좋은 화면 디자인은 가볍게 다룰 수 없습니다. 운영 효율성에 직접적이고 긍정적 인 영향을 미치기 때문에 본질적으로 중요합니다. 그러나, 거의 40 년 전에 HMI가 소개 된 이후, 화면 설계는 전문 기술과 전문 지식이 필요한 시간이 걸리는 프로세스입니다. 이제 새로운 화면 설계 소프트웨어는 이 프로세스를 단순화하고, 효과적인 화면을 설계하는 데 걸리는 시간을 크게 줄일 것입니다. 새로운 레이아웃과 템플릿은 사용자에게 더 나은 인터페이스를 더 빠르게 만들 수있는 새로운 자유와 유연성을 제공합니다.
HMI 디자인의 간략한 역사
HMI 디자인 1.0
80 년대에 기계와 장비를 위한 그래픽 인터페이스를 만들려면, 프로그래밍 가능한 디스플레이 장치 (이하 HMI라고 함)가 기본 프로그래밍 소프트웨어와 함께 있어야 했습니다. HMI 화면 디자인 전용 소프트웨어가 출현하기 전에 HMI를 생성하고 설계하려면 컴퓨터 프로그래밍 기술과 고급 컴퓨터 지식이 필요했습니다. HMI 개발 및 유지 보수는 시간과 비용이 많이 들었습니다 (이 단계를 HMI 디자인 1.0이라고 부를 수 있음). HMI 디자인 소프트웨어의 도입으로 HMI 화면을 생성하고 유지하기 위한 작업량이 줄었습니다.
HMI 디자인 2.0
HMI 디자인 2.0에는 HMI 디자인 소프트웨어의 두 부분이 있습니다. 첫째, 화면 디스플레이를 그리기위한 그래픽 구성 요소, 두 번째는 화면 작업 프로그래밍을 위한 운영 구성 요소입니다. 운영 구성 요소에는 화면 태그라는 특수 명령을 설정해야했습니다. 이러한 화면 태그를 구성하는 데에도 약간의 전문 지식이 필요했으며 디자인과 운영을 개선 할 여지가 충분했습니다.
HMI 디자인 3.0
90 년대에 Windows 운영 체제는 많은 가능성을 열어주었습니다. 산업계가 Windows 소프트웨어 어플리케이션을 채택함에 따라 HMI 설계는 그래픽 및 운영 컴포넌트를 통합하기 시작하여 그래픽 파트의 속성 또는 속성을 간단히 변경하여 작업을 프로그래밍 할 수 있습니다. 태그 설정과 같은 HMI 설계에 대한 전문 지식이 불필요하게되고 화면 생성이 훨씬 간단 해졌지만, 부품 배치 및 속성 변경과 같은 요소는 수년간 정적으로 유지되었으며 HMI 설계에 대한 시간 요구 사항은 크게 줄어들지 않았습니다.
HMI 디자인 4.0
최근 다양한 새로운 HMI 설계 방법 및 개념이 도입되면서 불필요한 단계를 없애고 이전에 생성 된 리소스를 재사용함으로써 HMI 설계 시간이 크게 단축되었습니다. HMI Design 4.0에서는 설계 프로세스가 간소화되고 운영자의 효율성이 향상되며 운영의 생산성이 향상됩니다. 아래 표는 다양한 단계를 통한 HMI 설계의 진화를 보여줍니다.
화면 디자인의 현재 상태
HMI 설계에 얼마나 많은 시간이 소요되는지 분석해보면, 통계에 따르면 대형 HMI의 화면 (기본 화면) 수는 일반적으로 500 개를 초과합니다. 그리고 화면 당 부품 수는 일반적으로 100 개를 초과합니다. 단 한 개의 부품이라도 만드는 데 걸리는 시간과 노력을 고려하면 HMI 화면을 설계하는 데 얼마나 많은 시간이 소요되는지 확인할 수 있습니다.
