Norme de conception IHM ISA-101 : un guide pratique

L'ISA-101.01 — « Interfaces homme-machine pour les systèmes d'automatisation de procédés » est la norme qui a mis fin à l'ère des IHM arc-en-ciel bardées de jauges clignotantes. Publiée par l'International Society of Automation, elle codifie ce que les opérateurs expérimentés et les chercheurs en facteurs humains savent depuis des décennies : une bonne IHM est majoritairement grise, et la couleur signale que quelque chose ne va pas.

Ce guide parcourt les parties de la norme dont vous avez réellement besoin sur un projet : le modèle de cycle de vie, la conscience de la situation, la hiérarchie des vues, l'emploi de la couleur et des polices, et le schéma de priorités d'alarme. Il est écrit pour les ingénieurs qui conçoivent ou achètent des vues IHM, pas pour les auditeurs de conformité.

1. Domaine d'application de la norme

L'ISA-101 régit la conception, la mise en œuvre, l'exploitation et la maintenance des IHM utilisées dans l'automatisation de procédés — consoles DCS, postes SCADA et tableaux de bord de supervision modernes basés sur le web. Elle est volontairement agnostique quant à la plateforme : les mêmes règles s'appliquent que votre opérateur observe une console Siemens WinCC, un pupitre Rockwell FactoryTalk View ME ou une vue Ignition Perspective sur tablette.

La norme ne définit pas chaque pixel de chaque symbole — elle définit le système de contraintes dans lequel un concepteur doit travailler. C'est là qu'interviennent l'ISA-5.1 (symboles d'instrumentation) et un jeu de symboles cohérent propre au projet, qui complètent l'ISA-101 par des formes concrètes et dessinables. Que vous dessiniez ce jeu vous-même ou que vous partiez de ce que d'autres ingénieurs ont publié, ce sont les contraintes ci-dessous qui le rendent conforme ISA-101.

2. Le cycle de vie de l'IHM

L'un des mérites discrets de l'ISA-101 est de forcer les équipes à penser l'IHM comme un produit doté d'un cycle de vie, et non comme un livrable ponctuel griffonné dans le planning d'ingénierie. La norme définit cinq phases :

1. Normes et guide de style — le projet fige une palette, des polices, une bibliothèque de symboles, des priorités d'alarme et une convention de nommage avant qu'une seule vue ne soit dessinée.
2. Conception — la hiérarchie des vues est établie (vue d'ensemble → unité → détail → diagnostic), l'analyse des tâches identifie ce que l'opérateur doit voir, et l'agencement de la console est documenté.
3. Mise en œuvre — les vues sont construites à partir du guide de style et de la bibliothèque ; les recettes SAT/FAT les valident.
4. Exploitation — l'IHM est en production. Les retours des opérateurs sont recueillis.
5. Maintenance et gestion des modifications — les changements passent par la gestion des modifications (MoC) avec revue documentée.

3. La conscience de la situation — l'idée centrale

Le modèle à trois niveaux de la conscience de la situation d'Endsley est la colonne vertébrale de l'ISA-101 : un opérateur n'est efficace que s'il peut percevoir ce qui se passe, comprendre ce que cela signifie et anticiper ce qui va se passer ensuite. Chaque décision de conception dans la norme se rattache à l'un de ces trois niveaux.

Si deux vues ont la même densité d'information et que l'une aide l'opérateur à anticiper l'état futur de l'installation tandis que l'autre non, la seconde vue échoue — même si elle est plus jolie.

Concrètement, cela signifie concevoir autant pour les tendances et les vitesses de variation que pour les valeurs instantanées, et rendre visuellement évident quelles boucles sont sur le point de passer en alarme — pas seulement celles qui y sont déjà.

4. La couleur : la règle la plus enfreinte

La philosophie de la couleur de l'ISA-101 est la partie que les équipes cassent en premier. La règle, réduite à l'essentiel :

• Le fonctionnement normal doit être dessiné en gris et blanc atténués. Lignes de procédé, équipements, cuves, étiquettes et la plupart des nombres restent neutres.
• La couleur est réservée aux conditions anormales et aux changements d'état pilotés par l'opérateur. Rouge, orange, jaune, bleu — ces couleurs signalent des alarmes ou des états marche/arrêt/désactivé, jamais de la décoration.
• Associez la couleur d'alarme à la priorité d'alarme, avec une combinaison couleur + forme + position adaptée au daltonisme, afin qu'un opérateur atteint de daltonisme rouge-vert puisse tout de même distinguer un P1 d'un P3.

La palette que HMI Library applique partout — les valeurs par défaut du Symbol Builder, la bibliothèque d'icônes génériques et la vérification ISA-101 automatique que les symboles de la communauté passent avant d'obtenir la mention « conforme ISA-101 » (Inter pour les étiquettes, JetBrains Mono pour les tags) :

5. Priorités d'alarme

L'ISA-101 renvoie la gestion des alarmes proprement dite à l'ISA-18.2, mais elle hérite du même schéma de priorités que produit le processus de rationalisation des alarmes :

Les alarmes supprimées et mises en attente (shelved) reçoivent leur propre icône neutre — elles ne sont pas absentes, juste délibérément masquées.

