인간 기계 인터페이스란 정확히 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이 HMI는 사람이 기계, 시스템 또는 장치와 상호 작용할 수 있는 모든 유형의 인터페이스입니다. HMI 사용자 인터페이스는 운영자에게 정보를 제공하고 명령을 입력할 수 있도록 하여 양방향 통신을 위해 설계되었습니다. 일반적인 오해에도 불구하고 HMI는 단순한 터치 패널 그 이상입니다. 여기에는 운영자가 터치, 보기, 듣기 또는 기능을 수행하고 정보를 수신하는 데 사용할 수 있는 다양한 요소가 포함됩니다. 여기에는 전자 기계식 버튼, 스위치, 시각 및 청각 상태 표시기, 디지털 키가 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)가 있는 다층 터치스크린이 포함됩니다.

HMI 시스템의 목적

HMI의 주요 목적은 운영자와 기계 간의 효율적이고 효과적인 통신을 용이하게 하는 것입니다. HMI는 사용자 친화적인 인간-기계 상호 작용을 제공하여 운영자가 기계, 시스템 또는 프로세스를 더 쉽게 모니터링하고 제어할 수 있도록 합니다. 이러한 상호 작용은 장치 켜기 또는 끄기와 같은 간단한 기능부터 시스템 매개변수 구성 또는 문제 해결과 같은 보다 복잡한 작업에 이르기까지 다양할 수 있습니다. 모든 운영자 인터페이스 뒤에는 일반적으로 PLC(Programmable Logic Controller)가 있으며, 터치 패널의 경우 HMI와 직접 통합할 수도 있습니다.

산업용 HMI 패널

산업용 인간-기계 인터페이스는 제조, 에너지, 운송 및 의료를 포함한 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 HMI 운영자 패널은 열악한 환경을 견디고 까다로운 조건에서 안정적인 성능을 제공하도록 설계되었습니다.

산업용 HMI의 응용 분야

산업용 HMI 패널은 다음과 같은 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다.

• 제조: 생산 공정 모니터링 및 제어, 기계 관리 및 제품 품질 보장
• 에너지: 발전 및 배전 시스템 감독, 재생 에너지원 관리 및 에너지 효율성 최적화
• 교통: 철도, 지하철 및 공항과 같은 교통 시스템을 감독하여 안전하고 효율적인 운영 보장
• 의료: 의료 장비 관리, 환자 데이터 모니터링 및 환자의 안전과 편안함 보장
   

산업용 HMI의 과제 및 설계 고려 사항

산업용 HMI 설계에는 다음과 같은 고유한 과제가 있습니다.

• 열악한 환경: 산업용 HMI는 극한의 온도, 습도 수준, 먼지 및 진동을 견딜 수 있도록 제작되어야 합니다.
• 신뢰성: 이러한 인터페이스의 성능은 지속적으로 사용되더라도 일관되고 신뢰할 수 있어야 합니다.
• 보안: 이들은 중요한 데이터의 보호를 보장하고 역할 및 권한 관리를 통해 무단 시스템 액세스를 방지해야 합니다.
• 맞춤화: 산업용 HMI는 각 산업의 특정 요구 사항과 시설의 운영 요구 사항에 맞게 조정해야 합니다.
   

HMI의 구성 요소

HMI 패널 또는 시스템은 원활한 사용자 경험을 제공하기 위해 함께 작동하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 구성 요소에는 다음이 포함됩니다.

• 터치 패널: 오늘날 가장 일반적인 HMI 장치이므로 운영자는 터치 기반 입력을 통해 기계와 상호 작용할 수 있습니다.
• 전기 기계식 버튼 및 스위치: 많은 HMI에는 특히 터치 패널이 적합하지 않을 수 있는 환경에서 촉각 피드백을 제공하는 물리 버튼과 스위치도 포함됩니다.
• 상태 표시기: 시각적 및 청각적 표시기는 작업자에게 장비의 상태를 알려주어 문제를 신속하게 평가하고 대응할 수 있도록 도와줍니다.
• 그래픽 사용자 인터페이스(GUI): GUI는 기계의 기능 및 작동을 시각적으로 표시하므로 작업자가 기계를 더 쉽게 이해하고 제어할 수 있습니다.
• 연결성: HMI를 PLC, 센서 및 액추에이터와 같은 다른 장치 또는 시스템에 연결하는 통신 채널입니다.
   

성공적인 HMI의 핵심

HMI 컨트롤러가 사용자 친화적인 방식은 사용자에 대한 철저한 이해와 HMI가 사용될 상황에 달려 있습니다. HMI를 설계하기 전에 미래 운영자의 다양한 인구 통계와 특정 요구 사항, 기능 및 한계를 고려하는 것이 중요합니다. 이러한 사용자 중심 접근 방식은 HMI가 직관적이고 효율적이며 모든 사용자가 액세스할 수 있도록 보장합니다.

사용자 이해

사용자에 대한 명확한 정의에는 다음과 같은 다양한 요소를 분석하는 것이 포함됩니다.

