INTERFACE-DE-SUPERVISÃO-DE-ALTO-DESEMPENHO

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INTERFACE DE SUPERVISÃO DE ALTO DESEMPENHO 
 
 
 
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NOSSA HISTÓRIA 
A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empre-
sários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação 
e Pós-Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como entidade ofere-
cendo serviços educacionais em nível superior. 
A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de 
conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a partici-
pação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação 
contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos 
e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o saber atra-
vés do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. 
A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma 
confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base 
profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições 
modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, 
excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
INTERFACE DE SUPERVISÃO DE ALTO DESEMPENHO .................... 1 
NOSSA HISTÓRIA .................................................................................. 2 
INTRODUÇÃO ......................................................................................... 5 
AUTOMAÇÃO .......................................................................................... 7 
Sistema de Supervisão ........................................................................ 9 
HISTÓRIA DO HOMEM-MÁQUINA ....................................................... 10 
A situação atual das interfaces homem-máquina industriais .............. 12 
Resposta ao problema ....................................................................... 14 
Justificativa para a mudança da IHM ................................................. 15 
Visão geral das melhores práticas para a criação de uma interface 
homem-máquina de alto desempenho.......................................................... 17 
Criar telas hierárquicas, baseadas em cenário para melhorar a 
sensibilização e a resposta às situações ...................................................... 17 
As etapas para a criação de um interface homem-máquina de alto 
desempenho ................................................................................................. 18 
O desenvolvimento de uma filosofia para IHM de alto desempenho.. 19 
Primeiro princípio: usuários de IHM ................................................... 19 
HMI ........................................................................................................ 20 
Aplicações do HMI ............................................................................. 21 
Como integrar uma HMIF ................................................................... 22 
HMI e SCADA .................................................................................... 23 
Avanços na HMI ................................................................................. 24 
Multitoque ........................................................................................... 25 
 
 
 
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Monitoramento Remoto ...................................................................... 26 
Futuro da HMI .................................................................................... 26 
HMI de alto desempenho ................................................................... 27 
GARANTIA DAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DURANTE A 
EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE AUTOMAÇÃO .................................... 28 
REFERÊNCIAS ..................................................................................... 30 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
Os Sistemas Digitais de Controle Distribuído (SDCDs) são equipamentos 
constituídos de hardware, na forma de estações de operação (Interface Homem-
máquina - IHM), rede de comunicação e dispositivos de entrada e saída, e sof-
tware, configurado em telas para visualização, projetadas para representar as 
operações das plantas em tempo real. 
A maioria das ações dos operadores para o controle do processo são re-
alizadas através da IHM. Desta forma, uma IHM deve prover uma operação tran-
quila e estável, sensibilização para situações ótimas e resposta ótima para situ-
ações anormais. 
Uma IHM mal projetada pode degradar a segurança, a produção, a quali-
dade e a lucratividade de uma planta industrial. 
É comum encontrarmos IHMs mal projetadas que: encoraja várias más 
técnicas operacionais, como a “operação por alarmes”; impedem ativamente a 
sensibilização em situações apropriadas; resultam no aumento das variações do 
processo e em má qualidade; contribuem para um maior número de problemas 
evitáveis; aumentam a probabilidade de respostas subótimas a situações anor-
mais; têm sido identificadas como fatores de contribuição significativa para os 
principais acidentes industriais. 
Nos primórdios das plantas industriais, nas décadas de 30 e 40, as insta-
lações consistiam, tipicamente, de uma pequena sala de controle próxima da 
unidade de processamento, onde grande parte dos instrumentos, tipicamente 
pneumáticos, eram agrupados. Os instrumentos na sala de controle eram cuida-
dosamente agrupados e instalados em painéis. Algumas vezes, representações 
gráficas da planta eram utilizadas, nas quais os instrumentos eram inseridos em 
posições apropriadas. Muitas leituras eram representadas em registradores grá-
ficos de cartas de papel de rolo ou circulares e os alarmes eram apresentados 
em painéis anunciadores compostos por caixas iluminadas, dispostos em locais 
de fácil visibilidade. 
 
 
 
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Essas instalações possuíam muitas vantagens. As condições de processo 
podiam ser determinadas num relance e gráficos de tendência de variáveis im-
portantes estavam a sempre a vista os alarmes eram cuidadosamente selecio-
nados e diferentes perturbações da planta produziam padrões de alarmes visu-
ais e sonoros no anunciador, que auxiliavam na identificação das causas. Numa 
rápida observação, operadores experientes, engenheiros e gerentes identifica-
vam, rapidamente, a condição do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
AUTOMAÇÃO 
É sabido que a automação é a ciência que estuda e aplica metodologias, 
ferramentas e equipamentos, objetivando definir quando e como converter o con-
trole de um processo manual para automático. Com isso, uma coleta metodoló-
gica e precisa de dados pode ser empregada para se obter a otimização de um 
processo. 
Atualmente, existe grande interesse por sistemas de automação, especi-
almente onde a presença humana é insalubre ou perigosa, e também, por siste-
mas de segurança, que necessitam que os tempos de resposta sejam extrema-
mente curtos. Mais especificamente, existe grande demanda de automação no 
setor industrial, devido aos seguintes motivos: 
. redução dos custos de produção; 
. rápida resposta ao atendimento da produção; 
. redução dos volumes, tamanhos e custos dos equipamentos; 
. restabelecimento mais rápido do sistema produtivo; 
. repetibilidade e maior qualidade na produção; 
. possibilidade de introdução de sistemas produtivos interligados. 
Paralelamente a esses pontos positivos, a automação industrial traz a ne-
cessidade de investimentos iniciais mais elevados, além de maiores custos de 
manutenção dependentes de mão-de-obra mais qualificada. Em geral, esses en-
traves são compensados pela garantia da qualidade da produção que, dessa 
forma, torna-se mais homogênea. Deve-se destacar que a automação por si só 
não tem a capacidade de melhorar um produto final, mas sim, de torná-lo mais 
homogêneo de acordo com um padrão pré-estabelecido. 
Em suas primeiras implantações,os projetos de automação de instala-
ções industriais visavam apenas ao monitoramento e controle automático local 
de parâmetros mais importantes, voltados à garantia de uma operação remota 
 
