El arte de hablar con las máquinas (¡y decirles qué hacer!)

En nuestros días, las relaciones entre los seres humanos y las máquinas se han puesto un poco tensas. Crece continuamente la ansiedad en torno al uso de los robots y la automatización en diversas industrias, por no mencionar nuestros hogares. Algo muy distinto ocurría a fines del siglo XIX, cuando se tenía la esperanza de que la introducción de las primeras máquinas evitara a las personas desperdiciar horas y horas en tareas agotadoras. Las familias, en particular, comenzaban a disfrutar de los beneficios de electrodomésticos como los lavarropas, los lavavajillas y los hornos de microondas, que ganaron popularidad a lo largo del siglo XX hasta convertirse en bienes de consumo masivo.

En nuestros días, las relaciones entre los seres humanos y las máquinas se han puesto un poco tensas. Crece continuamente la ansiedad en torno al uso de los robots y la automatización en diversas industrias, por no mencionar nuestros hogares. Algo muy distinto ocurría a fines del siglo XIX, cuando se tenía la esperanza de que la introducción de las primeras máquinas evitara a las personas desperdiciar horas y horas en tareas agotadoras. Las familias, en particular, comenzaban a disfrutar de los beneficios de electrodomésticos como los lavarropas, los lavavajillas y los hornos de microondas, que ganaron popularidad a lo largo del siglo XX hasta convertirse en bienes de consumo masivo.

Hoy en día, lo que nos preocupa es la posibilidad de que los robots se tornen más inteligentes que nosotros y nos roben nuestros empleos. Sin embargo, nos guste o no, el futuro nos depara un nivel de interacción con las máquinas cada vez mayor y más diverso. Conforme esta tendencia se intensifique, las interfaces hombre-máquina (HMI) se convertirán en una tecnología cuyo dominio se tornará cada vez más importante, dado que estas nos permitirán controlar las máquinas e interactuar con ellas. Aunque las letras HMI pueden parecer un acrónimo más entre muchos, en verdad son una de las claves del mundo del futuro.

Las HMI y la red eléctrica

Las HMI ya se utilizan en cada aspecto de la generación y transmisión de electricidad, desde las centrales eléctricas y subestaciones hasta los parques eólicos y solares. En este contexto, la definición de una HMI se torna algo más específica. De acuerdo con el glosario de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), la organización que define las normas internacionales en el sector electrotécnico, se trata de “una pantalla, sea como parte de un dispositivo electrónico (IED) o como dispositivo independiente, que presenta datos relevantes en un formato lógico y con la que el usuario interactúa. Una HMI generalmente presenta ventanas,

íconos, menús y punteros, y también puede incluir un teclado que permita el acceso y la interacción del usuario”.

Las redes eléctricas se vuelven cada vez más modernas, lo que les permite funcionar de manera más efectiva y eficiente, y las HMI generalmente son la “cara visible” de este proceso. Por ejemplo, las HMI desempeñan un papel clave en la visualización y el control de los sistemas de automatización de subestaciones y en la supervisión en tiempo real del estado de parques eólicos o solares. Ingenieros, técnicos y operarios dependen de la información recopilada y transmitida por múltiples IED para obtener una imagen clara del estado de la subestación y los recursos energéticos distribuidos (DER). Estos DER pueden ser turbinas eólicas, parques solares o microrredes, entre otros. Conforme la red eléctrica se moderniza, es de esperar que la dependencia de las HMI aumente y que los operarios precisen ayuda para supervisar y controlar sistemas de múltiples proveedores.

Las aplicaciones HMI se construyen en base a bloques, como formas básicas, colores, texto,

formularios o páginas que permiten comunicar e intercambiar información. Las empresas de distribución eléctrica muestran cada vez más interés en HMI que sean compatibles con los IED de cualquier proveedor y que requieran poca configuración manual. Una solución independiente del proveedor simplificaría la instalación, reduciría los costos de mantenimiento y disminuiría la complejidad de los sistemas de automatización. Asimismo, facilitaría la interoperabilidad con IED de distintos proveedores y admitiría configuraciones basadas en datos que dejen el trabajo arduo en manos de las herramientas y no de los seres humanos.

Por desgracia, cada desarrollador de software de HMI tiene una forma exclusiva y cerrada de integrar todos los componentes gráficos y bloques de una HMI. Hasta el momento, no hay una forma normalizada de especificar, diseñar y poner en servicio aplicaciones HMI.

