HMI(Human Machine Interface)를 뜻 그대로 풀어보면, 사용자(인간)과 기기를 연결하는 인터페이스를 의미한다. MMI(Man Machine Interface)와도 같은 용어다. 초기 Man이라는 단어를 사용하다 이후, 누구나 PC를 통한 정보 모니터링과 제어가 가능해지면서 Human이라는 단어로 수정하여 사용하게 되었다고 한다. 사용자가 장비에 접속하여 무언가를 조작이나 설정하게 하는 모든 인터페이스를 의미하는데, 광범위하게는 PC를 설정 및 제어하게 하는 모니터 또한 HMI의 일부분이라고 칭할 수 있다. 현재 산업 전반에서 언급되고 있는 HMI시스템은 사용자가 기기를 좀 더 쉽게 제어나 모니터링 할 수 있는 장치를 이야기하는데, 그렇기 때문에 상당수의 초점이 모니터나 제어판에 쏠려있다.

하지만 이제부터의 차세대 HMI는 단순한 스크린 적용을 넘어서서 데이터의 제어와 관리가 가능하며, 그를 위한 보안성과 이동성까지 제공하는 인터페이스가 될 것이라고 한다. 관련 사항들에 대해 에머슨 그룹에서도 HCD(Human Centered Design)이라는 HMI를 포함하는 좀 더 포괄적인 개념으로 사용자를 생각하는, 사용자 위주의 제품을 구현하고자 많은 노력을 기울이고 있다. 산업용 제품뿐만 아니라 앞으로는 더 많은 분야에서 적용이 이루어질 수밖에 없는 HMI는 어떻게 진화해갈까?

단순한 스크린 적용을 능가하는 성능을 제공할 차세대 HMI

에머슨 프로세스 매니지먼트

일반적으로 bean counter는 기업에서 회계 및 재무 담당 직원을 일컫는 용어이지만, 본 글에서 소개할 Christian Nondorf는 실제로 채소의 개수를 책임지는 다른 유형의 bean counter이다. Nondorf는 미국 위스콘신 주 Cambria에 소재한 Del Monte 사의 채소 가공 시설에서 자동화와 프로그래밍을 담당하며, 작업자들에게 올바른 정보가 적합한 시간에 전달되는 지를 책임지고 있다. 과거의 경우, 이정보는 Cambria 시설에서 빠르게 처리되는 껍질 콩이나 옥수수, 완두콩의 속도를 따라잡을 수 없었다.

Nondorf는 이에 대해 “대부분의 데이터는 실시간이 아니었으며, 데이터의 수집에는 상당한 시간이 소요되곤 했습니다. 실제로, 작업자들은 데이터 수집을 위해 이 기계에서 저 기계로 분주하게 뛰어다녀야 했습니다. 이는 시간과 비용이 소모되는 작업이었고, 애써 수집한 데이터는 이미 효용 가치가 떨어지는 과거의 정보가 대다수였습니다”라고 설명했다. 하지만, 1년 전 새로운 HMI 시스템으로 전환한 후, Cambria 시설의 직원들은 실행 가능한 데이터에 대해 보다 신속한 접근성을 갖게 되었다. 식품 가공 시설에서, 실시간은 실질적인 재무와 직결되는 사안이다.

“이제, 폐기 대상 제품은 데이터로 고려하지 않게 되었으며, 훨씬 기민하게 조치를 취할 수 있게 되었습니다. 모든 데이터가 실시간으로 수집되기 때문에, 관리를 맡고 있는 직원이라면 누구라도 어느 때나 시스템을 확인하고, 데이터를 추적하며, 의사 결정을 진행할 수 있습니다”라고 Nondorf는 부연했다.

일리노이 주 Ashton 지역에 위치한 Crest Foods 사에 재직 중인 Rick Rice도 유사한 문제로 고민하는 중이다. 당사의 건조 제품 가공 시설에서는 브랜드 상품과 자체 기획 상품 양측 모두의 포장을 시행하기 때문에, Del Monte 사의 예시와 마찬가지로 보다 효과적인 데이터를 전달할 수있는 기능적인 방안이 요구되고 있다.

Crest Foods 사에서 애플리케이션 엔지니어를 맡고 있는 Rice는 다음과 같이 지적했다. “당사의 시설에서는 생산 개수에 대한 정보를 수집할 수 있도록 장비의 가동 시간과 중단 시간을 추적할 필요가 있습니다. 유지 보수 관점에서는 해당 지점에 대해 어느 정도 파악하고 있었지만, 오류 추적이나 지정된 범위를 벗어나는 경향을 나타내는 지표를 확보하는 것이 시급합니다.”

