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IHM Définition

Passionnant chapitre en cours de Techno au lycée technique, IHM signifie interface homme-machine. C’est l’ensemble de tous les moyens passés, présents ou futurs qui permettent à un humain de contrôler un équipement. Il lui donne des ordres et l’appareil s’exécute, mais peut également fournir des renseignements sur son fonctionnement ou son environnement. De très nombreuses méthodes ont été utilisées à cet effet depuis la Révolution industrielle. Vous reconnaîtrez peut-être le tableau de bord de votre auto, l’écran tactile du distributeur automatique de billets, mais d’autres exemples peuvent expliquer la magie de l’IHM.

Comprenez l’interface homme-machine à travers différents exemples

L’IHM fait référence au tableau de bord qui permet de contrôler une machine. Avant d’arriver au logiciel Zenon, l’humanité a exploré toutes les pistes pour communiquer avec ses inventions.

  • En 1890, Herman Hollerith a mis à profit de l’informatique les cartes perforées. Ce système permettait de commander les métiers à tisser d’époque et les orgues de Barbarie. Baptisée Tabulating Machine Co, le curieux équipement électromécanique qui en découle deviendra l’ancêtre de l’ordinateur IBM. Partiellement automatisé, il a servi pour le recensement de la population américaine.
  • 1960 : le premier clavier d’ordinateur a vu le jour. Les fabricants se sont accordés pour la disposition QWERTY qui était mise au point sur les machines à écrire 100 ans plus tôt. L’AZERTY et d’autres écoles sont apparus beaucoup plus tard, mais le principe reste le même : arriver à communiquer avec un PC.
  • Toujours dans les années 60, la télécommande à infrarouge était née pour remplacer un modèle à ultrason pas assez efficace. Cette interface permet de changer de chaîne sur le poste de télévision cathodique. Cette IHM est encore utilisée pour divers équipements domotiques et électroménagers. Dans la même rubrique, il y a les boîtiers de guidage comme pour les drones. Fait anecdotique, Nicolas Tesla possédait un bateau électrique contrôlé par radiocommande au XVIIIe siècle.
  • De nos jours, les boutons et les leviers ont laissé la place à l’écran tactile. Cette IHM contrôle le réfrigérateur, l’appareil photo, divers distributeurs, les guichets automatiques, etc. Le signal est transmis à travers une dalle avec une très fine couche d’étain électro sensible. Comme le bout de votre doigt est conducteur, le courant passe et se transforme en ordre pour l’appareil.
  • Autre technologie contemporaine, le leap motion s’inspire du fonctionnement que l’écran tactile, mais sans le moindre contact. À la place d’une dalle résistive, un système composé de LED, de champ magnétique et de caméra 3D observe attentivement vos mains. Il suffit d’un geste alors pour signifier un ordre. Prévue de remplacer la souris et le clavier, cette invention opérationnelle fut un échec commercial.

L’IHM ne se limite pas uniquement à la transmission de l’ordre à la machine. La communication doit aussi aller dans l’autre sens. Diverses technologies permettent aux appareils ou équipements de parler à l’homme.

  • Capteurs : ces pièces ont pour mission de relever des informations de diverses natures. Sur une voiture par exemple, ils prennent la température du moteur, le rapport de vitesse engagée, le taux de CO2, l’allure de l’auto ainsi que divers renseignements. Tous ces paramètres sont centralisés vers l’ordinateur de bord, mais seules les mesures vraiment indispensables sont affichées sur la console.
  • Les cadrans à aiguilles et les compteurs sont beaucoup moins présents dans la voiture au profit du digital, mais sont encore légion à bord des avions. Fiables, ils fournissent au pilote toutes les indications indispensables pour contrôler l’appareil. Ces IHM classiques sont également fréquentes dans un environnement industriel, en l’occurrence les usines de production.

L’IHM concerne surtout les équipements industriels

L’interface homme-machine est omniprésente dans les habitations. Cependant, ce sont surtout les professionnels qui ont affaire à ces intermédiaires au quotidien. Bon nombre d’industries ne peuvent pas se passer des cadrans et des aiguilles, même si les appareils digitaux sont aussi disponibles. Dans les chaînes de montage d’électroménager par exemple, les robots sont contrôlés par des écrans tactiles. Souvent, le moniteur affiche des valeurs et des jauges que l’opérateur doit parfaitement maîtriser.

interface ihm industrielle

Les sociétés industrielles de production ne sont pas les seuls à utiliser des interfaces homme-machines spécifiques à leurs métiers. Il arrive aussi aux services publics tels que la voirie, le fournisseur d’électricité ou les pompiers de manier des leviers et de cadrans. Les gares ferroviaires ont des représentations légèrement distinctes des autres avec une IHM permettant d’aiguiller les trains. Certaines commandes ont une seule fonction. D’autres en ont plusieurs avec des paramétrages complexes possibles.