HMI 설계자의 70% 이상이 스크립트를 사용합니다. 그러나 설문조사에 따르면 스크립트의 개발 및 유지관리는 화면 디자이너들에게 큰 부담이 되고 있습니다.
스마트 폰과 같은 사용자 인터페이스 혁신은 산업용 HMI 설계에 큰 영향을 미쳤으며 이제 사용자는 더 명확하고 사용하기 쉬운 화면을 요구합니다.
HMI Design 4.0 Part 1: 레이아웃
기존 HMI 설계 소프트웨어에서 화면을 생성하려면 HMI와 일치하는 해상도를 가진 "기본 화면"이라고 하는 페이지에 부품을 그립니다. 이 부품을 그릴 때 X, Y 좌표와 그 폭과 높이를 부품 속성으로 지정합니다. 이러한 속성은 화면 해상도에 대해 절대 값처럼 작동합니다. 다른 HMI 장치에서 동일한 화면 데이터를 다른 화면 해상도로 사용하려면 각 부품의 위치를 조정해야 합니다. 또한 화면의 일부를 다른 페이지에서 재사용하는 경우 원래 화면의 부품 위치를 다른 페이지에서 변경할 수 없으므로 좋은 레이아웃을 만들 수 있는 자유가 제한됩니다.
이제 HMI Design 4.0에서 사용할 수 있는 레이아웃 화면은 HMI 해상도에 의존하지 않고 기본 화면과 다른 새로운 화면 설계 방법을 제공합니다. 다음은 그리드 레이아웃의 예입니다. 그리드 레이아웃에는 테이블과 같은 행과 열이 있습니다. 화면에 파트를 그릴 때 파트를 셀에 드롭하면 셀 영역에 맞게 파트 크기가 자동으로 조정됩니다.
그리드의 행과 열의 크기는 화면의 해상도에 비례합니다. 화면 해상도가 변경되면 그에 따라 행과 열의 크기가 조정됩니다. 그 결과 원래 레이아웃을 기준으로 부품의 위치를 유지할 수 있습니다. 화면 전체에 그리드 레이아웃을 사용하는 것 외에도 화면의 레이아웃 프레임이 있는 부분에 그리드 레이아웃을 적용 할 수 있습니다. 이렇게 하면 크기를 조정한 내용을 다시 사용할 수 있습니다.
기본 화면에서 부품을 그리는 것과 비교할 때, 그리드 레이아웃 화면은 부품 위치를 미세 조정할 필요가 없으므로 왼쪽 정렬 및 균등 분배와 같은 명령이 전혀 필요하지 않습니다. 이렇게 하면 화면에 부품을 그리는 데 필요한 시간이 줄어듭니다. 행과 열이 있는 간단한 화면 레이아웃은 부품 배치를 제한할 수 있습니다. 그러나 HMI Design 4.0을 사용하면 셀을 결합하고 하나 이상의 셀에 추가로 그리드를 그려 화면을 더 복잡하게 만들 수 있습니다. 이 기능은 레이아웃이 제공하는 자유도를 상당히 높입니다.
그리드 레이아웃을 사용하면 화면의 부분을 그리는 데 필요한 시간과 노력을 크게 줄이고 화면 레이아웃을 더 자유롭게 구성할 수 있습니다. 이렇게 하면 화면 재사용의 증가로 전반적인 HMI 설계 시간을 단축시킬 수 있습니다.
화면 디자인의 현재 상태
화면을 처음부터 디자인해야 하는 대신, HMI Design 4.0은 미리 설정된 기능과 모양이 있는 템플릿 개념을 도입했습니다. theme templates를 사용하여 원하는 모양과 느낌을 주고, color set templates를 사용하여 색조를 정의하고, 화면 변경을 위한 navigation templates를 사용하여 HMI 디자인에 들어가는 시간과 노력을 크게 줄일 수 있습니다. 그리고 HMI 설계가 완료된 후에도 템플릿을 변경할 수 있기 때문에 전체 디자인에 지장을 주지 않고도 미세한 조정이 가능합니다.