 
 
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adequada e não assistida. Os avanços tecnológicos nessa área, como a instru-
mentação, as redes de campo (Profibus, Ethernet, DeviceNet, LonWorks, Field-
bus Foundation, etc), o controle e os sistemas de supervisão, foram fundamen-
tais para a obtenção de malhas de controle mais eficientes. Conforme apresen-
tado na figura a seguir, a automação pode ser dividida em cinco níveis hierárqui-
cos. 
 
Níveis de controle industrial – Pirâmide de Automação 
 
Devido à grande necessidade da indústria em adaptar o seu processo 
produtivo para atender às exigências do mercado, torna-se imprescindível a in-
tegração das informações do chão de fábrica com um sistema central de tomada 
de decisões. Isso é feito através dos sistemas de supervisão. 
Sua principal função é viabilizar: a integração dos diversos dispositivos e 
equipamentos controlados, o monitoramento das variáveis, o emprego de co-
mandos remotos, a inserção de parâmetros, o monitoramento de alarmes, etc. 
 
 
 
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São implementados em um ambiente computacional e possuem uma interface 
com o usuário que permite a entrada de parâmetros manualmente e a atuação 
no sistema, a partir de uma representação fiel de todo o processo produtivo. 
Dessa forma, sistemas de supervisão que possuam como entrada as va-
riáveis contidas em um processo produtivo são de enorme relevância e utilidade 
para que se possam aplicar as técnicas de controle e, principalmente, implemen-
tar um sistema de automação completo. 
Sistema de Supervisão 
Sistemas de supervisão são definidos como sistemas com a capacidade 
de exercer controle sobre um dado sistema físico e verificar o seu desempenho 
de acordo com a ação desejada. São implementados computacionalmente e do-
tados de uma interface homem-máquina que permite a entrada de parâmetros 
manualmente, além de gerar relatórios e representar fielmente o processo. 
Devido a sua importância prática, os sistemas de supervisão ocupam pa-
pel de destaque no terceiro nível da pirâmide de automação. A maioria dos sis-
temas de supervisão tem em comum o fato de as entradas serem fornecidas 
pelos seus operadores, como, por exemplo, receitas, dosagens, parâmetros em-
píricos de correção, entre outros. Em suma, conhecimento, que, uma vez inse-
rido no sistema de supervisão, afeta a operação do sistema de automação como 
um todo. 
O termo SCADA se refere a um sistema centralizado que monitora e con-
trola um determinado processo, ou complexos sistemas espalhados por grandes 
áreas, realizando uma comunicação remota. A maioria das ações de controle 
são realizadas automaticamente pelas Unidades Terminais Remotas (UTRs) ou 
pelos CLPs. As funções de controle são geralmente restritas a intervenções de 
nível básico ou de supervisão. Por exemplo, um CLP pode controlar a vazão de 
certo líquido de resfriamento durante parte de um processo industrial, mas o sis-
tema SCADA pode permitir que o operador troque o “set-point” da vazão, habilite 
alarmes, apresente os valores e grave em uma memória. 
 
 
 
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Em tese, existem duas maneiras de realizar o controle dessas variáveis. 
A primeira é programar a UTR ou o CLP (geralmente em linguagem Ladder) para 
que eles controlem sozinhos o processo, enquanto o sistema SCADA apenas 
monitora as variáveis, ou no máximo realiza uma função matemática mais com-
plexa que não seria possível implementar diretamente no CLP ou na UTR. A 
segunda é realizar toda a programação dentro do sistema SCADA e fazer com 
que o CLP ou a UTR apenas seja a interface entre o supervisório e o sistema a 
ser controlado, atribuindo a ação desejada e retornando o estado das variáveis 
de entrada, o que permite uma maior flexibilidade na programação. 
Ambas as maneiras de realizar o controle em sistemas de supervisão são 
bastante utilizadas. A escolha de qual será utilizada depende do sistema a ser 
controlado e, principalmente, do software de programação que será utilizado 
para fazer esse controle. 
HISTÓRIA DO HOMEM-MÁQUINA 
Nas décadas de 60 e 70, a maior complexidade dos processos gerava 
uma grande quantidade de modificações e ampliações, aumentando a dificul-
dade de manutenção destes arranjos. Os instrumentos pneumáticos ocupavam 
muito espaço no painel, cuja parte traseira, normalmente, ficava suja e a grande 
quantidade de tubos de ar de instrumento e fios impedia as ampliações e a co-
municação dos sistemas de controle com outros dispositivos era, quase sempre, 
impraticável. 
Nesse período, a instrumentação eletrônica começou a substituir a instru-
mentação pneumática, porém ainda com montagem em painel. 
Na figura a seguir é apresentado um painel de controle típico da fase pré-
SDCDs. 
 