En plus des opérateurs, les intégrateurs système et les ingénieurs sont amenés à manier les IHM dans leur métier. Ces personnes interprètent des données qu’un profane ne saura pas lire sur un écran. Souvent, ils suivent des formations qui leur permettent de comprendre le processus se déroulant en amont. Ils savent également les réponses de la machine à chacun de leur acte. En d’autres termes, les IHM dans le domaine industriel sont simplifiées et comportent souvent des indications claires, mais exigent aussi de véritables compétences.

De manière générale, une IHM industrielle fonctionne grâce à plusieurs composants dont les

  • capteurs entrée/sortie
  • unités de contrôle et d’acquisition de données (SCADA)
  • automates programmables

Les informations sont recueillies par capteurs. Elles sont centralisées dans des unités SCADA avant d’être affichées sur l’écran sous forme de jauge ou d’indication compréhensibles par l’opérateur. Contrairement à l’imagerie médicale qui fait appel à l’interprétation, l’IHM est une science exacte. Cette interface a aussi le mérite de réunir en un seul endroit les informations dont l’humain a besoin. Il est tenu au courant du fonctionnement des équipements, mais également de leurs performances.

En usine, l’IHM permet aux ingénieurs électromécaniciens d’évaluer l’efficacité et l’efficience d’une unité de production. Ils partent des différents paramètres pour effectuer des réglages. Les responsables de la maintenance comptent également sur les indicateurs. Ils s’appuient sur ces informations pour gérer les risques. Quoi qu’il en soit, chaque IHM a sa propre manière d’évoquer le danger. Voyant rouge, avertissement sonore et autres messages d’alerte sont prévus à cet effet. Certaines machines peuvent même envoyer un SMS au responsable.

IHM : interface homme-machine SCADA : supervision-contrôle-acquisition de données
Composé d’un tableau de bord, l’IHM représente la partie visible de l’iceberg. Cette interface fonctionne grâce au travail en amont d’un système SCADA et des dizaines de capteurs. Le SCADA est le système nerveux d’une machine ou d’une usine entière. Il inclut différentes unités. Outre l’IHM, il y a le PLC, les RTU et les capteurs.
L’IHM constitue la partie visible. Par analogie, c’est le software que l’opérateur doit contrôler. Le SCADA fonctionne majoritairement en arrière-plan. Discrèt, ce volet hardware fait l’essentiel du « boulot ». La réparation implique des soudages et des changements de pièces par un technicien.
Une solution IHM fournit un tableau de bord ergonomique. Un système SCADA doit recueillir et enregistrer les données. Il peut aussi comprendre des modules d’automatisme et d’autres tâches spécifiques.
Sans interface, l’homme ne sera pas en mesure de contrôler une machine.

 

Sans SCADA, un équipement n’existe pas ou devient un simple automate.

Les avantages d’une solution de contrôle unifié de type Zenon

L’univers des IHM regroupe différentes sortes de solutions au choix. Voici quelques bonnes raisons d’adopter Zenon :

  • Ce logiciel IHM a la particularité d’être facilement intégré à des équipements déjà fonctionnels. Vous n’avez pas à refaire l’installation de A à Z. Le programme est basé sur plus de 300 protocoles de communication. Il s’adapte à une large variété de systèmes. Le tout peut être coordonné depuis un PC sous Microsoft Windows.
  • Un serveur Web ou un moteur HTML5 permet à l’opérateur de contrôler les machines sans être présent dans l’usine. Zenon Online reprend le même fonctionnement que sur une installation sur PC fixe. L’utilisateur bénéficie de nombreuses mises à jour proposées par le fournisseur de solutions IHM.
  • Les utilisateurs pourront librement configurer leur tableau de bord, notamment en créant des widgets. Ils affichent prioritairement les informations les plus pertinentes dont ils ont besoin. Certains indicateurs peuvent être verrouillés pour éviter à des tiers de tenir des renseignements affectant la performance d’une machine.
  • L’application dédiée à une utilisation industrielle suggère des palettes chromatiques richement variées. Ce qui donne l’opportunité de personnaliser le tableau de bord. Le gain en ergonomie devient palpable. C’est aussi une manière d’aider les opérateurs daltoniens à bien distinguer les codes couleur.

