Hiérarchie des écrans IHM : des niveaux 1 à 4
La plupart des projets d'IHM échouent au même endroit, et ce ne sont pas les symboles. C'est le moment où quelqu'un décide de mettre toute l'usine sur un seul écran parce que « l'opérateur veut tout voir ». Tout sur un écran, cela veut dire que rien n'est mis en avant, et qu'un opérateur sous pression doit lire au lieu de reconnaître.
La réponse d'ISA-101 est une hiérarchie d'affichage : un petit nombre de niveaux d'écran, chacun avec un rôle défini, reliés par une navigation qui tient le coup un mauvais jour. Ce guide couvre ce qui va sur chaque niveau, comment concevoir la navigation entre eux, et comment tout dimensionner pour la distance à laquelle l'écran est réellement regardé.
1. Pourquoi une hiérarchie
Un opérateur fait trois choses bien distinctes, et il lui faut trois types d'écran différents :
- Surveiller. L'essentiel du poste. La question est « est-ce que quelque chose dérive ? » — à laquelle répond une vue large et peu détaillée.
- Conduire. Démarrer une unité, changer une consigne, réagir à une dérive. La question est « que fait cette unité et sur quoi puis-je agir ? »
- Diagnostiquer. Quelque chose ne va pas. La question est « quel signal, quel verrouillage, quel appareil ? »
Un écran unique ne peut pas servir les trois sans être encombré pour la première tâche et insuffisant pour la troisième. La hiérarchie ne fait que donner à chaque tâche son propre domicile et — c'est décisif — rendre évident où l'on se trouve et comment aller au suivant.
2. Les quatre niveaux
| Niveau | Périmètre | Répond à | Nombre typique |
|---|---|---|---|
| 1 — Vue d'ensemble | Usine ou zone entière | Y a-t-il une anomalie, quelque part ? | 1 à 3 |
| 2 — Conduite d'unité | Une unité de procédé | Que fait cette unité ? Sur quoi j'agis ? | Un par unité |
| 3 — Détail d'unité | Sous-ensemble ou groupe d'équipements | Pourquoi l'unité se comporte-t-elle ainsi ? | Selon le besoin |
| 4 — Diagnostic / support | Un appareil, une boucle ou un verrouillage | Quel signal ou composant est en défaut ? | Beaucoup, rarement utilisés |
Niveau 1 — la vue d'ensemble
C'est l'écran qui reste au mur ou sur le moniteur de gauche pendant tout le poste. C'est le plus difficile à concevoir et celui qu'on saute le plus souvent.
Une vue de niveau 1 n'est pas un P&ID en réduction. Elle affiche une poignée d'indicateurs clés de performance et de santé pour toute la zone, disposés de sorte que « normal » ait une forme visuelle reconnaissable. Les tendances, les barres d'écart et les synthèses d'état regroupées fonctionnent bien ; les vannes individuelles, non. L'opérateur doit pouvoir y jeter un œil depuis l'autre bout de la pièce et savoir s'il doit se déplacer.
La technique la plus efficace ici est l'écart à la normale plutôt que la valeur absolue : une petite barre horizontale avec la plage de fonctionnement normale repérée, et un curseur indiquant où le procédé se situe à l'intérieur. Dix barres de ce type, côte à côte, permettent à un opérateur de repérer une dérive bien avant qu'elle ne devienne une alarme — c'est ce que veut dire « conscience de la situation » en pratique.
Niveau 2 — la conduite d'unité
Un écran par unité de procédé, et le cheval de trait du système. Il porte le schéma de procédé de cette unité, les symboles d'équipement avec leurs états, les consignes et les commandes, ainsi que les alarmes qui appartiennent à cette unité.
Le niveau 2 est là où les neuf états d'équipement standard justifient leur existence : l'opérateur doit pouvoir distinguer « en marche » de « démarrage » et de « sans retour » sans cliquer sur quoi que ce soit.
Règle empirique : si un écran de niveau 2 nécessite de faire défiler ou de zoomer, c'est qu'il couvre plus d'une unité et qu'il faut le scinder.
Niveau 3 — le détail d'unité
Ouvert délibérément, quand le niveau 2 ne suffit pas : le détail complet de la boucle, le schéma du sous-ensemble, les mesures secondaires, la matrice de verrouillages. Le détail est ici légitime — cet écran se lit, il ne se balaie pas.