 
 
 
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Um típico painel de controle pré-SDCD 
 
Com a chegada dos sistemas digitais de controle distribuído (SDCDs) na 
década de 70, os sinais de processo passaram a ser monitorados por uma es-
trutura computadorizada. Os instrumentos físicos foram substituídos por janelas 
gráficas configuradas por software. As vantagens comerciais dos SDCDs eram 
enormes. Ficou fácil configurar e reconfigurar as estratégias de controle e pro-
gramas para alterar o comportamento do sistema. A melhoria e a otimização dos 
processos foram facilitadas, não somente pela facilidade de configuração, mas 
também pelo aumento da quantidade e da diversidade de algoritmos disponíveis. 
Entretanto, essa facilidade também trouxe muitos problemas para a administra-
ção dos SDCDs. De qualquer forma, as vantagens dos SDCDs superaram em 
muito as suas deficiências, tais como lidar com os milhares de alarmes que es-
ses sistemas têm a capacidade de gerar. 
 
 
 
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A situação atual das interfaces homem-máquina industriais 
No início, os SDCDs não possuíam gráficos customizados. Os instrumen-
tos e leituras eram dispostos em “displays de grupo”, normalmente contendo oito 
elementos de controle separados. As estações de operação utilizadas eram 
muito dispendiosas, cerca de US$ 50, 000 cada, nas décadas de 70 e 80. Dessa 
forma os sistemas eram instalados com o menor número possível dessas esta-
ções e a prática passou a ser a de configurar cada vez mais alarmes. 
Na época dos painéis, uma posição de operação possuía cerca de 50 
alarmes e uma estação de operação típica atual de um SDCD é configurada com 
mais de 3.000 alarmes. 
Os SDCDs evoluíram para a criação de gráficos customizados, contudo a 
habilidade do homem em projetar e criar novos produtos e funcionalidades é 
mais rápido do que a sua habilidade de entender como utilizá-los de forma eficaz. 
O uso mais comum da capacidade gráfica dos SDCDs foi simples e direto: 
telas seguindo a formatação dos fluxogramas de processo com variáveis de pro-
cesso espalhadas sobre as mesmas. Embora fáceis de criar, não são muito efi-
cazes, porque os fluxogramas de processo são ferramentas para projetar um 
processo, o que é algo muito diferente de uma interface de operador para con-
trolar um processo. Mesmo após mais de vinte anos de avanços significativos 
na capacidade gráfica dos SDCDs, a grande maioria dos gráficos operacionais 
continuam seguindo os mesmos princípios da década de 80, tendo evoluído 
muito pouco. 
Infelizmente, esta capacidade não é utilizada ou é mal utilizada. Grandes 
quantidades de dados de processo são apresentadas, porém com pouca infor-
mação. Em muitos casos, fornecedores de serviços de configuração de SDCDs 
configuram telas gráficas espalhafatosas que, do ponto de vista de uso e eficá-
cia, são terríveis. Tais gráficos contêm normalmente: 
. representação de equipamentos com detalhes excessivos que distraem a aten-
ção; 
. números e informações de status de difícil leitura; 
 
 
 
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. fluxos de processo e navegação incoerentes; 
. escolhasde cor pobres e incoerentes; 
. falta de conteúdo hierárquico; 
. falta quase total de gráficos de tendência ou informações de status; 
. apresentação não apropriada de alarmes; 
. falta de metodologias de visualização, visando mostrar o status do processo 
comparado com a condição desejada. 
Há muitos registros de grandes acidentes industriais onde a má qualidade 
da interface operacional é citada como um fator contribuinte. Tomando como 
exemplo, a explosão da Texaco Pembroque (Reino Unido), em 1994, um dos 
mais bem pesquisados e citados, o acúmulo de líquidos inflamáveis num header 
de flare, não projetado para líquidos, levou à ruptura e à explosão de uma nuvem 
de vapores. Neste acidente foram relatados como fatores contribuintes, um sis-
tema de gerenciamento de alarmes inadequado e a incapacidade da interface 
homem-máquina de prover uma visão geral das condições do processo para os 
operadores. Caso a interface gráfica apresentasse informações do balanço vo-
lumétrico ou mássico, o acidente poderia ter sido evitado. Ocorre que as interfa-
ces operacionais são mal implementadas, principalmente devido a dois fatores: 
conhecimento e falta de recursos financeiros. 
Inicialmente, os SDCDs tinham pequena capacidade gráfica. Quando os 
painéis de instrumentos migraram para os SDCDs, os recursos para o desenvol-
vimento de gráficos, muitas vezes, não eram considerados ou eram minimizados 
no orçamento total da configuração do projeto de conversão do sistema. Quando 
incluídos no orçamento, frequentemente o fornecedor tinha pouca ou nenhuma 
experiência em gráficos. 
Sem orçamento ou padrões, os gráficos foram desenvolvidos de diferen-
tes maneiras. Em muitos casos, esta atividade era deixada para o departamento 
de produção. Algumas vezes, os engenheiros desenvolviam gráficos, mesmo 
que bem intencionados, mas não tinham experiência nesta área e não existiam 
padrões. 
 
 
 
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Era muito comum lidar com o problema dizendo: “Vamos deixar os opera-
dores responsáveis por elaborar os gráficos, afinal, são eles mesmos que vão 
utilizá-los”. Em alguns casos, integradores ou firmas de engenharia eram encar-
regados de mudar as telas gráficas como parte de uma ampliação. A tendência 
mais econômica para elas era a de reutilizar práticas simplistas de projetos an-
teriores. Com poucas referências disponíveis sobre o assunto e a falta de uma 
filosofia abrangente para IHMs, como um Guia de Configuração, os gráficos re-
sultantes só poderiam ficar repletos de práticas pobres e incoerências. 
Quando novas melhorias de hardware e software dos SDCDs surgiam, 
com capacidades gráficas cada vez maiores, os fornecedores já possuíam um 
grande inventário de gráficos que todos estavam acostumados a utilizar. Porém, 
as reações dos usuários a essas melhorias não eram voltadas para a sua utili-
zação, mas, ao contrário, perguntavam se o fornecedor possuía algum utilitário 
para converter, automaticamente, os gráficos existentes, de modo a que estes 
pudessem continuar a operar sem mudanças no novo sistema. Frequentemente, 
não havia tempo, recursos financeiros e conhecimento suficientes para tirar van-
tagem das novas capacidades gráficas. 
Resposta ao problema 
Como resposta a esse problema, a solução é apresentar informações de-
talhadas para o projeto, a implementação e manutenção de interfaces Homem-
máquina de Alto Desempenho. Essa solução envolve o conhecimento e uso de: 
. princípios e melhores práticas para a criação de uma IHM eficaz; 
. uma hierarquia apropriada de visualizações, um conteúdo e uma navegação 
adequados; 
. projeto eficaz do console do operador. 
A criação de uma IHM de Alto Desempenho pode ser desenvolvida utili-
zando uma metodologia de sete passos, conforme segue: 
. passo 1: Adotar uma filosofia para Interfaces Homem-máquina de Alto Desem-
penho; 
 
