Como otimizar a Operação através de melhorias na IHM – Parte 1: Fundamentação e Motivação

“There is no such thing as information overload.
There is only bad design
.

Edward Tufte

Nesta série de artigos estarei descrevendo algumas dicas e diretrizes sobre como projetar as interfaces humano-máquina (IHM’s) de modo a obter melhorias nos resultados da operação de processos. Os conceitos se aplicam a qualquer sistema SCADA em todo o tipo de indústria, mas estarei por vezes particularizando para o caso do setor elétrico.

Os conceitos aqui apresentados estão fundamentados nas pequisas e recomendações sobre Interfaces Centradas no Usuário em sistemas SCADA feitas pelo ASM Consortium, no livro “The High Performance HMI Handbook” de Hollifield et al. (ISBN-10: 0977896919), nas diretrizes da norma ANSI/ISA101.01-2015 (Human-Machine Interfaces for Process Automation Systems), na pesquisa dos fundamentos da área de interfaces e na experiência prática de adaptação desta metodologia à operação do telecomando de subestações de Transmissão de energia elétrica.

O que a sua empresa pode ganhar com isto? De acordo com um teste científico desenvolvido pelo ASM Consortium, uma Interface Centrada no Usuário em comparação com uma interface tradicional obteve os seguintes resultados:

  • Os problemas foram detectados pelos operadores 5 vezes mais, antes do primeiro alarme .
  • Um ganho de 36% no índice de sucesso em completar as operações propostas.
  • Os operadores terminaram as tarefas 41% mais rápido.

São ganhos extraordinários que se traduzem diretamente em benefícios financeiros, segurança e em qualidade de operação, leve-se em conta ainda que estes são obteníveis somente através da reconcepção da IHM, não há outros investimentos.

É claro que os resultados podem variar muito caso a caso, mas os benefícios são bastante evidentes uma vez concebida, implementada, testada e posta em prática a nova interface. No caso prático que implantei, a nova interface obteve um índice de mais de 80% de aprovação dos operadores, o que é extremamente significativo para o ambiente do setor elétrico onde a resistência à mudança é notória.

A importância do tema é tal e os resultados tão concretos que motivou a criação da norma ISA101. A norma estabelece recomendações e melhores práticas que abrangem todo o ciclo de vida das IHM’s. A norma ISA101 tem por objetivo:

  • Prover orientação no projeto, implementação, operação e manutenção apropriada das IHM’s que resultem no mais seguro, mais efetivo e mais eficiente controle do processo, sob todas as condições operativas.
  • Melhorar a habilidade do operador em detectar, diagnosticar e responder adequadamente às situações anormais.

De acordo com a norma ISA101, a Consciência Situacional está classificada em três níveis:

  • Nível 1 – Estar ciente do que está acontecendo no processo.
  • Nível 2 – Compreender o estado atual do processo.
  • Nível 3 – Compreender qual deverá ser o provável estado do processo no futuro.

Uma das características fundamentais das Interfaces Centradas no Usuário é potencializar o operador a, justamente, compreender a situação presente e ter boas condições de prever o estado do processo no futuro próximo e, desta forma, ter uma atuação mais preventiva sobre o processo e não mais simplesmente reagir aos alarmes. Isto somente é possível proporcionando informações, em forma de visualizações adequadas, em contexto aos operadores, no momento em que eles precisam, e não simplesmente a reproduzir na tela os diagramas P&ID ou unifilares com números espalhados representando as medições do processo (a metodologia tradicional permite atingir somente o Nível 1 de Consciência Situacional).

Com esta introdução ao tema, espero ter motivado os profissionais que, de alguma forma, participam do processo de operação e concepção das IHM’s a dar uma maior atenção às mesmas, pois é evidente a oportunidade de se obter ganhos significativos através do entendimento e aplicação dos conceitos que serão apresentados nesta série de artigos.

Ricardo Olsen in-2c-14px, MEng. :: https://dscsys.com

#SCADA #HMI #IHM #interface #ISA101 #operação #subestação

Ferramenta gratuita para testes do protocolo IEC 60870-5-104

Está disponível para download em http://qtester104.sourceforge.net/ a ferramenta QTester104 que eu mesmo desenvolvi. O código fonte está incluído, liberado pela licença open source GPL, conforme requer a licença do ambiente de desenvolvimento utilizado “QT Open Source Edition” (http://doc.qt.io/qt-5/opensourcelicense.html). Esta ferramenta é parte de um projeto maior que é uma IHM completa para subestação (OSHMI).

O protocolo IEC60870-5-104 é bastante utilizado atualmente entre a unidade concentradora de subestação (UCS) ou unidade terminal remota (UTR) e as interfaces humano-máquina (IHM’s) e também com os centros de controle, utilizando as redes TCP/IP. Muitas vezes é utilizado ainda para interconexão entre centros de controle.

As capacidades da ferramenta são:

  • Funcionamento no modo mestre (primário).
  • Aquisição de vários tipos de informações (ASDU’s).
  • Envio de comandos digitais e analógico de diversos tipos.
  • Envio de solicitação de interrogação geral (GI).
  • Envio de sincronização de tempo.
  • Log do protocolo em formato legível, podendo ser copiado.
  • Tabela exportável com todos os pontos adquiridos, valores, qualificadores, tipo de ASDU, causa, timetag, etc.

A utilização é bem fácil, bastando introduzir alguns parâmetros para iniciar a varredura:

  • Remote IP Address = Endereço IP do escravo (UTR/UCS).
  • Remote Link Address = Endereço de link do escravo.
  • Local Link Address = Endereço de link do mestre.

Após isto, clicar no botão  “Connect”.

Para o envio de comandos os parâmetros são:

  • Command Address = Endereço do objeto de comando.
  • Command Value = Valor a ser enviado (0 ou 1 para digital simples, 0-3 para digital duplo, ou o valor numérico para os analógicos e posição).
  • ASDU Address = Endereço comum de ASDU (CAA), deixe vazio para usar o endereço de link.
  • Command Type = Tipo da ASDU do comando.
  • Command Duration = Duração do comando.
  • SBO = Select before operate, marque para selecionar antes de executar.

Clicar no “Send Command” para enviar o comando.

Use o botão “GI” para forçar uma interrogação geral. As interrogações são sempre feitas no início do estabelecimento da conexão e a cada 5 minutos por default.

Marque “Log Messages” para iniciar o log de mensagens e “AutoScroll” para subir automaticamente o texto.

O botão “Copy Clip.Log” copia o log para a área de transferência.

O botão “Copy Clip.Vals” copia a tabela de pontos aquisitados para a área de transferência.

A programação é feita em C++ com o toolkit QT.

Bom proveito! Caso haja alguma dúvida ou sugestão, pode ser utilizada a seção “Discussion” do site da ferramenta (https://sourceforge.net/p/qtester104/discussion).

Ricardo Olsen in-2c-14px, MEng. :: https://dscsys.com