Germano Veiga1 e J. Norberto Pires2
ARTIGO TÉCNICO
Departamento de Engenharia Mecânica Universidade de Coimbra gveiga@robotics.dem.uc.pt1 norberto@robotics.dem.uc.pt2
DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA PARA A CONSTRUÇÃO DE INTERFACES HMI PARA SISTEMAS INDUSTRIAIS 1.Introdução O homem moderno baseia o seu sucesso na criação de ferramentas que lhe permitem realizar determinada tarefa. Um dos factores que determina a utilidade destas ferramentas é a qualidade da sua interacção com o homem, que influencia tanto o resultado da tarefa a realizar, como a qualidade de vida do homem que a opera. Com o advento da micro-tecnologia, o homem interage mais com tecnologia baseada em computadores do que com ferramentas oficinais tradicionais (um serrote por exemplo) ou de escrita tradicional (uma caneta, por exemplo). Ao contrário destes últimos, o aspecto e a forma dos controlos presentes na interface gráfica de um computador nem sempre indicam eficazmente ao utilizador a sua função, o que introduz dificuldades na eficiência da interacção. Nos sistemas mais recentes as interfaces gráficas são muitas vezes a única face visível de todo um processo e cada vez mais responsáveis pelo sucesso de um produto. Para um GHMI (Graphical Human Machine Interface) ser bem sucedido deve ser estruturado da mesma forma que os humanos estruturam a informação. À medida que os diferentes intervenientes (operadores, responsáveis de desenvolvimento) entram em contacto com determinado processo tecnológico, vão construindo um modelo mental que é a sua interpretação da realidade. Um dos problemas das interfaces reside no facto de a maioria dos responsáveis pelo projecto gráfico possuírem modelos mentais dos sistemas radicalmente diferentes dos operadores, por razões de origem técnica, social, ou outras. Como geralmente o processo de concepção se baseia apenas na transposição para o software do modelo do programador da interface, o desencontro entre as expectativas de uns e outros é inevitável. É fundamental que a concepção de um equipamento tenha em conta a realidade dos seus utilizadores diários bem com as suas concepções do sistema. Em ambiente industrial a interacção homem-máquina foi sempre uma realidade com grande importância a diversos níveis, tais como: a segurança, a produtividade, o conforto do operador, as relações laborais, entre outros. A influência das interfaces em acidentes como o de Bhopal ou ExonValdez despertaram a atenção para a importância das interfaces na segurança de equipamentos e instalações [1], mas a sua influência é muito mais abrangente. As interfaces industriais evoluíram com as potencialidades dos equipamentos, sendo cada vez mais comum encontrar dispositivos de interacção gráfica associados a uma célula de fabrico. Um dos tipos de interfaces gráficas industriais mais usual é baseado numa estrutura de diálogo único, instalada num PC com ecrã táctil. Esta estrutura permite uma interacção rápida e intuitiva e adapta-se bem ao ambiente industrial, no qual não é normalmente viável incluir teclados e ratos [2]. Estes diálogos, tal como os “antigos” painéis de instrumentos, caracterizam-se por disponibilizarem acesso directo a todas as
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possibilidades de interacção do sistema, o que implica vantagens e desvantagens. Uma das vantagens está relacionada com a adaptação a diferentes tipos de operadores. Se do operador com menos responsabilidade é esperado que tome atenção somente a um ou dois comandos/instrumentos, do responsável de linha é esperada uma perspectiva/acção mais global sobre o sistema. Nestas situações, as aplicações de diálogo único são, tal como os antigos painéis de instrumentos, ferramentas universais de interacção.
2.Objectivos e caso de estudo Este trabalho teve como base um caso de estudo de uma célula de fabrico robotizada, que paletiza e despaletiza cerâmicos não planos [2]. Esta célula é operada a partir de um interface de diálogo único, que tem como suporte físico um PC e um ecrã táctil. Nesta célula foram identificados diversos problemas tanto na operação como na concepção e comissionamento da interface. No decorrer da operação desta célula, assim como acontece em várias células semelhantes espalhadas pela empresa, foram verificadas perdas de produtividade causadas por falhas na operação do HMI. Estas falhas, após a curva de aprendizagem do operador, estabilizam num valor residual difícil de explicar. Algumas razões apontadas pelos intervenientes no processo (responsáveis de produção, desenvolvimento, operadores, etc.) são: A habituação do operador à interface gera um aumento de confiança que conduz ao erro. A interrupção das sequências típicas de utilização da interface, normalmente com consequências catastróficas no recomeço da operação. A dificuldade em prever sequências de operação com cadência temporal pouco usual. Ao longo do período de comissionamento o responsável pela programação do sistema tentou ajustar a interface para melhorar os resultados. Esta tarefa revela-se ingrata tanto ao nível conceptual, dada a diversidade de variáveis que envolvem a interacção com sistemas gráficos, como ao nível técnico dada a ferramenta de desenvolvimento de interfaces utilizada, o Microsoft Visual C++. A utilização desta ferramenta exige conhecimentos de programação avançados e períodos de desenvolvimento longos, que são desadequados às tarefas de comissionamento em células de fabrico presentes numa linha de produção contínua. Considerando as funcionalidades propostas por [3] podemos enquadrar os problemas encontrados nesta célula na relação com o operador (processamento de entradas e processamento de saídas), no sequenciamento de