HMI란?

지속적인 발전 과정에 있는 산업용 제어 시스템으로 인해 오늘날 전 세계 모든 운영자들에게 요구되는 작업도 변화하고 있습니다. 이러한 복잡성에 대처하기 위해 HMI의 이점인 관리의 유연성 및 편리성이 필요합니다. zenon 기반의 HMI는 사용자에게 기기와의 간편한 통신과 장비 및 시설에서 운영 데이터 확보를 가능하게 해줍니다.

HMI 정의

HMI는 인간과 기계의 상호작용(human-machine interface)의 약자로 사용자에게 기기, 컴퓨터 프로그램 또는 시스템과의 통신을 가능하게 해주는 대시보드 입니다. 기술적으로 기기와의 상호작용을 위해 인간이 사용하는 모든 스크린을 HMI라고 칭할 수 있지만, 일반적으로 산업 환경에서 사용되는 스크린을 설명하기 위해 사용됩니다. HMI는 실시간 데이터를 표시하며, 사용자에게 그래픽 유저 인터페이스를 통해 기기 제어를 가능하게 합니다.

예를 들어 자동차의 경우 운전자는 엔진, 스티어링, 조명, 에어컨, 스테레오 및 그 밖의 다양한 요소들을 제어할 수 있습니다. 각 요소와의 직접적인 상호 작용이 필요하지는 않지만, 제어 및 조작에 대한 정보 획득이 가능합니다. 속도계에 속도가 표시되며, 노브와 버튼 또는 터치스크린을 통해 스테레오, 조명 및 에어컨을 제어할 수 있습니다. 엔진 제어를 위해 가스 페달을 사용하고, 회전하기 위해 스티어링 휠을 사용합니다. 이러한 제어 장치 및 피드백 기기는 자동차에서 HMI와 같은 역할을 합니다. 차량의 모든 부분에 대한 제어와 한 화면에서 작동에 대한 모든 정보 파악이 가능하다면, 자동차의 대시보드는 HMI와 매우 유사할 것입니다.

산업 환경에서 HMI는 독립형 스크린, 장비의 다른 부분에 부착되는 대시보드 또는 태블릿과 같은 여러 형태로 제공 가능합니다. 외형과 관계없이 HMI의 주 사용 목적은 운영 데이터의 시각화 및 기기 제어입니다. 예를 들면 사용자는 HMI를 사용하여 어느 컨베이어 벨트가 작동 중인지 확인하거나 산업용수 탱크의 온도를 조정할 수 있습니다.

HMI는 광범위한 산업에서 사용됩니다. 일반적으로 자동차에서 식음료, 의약품에 이르기까지 다양한 유형의 제품 제조를 위해 활용됩니다. 에너지, 수자원, 용수, 건물 및 교통 산업에서도 HMI를 사용할 수 있습니다. 특히 기기, 차량, 플랜트 또는 건물을 제어하는 시스템 통합자, 운영자, 엔지니어 및 공정 제어 시스템 엔지니어에 의해 사용됩니다.

HMI의 정교함은 사용되는 기계, 시스템의 복잡성 또는 사용 계획에 따라 다릅니다. 사용자는 HMI를 기기 모니터링과 같은 한 가지 목적 또는 플랜트 운영 모니터링 및 장치 제어 등의 다양한 목적으로 사용 가능합니다.

귀하의 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템이 PLC(Programmable Logic Controllers) 및 입출력 센서와 통신하여 장치 운영에 대한 정보를 확보하면, 해당 정보가 HMI에 표시됩니다. HMI는 이러한 정보를 그래프, 차트 또는 그 밖에 읽고 이해하기 쉬운 시각적 형태로 나타냅니다. 사용자는 HMI를 통해 시설 내 장비의 모든 성능 정보를 한 곳에서 확인할 수 있어 플랜트 운영에 대한 가시성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 운영자는 HMI를 사용하여 알람 확인 및 관리를 통해 문제 발생 시, 신속하게 대응할 수 있습니다.

운영자들은 HMI를 사용하여 장비를 제어하고 생산성 제고 및 환경 변화에 적응할 수 있습니다. 운영자들은 HMI가 제공하는 데이터 기반의 조정과 화면에서 관련된 변경을 바로 실행함으로써 보다 빠르고 간편하게 이러한 과정을 수행할 수 있습니다.