¡Los expertos están a tiempo de sumarse!

Durante el proceso de escritura del borrador se superaron muchos desafíos. De acuerdo con Tessier, uno de ellos fue “llegar a un acuerdo entre los expertos en sistemas eléctricos y los especialistas en

diseño gráfico y navegadores sobre cómo identificar un lenguaje de configuración gráfica establecido, como los gráficos vectoriales escalables (SVG), y establecer una correspondencia entre este y el lenguaje de configuración de sistemas de la norma IEC 61850”. Uno de los puntos clave fue lograr que estos dos grupos de expertos, que poseían destrezas muy diferentes, trabajaran conjuntamente y comprendieran los casos de uso del otro grupo. “La puerta aún está abierta para los expertos que deseen ayudarnos a preparar y publicar la norma, particularmente especialistas en edición gráfica y navegadores web”, agrega Tessier.

“A largo plazo, las aplicaciones de esta norma irán mucho más allá de las subestaciones digitales. Por ejemplo, hemos puesto la atención en la inteligencia artificial y cómo afectará las centrales eléctricas y otros entornos productivos. También involucra otras áreas, como Internet de las Cosas (IOT). Incluso podría aplicarse a los vehículos eléctricos y los sistemas de carga”, dice Jean Raymond, uno de los expertos de la IEC que trabaja en la nueva norma. Al igual que Tessier, Raymond es canadiense, y ambos expresan que han recibido un gran apoyo del Consejo Canadiense de Normas.

California dreamin’ El documento de las HMI se basa en una tecnología demostrativa desarrollada por Southern California Edison (SCE), la principal empresa de distribución eléctrica de la mayor parte del Sur de California. “A diferencia de muchas normas, este documento se produjo desde cero. No publicamos un informe técnico y luego una especificación técnica antes de redactar la norma. Decidimos preparar una norma internacional desde el comienzo. SCE había probado el concepto, por lo que sabíamos que era técnicamente factible. Se trata de un campo en el que la tecnología avanza rápidamente. Debemos asegurarnos de seguirle el ritmo para que las normas que preparamos sean relevantes y atiendan las necesidades del mercado”, explica Tessier.

Muchas empresas de la industria ven a SCE como un referente e imitan sus planes tecnológicos. Las aplicaciones HMI basadas en datos son solo un ejemplo más de su liderazgo tecnológico. La HMI es parte de una arquitectura de automatización de subestaciones de 3.a generación (SA-3) desarrollada por la empresa sobre la base de las normas IEC 61850.

Mehrdad Vahabi es uno de los ingenieros que trabajó en el prototipo de HMI, así como la arqui

tectura SA-3. “Southern California Edison siempre ha sido una empresa con la mirada puesta en el futuro. En 2010 y 2011, la empresa decidió modernizar la red de distribución eléctrica. Aunque ya se empleaban HMI, estas eran cerradas, lo que generaba una serie de problemas, como incrementar los costos, la cantidad de trabajo manual y el tiempo necesario para hacer modificaciones a los sistemas, entre otros. Estos problemas heredados de las HMI fueron uno de los motivos para avanzar hacia la automatización de subestaciones de 3.a generación”, explica Vahabi.

Durante su investigación, los ingenieros de SCE se toparon con las normas IEC 61850 y su aplicación a la automatización de subestaciones. “Estas normas son una herramienta sumamente útil, pero la parte relativa a las HMI aún no estaba normalizada. Nos pusimos en contacto con los expertos de la IEC que trabajaban en estos aspectos. Tuvieron una actitud muy abierta hacia nuestro proyecto y recibimos una devolución extremadamente positiva. Procedimos a implementar nuestro prototipo en campo y proporcionarles información que se usaría para la redacción del borrador del nuevo documento de la IEC”, agrega Vahabi. Raymond está al tanto de los problemas de ciberseguridad y la importancia que adquieren conforme avanzamos hacia mayores niveles de automatización y máquinas controladas por software. “La IEC prestará cada vez más atención a la convergencia entre los sistemas electrónicos, la seguridad y las comunicaciones. Este es un problema fundamental con el que debemos lidiar, particularmente con la integración de más y más DER a la red”. El mundo en el que vivimos se ve cada vez más complejo y amenazante, pero parecería que, con la ayuda de las HMI, tenemos algunas de las herramientas necesarias para superar esta complejidad. Y la red eléctrica es un excelente punto de partida.

Catherine Bischofberger