 
 
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. passo 2: Fazer a avaliação com indicações-chaves de desempenho nos gráfi-
cos existentes; 
. passo 3: Determinação de objetivos específicos e objetivos-chaves do controle 
de processos para todos os modos de operação; 
. passo 4: Determinar as manipulações de controle necessárias para atingir os 
objetivos específicos e os objetivos-chaves de controle; 
. passo 5: Fazer o projeto dos gráficos de alto desempenho usando os princípios 
da filosofia para IHM de Alto Desempenho e usando também elementos padro-
nizados para endereçar tarefas semelhantes; 
. passo 6: Instalar, comissionar e fornecer treinamento da nova IHM; 
. passo 7: Controlar, dar manutenção e reavaliar periodicamente o desempenho 
da IHM. 
Justificativa para a mudança da IHM 
A possibilidade de melhoria das Interfaces Homem-máquina industriais é 
inquestionável, porém a questão é a seguinte: Qual é o retorno desse investi-
mento? 
Engenheiros relutam em ter que pagar para reprojetar a Interface Homem-
máquina, porque sentem que já pagaram uma vez por este serviço e não acham 
justificativas para pagar outra vez. Assim mesmo, os gerentes geralmente reco-
nhecem que um mau projeto pode impactar o desempenho dos operadores e, 
então, a produção. 
Uma boa IHM irá facilitar técnicas operacionais apropriadas e uma IHM 
mal projetada irá impedi-las. Muitas IHMs encorajam a “operação por alarmes”. 
O operador monitora, até uma extensão variável, o que está ocorrendo no pro-
cesso, mas a maior parte da atenção é voltada para verificar uma, quase contí-
nua, lista de alarmes chegando e em ajustar o processo em resposta a ela. A 
tabela a seguir mostra os resultados de um estudo realizado pelo Abnormal Si-
tuation Management (ASM) Consortium e pela Nova Chemicals, relacionado ao 
potencial significativo de melhoria operacional baseada em Interfaces Homem-
 
 
 
16 
máquina de Alto Desempenho, na qual 21 operadores experientes foram testa-
dos utilizando gráficos tradicionais e gráficos projetados de acordo com muitos 
dos princípios das Interfaces Homem-máquina de Alto Desempenho, utilizando 
um simulador de processos sofisticado. 
 
 
Benefícios das interfaces homem-máquina de alto desempenho 
 
Existe um evidente retorno financeiro do investimento para os esforços de 
mudança de uma IHM Tradicional para uma IHM de Alto Desempenho, além da 
capacidade potencial para evitar incidentes e acidentes. Com base em taxas de 
incidentes e problemas operacionais numa Planta de Etileno, os ganhos da mu-
dança para uma Interface Homem-máquina de Alto Desempenho foram estima-
dos em US$ 800,000 por ano (2). 
O ASM Consortium estima que as situações anormais contribuam para 
perdas de mais de US$ 20 milhões por ano, somente na economia americana. 
De 3 a 8% da capacidade industrial é perdida nessas situações e estima-se que 
20 a 25% dessa perda pode ser recuperada com a implementação apropriada 
de Interfaces Homem-máquina de Alto Desempenho e métodos apropriados de 
gerenciamento de alarmes. 
O propósito de uma Interface Homem-máquina de Alto Desempenho é 
permitir que você opere, de forma tranquila e eficaz, e responda às situações 
anormais, o mais cedo possível, e com o mínimo de consequências adversas. 
 
 
 
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Visão geral das melhores práticas para a criação de uma interface 
homem-máquina de alto desempenho 
Uma IHM de Alto Desempenho permite a um operador monitorar e geren-
ciar uma planta de processamento com segurança e eficácia. 
Com os antigos painéis de controle, os operadores experientes podiam 
utilizar técnicas de reconhecimento de padrões para rapidamente verificar as 
condições operacionais do processo. A maioria das variáveis possuíam gráficos 
de tendência e a detecção de eventos anormais era muito rápida. Durante uma 
perturbação importante, cada operador na sala de controle podia facilmente ver 
o status da planta, numa única passada de olhos, examinando o painel de ins-
trumentos. 
Com o surgimento do SDCD, gerentes, engenheiros e operadores de 
campo muitas vezes têm que questionar o operador do console para conhecer ostatus da planta, ou pior, assumir o console e começar a chamar outras telas. 
Durante as situações anormais, essa é uma distração desnecessária que so-
mente acrescenta stress a uma situação já estressante. 
Existem várias práticas para possibilitar a criação de uma Interface Ho-
mem-máquina de Alto Desempenho. Essas práticas são as seguintes: 
. trazer de volta o Painel de Controle; 
. criar telas hierárquicas, baseadas em cenários para melhorar a sensibilização 
e a resposta às situações; 
. reprojetar telas para dar ênfase às informações mais importantes; 
. executar projetos adequados de Salas de Controle e Consoles de Operação; 
. minimizar as distrações na Sala de Controle. 
Criar telas hierárquicas, baseadas em cenário para melhorar a sen-
sibilização e a resposta às situações 
Sensibilização às situações tem por significado um entendimento preciso 
e, em tempo hábil, das condições e do comportamento do processo. Projetos 
 