가시적 데이터

차세대 HMI는 단순한 가시적 정보 그 이상을 전달한다. 이는 가시적인 정보를 훨씬 손쉽게 실행할 수 있게 만들고 있다. 실행 가능한 가시적 정보는 제조업체들에게 항시 중요한 사안이지만, 식품 포장과 같은 공정 업계의 경우 이의 중요성은 한층 배가된다. FDA(미국 식품 의약국)의 규제 과정 중에는 추적 필요성 및추적 가능성이 포함되어 있기 때문에, 식품 가공 업체들이 각단계마다 제품 신선도와 같은 쟁점을 최적화하려면 위의 데이터가 필수적이다.

이와 관련하여, Parker Hannifin 사에서 전자 사업부의 제품 책임자를 맡고 있는 Mario Mitchell은 다음과 같이 강조했다. “모든 것은 정보와 결부되어 있습니다. 또한, 정보는 유지보수 비용을 절감할 수 있는 지 그 여부에 집중됩니다. 이 사안은 다른 산업도 마찬가지로 공정 산업에도 적용되며, 전 세계적인 동향이기도 합니다. 따라서 해당 정보를 지원할 수 있는 구조의 배치와, 필요가 발생할 때 문제에 대응할 수 있는 즉각적인 반응성을 업계는 원하고 있습니다.”

HMI 공급 업체들은 단순히 위기에 대한 경보만을 제공하는 것이 아니라, 경보 사항으로 발전하기 이전에 성능 동향을 파악할 수 있는 데이터까지 전달한다. “동향 파악 성능을 통해, 고객들은 기계의 유지 보수를 주시하고, 생산 공정의 정확한 시점을 이해할 수 있습니다. 고객들은 Andon(이상 관리 시스템) 디스플레이로 정보를 전달할 수 있는 기계 수준의 제어를 갖출 수 있는 것입니다. 이와 같은 가시성의 확보는 경쟁력 향상과 생산성 증진으로 직결됩니다”라고 Mitchell은 설명했다.

상대적으로 대형 조직의 경우, 가시성은 다수의 시설 전반에 대한 최적 수행 관행과 지체 사항 식별에도 도움이 된다.

이에 대해, Mitchell은 다음과 같이 피력했다. “고객들은 한층  더 광범위해진 새로운 영역의 가시성을 확보할 수 있습니다. 당사는 대단히 중요한 로컬 기계 제어 및 점수판 형태 디스플레이를 비롯하여, 중앙 위치에서 전반 동향을 모니터링하고 정보를 액세스할 수 있는 관리 감독 기능의 소프트웨어까지 갖추었습니다.”

현재, HMI에서 나타나는 두 가지 두드러진 주요 경향은 보안성과 이동성으로, 두 속성은 상호  밀접하게 연계되어 있다. 이동성을 기반으로, 휴대용 장치는 동일한 HMI 데이터를 기계에 장착된 스크린으로 전달한다. 물론, 이의 구현을 위해서는 시스템 정보가 내부나 외부의 원인으로 인해 훼손되거나 손상되지 않도록 보장하는 보다 높은 수준의 네트워크 보안성이 필요하다.

“지난 여름 당사에서는 처음으로 태블릿 PC를 사용하기 시작했습니다. 무선 네트워크는 이미 갖추어져 있었기 때문에, 접속을 통한 데이터 추출이 가능한 것입니다. 이는 당사에게 새로운 영역이고, 현재까지 상당히 잘 진행되고 있습니다. 일부 직원들은 교육이 필요하긴 하지만, 비교적 수월하게 진척되는 중입니다. 보안성 측면에서는, 태블릿 상의 애플리케이션이 직원 별로 볼 수 있는 스크린을 지정하도록 설정되었습니다”라고 Nondorf는 덧붙였다.

Rice는 “스마트폰이나 태블릿의 애플리케이션은 미래를 위한 계획에 한 부분으로 포함됩니다. 이는 당사에게는 대단히 중요한 사안입니다. Ashton에 위치한 시설과 물품 보관 창고는 3 마일이 떨어져 있기 때문에, 두 공간을 연결할 수 있는 수단은 당사에게 매우 강력한 영향력을 갖는다고 할 수있습니다”라고 언급했다.

