Introdução à Interface Homem-Máquina (IHM)
- Paulo Ricardo Siqueira Soares
- Jul 28, 2025
- 9 min read
No cenário da automação industrial moderna, a Interface Homem-Máquina (IHM) transcende sua função original de mero painel de controle, tornando-se um pilar fundamental para a eficiência operacional, segurança e produtividade. A evolução tecnológica impulsionou a IHM de dispositivos rudimentares a sistemas sofisticados, capazes de fornecer uma visão abrangente e controle intuitivo sobre processos complexos. Contudo, a eficácia de uma IHM não reside apenas em suas capacidades técnicas, mas intrinsecamente na forma como ela interage com o operador humano.
É aqui que a Experiência do Usuário (UX) emerge como um componente crítico, garantindo que as interfaces sejam não apenas funcionais, mas também intuitivas, eficientes e seguras para quem as utiliza.
A Jornada Histórica da IHM
A história da IHM é um reflexo direto da evolução da indústria e da tecnologia. Suas raízes podem ser traçadas até a Primeira Revolução Industrial, no século XVIII, quando as interações com máquinas eram predominantemente mecânicas e exigiam esforço físico considerável. A comunicação era rudimentar, baseada em alavancas, botões e medidores analógicos que forneciam informações limitadas sobre o estado da máquina.
![DOE’s Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Office of Science [Public domain], via Wikimedia Commons - Donner model 3400](https://static.wixstatic.com/media/bac1fc_b2575636a920411a9d91c5af7fb298bc~mv2.png/v1/fill/w_626,h_947,al_c,q_90,enc_avif,quality_auto/bac1fc_b2575636a920411a9d91c5af7fb298bc~mv2.png)
Com o advento dos computadores e o avanço da eletrônica, a IHM começou a ganhar forma como a conhecemos hoje. A década de 1980 marcou um ponto de virada significativo, com o surgimento das primeiras IHMs eletrônicas, que substituíram painéis complexos por telas digitais. Inicialmente, a interação se dava por meio de teclados e mouses, permitindo uma comunicação mais flexível e a visualização de dados de forma mais organizada.
IAs gerações subsequentes de IHMs foram impulsionadas pela busca por maior eficiência e usabilidade. A transição de interfaces baseadas em texto para interfaces gráficas (GUIs) revolucionou a forma como os operadores interagiam com os sistemas. Gráficos, ícones e cores passaram a representar informações de forma mais clara e intuitiva, reduzindo a carga cognitiva do operador e minimizando erros. A evolução continuou com a introdução de telas sensíveis ao toque (touchscreens), que simplificaram ainda mais a interação, eliminando a necessidade de dispositivos de entrada externos e permitindo uma operação mais direta e natural.
Atualmente, a IHM está em constante evolução, incorporando tecnologias avançadas como reconhecimento de voz, gestos, eye-tracking e até mesmo interfaces cérebro-máquina (ICM) em ambientes de pesquisa. Essas inovações visam tornar a interação ainda mais natural, intuitiva e imersiva, antecipando as necessidades do operador e fornecendo informações de forma proativa. A Indústria 4.0, com sua ênfase na conectividade e na inteligência de dados, acelera ainda mais essa transformação, exigindo IHMs que sejam capazes de integrar e apresentar grandes volumes de dados de forma significativa, suportando a tomada de decisões em tempo real.
Tipos de IHM e Suas Aplicações
As IHMs se manifestam em diversas formas, cada uma adaptada a necessidades específicas do ambiente industrial:
•Painéis de Operação Dedicados: São dispositivos físicos com botões, chaves e displays integrados, projetados para controlar máquinas ou processos específicos. São robustos e ideais para ambientes agressivos.
•Terminais Gráficos (HMIs): Consistem em telas sensíveis ao toque com capacidade de exibir gráficos e dados em tempo real. São amplamente utilizados para monitoramento e controle de linhas de produção, máquinas CNC e robôs industriais. Oferecem maior flexibilidade e capacidade de visualização em comparação com os painéis dedicados.
•Computadores Industriais (IPCs): São PCs robustecidos para suportar as condições adversas do ambiente industrial. Podem rodar softwares SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e MES (Manufacturing Execution Systems), oferecendo funcionalidades avançadas de supervisão, análise de dados e geração de relatórios. Permitem uma personalização maior da interface e integração com outros sistemas de TI.
•Dispositivos Móveis: Tablets e smartphones, equipados com aplicativos específicos, estão sendo cada vez mais utilizados como IHMs móveis. Eles permitem que os operadores monitorem e controlem processos remotamente, aumentando a flexibilidade e a capacidade de resposta.
A escolha do tipo de IHM depende de fatores como a complexidade do processo, o ambiente de operação, o nível de automação desejado, análise de segurança cibernética e o orçamento disponível. Em todos os casos, o objetivo é fornecer ao operador as ferramentas necessárias para interagir com o sistema de forma eficaz e segura.