 
 
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apropriados de telas deveriam considerar a sensibilização às situações e enco-
rajar o uso de práticas adequadas. 
Devem ser usados 4 níveis distintos de telas, incorporando o princípio de 
exposição progressiva de detalhes: 
. nível 1 - Telas gerais de processo (para sensibilização às situações); 
. nível 2 - Telas para o controle do processo (para manipulação do processo em 
operação); 
. nível 3 - Telas de detalhes do processo (para exame detalhado das variáveis 
de processo); 
. nível 4 - Telas de suporte e diagnóstico do processo (para resolução de proble-
mas). 
Quando os Fluxogramas de Processo são utilizados, como uma base sim-
plista, para o projeto de telas gráficas, não ocorre uma hierarquia apropriada. O 
Fluxograma de Processo é uma forma totalmente “plana” de representar o pro-
cesso. Para os objetivos de controle e para lidar com situações anormais do 
processo, as telas deveriam permitir um aprofundamento para exibição de um 
maior nível de detalhe. 
As etapas para a criação de um interface homem-máquina de alto 
desempenho 
As seguintes etapas são recomendadas para transformar uma IHM Tradi-
cional numa IHM de Alto Desempenho, sendo também facilmente adaptáveis 
para a criação de uma nova IHM para uma nova instalação industrial. 
. etapa 1: Desenvolver uma filosofia de IHM de Alto Desempenho e Guia de 
Configuração; 
. etapa 2: Avaliar e comparar gráficos existentes com a filosofia de IHM de Alto 
Desempenho; 
. etapa 3: Determinar a performance, os objetivos e metas para o controle dos 
processos, para todos os modos de operação; 
 
 
 
19 
. etapa 4: Executar uma análise de tarefas para determinar as manipulações de 
controle necessárias para atingir a performance e os objetivos e metas; 
. etapa 5: Projetar gráficos de Alto Desempenho, utilizando os princípios da filo-
sofia de IHM de Alto Desempenho e elementos do Guia de Configuração para 
endereçar as tarefas identificadas; 
. etapa 6: Instalar, Comissionar e prover Treinamento na nova IHM; 
. etapa 7: Controle, manutenção e reavaliação periódica do desempenho da IHM. 
O desenvolvimento de uma filosofia para IHM de alto desempenho 
É necessário criar um guia detalhado e abrangente dos princípios a serem 
seguidos no desenho de IHMs de Alto Desempenho. Este documento deve es-
tabelecer as necessidades dos diferentes papéis, que tem vários componentes 
importantes e usos variados. 
Idealmente o conteúdo do documento deve ser tratado como um padrão 
mandatório. Na maioria das empresas existe um grande investimento em telas 
gráficas tradicionais. A transformação das mesmas para IHMs de Alto Desem-
penho deve ser executada por fases ao longo do tempo de maneira a superar a 
inércia operacional. 
Primeiro princípio: usuários de IHM 
Enquanto muitas pessoas têm interesse nos dados mostrados nas telas, 
as mesmas não devem ser projetadas para atender a todos. O operador usa a 
IHM continuamente como ferramenta principal para acompanhar o seu trabalho. 
Fora os operadores, os demais usuários têm uma frequência de uso menor e 
definitivamente menos importante. Por exemplo, as funções de manutenção po-
dem requerer o uso de telas para o reparo de instrumentos e pesquisas de pro-
blemas, consequentemente, elas não podem ser projetadas para aumentar o 
entendimento do processo pelas pessoas de manutenção em detrimento da 
perda de efetividade da tela gráfica. 
 
 
 
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Engenheiros e gerentes podem também monitorar o processo. Por isso, 
nas telas de visão geral devem ser incluídos Índices-chaves de Desempenho do 
processo, conforme apresentado posteriormente. 
HMI 
Os sistemas de controle industrial continuam a avançar e, no mundo atual, 
as tarefas que os operadores precisam executar mudam com frequência. Para 
lidar com essa complexidade, você precisa ter flexibilidade e capacidade de uso 
nos seus controles. Esse é o benefício da HMI. Com uma HMI baseada no ze-
non, você se comunica facilmente com máquinas e obtém dados operacionais 
do seu equipamento e das suas instalações. 
HMI significa interface homem-máquina e consiste em um painel que per-
mite a um usuário se comunicar com uma máquina, um programa de computador 
ou um sistema. Tecnicamente, você poderia aplicar o acrônimo HMI a qualquer 
tela que alguém usasse para interagir com um dispositivo, mas em geral ele é 
usado para descrever as telas utilizadas em ambientes industriais. As HMIs exi-
bem dados em tempo real e permitem que um usuário controle o equipamento 
usando uma interface gráfica do usuário. 
Considere o exemplo de um carro. Um carro é uma máquina complexa. O 
motorista controla o motor, a direção, as luzes, o ar condicionado, o som e vários 
outros componentes. No entanto, você não precisa interagir diretamente com 
cada um deles para controlá-los e obter informações sobre seu funcionamento. 
A velocidade é exibida no hodômetro. Você pode controlar o som, as luzes e o 
ar condicionado com maçanetas ou botões ou talvez com um toque na tela. Para 
controlar o motor, você usa o acelerador. Para virar, usa o volante. Esses con-
troles e instrumentos de feedback são como a HMI do carro. Agora imagine se 
fosse possível controlar cada componente do seu veículo e obter informações 
detalhadas sobre seu funcionamento em uma só tela. Se isso fosse possível, o 
painel do seu carro seria ainda mais parecido com uma HMI. 
 