Niveau 4 — diagnostic et support
Faceplates d'appareils, valeurs d'E/S brutes, paramètres de variateurs, données de maintenance, pages d'aide. Rarement utilisés, et généralement par un technicien plutôt que par un opérateur. Il est légitime que ces écrans soient plus denses et plus techniques que tout ce qui précède.
3. Une navigation utilisable par un opérateur sous pression
La navigation est ce qui décide si la hiérarchie aide ou gêne. Quatre règles en couvrent l'essentiel :
Deux clics vers tout ce qui compte
Depuis n'importe quel écran, l'opérateur doit atteindre n'importe quelle vue de niveau 2 en deux actions au maximum. Les arborescences de menus profondes échouent précisément dans la situation où elles devraient le mieux fonctionner — un menu à cinq niveaux est inutilisable quand quelque chose part de travers.
Une zone de navigation fixe, toujours au même endroit
Une barre permanente (en haut ou en bas) avec le bandeau d'alarmes, les boutons de zone et d'unité, et la position courante. Elle ne bouge jamais, ne se réordonne jamais, et ne change jamais de taille d'un écran à l'autre. La mémoire musculaire est un objectif de conception légitime : un opérateur expérimenté doit pouvoir atteindre un bouton d'unité sans le regarder.
Toujours indiquer où l'on se trouve
Un fil d'Ariane ou un bouton mis en évidence. Les opérateurs qui naviguent vite perdent le fil du contexte, et le chemin le plus rapide vers la mauvaise manœuvre est de changer une consigne sur l'unité qu'on ne croyait pas être en train de regarder.
Pas d'impasses, et pas de navigation depuis les popups
Chaque écran offre un chemin vers le haut et un chemin de retour. Les popups servent à une seule interaction ciblée — un faceplate, une confirmation — et ne doivent jamais devenir un endroit depuis lequel on navigue. Un popup qui masque le bandeau d'alarmes est pire qu'un écran entier.
4. La cohérence : la qualité la moins chère du marché
Deux écrans qui montrent le même genre de chose doivent être le même écran avec des données différentes. Cela veut dire :
- Le même objet a toujours la même apparence. Un symbole de moteur, un symbole de vanne, un jeu de couleurs d'état — pour toutes les unités, tous les écrans, toutes les langues du projet.
- La même chose est toujours au même endroit. Bandeau d'alarmes, navigation, titre, indicateur de mode, horodatage — positions fixes, tailles fixes.
- La même interaction fonctionne toujours de la même façon. Si un clic simple ouvre un faceplate sur un écran, il ouvre un faceplate partout. Ne mélangez jamais le clic simple qui agit et le clic simple qui sélectionne.
- Construisez à partir de modèles, pas de copies. Un modèle d'écran plus un préfixe de tag, cela se maintient ; douze copies retouchées à la main, non. Chaque fournisseur propose une forme ou une autre de ce mécanisme — objets de groupe Weintek, faceplates WinCC, global objects FactoryTalk, vues embarquées paramétrées d'Ignition.
C'est aussi l'argument en faveur d'une bibliothèque de symboles partagée plutôt que de dessins refaits écran par écran : la cohérence cesse d'être une discipline à maintenir pour devenir une propriété des fichiers sources.
5. Dimensionner pour la distance réelle de lecture
Les écrans se conçoivent sur un bureau à 60 cm et s'utilisent sur un pupitre à 2 m. La lisibilité dépend de la distance, donc les chiffres doivent en dépendre aussi.
Une règle pratique : la hauteur des caractères doit valoir au moins 1/200 de la distance de lecture pour un confort correct, et plutôt 1/150 pour tout ce qui se lit sous stress. Ce qui donne :
| Distance de lecture | Hauteur de caractère minimale | Usage typique |
|---|---|---|
| 0,5 m | ~3 mm | IHM de bureau, station d'ingénierie |
| 1 m | ~5–7 mm | Terminal opérateur encastré en armoire |
| 2 m | ~10–13 mm | Opérateur debout, pupitre en bord de machine |
| 4 m | ~20–27 mm | Écran mural, vue d'ensemble de salle de contrôle |
Convertissez en pixels à partir du pas de pixel réel du pupitre plutôt qu'au jugé — un panel de 7 pouces en 800×480 et un panel de 15 pouces en 1024×768 ont des tailles de pixel physiques très différentes. En pratique, sur les pupitres opérateur courants, cela place le plancher autour de 14 px pour le texte courant et de 18 à 20 px pour tout ce que l'opérateur doit lire vite : c'est la raison pour laquelle les recommandations ISA-101 comme les conventions de symboles de ce site refusent l'une et l'autre de descendre sous 14 px.
