viene aplicando desde hace un buen tiempo, y considerando los avances realizados hasta el momento en todas las reas relacionadas, es justo decir, que ha llegado a un punto en que es posible desarrollar interfaces que se acoplen a cualquier sistema, y que potencien todas las caractersticas que los mismos necesiten.

CONCLUSIONESEl diseo de las interfaces de usuario se gua por pautas bsicas, pero a la hora de implementarla, hacen que la misma obtenga valores agregados, como la eficiencia, mayor productividad y rapidez en el aprendizaje.

Los conceptos como el color y la consistencia, realzan la importancia y cuidado que se debe tener en cuenta en el momento del diseo de la interfaz CONCLUSIONESBailey, David Practical SCADA for industry; David Bailey, Edwin Wright.-- Amsterdam [etc.] Newnes, 2003.-- XIV, 288 p. ; 25 cm

Cognitive ergonomics and human-computer interaction; edited by J. Long and A. Whitefield.-- Cambridge [etc.] : Cambridge University Press, 1989.-- 259 p. : il. ; 26 cm BIBLIOGRAFALINKS SCADAwww.uv.es/~rosado/sid/Capitulo6_Scada.pdf http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

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