Normas e Padrões na Automação Industrial: A ISA-101
A segurança operacional e a eficiência na automação industrial são intrinsecamente ligadas à qualidade das Interfaces Homem-Máquina. A ausência de diretrizes claras no design de IHMs pode levar a interfaces confusas, ineficientes e, em casos críticos, a falhas operacionais com consequências graves. Para mitigar esses riscos, normas e padrões foram desenvolvidos para guiar o projeto e a implementação de IHMs.
Entre as normas mais relevantes, destaca-se a ISA-101, Human Machine Interfaces for Process Automation Systems. Esta norma, desenvolvida pela International Society of Automation (ISA), fornece um conjunto abrangente de diretrizes e recomendações para o design, implementação, manutenção e gerenciamento de IHMs em sistemas de automação de processos. O objetivo principal da ISA-101 é melhorar a usabilidade, a eficiência e a segurança das IHMs, garantindo que os operadores possam interagir com os sistemas de forma intuitiva e eficaz, especialmente em situações de alta pressão ou emergência.
A ISA-101 vai além da estética visual, focando em princípios que otimizam a percepção e a resposta do operador. Alguns dos pontos chave abordados pela norma incluem:
•Design Centrado no Operador: A IHM deve ser projetada com base nas necessidades, capacidades e limitações do operador, garantindo que as informações sejam apresentadas de forma clara e concisa.
•Consistência: A padronização de elementos visuais, navegação e terminologia em toda a interface é crucial para reduzir a curva de aprendizado e minimizar erros.
•Hierarquia de Informações: As informações devem ser organizadas em níveis de prioridade, destacando os dados mais críticos e relevantes para a tomada de decisão.
•Uso de Cores e Gráficos: A norma recomenda o uso criterioso de cores e gráficos, evitando o excesso de informações visuais que possam distrair ou sobrecarregar o operador. O uso de tons de cinza e cores suaves para o fundo, com cores mais vibrantes para alertas e informações críticas, é uma prática recomendada.
•Gerenciamento de Alarmes: A ISA-101 enfatiza a importância de um sistema de gerenciamento de alarmes eficaz, que evite o excesso de alarmes e forneça informações claras e acionáveis ao operador.
•Feedback e Resposta: A IHM deve fornecer feedback claro e imediato às ações do operador, confirmando a execução de comandos e o estado do sistema.
A adoção da norma ISA-101 não é apenas uma questão de conformidade, mas uma estratégia para otimizar a performance humana no controle de processos industriais, resultando em maior segurança, menor tempo de inatividade e aumento da produtividade.
A Experiência do Usuário (UX) na IHM Industrial
A Experiência do Usuário (UX) é um campo que se concentra em otimizar a interação do usuário com um produto ou sistema, garantindo que essa interação seja útil, usável, desejável, encontrável, acessível e crível. No contexto da IHM industrial, a UX assume uma importância ainda maior, pois interfaces mal projetadas podem levar a erros operacionais, acidentes e perdas financeiras significativas. Integrar os princípios de UX no design de IHMs industriais significa ir além da funcionalidade básica, focando em como o operador percebe, entende e interage com o sistema.
Conceitos Básicos de UX
•Utilidade: A IHM deve atender a uma necessidade real do operador, fornecendo as informações e ferramentas necessárias para realizar suas tarefas de forma eficaz.
•Usabilidade: A interface deve ser fácil de usar e aprender, permitindo que o operador execute tarefas de forma eficiente e com o mínimo de esforço.
•Desejabilidade: A IHM deve ser agradável visualmente e intuitiva, gerando uma experiência positiva que incentive o operador a utilizá-la.
•Encontrabilidade: As informações e funcionalidades devem ser facilmente localizáveis na interface, com uma estrutura de navegação clara e consistente.
•Acessibilidade: A IHM deve ser projetada para ser utilizada por uma ampla gama de usuários, incluindo aqueles com diferentes habilidades e necessidades, e em diversos dispositivos (design responsivo).
•Credibilidade: A interface deve transmitir confiança e precisão nas informações apresentadas, garantindo que o operador confie nos dados e nas ações do sistema.
Formas de Desenvolver UX para IHMs Industriais
O desenvolvimento de uma UX eficaz para IHMs industriais segue um processo iterativo e centrado no usuário, que geralmente inclui as seguintes etapas:
1.Definição e Escopo do Projeto: Compreender os objetivos do projeto, as necessidades do negócio e o ambiente operacional. Isso envolve a colaboração com todas as partes interessadas, desde engenheiros de automação até operadores de linha.
2.Entendimento do Problema e Pesquisa UX: Realizar pesquisas aprofundadas para entender os usuários (operadores), seus comportamentos, desafios e expectativas. Ferramentas como personas, mapas de jornada do usuário e entrevistas são cruciais nesta fase. A pesquisa também inclui a análise de IHMs existentes e a identificação de pontos de dor.
3.Ideação e Prototipagem: Com base na pesquisa, gerar ideias para soluções e criar protótipos de baixa a alta fidelidade. Isso pode envolver esboços, wireframes e mockups interativos que simulam a interação com a IHM. A prototipagem permite testar e refinar conceitos rapidamente antes de investir em desenvolvimento completo.