산업 시설 내 사물인터넷(IoT)의 중요성이 커지면서, HMI의 사용도 증가하고 있습니다. 사용자는 HMI를 사용하여 시설 내 연결된 여러 장치에 대한 데이터를 확인하고 제어할 수 있습니다.

HMI 통합 방법

독립형 단자에서 태블릿, 다른 기기에 통합된 대시보드에 이르기까지 HMI 솔루션은 다양한 형태로 제공될 수 있습니다. 시설에는 하나의 중앙 HMI 또는 다수의 분산된 HMI가 존재할 수 있으며, 모두 인터넷을 통해 연결 가능합니다.

zenon이 제공하는 300개 이상의 통신 프로토콜은 기존 시스템과의 통합을 용이하게 해줍니다. 모든 주요 Microsoft Windows 플랫폼과 호환되며, 기본 운영체제만으로도 실행 가능합니다. 또한 Webserver 또는 HTML5 웹 엔진을 통해 zenon에 액세스할 수 있습니다. zenon의 웹 버전은 외관과 기능이 동일하며, 웹 클라이언트나 HTML5에서의 변경 내용이 모든 사용자에게 반영되어  어디에서나 작업 가능합니다.

사용자는 zenon을 통해 위젯을 생성하고 필요에 따라 그 위치를 설정하여 자체 대시보드를 설정 할 수 있습니다. 또한 보안 목적과 다양한 유형의 사용자를 위한 대시보드 생성을 위해 HMI 요소 보기를 잠금 설정하고 제어할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 각 역할에 관련된 정보만 제공하는 사용이 편리한 대시보드를 생성할 수 있습니다.

또한 사용자는 자신의 HMI를 위해 다양한 색상 팔레트를 생성할 수 있습니다. 사용자는 색상 팔레트를 통해 기업 브랜딩, 특정 조명 환경, 다양한 팀과 개인 사용자(예: 색맹 직원)에게 알맞은 대시보드를 사용자 맞춤 설정할 수 있습니다.

HMI는 오늘날의 산업 조직에 다음과 같은 다양한 이점을 제공합니다.

• 향상된 가시성: 고성능 HMI는 전반적인 운영에 대한 가시성을 향상시킵니다. 단일 대시보드에서 장비 및 시설의 성능을 확인할 수 있으며, 원격 감시 및 제어도 가능합니다. 이러한 기능들은 지속적인 생산성 향상 및 알람 발생 시 신속한 대응을 가능하게 해줍니다.

• 효율성 제고: 실시간 데이터에 대한 상시 액세스가 가능한 HMI를 통해 수요 변화에 실시간으로 대응할 수 있습니다. 데이터 분석 기술과 결합된 데이터 시각화를 통해 사용자는 운영상의 개선 가능한 영역을 식별할 수 있습니다.

• 다운타임 단축: 중앙 대시보드의 알림을 통해 문제 발생 시, 보다 신속하게 대응하여 다운 타임을 단축시킬 수 있습니다. 장비 성능에 대한 데이터 분석을 통해 향후 기계 문제 발생 가능성을 파악하여 다운 타임 발생 전에 문제를 해결할 수 있습니다.

• 향상된 사용 편의성: HMI는 사용자에게 데이터 확인 및 이해와 장비 제어를 보다 간편하게 해줍니다. 그래프, 차트 등 다양한 형태로 제공되는 데이터를 통해 보다 빠르게 분석할 수 있습니다. 사용자는 zenon을 통해 자신의 필요와 기호에 맞게 대시보드를  사용자 설정할 수 있습니다.

• 통합 시스템: zenon으로 동일한 플랫폼을 사용하는 모든 장비의 제어가 가능하여, 운영자가 장비 제어를 보다 쉽게 습득할 수 있습니다. 또한 사용자는 자신의 모든 데이터를 한 곳에서 확인할 수 있으므로 전체 시설에 대한 명확한 개요를 얻을 수 있습니다. 실시간으로 제공되는 업데이트를 통해, 사용자의 팀원 모두 같은 정보를 활용할 수 있습니다.