<Figure 1: Microsoft Windows의 테마 예시>
theme templates 및 color set templates 을 사용하면 화면을 적은 노력으로 빠르게 디자인 할 수 있을 뿐만 아니라 소프트웨어 패키지의 일부로 제공되는 사전에 설계된 사용자 친화적인 화면 옵션을 사용하여 통합 화면을 바로 만들 수 있습니다. 예를 들어, color set와 theme을 사용하지 않으면 모든 정지 스위치를 빨간색으로 하기로 결정한 후에 화면마다 다른 정도의 빨간색을 설정할 수도 있습니다. 색상 세트는 이런 일이 일어나지 않도록 합니다. 테마를 사용하면 부품 특성의 기본값을 변경 한 후 다른 부품으로 사용하기 위해 속성을 등록 할 수 있습니다. 예를 들어, 파트 제목의 글꼴 크기를 보통보다 큰 20 포인트로 설정하려면 부품의 텍스트 글꼴 크기를 20으로 편집하여 제목 텍스트의 기본 글꼴 크기로 저장합니다. 그 후에는 부품의 글꼴 크기를 더 이상 변경할 필요가 없습니다.
화면 수와 화면 탐색 작업은 중간 이하 크기의 HMI에게는 단순해 보일지 모르지만, 화면 변경 작업의 설정은 매우 복잡합니다. 예를 들어, 화면 변경 스위치의 경우 대상 화면 번호를 지정해야 합니다. 화면 구성을 변경하거나 대상 화면 번호의 변경이 있을 때마다 모든 변경 화면 스위치의 설정을 확인 및 편집해야합니다. 이 요인으로 인해 유지 보수에 소요되는 시간이 증가합니다. HMI Design 4.0는 navigation templates로 이 문제를 해결합니다.
navigation templates은 화면 변경을 자동으로 구성합니다. 화면 변경 메뉴의 디자인은 템플릿으로 설정되며, 화면 변경을 위한 화면 번호는 화면 구조에 따라 자동으로 구성됩니다. navigation templates를 새 템플릿으로 교체하여 메뉴의 모양을 변경할 수도 있습니다. 그러나 화면 구조는 변경되지 않기 때문에 모든 화면 설정을 확인할 필요는 없습니다.
템플릿을 사용하여 화면 데이터의 재사용을 개선하고 HMI 화면 설계에 필요한 시간을 단축하는 것은 HMI Design 4.0의 두 가지 핵심 요소입니다. 최초의 HMI가 도입된지 40년이 지났고 오랫동안 화면이 설계된 방식에 실질적인 혁신은 없었습니다. 오늘날 자동화 사용자는 HMI에 더 많은 것을 요구하고 있으며, 생산 효율성과 직접적으로 연결되는 사용자 인터페이스는 그 어느 때보다 중요합니다. HMI 프로세스에서 사용되는 PLC 통신 설정 및 스크립트와 같은 HMI 화면 설계의 일부 측면에는 여전히 많은 시간과 노력이 필요합니다. 그러나 HMI Design 4.0의 혁신적인 기능은 이제 HMI 설계를 훨씬 더 효율적이고 경제적으로 만들고 있습니다. 슈나이더 일렉트릭의 Pro-face에서 모든 수준의 혁신에 대한 우리의 약속은 GP 시리즈 HMI와 같은 동급 최고의 장치로 작업 현장에서 시작됩니다. 블루 스크린 디자인 소프트웨어로 만든 사용자 친화적인 디스플레이 덕분에 운영자에게 사용하기 쉬운 스마트 장치를 제공함으로써 양끝단(end to end) 제안은 더 나은 전반적인 고객 경험을 제공합니다.
By Manabu Kawata
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