• 사용자 인구 통계: 교육 수준, 기술 숙련도 또는 관련될 수 있는 기타 요인 
• 사용자의 역할: 사용자의 직위(일반 사용자, 관리자 등)에 따라 다를 수 있는 작업자의 특정 작업 및 책임
• 물리적 위치: 조명, 온도, 소음 및 진동 수준, 먼지, 물 및 화학 물질에 대한 노출, HMI의 실내 또는 실외 사용 여부 등의 요소를 포함한 작동 환경
• 수행할 작업: 작업자가 HMI를 사용하여 수행해야 하는 특정 작업
   

사용자 중심 접근 방식 채택

효과적인 HMI를 만들려면 사용자 중심의 접근 방식을 채택하는 것이 중요합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 사용자 조사 수행: 설문조사, 인터뷰 및 관찰을 통해 사용자 요구, 선호도 및 문제점에 대한 데이터 수집
• 유용성을 위한 설계: 배우기 쉽고, 효율적으로 사용할 수 있으며, 오류 위험을 최소화하는 인터페이스 생성
• 프로토타이핑 및 테스트: HMI의 최종 구현 전에 잠재적인 문제를 식별하고 해결하기 위한 프로토타입 개발 및 사용성 테스트 수행
• 반복 개선: 사용자 피드백 및 변화하는 요구 사항에 따라 HMI를 지속적으로 개선
   

잘 설계된 HMI의 이점

잘 설계된 HMI는 다음과 같은 다양한 이점을 제공합니다.

• 향상된 사용자 경험: 직관적이고 사용자 친화적인 인터페이스는 운영자 만족도와 생산성을 향상합니다.
• 효율 향상: 간소화된 워크플로와 정보에 대한 쉬운 액세스를 통해 운영자는 작업을 보다 빠르고 정확하게 수행할 수 있습니다.
• 향상된 안전성: 정보를 명확하고 간결하게 제시하면 운영자가 정보에 입각한 결정을 내리고 오류 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.
• 상황 인식 개선: HMI는 실시간 데이터 및 경고를 제공하여 운영자가 시스템의 상태에 대한 최신 정보를 유지하고 모든 문제에 신속하게 대응할 수 있도록 할 수 있습니다. 이는 오늘날 공장에서 특히 중요하며, 한 운영자는 종종 서로 바로 옆에 위치하지 않을 수 있는 여러 기계를 담당합니다.

모바일 및 웨어러블 HMI의 장점

모바일 장치와 웨어러블을 HMI 시스템에 통합하면 다음과 같은 여러 가지 중요한 이점을 제공합니다.

• 이동성 향상: 운영자가 시설에 어디에 있든 기계에 대한 제어를 유지하여 발생하는 모든 문제에 신속하게 대응할 수 있는 능력을 향상할 수 있습니다.
• 상황 인식 강화: 웨어러블은 운영자에게 실시간으로 경보와 중요한 데이터를 제공하여 장비의 상태와 성능에 대한 최신 정보를 제공합니다.
• 효율성 향상: 모바일 기기와 웨어러블은 정보 및 제어 기능에 쉽게 액세스할 수 있도록 하여 기계 관리에 필요한 시간과 노력을 줄여 운영을 간소화합니다.
   

미래의 HMI 트렌드

기술과 사용자의 요구가 계속 진화함에 따라 HMI의 기능도 진화하고 있습니다. 최근 또는 새롭게 등장하는 여러 트렌드가 운영자 인터페이스를 변환하여 더 지능적이고 적응력이 높아지도록 하고 있습니다.

• Industry 4.0의 전체 출시에는 HMI를 사물 인터넷(IoT) 또는 보다 구체적으로는 산업용 사물 인터넷(IIoT)과 연결하여 실시간 데이터 교환 및 원격 모니터링을 가능하게 하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 고급 분석을 용이하게 하여 예측 인사이트와 시스템 성능을 최적화하는 데 사용할 수 있습니다.
• 인공지능(AI) 및 머신 러닝(ML)을 통해 HMI 시스템은 사용자 상호 작용으로부터 학습하고 개별 선호도에 적응할 수 있습니다. 따라서 운영자의 요구를 예측하는 보다 개인화되고 효율적인 인터페이스가 생성됩니다. 예를 들어, AI 기반 HMI는 과거 데이터를 분석하여 잠재적 문제를 예측하고 예측 유지보수 권장 사항을 제공하여 가동 중단 시간을 줄이고 생산성을 높일 수 있습니다.
• 증강현실(AR)과 가상현실(VR)은 HMI 경험을 더욱 몰입감 있고 상호작용적으로 만들어 HMI 경험을 혁신할 수 있도록 설정되어 있습니다. AR은 디지털 정보를 물리적 환경에 오버레이할 수 있으므로 운영자는 자신의 시야 내에서 직접 데이터와 지침을 볼 수 있습니다. 또한 VR을 사용하면 복잡한 시나리오를 시뮬레이션할 수 있으므로 운영자는 안전하고 통제된 환경에서 기술을 연습하고 개선할 수 있습니다.
• 이제 음성 인식 및 자연어 처리(NLP) 기술도 HMI에 통합되어 운영자가 음성 명령을 실행하기만 하면 기계를 제어할 수 있습니다. 이렇게 하면 작업이 간소화되고 인터페이스와의 물리적인 "직접" 상호작용의 필요성이 줄어듭니다. 음성 지원 HMI는 또한 구두 피드백을 제공하여 커뮤니케이션을 강화하고 전반적인 사용자 경험을 개선할 수 있습니다.
• 지문 및 얼굴 인식을 포함한 생체 인식 인증은 HMI의 보안 및 유용성을 향상할 수 있습니다. 이러한 기술은 특정 기계 제어 기능에 권한이 있는 직원만 액세스할 수 있도록 하여 무단 사용의 위험을 줄이고 작동 안전을 개선합니다.