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2020년 9월 4일 (금) 17:58 판
HMI 계층 (Human Machine Interface Layer)은 차량에서 인간과 기계의 인터페이스를 의미한다. 음성인식, 사용자 인터페이스, HMI 코어로 구성된다.
목차
개요
HMI는 Human Machine Interface의 약자로 약자로 사용자에게 기기, 컴퓨터 프로그램 또는 시스템과의 통신을 가능하게 해주는 대시보드(Dashboards)다. 기술적으로 기기와의 상호작용을 위해 인간이 사용하는 모든 스크린을 HMI라고 칭할 수 있지만, 일반적으로 산업 환경에서 사용되는 스크린을 설명하기 위해 사용된다. HMI는 실시간 데이터를 표시하며, 사용자에게 그래픽 유저 인터페이스를 통해 기기 제어를 가능하게 한다. 또한, 고급 HMI는 사용자에게 기기와의 간편한 통신과 장비 전반의 운영 데이터 시각화를 가능하게 해준다. HMI 유래는 최초에는 MMI(Man Machine Interface)라고 불렸으나, 남녀평등을 위해서 MMI에서 HMI로 변경되었다. 이러한 HMI를 자동차(Car)에서 사용하는 것이 HMI 계층이다. 자동차는 미적인 요소도 중요하지만, 당연 가장 중요한 것은 운전자의 편의라고 할 수 있다. 운전자가 운전을 하면서도 버튼을 조작할 수 있어야 하고, 더 나아가 위급한 상황이 발생했을 때 운전자는 버튼의 위치와 종류도 확인하지 않고 작동할 수 있어야 한다. 결론적으로 HMI 계층이란 운전자들의 흔히 보이는 패턴을 분석하여손이 닿기 쉬운 곳에 적절한기능을 배치해 직관적으로 조작할 수 있도록 디자인하고 버튼을 배열한 것이라고 할 수 있다. 최근에는 커넥티드 서비스(CONNECTED SERVICES), 음성 인식 서비스 등 사람과 자동차가 교감할 수 있는 모든 부분을 HMI와 연계시켜 개발하고 있는 추세다.[1]
HMI의 발전
기술 발전과 진화하는 비즈니스 요구는 HMI 기술의 기능적 변화를 가져왔으며, 터치스크린, 모바일 장치, 클라우드 기반 HMI 및 고성능 HMI가 보편화되고 있는 추세다. 고성능 HMI는 사용자의 주의를 가장 중요한 요소에 집중시키기 위해 설계된 방법이며, 대시보드에서 불필요한 그래픽 및 제어 기능을 제외함으로써 사용자가 의사 결정에 필요한 정보를 보다 빠르고 쉽게 확인하고 대응할 수 있도록 하게 해준다. 또한, 사물 인터넷(IoT) 및 데이터 분석 기술과 같은 첨단 기술이 HMI에 보다 큰 영향을 미치기 시작했다. 온라인 연결이 가능한 장비 수가 증가할수록, HMI는 더 많은 데이터를 수집하고 사물 인터넷 네트워크의 일부가 될 수 있다. [2]
HMI의 사용
HMI는 광범위한 산업에서 사용된다. 일반적으로 자동차에서 식음료, 의약품에 이르기까지 다양한 유형의 제품 제조를 위해 활용되며, 에너지, 수자원, 용수, 건물 및 교통 산업에서도 HMI를 사용할 수 있다. 특히 기기, 차량, 플랜트 또는 건물을 제어하는 시스템 통합자, 운영자, 엔지니어 및 공정 제어 시스템 엔지니어에 의해 사용된다.HMI의 정교함은 사용되는 기계, 시스템의 복잡성 또는 사용 계획에 따라 다르며, 사용자는 HMI를 기기 모니터링과 같은 한 가지 목적 또는 플랜트 운영 모니터링 및 장치 제어 등의 다양한 목적으로 사용이 가능하다. 사용자의 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템이 PLC(Programmable Logic Controllers) 및 입출력 센서와 통신하여 장치 운영에 대한 정보를 확보하면, 해당 정보가 HMI에 표시되고, HMI는 이러한 정보를 그래프, 차트 또는 그 밖에 읽고 이해하기 쉬운 시각적 형태로 나타나게 해주는 역할을 한다. 사용자는 HMI를 통해 시설 내 장비의 모든 성능 정보를 한 곳에서 확인할 수 있어 플랜트 운영에 대한 가시성을 향상시킬 수 있으며, 운영자는 HMI를 사용하여 알람 확인 및 관리를 통해 문제 발생 시, 신속하게 대응할 수 있게 한다.이와 같은 HMI시스템은 산업 시설 내 사물인터넷의 중요성이 커지면서 사용도가 증가하고 있으며, 사용자는 HMI를 사용하여 시설 내 연결된 여러 장치에 대한 데이터를 확인하고 제어할 수 있다.[2]
HMI 장점
가시성 향상
고성능 HMI는 전반적인 운영에 대한 가시성을 향상시킨다. 단일 대시보드에서 장비 및 시설의 성능을 확인할 수 있으며, 원격 감시 및 제어도 가능하게 한다. 이러한 기능들은 지속적인 생산성 향상 및 알람 발생 시 신속한 대응을 가능하게 해준다.
효율성 제고
실시간 데이터에 대한 상시 액세스가 가능한 HMI를 통해 수요 변화에 실시간으로 대응할 수 있다. 데이터 분석 기술과 결합된 데이터 시각화를 통해 사용자는 운영상의 개선 가능한 영역을 식별할 수 있게 한다.