 
 
21 
Em um ambiente industrial, uma HMI pode ter vários formatos. Ela pode 
ser uma tela independente, um painel conectado a outro equipamento ou um 
tablet. Seja qual for sua aparência, sua principal finalidade é permitir aos usuá-
rios visualizarem dados sobre operações e controlarem o equipamento. Os ope-
radores podem usar uma HMI, por exemplo, para ver quais esteiras rolantes es-
tão ligadas ou para ajustar a temperatura de um tanque de águas industrial. 
Aplicações do HMI 
A HMI está presente em diversos setores. Ela é comum em vários tipos 
de fabricações de produtos, desde automóveis até bebidas e produtos farma-
cêuticos. Setores como energia, água, esgoto, construção civil e transportes 
também usam HMIs. Profissionais como integradores de sistema, operadores e 
engenheiros, principalmente engenheiros de sistema de controle de processo, 
usam HMIs com frequência. Esses profissionais podem usar HMIs para controlar 
máquinas, veículos, fábricas ou edifícios. 
A sofisticação da HMI varia de acordo com a complexidade da máquina 
ou do sistema para o qual ela é usada. Ela também varia de acordo com o modo 
como você planeja usar a HMI. Você pode usar uma HMI para uma função, como 
monitoramento de parte de um equipamento, ou para várias finalidades, inclusive 
o monitoramento de operações de fábrica e controle de equipamento. 
Quando o seu sistema de controle de supervisão e aquisição de dados 
(SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition) se comunica com controla-
dores de lógica programáveis (PLCs, Programmable Logic Controllers) e com 
sensores de entrada/saídapara obter informações sobre a operação do equipa-
mento, essas informações são exibidas em uma HMI em formato gráfico ou em 
outra representação visual que facilite a leitura e a compreensão. Com uma HMI, 
você exibe todas as informações de desempenho do equipamento de uma ins-
talação, o que melhora a visibilidade das operações da sua fábrica. Os operado-
res também podem exibir e gerenciar alarmes usando uma HMI, o que os ajuda 
a lidar com esses alarmes com rapidez. 
 
 
 
22 
Os operadores também usam HMIs para controlar o equipamento a fim 
de aumentar a produtividade ou fazer ajustes de acordo com circunstâncias va-
riáveis. Os ajustes podem ser feitos com base nos dados que aparecem na HMI. 
Dessa forma, os operadores conseguem fazer as alterações relevantes direto na 
tela, o que torna o processo mais rápido e mais fácil. 
À medida que a IoT desempenha um papel cada vez mais importante nas 
instalações industriais, as HMIs tornam-se cada vez mais úteis. Você pode usá-
las para exibir dados sobre os vários dispositivos conectados e controlá-los den-
tro da sua instalação. 
Como integrar uma HMIF 
As soluções de HMI podem estar presentes de diversas formas, desde 
terminais independentes até tablets e painéis integrados a outros componentes 
do equipamento. Uma instalação pode ter uma HMI central ou várias HMIs dis-
tribuídas, e todas podem estar conectadas por meio da Internet. 
É fácil integrar o zenon aos sistemas existentes porque ele tem mais de 
300 protocolos de comunicação disponíveis e funciona com uma variedade de 
sistemas. Ele é compatível com as principais plataformas do Microsoft Windows 
e requer apenas o sistema operacional básico para ser executado. Você também 
pode acessar o zenon usando o servidor Web ou o mecanismo Web HTML5. A 
versão do zenon para a Web tem a mesma aparência e a mesma funcionalidade. 
Quaisquer alterações feitas em um cliente Web ou HTML5 serão atualizadas 
para todos os usuários. Assim, você trabalhar de qualquer local. 
Com o zenon, os usuários também podem configurar seus próprios pai-
néis criando widgets e posicionando-os de acordo com as suas necessidades. 
Para fins de segurança, você pode bloquear e controlar a visibilidade dos ele-
mentos da sua HMI e criar painéis para diferentes tipos de usuários. Dessa 
forma, você cria painéis de fácil utilização que só contêm as informações rele-
vantes a cada função. 
Você também pode criar várias paletas de cores para a sua HMI. Assim, 
pode personalizar os painéis que funcionam para a sua marca corporativa, para 
 
 
 
23 
situações específicas de iluminação e também para diferentes equipes e usuá-
rios específicos (por exemplo, usuários daltônicos). 
As HMIs proporcionam vários benefícios às organizações industriais atu-
ais, entre eles: 
. melhor visibilidade: uma HMI de alto desempenho sempre oferece a você mais 
visibilidade das suas operações. Com ela, você vê o funcionamento do seu equi-
pamento ou da sua instalação em um único painel. Você pode ver esse painel 
até mesmo remotamente. Esses recursos ajudam a melhorar a produtividade ao 
longo do tempo e responder aos alertas com mais rapidez; 
. maior eficiência: como uma HMI fornece acesso constante aos dados em tempo 
real, você pode usá-los para monitorar a produção e fazer ajustes de acordo com 
a demanda em tempo real. A visualização dos dados, principalmente quando 
combinada com tecnologias de análise de dados, ajuda a identificar áreas em 
que é possível melhorar a eficiência das operações; 
. menor tempo de inatividade: com os alertas em um painel central, você pode 
responder a problemas com mais rapidez, o que reduz o tempo de inatividade. 
A exibição e a análise de dados de desempenho do equipamento também aju-
dam a identificar indícios de futuros problemas mecânicos e solucioná-los antes 
de se tornarem problemas que causem um tempo de inatividade maior; 
. sistema unificado: com o zenon, você pode controlar todo o equipamento 
usando a mesma plataforma, o que torna mais fácil para os operadores saberem 
como controlar o equipamento. Você também pode exibir todos os seus dados 
em um só local, o que ajuda a ter uma visão geral mais clara de toda a instalação. 
Além disso, como todos os usuários recebem atualizações em tempo real, toda 
a equipe tem as mesmas informações. 
HMI e SCADA 
Às vezes, os usuários confundem HMI e SCADA devido às semelhanças 
entre eles e ao fato de ambos trabalharem juntos. Na verdade, uma HMI costuma 
ser parte de um sistema SCADA. 
 