HMI 및 SCADA

HMI와 SCADA는 상호 간의 유사성과 함께 작동한다는 사실로 인해 종종 혼동되어 사용됩니다. 일반적으로 HMI는 SCADA 시스템의 일부로 사용됩니다.

SCADA 시스템은 PLC, 센서, RTU(Remote Terminal Unit) 등 여러 시스템이 결합된 전체 플랜트 또는 기관과 같은 대규모 시스템 제어를 위해 사용됩니다. SCADA 시스템은 데이터를 수집 및 기록하며, 장비 운영을 제어합니다. 때로는 이러한 작업들을 자동으로 수행합니다.

반면 HMI는 SCADA 시스템과 그 밖의 시스템 및 장비와의 상호작용을 위해 사용되는 인터페이스입니다. 모두 대규모 산업용 제어 시스템의 필수 요소입니다. SCADA가 데이터를 수집하고 저장하는 반면, HMI는 사용자 친화적인 대시보드를 제공하여 장비와의 상호작용 및 관리를 가능하게 합니다. SCADA가 없는 HMI는 표시할 정보가 없거나 장비를 제어할 수 없습니다. HMI 시스템이 없으면 사용자는 SCADA 시스템이 수집한 데이터의 확인 및 장비 제어 방법을 알 수 없습니다.

SCADA와 HMI 모두 동일한 대규모 시스템의 일부입니다. 배후에서 작동하는 SCADA와는 달리, HMI는 일반적으로 사용자와 상호 작용하는 유일한 요소입니다. 이것이 종종 사용자가 둘을 함께 참조하는 이유입니다.

HMI의 발전

기술 발전과 진화하는 비즈니스 요구는 HMI 기술의 기능적 변화를 가져왔습니다. 터치스크린, 모바일 장치, 클라우드 기반 HMI 및 고성능 HMI가 보편화되고 있습니다.

고성능 HMI는 사용자의 주의를 가장 중요한 요소에 집중시키기 위해 설계된 방법입니다. 대시보드에서 불필요한 그래픽 및 제어 기능을 제외함으로써 사용자가 의사 결정에 필요한 정보를 보다 빠르고 쉽게 확인하고 대응할 수 있도록 합니다.

IoT 및 데이터 분석 기술과 같은 첨단 기술이 HMI에 보다 큰 영향을 미치기 시작했습니다. 온라인 연결이 가능한 장비 수가 증가할수록, HMI는 더 많은 데이터를 수집하고 IoT 네트워크의 일부가 될 수 있습니다. HMI/SCADA 소프트웨어와 함께 적용된 고급 데이터 분석 기술은 기업에게 대시 보드에 표시된 데이터를 최대한 활용 가능하도록 해줍니다.

멀티 터치 (Multi-Touch)

스마트폰이 대두되면서 사용자가 여러 번의 터치와 동작을 통해 상호작용할 수 있는 멀티 터치스크린과 함께 터치스크린의 인기도 상승했습니다. 이 멀티 터치 기능은 이제 산업 내에서도 사용 가능합니다. zenon은 Multi-Touch 동작을 지원하는 최초의 HMI/SCADA 입니다. zenon의 멀티 터치 기능을 통해 손가락 두 개로 화면상의 요소를 확대 및 축소, 드래그 앤 드롭 등 그 밖의 직관적인 동작들을 취할 수 있습니다. 멀티 터치 HMI의 이점에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• 향상된 운영 안전성: HMI의 직관적인 제어는 오류를 감소시킵니다. 멀티 터치의 특징인 양손 조작은 사용자의 한 손 작업을 제한합니다. 이 기능은 잠재적으로 비용 발생을 초래하거나 심각한 영향을 미칠 수 있는 실수를 방지해줍니다.

• 사용성: zenon의 멀티 터치 동작은 직관적이며, 편리한 사용성을 제공합니다. 복잡한 메뉴 구조 보다는 사용자 친화적인 스크롤 가능한 도구 모음을 제공합니다. 사용자는 구성 요소를 드래그하여 필요 정보를 쉽게 얻을 수 있습니다.

• 교육 시간 단축: 사용이 편리한 멀티 터치를 통해 사용자는 보다 쉽게 시스템을 습득할 수 있습니다. 경험이 적은 사용자도 프로젝트를 보다 안전하고 쉽게 처리할 수 있습니다.