4.Testes de Usabilidade: Realizar testes com usuários reais para identificar problemas de usabilidade, coletar feedback e validar as soluções propostas. Os testes podem ser conduzidos em laboratório ou no ambiente de operação real, observando como os operadores interagem com a IHM e medindo métricas de desempenho.
5.Iteração e Refinamento: Com base nos resultados dos testes, iterar no design da IHM, fazendo ajustes e melhorias contínuas. O processo de UX é cíclico, e o feedback dos usuários é fundamental para o aprimoramento constante.
6.Garantia de Qualidade (QA) e Entrega: Garantir que a IHM final atenda aos requisitos de design, usabilidade e acessibilidade, além dos objetivos de negócio. A colaboração contínua entre designers de UX e desenvolvedores é essencial para uma implementação bem-sucedida.
Formas de Testar UX em IHMs Industriais
Testes de usabilidade são indispensáveis para validar o design de uma IHM e garantir que ela atenda às necessidades dos operadores. Alguns métodos comuns incluem:
•Testes de Usabilidade Moderados: Um pesquisador guia os participantes através de tarefas específicas, observando seu comportamento e coletando feedback direto. Pode ser feito em laboratório ou no local de trabalho.
•Testes de Usabilidade Não Moderados: Os participantes realizam tarefas de forma independente, e suas interações são gravadas para análise posterior. Ferramentas online podem facilitar esse tipo de teste.
•Testes A/B: Comparar duas versões de uma IHM para determinar qual delas tem melhor desempenho em relação a métricas específicas (por exemplo, tempo de conclusão da tarefa, taxa de erros).
•Entrevistas e Questionários: Coletar feedback qualitativo e quantitativo dos operadores sobre sua experiência com a IHM.
•Observação Contextual: Observar os operadores em seu ambiente de trabalho real para entender como eles interagem com a IHM no dia a dia e identificar desafios não percebidos.
Integrando UX e Normas de IHM Industriais
A integração da UX com as normas de IHM industriais, como a ISA-101, é crucial para criar interfaces que sejam ao mesmo tempo seguras, eficientes e agradáveis de usar. A ISA-101, por exemplo, já incorpora muitos princípios de UX em suas diretrizes, como a importância do design centrado no operador, a hierarquia de informações e o uso criterioso de cores.
Ao alinhar as práticas de UX com as recomendações da ISA-101, as empresas podem:
•Melhorar a Consciência Situacional: Um design de IHM bem pensado, que segue as diretrizes da ISA-101 e os princípios de UX, ajuda os operadores a entender rapidamente o estado do processo, identificar anomalias e tomar decisões informadas.
•Reduzir Erros Operacionais: Interfaces intuitivas e consistentes minimizam a probabilidade de erros humanos, que podem ter consequências graves em ambientes industriais.
•Aumentar a Eficiência e Produtividade: Operadores que se sentem confortáveis e confiantes ao usar a IHM são mais eficientes e produtivos, resultando em menor tempo de inatividade e otimização dos processos.
•Garantir a Segurança: A aplicação de princípios de UX e normas como a ISA-101 contribui diretamente para a segurança do operador e do processo, ao fornecer informações claras e acionáveis em situações críticas.
•Facilitar o Treinamento: IHMs com boa UX e que seguem padrões reconhecidos são mais fáceis de aprender e operar, reduzindo o tempo e o custo de treinamento de novos operadores.
Em suma, a sinergia entre a Interface Homem-Máquina e a Experiência do Usuário, guiada por normas industriais, é o caminho para a construção de sistemas de automação que não apenas funcionam, mas que empoderam os operadores, garantindo um futuro industrial mais seguro, eficiente e produtivo.
Até o próximo artigo,
Referências
Tassia Nunes. "A evolução da Interface homem máquina: Importância do ICM e EEG para a geração futura de IHM". Brainlatam. Disponível em: https://brainlatam.com/blog/a-evolucao-da-interface-homem-maquina-importancia-do-icm-e-eeg-para-a-geracao-futura-de-ihm-2042
ISA São Paulo. "Introdução à Norma ISA-101: Interfaces Homem-Máquina". Disponível em: http://isasp.org.br/wp-content/uploads/2020/01/ISA-101-III-Simp%C3%B3sio-ISA-S%C3%A3o-Paulo-Sabesp-Nov2016.pdf
Equipo editorial. "10 conceptos básicos del UX o user experience". Deusto Formación. Disponível em: https://www.deustoformacion.com/blog/programacion-tic/10-conceptos-basicos-ux-user-experience
Lenine. "As principais etapas do processo de UX". Medium. Disponível em: https://lenineon.medium.com/as-principais-etapas-do-processo-de-ux-f7c561d03b4
Lucas dos Santos Rodrigues. "IHMs que Fazem a Diferença: O Poder das Normas ISA na Segurança e Eficiência Operacional!". LinkedIn. Disponível em:
Parabéns pelo trabalho fantástico, obrigado por compartilhar.