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DISEÑO DE INTERFACES DE USUARIO EN

SISTEMAS SCADA

Edison CalvacheGregorio López

INTRODUCCIÓN (1/3)

Todo sistema que se utilice a niveles empresariales y de producción, estará sujeto al manejo humano, por lo tanto, hacer de este sistema una componente eficaz, fácil de usar y amigable, indudablemente traerá beneficios directos e indirectos a la hora de su utilización

INTRODUCCIÓN (2/3)

Los sistemas SCADA no escapan a esta realidad, especialmente si hablamos de la interfaz de usuario, componente con la cual el usuario interactúa directamente con el proceso que esta supervisando y controlando

INTRODUCCIÓN (3/3)

Factores a tener en Cuenta:

Los usuarios del sistema frecuentemente juzgan el mismo por su interfaz.

Un diseño de interfaz pobre puede provocar que el usuario cometa errores catastróficos.

El diseño de una interfaz de usuario pobre es la razón por la cual muchos sistemas nunca son usados.

CONCEPTOS BÁSICOS

Cualquier interfaz de usuario que se diseñe, debe estar sujeta a las características intrínsecas del sistema al cual esta se acopla.

PRINCIPIOS DE DISEÑO (1/3)

Que es una Interfaz?La interfaz es todo lo que permite utilizar algún dispositivo o “artefacto”, es decir, se presenta en un nivel entre el usuario y el proceso en cuestión.

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

La interfaz debe basarse en los términos orientados de usuario y conceptos sobre los conceptos informáticos. Por ejemplo, un sistema de oficinas debe utilizar conceptos como cartas, documentos, carpetas, etc.

PRINCIPIOS DE DISEÑO (2/3)

La Interfaz para un sistema SCADA

Debido a que los SCADA son sistemas de supervisión y control de procesos reales mediante una abstracción 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 también sencilla el funcionamiento del proceso

Pautas de Diseño de la Interfaz de un sistema SCADA

Usabilidad Navegabilidad Teoría del color Manejo de la información Consistencia.

USABILIDAD La '''usabilidad''' es la medida de la facilidad de

uso de un producto o servicio, típicamente una aplicación software. Generalmente se define en términos de las necesidades de los usuarios de dicho producto o servicios, necesidades que frecuentemente entran en conflicto directo con las intenciones de los diseñadores. Así pues, la usabilidad se encarga de todo lo que influya en el éxito y la satisfacción del usuario.

La Organización Internacional para la Estandarización (ISO) define la usabilidad como «la efectividad, eficiencia y satisfacción con la que usuarios específicos alcanzan metas específicas en entornos concretos».

USABILIDAD

La usabilidad es propiedad que permite discernir y reconocer si una interfaz es fácil de utilizar, cómoda y amable para todos los usuarios, sin importar el nivel de experiencia que tengan con el sistema.

USABILIDAD

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

Para todos es claro cual es la función 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 está asociada con los siguientes elementos:

Similitud con el proceso real: Mientras la interfaz asemeje el proceso virtual de la manera más adecuada y correcta con el sistema real, más fácil será para el usuario aprender a utilizarlo. Ejemplo a Continuación

USABILIDAD

Miremos una planta (o al menos una parte) en su forma real: Si el usuario encontrara esto

durante la interfaz:

Al usuario le quedaría más fácil aprender como funciona el sistema, debido a que se asemeja a lo que el ha trabajado en la realidad.

USABILIDAD

ApreciaciónAunque esta es una característica un poco subjetiva, es importante reconocer que una interfaz bien realizada será más y rápidamente aceptada que una que no cuente con un diseño adecuado.

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

NAVEGABILIDAD

La navegabilidad en las Interfaces para todos los sistemas se basa en la funcionalidad específica que se le entregue a 5 elementos básicos. 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.

NAVEGABILIDAD

Ventanas Iconos Menús Gráficos Punteros (mouse y teclado).