Les cibles tactiles suivent la même logique : 10 mm est un minimum raisonnable pour un doigt ganté, et des commandes qui déclenchent une action ne doivent jamais être collées à des commandes qui en déclenchent une autre sans un espace entre elles.
6. Anti-modèles
- L'usine sur un seul écran. Tout le P&ID sur une seule vue, avec zoom obligatoire. Rien ne peut être mis en avant puisque tout est présent.
- La vue d'ensemble décorative. Un écran de niveau 1 qui est une photographie ou un rendu 3D de l'usine. Cela fait forte impression en réunion de réception et n'apprend rien à l'opérateur.
- La navigation par le P&ID. Cliquer sur les tuyauteries et les capacités pour se déplacer. Découvrable uniquement par celui qui l'a construite.
- L'empilement de popups. Trois faceplates ouverts en même temps, qui recouvrent le synoptique et le bandeau d'alarmes.
- Les dialectes par unité. L'unité 1 utilise le vert pour « en marche », l'unité 2 utilise le vert pour « disponible ». C'est l'incohérence la plus dangereuse qui soit.
- Le niveau 4 déguisé en niveau 2. Des E/S brutes et des paramètres de variateur sur l'écran de conduite principal « parce que les techniciens l'ont demandé ». Donnez-leur leur propre écran.
7. Une checklist avant de dessiner quoi que ce soit
- Listez les unités de procédé. Chacune reçoit exactement un écran de niveau 2.
- Choisissez les indicateurs de niveau 1 — pas plus d'une douzaine environ, chacun avec une plage normale définie.
- Figez la zone de navigation : position, taille, contenu. Elle ne changera plus.
- Figez le modèle d'écran : titre, fil d'Ariane, bandeau d'alarmes, indicateur de mode, horodatage.
- Figez le jeu de symboles et les couleurs d'état une fois pour toutes, pour l'ensemble du projet.
- Mesurez la distance de lecture réelle et déduisez-en les tailles minimales de texte et de cibles.
- Vérifiez la règle des deux clics sur la carte de navigation terminée.
- Déroulez un scénario anormal de bout en bout : l'alarme apparaît → l'opérateur la localise → il ouvre l'unité → il agit. Comptez les clics.
La cohérence commence par le jeu de symboles. Dessinez chaque équipement une seule fois dans le Symbol Builder, avec la palette ISA-101 intégrée, exportez les neuf états et réutilisez les mêmes fichiers sur tous les écrans et toutes les unités du projet.
Ouvrir le Symbol Builder → Explorer les symboles de la communauté →Questions fréquentes
Ai-je vraiment besoin de quatre niveaux sur une petite machine ?
Non. Un skid unique avec un seul pupitre opérateur en demande souvent deux : un écran principal et un écran de diagnostic. La hiérarchie est une manière de réfléchir au rôle des écrans, pas un quota. Ce qui compte, c'est que chaque écran ait un rôle et que la navigation soit évidente.
Où placer les courbes de tendance ?
Au niveau 1 pour les quelques indicateurs à l'échelle de l'usine, et au niveau 2 ou 3 pour les valeurs à l'échelle de l'unité. Un écran de tendances dédié est utile comme vue de support de niveau 3, mais une tendance dont l'opérateur a besoin pendant une perturbation doit être intégrée là où il se trouve déjà, et non à une navigation de distance.
Combien d'écrans est-ce trop ?
Il n'y a pas de nombre fixe, mais si les opérateurs n'en utilisent qu'une petite partie et ignorent le reste, c'est la hiérarchie qui est mauvaise, pas le compte. Instrumentez l'IHM si vous le pouvez : les statistiques de consultation d'écran sont le moyen le plus rapide de repérer les vues dont personne n'a besoin.
Le niveau 1 doit-il être un écran mural ou un écran de poste ?
L'un ou l'autre. Ce qui compte, c'est qu'il soit visible sans avoir à naviguer. Si vos opérateurs doivent cliquer pour voir la vue d'ensemble, ils ne verront pas la vue d'ensemble.