다운타임 단축
중앙 대시보드의 알림을 통해 문제 발생 시, 보다 신속하게 대응하여 다운 타임을 단축시킬 수 있다. 장비 성능에 대한 데이터 분석을 통해 향후 기계 문제 발생 가능성을 파악하여 다운 타임 발생 전에 문제를 해결할 수 있게 된다.
편의성 향상
HMI는 사용자에게 데이터 확인 및 이해와 장비 제어를 보다 간편하게 해준다. 그래프, 차트 등 다양한 형태로 제공되는 데이터를 통해 보다 빠르게 분석할 수 있게 한다. 사용자는 HMI를 통해 자신의 필요와 기호에 맞게 대시보드를 사용자 설정할 수 있다.
통합 시스템
동일한 플랫폼을 사용하는 모든 장비의 제어가 가능하여, 운영자가 장비 제어를 보다 쉽게 습득할 수 있다. 또한 사용자는 자신의 모든 데이터를 한 곳에서 확인할 수 있으므로 전체 시설에 대한 명확한 개요를 얻을 수 있다. 실시간으로 제공되는 업데이트를 통해, 사용자의 팀원 모두 같은 정보를 활용할 수 있게 된다.[2]
HMI 계층 장점
안전성
HMI의 안정성 부분은, 운전자의 시선분산을 최소화시키고 전방 주시를 유도하여 운전자는 앞만 보고 운전에 집중할 수 있도록 한다. 예를 들어 제네시스(GENESIS)의 플로팅 타입 디스플레이(Flooring type display)를 적용하여 운전자가 운전을 하면서도 많은 시선 이동 없이 내비게이션을 볼 수 있게 한 것이나, 필요한 미디어 정보를 즉각 제공할 수 있도록 한 것이 있다. 또한. 센터페시아(Center fascia) 부분이 운전석 쪽으로 조금 기울어져 운전자를 감싸고 있는 듯한 느낌을 주면서 안정감을 주고, 운전자가 시선을 많이 돌리지 않고도 필요한 정보를 즉각 제공 받게 시스템이 설정되어 있다. 이러한 HMI 계층 시스템은 운전자 주의 경보 시스템을 통해 운전자의 운전 패턴과 졸음 정도를 실시간으로 파악하고, 졸음 운전이나 부주의 운전이 예상될 경우, 차량이 능동적인 판단으로 사전에 경보하여 운전자가 휴식을 취할 수 있도록 권유를 한다.
간결성
HMI의 간결성의 중요점은 버튼 배치를 깔끔하게 하여 운전자가 직관적으로 정보를 얻고, 본능적으로 차량을 조작할 수 있도록 돕는 것이다. 이에 대한 예시로 싼타페(Santa Fe) TM에 적용된 풀 LCD 클러스터(Cluster)를 들 수 있다. 싼타페 LCD 클러스터는 운전자가 원하는 정보나 필요한 정보를 즉각 확인할 수 있도록 중요한 정보는 주목도가 높은 색상을 사용하고, 안정적으로 아이콘들을 배치하여 운전자가 답답함 없이 바로 해당 정보를 알 수 있도록 설계되었다. 또한 관련된 기능끼리 묶어 버튼을 배치한 것이나, 각종 버튼의 아이콘을 설명서를 읽지 않아도 누구나 알 수 있도록 디자인하는 것도 HMI 간결성의 좋은 예라고 볼 수 있다.
거주성
자동차에 오래 있어 답답함을 느끼거나, 야간이나 우천 시 코너링을 할 때 A 필러(A pillar) 때문에 사각지대 시야 확보가 잘 되지 않는 경우가 생길 때, HMI 계층을 통해 해결이 가능하다. 먼저 자동차에 오랜 시간 탑승하여 답답함을 느낄 경우 싼타페 TM은 크래쉬 패드를 적용하여 운전자와 동승자의 시선보다 크래쉬 패드가 낮게 배치되어 시원한 시야 확보를 가능하게 한다. 또한, 2단 크래쉬 패드 상부에는 인테리어 트림을 적용하여 시선이 안정감 있게 처리되며, 탁월한 개방감을 보이고, 척추 뼈 모양을 본뜬 인체공학적인 시트 적용으로 장거리 운행에도 피로가 조금 덜 쌓이게 해준다.
인체공학
HMI 계층을 통해 운전과 관련된 기능은 가깝게, 운전과 관련이 없는 기능은 비교적 멀리 배치되고 있다. 또한, 직관적인 조작을 위해 버튼의 수가 줄어들며, 버튼의 촉감이나 모양을 달리하여 운전자가 더 쉽게 조작할 수 있도록 변화있는 추세를 보이고 있다. 이는 버튼을 확인하지 않고 촉감만 가지고 버튼을 찾을 수 있게하는 인체공학적인 발전이라고 할 수 있다.
커넥티드
반 자율 주행(Automatic Driving) 시대가 도래하고 자율주행차(autonomous driving car)의 개발이 과속화되고 있는 현대는무엇보다도 커넥티드 서비스가 중요하다. 커넥티드 서비스는 스마트폰(Smart Phone)과 자동차를 연결하고, 사람과 자동차를 유기적으로 연결하여 더욱 편안한 주행이 되도록 돕는 기능이다. 현재는 음성 인식으로 전화걸기나 목적지 찾기, 그리고 주행 중 수신된 문자 메시지 읽어주기 등 일부의 기능만 구현되지만, 미래에는 생체 인식으로 차의 문을 열거나 잠그고, 음성을 이용하여 차량을 제어하는 등의 더 업그레이드된 기능이 가능해질 것으로 예상된다.
차세대 HMI
각주
참고자료
같이 보기