NAVEGABILIDAD

Ventanas:Representan áreas de pantalla convenientemente delimitadas en la que se produce la interacción con el usuario.

Las Ventanas se pueden diferenciar en:

- Ventana del Proceso- Ventana de Información- Ventana de Evaluación de Variables- Ventanas Emergentes

Ventana del ProcesoEs la ventana principal dentro de las interfaces SCADA, en esta se encontrará toda la mímica del proceso, la cual estará compuesta, no solo por gráficos del sistema real, sino también se muestra la información más relevante y que debe estar siempre presente en los ojos del operador o del usuario.

NAVEGABILIDAD

Ventana de InformaciónEn esta ventana, se presenta información periódica y relevante, además de anuncios que podrían 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 codificación de la información por colores

NAVEGABILIDAD

Ventana de Evaluación de Variables (1/2)Estas ventanas tienen la función principal de mostrar, la evolución de algunas variables (las que se consideren más importantes dentro del proceso).

NAVEGABILIDAD

Evolución de una Variable

Ventana de Evaluación de Variables (2/2)Podríamos encontrar varios tipos de estas ventanas. En algunas, podemos encontrar solo datos, en otras, alguna mímica del sentido de la variable (velocidad, temperatura, etc), o incluso alguna grafica de la evolución de la misma.

NAVEGABILIDAD

Valores de la variable y mímica de su naturaleza

Ventana de Información de solo datos

NAVEGABILIDAD

Ventanas Emergentes

Estas ventanas son visibles en el caso de que el usuario u operador ejecuten alguna acción 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 información subyacente y no presentada en la vista principal. Ejemplo a Continuación

NAVEGABILIDADSupongamos que tenemos lo siguiente dentro de la ventana del proceso

Supongamos que deseamos saber más sobre el funcionamiento interno de la Bomba #2. Al hacer clic sobre la bomba, nos podría resultar una ventana como la siguiente:

Al ejercer la navegación de la anterior forma, nos aseguramos que todos los elementos y la información este disponible cuando el usuario lo necesite, entregándole la libertad al mismo de controlar y supervisar lo realmente importante en el momento justo, evitando de esta manera, la sobrepoblación de información en todo momento.

NAVEGABILIDAD

ÍconosSon abstracciones gráficas muy sencillas de acciones y conceptos que son presentados al usuario para una más fácil identificación y rápida interacción. 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.

Podríamos caracterizar estos elementos en 2 grupos específicos: Íconos Estándar e Íconos afines al sistema.

NAVEGABILIDAD

Íconos EstandarEstos son los íconos que podemos encontrar en la gran mayoría de aplicaciones disponibles en el mercado (sean o no de Sistemas SCADA). Estos íconos nos permiten reconocer algún tipo de funcionalidad estándar.

NAVEGABILIDAD

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Íconos afines al sistema (1/2)

· Estos son los íconos que poseen un significado, dentro del sistema que estamos diseñando. Estos íconos (así como todos los demás), deberán ser fácilmente identificables, correctamente distribuidos y deben mostrar por si mismos que acción específica ejecutarán.

Algunos posibles ejemplos a continuación

NAVEGABILIDAD

Íconos afines al sistema (2/2)

NAVEGABILIDAD

Los íconos de muestra y administración de alarmas deben ser identificables a través de toda la interfaz

Íconos que nos permiten navegar a través de otros elementos del sistema, como graficas de rendimiento e informes

Íconos que permiten la navegación dentro de interfaces subyacentes, deben ser lo más intuitivo posible

NAVEGABILIDAD

Menús

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

Podemos diferenciar los diferentes tipos de menús que se pueden encontrar en las interfaces de los sistemas SCADA, dependiendo de su forma de presentación y sus características:

NAVEGABILIDAD

Menús Directos:Todas sus opciones están visibles en cualquier momento para el usuario. Estos tipos de menús son utilizados cuando se necesita que el usuario encuentre disponible en todo momento