 
 
24 
Um sistema SCADA é usado para controlar sistemas grandes, como uma 
fábrica ou uma instalação inteira. Ele é uma combinação de muitos outros siste-
mas, inclusive PLCs, sensores e unidades de terminais remotos (RTU, Remote 
Terminal Units). É o sistema SCADA que coleta e registra dados. Ele também 
pode controlar operações do equipamento, às vezes de forma automática. 
Por outro lado, a HMI é a interface que o usuário utiliza para interagir com 
o sistema SCADA e com outros sistemas e equipamentos. Tanto a HMI e quanto 
o SCADA são elementos essenciais do sistema de controle industrial maior. Em-
bora o sistema SCADA colete e armazene os dados, a HMI permite que usuários 
interajam com o equipamento e gerencie-o fornecendo um painel de fácil utiliza-
ção. Os dois são necessários: sem o SCADA, a HMI não teria informações para 
exibir nem conseguiria controlar o equipamento. Sem um sistema HMI, os usuá-
rios não conseguiriam ver os dados coletados pelo sistema SCADA nem sabe-
riam como controlar o equipamento. 
O SCADA e a HMI são parte do mesmo sistema maior. O SCADA funciona 
nos bastidores, enquanto a HMI geralmente é o único elemento com que os usu-
ários conseguem interagir. É por isso que os usuários geralmente fazem refe-
rência a eles juntos. 
Avanços na HMI 
Os avanços tecnológicos e as necessidades dos negócios em evolução 
resultaram em alterações na funcionalidade da tecnologia da HMI. Telas touchs-
creen, dispositivos móveis, HMIs baseadas na nuvem e HMIs de alto desempe-
nho estão se tornando mais comuns. 
O termo HMIs de alto desempenho refere-se a um método de design de 
HMI que tem por objetivo chamar a atenção do usuário somente para os elemen-
tos mais críticos. Dessa forma, você vê e responde aos problemas com mais 
agilidade e coleta mais facilmente as informações necessárias para tomar deci-
sões. Os indicadores desses tipos de HMIs são simples, e os painéis não contêm 
 
 
 
25 
gráficos ou controles que não sejam essenciais. Em geral, não são usados ou-
tros elementos de design para não desviar a atenção do usuário dos itens que 
realmente são importantes. 
Além disso, tecnologias avançadas como IoT e tecnologias de análise de 
dados estão começando a ter mais impacto nas HMIs. À medida que cada vez 
mais dispositivos conectados estão on-line, as HMIs podem coletar mais dados 
e se tornar parte da rede IoT. Técnicas avançadas de análise de dados aplicadas 
em conjunto com o software HMI/SCADA podem ajudar as empresas a aprovei-
tar melhor os dados apresentados em seus painéis. 
Multitoque 
Com o avanço do smartphone, as telas touchscreen ganharam populari-
dade, graças em parte às telas multitoque. Para interagir com elas, os usuários 
utilizam vários toques e gestos ao mesmo tempo. Esse recurso agora está dis-
ponível no setor industrial, com o zenon representando a primeira HMI/SCADA 
com suporte a gestos multitoque. Com a funcionalidade Multitoque do zenon, 
você pode usar dois dedos para aumentar e diminuir o zoom, arrastar e soltar 
elementos da tela e usar outros gestos intuitivos. Veja a seguir alguns benefícios 
de uma HMI multitoque: 
. segurança operacional aprimorada: controle intuitivo da HMI significa menos 
erros. A funcionalidade Multitoque também apresenta uma operação de duas 
mãos. Isso significa que determinadas ações não podem ser realizadas pelos 
usuários apenas utilizando umas das mãos.Esse recurso ajuda a evitar erros 
possivelmente muito caros e até mesmo fatais; 
. capacidade de uso: os gestos Multitoque do zenon são intuitivos e confortáveis 
de serem usados. Em vez de estruturas de menus complexas, você conta com 
barras de ferramentas roláveis e de fácil utilização. Com elas, fica mais fácil para 
os usuários arrastarem elementos e obterem as informações de que necessitam; 
. menor tempo de treinamento: a facilidade de uso do recurso Multitoque ajuda 
a reduzir o tempo de treinamento. Os usuários aprendem a usar o sistema com 
 
 
 
26 
mais rapidez, e os usuários menos experientes podem lidar com projetos com 
mais segurança e facilidade; 
. durabilidade: sem partes móveis, as touchscreens oferecem melhor resistência 
a condições adversas do que os teclados, os dispositivos de mouse e outros 
controles. Dessa forma, seu equipamento durará mais e funcionará de maneira 
mais confiável; 
. flexibilidade: com uma touchscreen, as mudanças no processo não exigem a 
reprogramação do painel de controle. Em vez disso, basta você atualizar seu 
software. Os usuários também podem criar facilmente seus próprios painéis per-
sonalizados com base em suas necessidades e preferências. 
Monitoramento Remoto 
Outro recurso valioso da HMI moderna é o monitoramento remoto. Com o 
zenon, usuários autorizados podem acessar painéis e relatórios de qualquer lu-
gar em um navegador. Isso significa que você pode verificar operações e execu-
tar tarefas operacionais de um computador em um computador, de um tablet em 
casa ou um smartphone enquanto estiverem em trânsito. O monitoramento re-
moto possibilita uma supervisão depois de horas de trabalho sem precisar estar 
no local e permite que você tenha mais controle sobre seus processos e acesso 
aprimorado aos seus dados. 
Futuro da HMI 
Um número cada vez maior de empresas está adotando a HMI de alto 
desempenho, o que ajuda a chamar a atenção dos usuários apenas para as 
informações mais importantes. Dessa forma, os usuários entendem melhor todos 
os dados que estão disponíveis, o que impede a sobrecarga de informações. As 
empresas também têm usado cada vez mais telas multitoque, monitoramento e 
sistemas baseados na nuvem. 
 