“개인적으로는 시설에서 비교적 가까운 곳에서 살고 있긴 하지만, 저뿐만 아니라 당사의 생산 책임자들 모두는 시스템을 모니터링 할 수 있습니다. 광범위하게 개방된 인터넷과 활짝 열린 세계 속에서, 보안성의 내장은 엄청나게 중요한 가치를 발휘합니다”라고 Rice는 덧붙였다.

“급속하게 진행되는 변화 속에서, 당사는 시대의 동향에 뒤처지지 않도록 부단한 노력을 기울이는 중입니다. 현재, 소비자 시장에서 나타나는 여러 가지 것들이 산업 시장으로 빠르게 전이되는 중입니다. 기술은 이미 존재하기 때문에, 기술의 장점을 활용하여 생산성을 향상하는 것은 제조업체들의 몫이라 할 수 있습니다. 만일 어떠한 문제가 발생한다면, 제조업체들은 이에 대응하여 조치를 취할 수 있어야 할 것입니다”라고 Mitchell은 설명했다.

미래를 향한 진일보

차세대 HMI는 한층 광범위해진 성능을 제공한다. 이에 따라, 모든 작업을 운영자 수준으로 설정한 후 한 걸음 물러서 지켜보기만 하려는 유혹도 생겨날 수 있을 것이다. 하지만, 이는 중요한 단계를 간과하는 결과를 초래할 수있다.

Mitchell은 다음과 같이 설명했다. “환경적인 쟁점이 먼저 대두될 수 있습니다. 현재, 오일 및 가스, 군사 분야와 같은 실외 적용에 있어 HMI의 설치 기반은 급속하게 발전하고 있습니다. 해당 업계에서는 우선 이러한 적용 분야와 명세 사양을 주목하여 살펴보고, HMI로 구현하고자 하는 것을 면밀히 검토해야 할 것입니다.”

“실제로 연결하고자 하는 대상이 제어기인지 PLC인지 또한 고려해야 합니다. 예를 들어, PLC에 HMI를 설치하는 것에 대한 적합성 여부를 간주해야 하는 것입니다. 즉, 고객은 각자의 적용 분야 전반과 주어진 상황을 꼼꼼히 확인해야 한다는 의미입니다”라고 Mitchell은부연했다.

Del Monte 사와 같은 기업에게 특별히 유용한 HMI의 한 기능은, 다국어의 사용이 가능하다는 점이다. 당사의 Cambria 시설에 근무하는 상근 직원은 유지 보수를 담당하는 32명을 포함해 전체 46명이지만, 종일 가동이 필요한 3개월 동안의 경우 당사는 이주 근로자를 비롯해 일시적으로 280명의 추가 인원을 사용한다.

이에 대해 Nondorf는다음과 같이 설명했다. “Cambria는 하절기에 집중되는 계절 특성을 지닌 시설이며, 동일한 근로자들이 해마다 반복하여 근무하는 경우도 빈번하다. 이 시기에 일시적으로 고용되는 이들 중 다수는 이주 근로자들인데, 영어에서 스페인어로 손쉽게 전환할 수 있는 HMI의 다국어 기능을 통해 이주 근로자들도 해당 정보를 이해할 수 있게 되었습니다.”

차세대 HMI로의 이동은 지속적으로 진화하는 제조 전략의 일부로, Cambria 시설에서 근무한 경험이 있는 근로자들에게 긍정적인 영향을 미치고 있으며, 이들 근로자의 경험은 매년 Del Monte 사에 도래하는 포장 기간과 더불어 성장하는 중이다.

“하절기 이외의 비수기 동안, 당사에서는 장비를 분리하여 유지 보수를 시행합니다. 또한, 근로자를 대상으로 하는 교육 역시 실시합니다. 직원들은 시설 내의 작업을 오랜 기간 동안 수행해 왔고, 각자의 직무에 능하며, 이치에 맞는다고 판단될 경우 단행되는 변화에 매우 개방적입니다”라고 Nondorf는 역설했다.

'차세대 HMI는 단순한 가시적 정보 그 이상을 전달한다. 이는 가시적인 정보를 훨씬 손쉽게 실행할 수 있게 만들고 있다. 실행 가능한 가시적 정보는 제조업체들에게 항시 중요한 사안이지만, 식품 포장과 같은 공정 업계의 경우 이의 중요성은 한층 배가된다. FDA(미국 식품 의약국)의 규제 과정 중에는 추적 필요성 및 추적 가능성이 포함되어 있기 때문에, 식품 가공 업체들이 각단계마다 제품 신선도와 같은 쟁점을 최적화하려면 위의 데이터가 필수적이다.'