Menús Jerárquicos

Las opciones del menú son organizadas de forma jerárquica, agrupando algunas opciones en submenús

NAVEGABILIDAD

que son mostrados remplazando al menú predecesor cuando se activa alguna opción de este ultimo

NAVEGABILIDAD

Menús en Páneles (1/2)

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

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

Un ejemplo a Continuación

NAVEGABILIDAD

Menús en Páneles (2/2)

Como podemos observar, el menú se origina cuando hacemos un clic sobre la bomba, Esto es especialmente útil, debido a que el usuario no tendrá problema para saber que tipo de acciones se pueden ejercer sobre un elemento específico de la interfaz

NAVEGABILIDAD

Punteros (Mouse y Teclado)

Permiten al usuario la fácil selección y activación de uno de los conceptos representados en la interfaz gráfica, indicando la necesidad de una acción o el especial interés (dar el foco) sobre un elemento o datos representado en la misma

Uso del MouseEl mouse nos puede indicar visualmente que tipo de acción puede realizar, al cambiar la imagen de su puntero, es decir, nos puede indicar directamente como podemos 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 específicas

Se puede obtener una buena navegación dentro de la interfaz, si es posible acceder a los menús y operaciones generales a través de comandos del teclado

NAVEGABILIDAD

TecladoUna manera de lograr esto de manera rápida, es indicándole dentro de los mismos menús, como es posible acceder a los comandos

NAVEGABILIDAD

Observemos que los menús principales poseen una letra subrayada, esto indica que se puede abrir el menú por medio de una abreviación de teclado

Gráficos

Permiten ser utilizados de múltiples formas en las ventanas, mezclados o en conjunción con cualesquiera otro elemento, para la mejora y de representación y ayuda a la comprensión de las ideas representadas en la información tratada

NAVEGABILIDAD

Gráficos- Se deben utilizar imágenes bien diseñadas para los gráficos del proceso

- Los gráficos deben ser claros dentro de la interfaz, es decir, no debe haber ambigüedad con respecto a cual es su función dentro de la misma.

NAVEGABILIDAD

Valvula Real Valvula en la Interfaz

GráficosLos gráficos deben guiar al usuario, pero no deben atraer la atención del mismo hacia elementos que no son del todo relevantes.

El uso de los gráficos alrededor de la interfaz debe se consistente a través de la misma, es decir, el diseño general debe ser el mismo para todos los elementos dentro del sistema.

NAVEGABILIDAD

USO DEL COLOR

Es bien sabido, que el correcto uso del color dentro de las interfaces de usuario en cualquier sistema, lo hacen más amable, fácil de entender y consistente dentro de su propio significado.

Dentro de las interfaces para los sistemas SCADA, esta definición toma un valor mucho mayor, debido a que el color, sirve para darle un significado mucho más importante de los procesos que se interpretan dentro de la operación.

Un Poco de Teoría

USO DEL COLOR

Observemos la siguiente figura:

USO DEL COLOR

Al observar la gráfica, 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 podrá dar un significado, basándonos en la idea psicológica que tenemos de los mismos

Las combinaciones que utilicemos, serán más agradables dependiendo del tipo de mezcla que se utilice

USO DEL COLOR

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 más se le acople

Tonalidad: Cuando anteponemos colores oscuros en contra de los claros, de una manera psicológica, los observamos de manera tridimensional, añadiéndoles profundidad

En la imagen se ve que claramente, mientras los tonos oscuros rodean a los claros, estos toman una posición más adelante que los demás, otorgándole un sentido tridimensional a la imagen

USO DEL COLOR

Existen varios tipos de contraste que, utilizándolos de manera adecuada nos pueden proporcionar una posibilidad de entregarle un mayor sentido a la interfaz. Los contrastes más comunes son:

Contraste por tonalidad

Contraste por claridad y oscuridad

Contraste por Complementos

USO DEL COLOR

Contraste por tonalidadMientras más 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, habrá un mayor contraste.