 
 
27 
À medida que a tecnologia continuar a evoluir, as empresas usarão cada 
vez mais a análise de dados avançada e a inteligência artificial para obter in-
sights dos dados. Elas poderão, então, informar esses insights aos usuários por 
meio de HMIs. No futuro, as HMIs também podem incorporar a realidade aumen-
tada (AR), que permeia os gráficos digitais no mundo real, e a tecnologia de 
realidade virtual (VR), que envolve os usuários em um mundo digital, para criar 
efeitos visuais mais interessantes para usuários da HMI. À medida que a auto-
mação continua a desempenhar um papel mais central nos processos industri-
ais, os usuários poderão usufruir das HMIs para monitorar atividades automati-
zadas e ajustá-las, conforme necessário. 
HMI de alto desempenho 
Ao usar o zenon como um aplicativo de HMI/SCADA, você tem acesso a 
uma interface homem-máquina de alto desempenho que proporciona facilidade 
de uso, melhor conscientização das situações e controle intuitivo. O zenon pode 
fornecer uma visualização de fácil leitura dos alarmes e dos dados de processos 
relevantes. A funcionalidade Multitoque intuitiva torna mais fácil controlar os pro-
cessos com segurança. Os recursos de monitoramento remoto permitem obser-
var e controlar seus processos de qualquer local. 
O zenon processa informações em tempo real e as distribui para os usu-
ários relevantes, ao mesmo tempo que reduz a complexidade para os operado-
res. Dessa forma, sua equipe responder mais rapidamente aos problemas que 
surgirem e são capazes de tomar decisões mais fundamentadas. Os usuários 
também podem criar facilmente painéis personalizados para sempre terem as 
informações necessárias no formato de sua preferência. Como o zenon não de-
pende do hardware usado, você terá um sistema consistente entre os vários ti-
pos de equipamento, o que facilita o controle dos equipamentos e a exibição de 
dados por parte dos operadores. 
Com os recursos de HMI/SCADA avançados e de fácil utilização disponí-
veis com o zenon, você pode aumentar a visibilidade das suas operações e con-
trolar os processos mais facilmente. 
 
 
 
28 
GARANTIA DAS FUNCIONALIDADES E APLICA-
ÇÕES DURANTE A EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE 
AUTOMAÇÃO 
Comunicação eficiente, avisos de alarme, monitoramento remoto, identi-
ficação de defeitos. Seja qual for a aplicação, as IHMs assistiam à ampliação do 
mercado antes da pandemia, pela crescente incorporação de sistemas automa-
tizados e digitalizados nas instalações industriais, e, especialmente, pela difusão 
dos conceitos de Indústria 4.0 e IIoT. Antes disso, alguns avanços tecnológicos 
marcaram a trajetória das IHMs. 
A inovação de maior visibilidade no desenvolvimento de interfaces ho-
mem-máquina em automação industrial, foi a integração do software do CLP na 
IHM. Um controlador lógico programável é um computador com CPU, armaze-
namento, memória, sistema operacional e um programa; uma interface homem-
máquina também é um computador com CPU, armazenamento, memória, sis-
tema operacional e um programa. Os designs modernos de computadores per-
mitem que vários programas sejam executados simultaneamente em diferentes 
núcleos da CPU, compartilhando memória, armazenamento e sistema operacio-
nal. Isso reduz a área ocupada, o custo e a capacidade de manutenção. O ne-
gativo é que ele cria um ponto único de falha. Para combater isso, considere um 
smartphone moderno. Possui GPS/mapas, música/áudio/vídeo, milhões de apli-
cativos e telefone. No passado, eles eram feitos em dispositivos separados. Um 
smartphone também é um ponto único de falha. Para alguns, combinar um CLP 
e uma IHM no mesmo hardware é simples; para outros, é um risco muito grande. 
Analisando o panorama de forma ampla, a grande inovação não está res-
trita ao mundo das IHM propriamente ditas. Atualmente transformar um smar-
tphone em uma IHM e tornar a operação ainda mais intuitiva e à prova de erros. 
Isso é possível com nossas soluções de realidade aumentada para indústria, que 
está mudando completamente essa relação entre operadores e máquinas. Além 
disso, em hardware, temos o desenvolvimento de IHMs cada vez mais prepara-
das para o mundo IoT, com diversas portas de comunicação e operando com as 
 
 
 
29 
mais diversas marcas de CLPs e protocolos de rede”. Em software, ferramentas 
de criação de telas mais intuitivas que agilizam o processo de desenvolvimento 
e menos dependente de treinamentos ou capacitação, além de novos padrões 
de conectividade como integração OPC UA e conexão remota. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
REFERÊNCIAS 
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automação garantem funcionabilidade e aplicações. Disponível em: < 
https://revista-automacao.com/market-overview/28029-interfaces-homem-
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FARIA. Hélio. Planejando e implementando interfaces homem-máquina de 
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mação ISA Distrito 4, São Paulo, 2010.