De manière plus générale, voici quelques avantages des IHM modernes

  • La visibilité est optimisée grâce à une IHM haute performance. L’humain peut mieux superviser les opérations et reconnaître à quel stade se trouve le processus. Par ailleurs, il reçoit aussi des indications claires sur l’efficience des équipements. Le tableau de bord donne une vue d’ensemble, mais permet également de diagnostiquer un mauvais fonctionnement. Les logiciels les plus efficaces peuvent même anticiper les pannes en émettant préalablement un avertissement.
  • L’augmentation de l’efficacité constitue une raison primordiale pour laquelle les entreprises industrielles investissent sur des solutions IHM performantes. Les dirigeants veulent avoir une visualisation du fonctionnement en temps réel. Ils souhaitent aussi booster la productivité. C’est encore mieux, s’il est possible d’avoir des technologies d’analyse. Le responsable de la compétitivité se penchera sur les datas pour apporter des améliorations concrètes.
  • Les logiciels de contrôle intégrés réduisent le temps d’arrêt des machines. Ces dernières doivent continuer de tourner pour être amorties. Les alertes sur le tableau de bord identifient et localisent les problèmes. Ce système basé sur des capteurs permet même d’anticiper des pannes mécaniques. Comme l’opérateur et le technicien de maintenance savent exactement ce qui ne va pas, il peuvent rapidement réparer.
  • Le gain en ergonomie est aussi un point essentiel. Les modules IHM actuels communiquent avec l’humain grâce à des graphiques ou des tableaux. Ces visualisations changent des cadrans à aiguilles et des codes couleur d’il y a quelques années. L’opérateur n’a plus à interpréter l’information. D’ailleurs, les interfaces modernes s’accompagnent souvent de guide pour rappeler les points essentiels, mais également la conduite à tenir en cas d’anomalie.
  • Zenon est une fois de plus cité en tant qu’exemple de regroupement des unités de contrôle. Ce logiciel permet de commander un ensemble d’équipements. Le tout se passe sur une seule plate-forme synthétisée au maximum. Cette unification évite à l’opérateur d’avoir le regard éparpillé sur de nombreux compteurs et autres leviers. La vue globale des installations aide à prendre rapidement des décisions.

L’évolution des solutions IHM

À l’ère du tout numérique, les solutions IHM s’approchent de la science-fiction. L’Internet des objets l’IoT, l’intelligence artificielle et les trouvailles des deux dernières décennies ont chamboulé les habitudes.

  • La commande vocale est une réalité. Il suffit de dire OK Google, Alexa ou d’autres mots magiques pour que les interfaces comprennent. Cette technologie est encore à ses débuts, mais les assistants virtuels permettent déjà de contrôler bon nombre d’applications. Les enceintes connectées peuvent tamiser la lumière à la maison, envoyer de la musique de Bari White et régler le chauffage. Google Home qui se trouve en tête des modules IHM intelligents énumère la météo en cherchant sur Internet. Il s’informe sur le trafic routier et se substitut même à la secrétaire en rappelant les rendez-vous.
  • L’écran tactile multitouch est une réalité. Les tablettes sont intégrées dans les usines qui se sont affranchies des manivelles et des robinets. Cette technologie digitale profite bien aux entreprises qui dépensent moins de temps à la formation des opérateurs. La vue synthétisée permet également de réduire les risques d’omission puisque l’employé n’a plus à vérifier physiquement les débits et les vitesses. Par ailleurs, les écrans sont plus durables que les pièces mécaniques telles que les boutons, claviers et manettes.
  • L’IHM sur un téléphone portable représente l’avenir dans ce domaine. Zenon est disponible en version Android. Le chef d’atelier peut préchauffer les appareils avant même son arrivée à l’usine. L’entrepreneur a aussi la possibilité de voir ce qui se passe en temps réel dans sa société. Au lieu d’attendre des rapports verbaux, il suit les opérations grâce à une interface partagée. C’est une configuration fort utile en période de télétravail.
  • Les logiciels de contrôle intelligent sont souvent greffés aux IHM et aux SCADA. Ce qui épargne l’opérateur de l’obligation de garder un œil sur son tableau de bord. Seules les informations les plus pertinentes lui sont communiquées. Il peut toujours voir les détails s’il le souhaite, mais dans l’ensemble, l’unité de production peut être gérée de manière autonome grâce à l’intelligence artificielle et un peu de programmation.
  • Au troisième millénaire, l’IHM a beaucoup évolué. Des logiciels sont déjà capables de lire sur l’expression faciale. Dans cette optique, les avertisseurs de vigilance sur la voiture lancent une alerte si le conducteur ferme les yeux plus de deux secondes. Elon Musk, le patron de Tesla et de Starlink est sur le point de proposer la technologie neuronale. Grâce à des capteurs qui détectent les zones stimulées du cerveau, l’humain pourra contrôler un équipement électromécanique. Bref, l’ère des membres bioniques et des robots cyborgs n’est plus bien loin.
Yohann G.

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