• 내구성: 별도의 장비가 필요없는 터치스크린은 키보드, 마우스 및 기타 장비보다 더 견고하며, 장비의 지속 가능성과 안정적인 작동을 지원합니다.

• 유연성: 터치스크린을 통해 프로세스 변경 시, 제어판의 재설계 없이 소프트웨어를 간단하게 업데이트할 수 있습니다. 사용자는 자신의 필요와 선호도에 따라 사용자 설정 대시보드를 쉽게 생성할 수 있습니다.

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원격 모니터링도 최신 HMI 기능중의 하나입니다. 권한이 부여된 사용자는 zenon을 사용하여 어디에서나 브라우저를 통해 대시보드 및 보고서에 액세스할 수 있습니다. 즉, 사용자는 사무실 컴퓨터, 집에서 태블릿으로 또는 길을 걸으면서 스마트폰을 통해 운영 작동을 점검하고 완료할 수 있습니다. 원격 모니터링을 통해 업무 시간 후, 현장 외에서도 감독할 수 있으며, 프로세스를 효과적으로 제어하고 데이터에 대한 액세스를 강화시킬 수 있습니다.

HMI의 미래

산업 프로세스에서 데이터의 역할이 중요해지면서 HMI의 중요성도 강조되고 있습니다.  HMI 기술은 지금껏 발전해 온 것처럼 미래에도 지속적으로 발전할 것입니다.

점점 많은 기업들이 고성능 HMI로 이동하고 있습니다. 고성능 HMI는 사용자가 주요 정보에만 집중할 수 있도록 해주며, 사용자의 정보 과부하를 방지해 줍니다. 또한 멀티 터치스크린, 원격 모니터링, 클라우드 기반 시스템의 사용도 증가하고 있습니다.

기술 진보와 함께 점점 더 많은 기업들이 첨단 데이터 분석 및 인공지능을 사용하여 데이터에서 통찰력을 얻으려고 할 것입니다. 이러한 통찰력은 HMI를 통해 사용자에게 전달할 수 있습니다. 그 미래에는 HMI가 실제 세상에 디지털 그래픽을 덧씌운 증강현실(AR)과 사용자를 디지털 세계에 몰입시키는 가상현실(VR) 기술을 통합하여 HMI 사용자를 위한 보다 효과적인 시각화를 생성합니다. 자동화가 산업 프로세스에서 더욱 중요한 역할을 수행함에 따라 사용자는 HMI를 활용하여 자동화된 활동을 모니터링하고 필요에 따라 조정할 수 있습니다.

zenon의 고성능 HMI

HMI/SCADA 애플리케이션으로서 zenon은 사용자에게 사용 편의성, 향상된 상황 인식, 직관적인 제어를 제공하는 고성능 인간과 기계의 상호작용에 대한 액세스를 제공합니다. zenon은 사용자에게 관련 프로세스의 데이터 및 알람을 읽기 쉬운 시각화로 제공합니다. 직관적인 멀티 터치 기능은 안전한 공정 제어를, 원격 모니터링 기능은 어디에서나 공정 감시 및 제어를 가능하게 합니다.

zenon은 운영자의 복잡성을 감소시키는 것과 동시에 실시간으로 정보를 처리하며 이를 관련된 사용자에게 분배합니다. 이를 통해 사용자의 팀이 발생할 수 있는 문제에 보다 신속하게 대응하고, 정보 기반의 현명한 의사결정을 내릴 수 있습니다. 사용자는 사용자 설정 대시보드를 간편하게 생성할 수 있어 필요한 정보를 선호하는 형식으로 언제든지 확보할 수 있습니다. 하드웨어 독립적인 zenon으로 다양한 종류의 장비에서 일관된 시스템을 보유할 수 있습니다. 운영자는 기기 제어 및 데이터 보는 방법을 보다 쉽게 배울 수 있습니다.

zenon이 제공하는사용자 친화적인 첨단 HMI/SCADA 기능을 사용하여 사용자는 운영상의 가시성을 향상시키고, 프로세스를 보다 쉽게 제어할 수 있습니다. COPA-DATA가 제공하는 솔루션에 대해 보다 자세히 알아보고 싶다면 지금 바로 문의바랍니다.