6. Hiérarchie des vues

L'ISA-101 prescrit quatre niveaux de vue, et une bonne IHM rend le niveau où vous vous trouvez instantanément évident :

1. Niveau 1 — Vue d'ensemble : l'ensemble du site ou de la zone de procédé sur un seul écran. KPI, décomptes d'alarmes, indicateurs de conditions anormales. Conçu pour le superviseur ou le chef de poste qui y jette un œil depuis l'autre bout de la salle.
2. Niveau 2 — Unité/Zone : une unité de procédé ou une zone. La vue à partir de laquelle l'opérateur pupitreur travaille pour la surveillance de routine.
3. Niveau 3 — Détail : un équipement précis (un réacteur, un train de compression, un skid de pompage) avec toutes ses boucles, ses verrouillages et ses commandes d'exploitation. C'est là que l'opérateur agit.
4. Niveau 4 — Diagnostic/maintenance : diagnostics d'instruments détaillés, course de vanne, métadonnées de maintenance. Souvent masqué au rôle d'opérateur pupitreur.

7. Typographie

Sans-serif, 14 px ou plus pour les affichages primaires, police à chasse fixe pour les identifiants de tag et les nombres (afin que les colonnes de valeurs numériques s'alignent). HMI Library standardise sur Inter et JetBrains Mono — toutes deux gratuites sur Google Fonts. Le Symbol Builder les utilise par défaut et bascule vers Helvetica/Arial en secours, de sorte qu'un symbole conserve ses proportions sur un runtime IHM incapable d'embarquer des polices web.

8. Pièges courants

• Couleur décorative. Une pompe verte « parce que le vert est joli » entraîne les opérateurs à ignorer le vert quand il signifie réellement quelque chose.
• 3D et dégradés. Le photoréalisme ralentit la lecture. Le plat 2D gagne à tous les tests d'utilisabilité.
• Clignotement permanent sur des objets non alarmés. Si la moitié de l'écran clignote, plus rien ne clignote vraiment.
• Symboles incohérents d'une vue à l'autre. Une pompe doit avoir la même apparence sur chaque vue du système. C'est la raison n°1 de figer un seul jeu de symboles par projet et de s'y tenir — le dessiner une fois, le réutiliser partout.
• Absence de conception de l'état « normal ». Les équipes conçoivent d'abord les états d'alarme et oublient que 99 % du temps la vue affiche l'état normal — et que ce normal doit lui aussi être lisible.

9. Comment HMI Library vous aide à l'appliquer

HMI Library, c'est la boîte à outils d'un technicien en automatisme plus ce que la communauté publie par-dessus. Trois éléments se rattachent aux règles ci-dessus :

• Symbol Builder — un éditeur gratuit, dans le navigateur, qui vous démarre sur la palette ISA-101 (corps gris, couleur uniquement pour les états et les badges d'alarme), le minimum de 14 px et la convention à 9 états pour les éléments motorisés (voir le guide des 9 états). Il exporte du PNG transparent pour Weintek EasyBuilder Pro et du SVG propre pour WinCC Unified, FactoryTalk, Ignition, Citect et AVEVA. Aucun compte requis pour dessiner.
• Bibliothèque communautaire — moteurs, vannes, pompes, réservoirs, convoyeurs et équipements de procédé dessinés par d'autres ingénieurs et publiés sous licence CC BY 4.0. Chaque symbole publié passe une vérification ISA-101 automatique (palette, trait, structure) ; ceux qui réussissent portent la mention « conforme ISA-101 », vous pouvez donc les filtrer. Vous en trouvez un presque parfait ? Ouvrez-le dans le Builder, ajustez, republiez avec attribution.
• Bibliothèque d'icônes génériques — le petit jeu officiel dont chaque vue a besoin, quel que soit le secteur : flèches, badges d'état, icônes de priorité d'alarme, indicateurs, bulles d'instruments et lignes de signal ISA-5.1, pictogrammes de danger (ISO 7010) et icônes de navigation/système IHM. Le tout sur la palette ci-dessus, avec tags et étiquettes activables ou désactivables, pour pouvoir les laisser de côté quand l'IHM gère le marquage via des objets texte.

Le catalogue comme le Builder vous laissent changer la palette et la police en direct et voir les icônes se recomposer — utile quand un client exige un fond légèrement cassé ou une autre police de tag. Les téléchargements sont décomptés par compte (plan Free : 5 par mois ; Starter 50 ; Studio illimité) ; exporter les symboles que vous publiez vous-même est toujours gratuit.

10. Références

• ISA-101.01-2015 — « Human Machine Interfaces for Process Automation Systems »
• ISA-18.2-2016 — « Management of Alarm Systems for the Process Industries »
• ISA-5.1-2009 — « Instrumentation Symbols and Identification » (voir notre guide complémentaire)
• Endsley, M. R. (1995). « Toward a theory of situation awareness in dynamic systems »
• Bill Hollifield et al. — « The High Performance HMI Handbook »