USO DEL COLOR

Contraste por ComplementosUtilizar los complementos es una buena ayuda para reforzar el contraste.

USO DEL COLOR

Como utilizar el color en la interfaz?

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

Como hemos visto, el color, además de ser un elemento atractivo dentro de una interfaz, también posee cualidades que influyen psicológicamente 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 sabemos, el color ofrece una influencia psicológica, y aprovechar esto para definir estado, nos ayudará a establecer pautas de diseño.

USO DEL COLOR

USO DEL COLOR

Observemos unos ejemplos de como el color nos permite agregarle significado al proceso.

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

Lo mismo puede ocurrir con el siguiente ejemplo:

USO DEL COLOR

Cuando se nos indica con colores, el estado actual de los componentes dentro de la interfaz, hace que la misma sea mucho más intuitiva y fácil de utilizar

Observemos la siguiente interfaz:USO DEL COLOR

Si observamos con detenimiento, esta interfaz no nos ofrece un ambiente agradable de trabajo. Al no escoger colores adecuadamente, la misma no nos permite enfocarnos en áreas específicas del proceso

Ahora observemos la siguiente interfaz:

USO DEL COLOR

Como se utilizaron colores base (claros) de fondo, los demás elementos de la interfaz, son más llamativos, y son capaces de dirigir la atención de una manera positiva.

También podemos utilizar los colores y el uso de ventanas emergentes, para que juntos entreguen información relevante, tan rápido como sea posible y atrayendo la atención de la mejor manera.

Observemos un ejemplo

USO DEL COLOR

Podemos ver en la figura anterior, que cambios sutiles, nos proporcionan un sentido de urgencia bastante diferente para los dos tipos de aviso, entregando así de esta manera, un mayor valor a la información.

USO DEL COLOR

El uso del color siempre será un tópico complicado a la hora de realizar una interfaz, debido a que la apreciación que el diseñador 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 prácticamente imposible

USO DEL COLOR

El manejo de la información 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 información en un sistema SCADA se puede diferenciar, entre información del proceso (sucesos y alarmas) e información interna (valores históricos de las variables).

MANEJO DE LA INFORMACIÓN

Información del Proceso (Sucesos y Alarmas):

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

En la información guardada debe encontrarse la mayor cantidad posible de información, tal como fechas, hora, tipo de suceso, duración y descripción.


Deben existir los mecanismos suficientes para acceder al registro de alarmas de una manera sencilla y sin ningún obstáculo, ya sea desde botones, o accesos desde los menús. El manejo de las alarmas debe poseer características importantes en la interfaz, tales como:

Notificación Oportuna Mecanismos de Solución Estadísticas


Notificación oportuna: Cuando ocurre una alarma, sin importar cualquier tipo de gravedad, debe ser notificada de manera inmediata al operador


Mecanismos de solución: Una vez que el usuario haya verificado que ocurrió este suceso, la interfaz debe proporcionar mecanismos para que se pueda solucionar el evento, proporcionándole elementos dentro de la interfaz que permitan navegarla sin inconvenientes


Estadísticas:

La interfaz debe ser capaz de mostrar estadísticas de los sucesos, para que, mediante el análisis de la información, se pueda inferir sobre posibles problemas futuros y como solucionarlos. Esto tiene que estar relacionado intrínsecamente con los históricos generales del sistema.


Información Interna (Variables e Históricos):

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

La información a almacenar será más poca que en el registro de sucesos normal (muchos más valores), por lo tanto será la más relevante. Es conveniente que solamente se muestren los elementos que contengan algún valor para analizar, y que pueda servir para un análisis profundo.


A continuación mostraremos algunos posibles gráficos de historiales que nos permitirán comprender la manera en que estos deben utilizarse.


Claramente se ve que los datos obtenidos se recuperan de días de información, la cual si se observara en forma textual no tendría el mismo valor (y demoraría más) que de esta manera.

En este caso, cuando la interfaz permite analizar datos de diferentes variables al mismo tiempo, podemos encontrar que el potencial de la información recogida aumenta en gran manera, y los beneficios por utilizar la misma se reconocen inmediatamente.


CONSISTENCIA

Relación directa entre los principios de diseño y la implementación final.

Esta característica permitirá construir una interfaz robusta y que permita facilitar el proceso de entrenamiento.

Se tendrán 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 nos permitirá establecer reglas claras del funcionamiento interno de la misma, facilitando el aprendizaje y el entrenamiento. Podemos encontrar varios casos en los que se hace clara la consistencia: el color (y sus correspondientes estados), imágenes y el diseño en general.

CONSISTENCIA

Color: Es imperativo que al diseñar 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:

CONSISTENCIA

En el caso de que no tuviéramos en cuenta el color en el diseño de la interfaz, ¿será posible saber que componentes se encuentran con problemas y cuales no?.

Imágenes: El sistema, además de presentar imágenes sencillas y entendibles, debe manejar cierta consistencia en las imágenes, es decir, para dispositivos similares, no solo en forma física sino también en funcionamiento, se deberán utilizar imágenes similares.

Veamos un ejemplo

CONSISTENCIA

Si tenemos que para las válvulas tenemos diferentes tipos de imágenes, como las siguientes:

CONSISTENCIA

Podrá haber problemas a la hora de enseñarle al usuario su funcionamiento. Aunque las válvulas tengan la misma función, utilizar imágenes diferente entorpece la labor del usuario y retrasa su aprendizaje

Es mejor ser consistente en las gráficas de la interfaz, como nos lo muestra la siguiente figura:

CONSISTENCIA

Diseño: La consistencia en este tópico es básica, es claro que un usuario se debe sentir más confortable si a través de toda la interfaz, si a medida que navega por ella, encuentra patrones y estructuras similares.

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

CONSISTENCIA

Consistencia con el proceso:

Un elemento muy importante en el diseño de la interfaz, de manera que ésta 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 más eficiente.

Esto es un proceso que debe ser analizado específicamente para cada interfaz que desarrollemos, sin embargo, hay algunas pautas que podemos tener en cuenta para obtener esta característica dentro de nuestro diseño.

CONSISTENCIA

Cuando se recoge información 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 además de ser totalmente un proceso ineficiente

CONSISTENCIA

Además de tener gráficos 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 concepción correcta sobre la abstracción utilizada en la interfaz.

CONSISTENCIA

Mientras sea posible, manejar gráficos dinámicos que se actualicen con el estado actual y real del sistema.

Mientras más dinamismo haya dentro de la interfaz, más posibilidad de obtener una mayor supervisión y control sobre el proceso.

CONSISTENCIA

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

El diseño 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 áreas relacionadas, es justo decir, que ha llegado a un punto en que nos es posible desarrollar interfaces que se acoplen a cualquier sistema, y que potencien todas las características que los mismos necesiten.

El diseño de las interfaces de usuario se guía por pautas básicas, pero que 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 deben tener en cuenta en el momento del diseño de la interfaz

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

Bailey, 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

LINKS SCADA www.uv.es/~rosado/sid/Capitulo6_Scada.pdf http://www.automatas.org/redes/scadas.htm

PARAMETROS DE DISEÑO http://www.monografias.com/trabajos6/inus/inus.shtml http://www.grancomo.com/e/definiendo_el_interfaz_de_usuario.php http://www.desarrolloweb.com/articulos/1513.php?manual=5 http://www.uag.mx/66/proceso2.htm http://www.uco.es/~el1momua/ergonomia/ http://www.gsi.dit.upm.es/~fsaez/OtrosArticulos/usabilidadp.html http://planeta.gaiasur.com.ar/infoteca/siggraph99/diseno-de-

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TEORÍA DEL COLOR http://www.poynterextra.org/cp/ http://www.colormatters.com/colortheory.html

BIBLIOGRAFÍA

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