IoT 世界におけるヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）の未来

ここ数年、HMI（Human-Machine Interface）の機能を通じて、デジタル工作機械工場の拡大に多大な努力が払われてきました。HMIをより使いやすくしようという動きも活発です。

この記事では、IoT、アプリケーション、ユーザー中心設計が、HMIの未来をこれまで以上に明るくしていることをご紹介します。

ヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）は、作業者が産業用システムに接続するための端末です。最も一般的なHMIは、タッチスクリーン・ディスプレイを機械に取り付けたり、スタンドアローンの端末として配置したりするものです。

HMIは、単一のインターフェースから産業プロセスを可視化、監視、制御することを可能にします。

なぜHMIを見直すのか」という問いに答えるには、製造業の歴史を少し概説する必要があります。

核心にあるのは、見かけによらず単純な疑問です：HMIは何をするために設計されたのか？

HMIは、複雑な産業プロセスをオペレーターが見やすく、操作しやすくするために設計されました。

HMIはこの点で非常に優れていましたが、トレードオフがありました。HMIの操作端末自体が非常に複雑になったのです。

工業プロセスのモデリングは難しく、芸術的ですらあります。ユーザーインターフェースの設計は、産業システムのモデリングとは異なります。HMIの設計経験を持つある制御エンジニアは、2012年の記事で、この問題をうまく要約しています：

"今、世界中の何万人ものオペレーターが、私たちが何をしているのか本当にわからなかった時代にデザインされた原始的な漫画を見て、何十億ドルものプロセスをコントロールしています"

彼は美辞麗句のために状況を誇張しているかもしれませんが（そして、それはディスクリート産業よりもプロセス産業においてより真実かもしれません）、ポイントは変わりません。HMI端末はユーザーエクスペリエンスのために最適化されたものではありませんでした。

この状況は変わりつつあります。しかも急速に。以下がその主な要因です。

• 調査によると、HMI の設計不良はリスクの増大に直接相関しています。インターフェイス設計は、作業員と資産を保護するために非常に重要です。
• 過去10年間で、消費者のインターフェース革命が起こりました。日常生活におけるスマートフォンの使用は、シンプルなインターフェースの力を実証しました。労働者は、同じ原則に従う産業用システムを求めています。
• 製造業におけるデジタル革命は、工業プロセスに接続し、監視し、相互作用する新しい方法を開きました。当然、HMIもこれらの進歩を取り入れることになります。

こうした進歩を踏まえると、HMIの将来はどうなるのでしょうか？

HMIの未来は、4つの重要な方向性で展開されます：

1. 直感的なコントロールパネル
2. オンマシンアプリケーション
3. IIoT コネクティビティ
4. モバイルHMI

それぞれが相互に補強し合っているので、順番に見ていきましょう。

直感的なコントロールパネル

私たちは日常生活の中で、スマートフォンという完璧にデザインされたHMIを知らず知らずのうちに使っています。

スマートフォンがどのように情報を整理しているかを考えてみてください。

グリッド状に整然と並んだアイコンが表示されます。必要な情報へのアクセスは、タッチスクリーンを押すだけ。情報を得たり、アクションを実行したいときは、アプリケーションにタッチするだけです。

食べ物の注文、支払い、タクシー呼び出しなど、必要なものは何でもすぐそこにあります。しかも、見つけるのは決して難しくありません。

しかし、製造業をスピードアップさせるということは、単に機械のHMIをスマートフォンに倣うということではありません。スマートフォンの設計原理をモデル化することなのです。

HMIに本当に必要なのは、アプリケーションと情報をモジュール化する方法です。オペレータは、目の前の画面をすぐに理解し、どのようなオプションがあるかを知り、それに従って行動する必要があります。真に直感的な制御は、機能を個別の使いやすいアプリケーションに整理することから生まれます。

Applications

この点は前述と同じです。 Applicationsが製造工程の中核を担うようになってきています。

ですから、HMIがアプリケーションを実行するのは理にかなっています。

多くのメーカーにとって、HMI はオペレータが機械の性能と構成に関する情報にアクセスできるようにする必要があります。最新のHMIでは、オペレータは機械上で直接機械監視アプリケーションにアクセスできます。

オンマシン・マシン・モニタリングにより、オペレータは機械の性能、状態、状態、そしてOEEやOPEのような総合的な指標に関する情報に即座にアクセスすることができます。

しかし、マシン・アプリケーションはマシン・モニタリングだけにとどまりません。

最新の HMI は、機械操作アプリをホストすることもできます。機械のオペレーターや技術者は、その場を離れることなく、機械のセットアップ、メンテナンスSOP、段取り替え情報、トラブルシューティング文書、報告書などの作業指示書にアクセスできます。

また、ツール管理アプリケーション（ツールの場所、時間、使用時間を確認）や、より高度なフリートパフォーマンス情報もあります。

最新のHMIでは、これらの各アプリケーションに1つのポイントからアクセスできます。

IIoTHMI

この10年間で、工場における新しいコミュニケーション方法が出現しました。

クラウド、スマートデバイス、オープン通信プロトコルの成熟により、プロセスのネットワーク化はかつてないほど容易になりました。

その結果、メーカーはHMIに、より多様な機器との接続を期待しています。端末だけでなく、どこからでも機器や機械と通信できることを期待しているのです。

多くの点で、IIoT 接続されたHMIは、直感的なアプリケーション駆動モデルの自然な延長です。

モバイルHMI

結局のところ、HMIの将来には、現在思い浮かぶよりもはるかに幅広いインターフェースが含まれます。

現在、タブレットや携帯電話は、オンマシン端末やスタンドアロン端末が行っていた作業の多くをすでに行っています。

これらのインターフェイスが、時計やウェアラブル、あるいは他の種類の新しいコントロールデバイスに進化するかどうかは、まだ不明です。

しかし、その軌跡は明らかです。メーカーは、どこからでも業務をモニターし、コントロールできることを望んでいます。

そして、デジタル製造技術はこれを実現する態勢を整えています。

ヒューマン・マシン・インターフェースは、これまでも、そしてこれからも、製造業の重要な一部であり続けるでしょう。

しかし、その機能は急速に拡大しています。

オペレーターの操作性を簡素化し、制御を改善し、アプリケーションを実行するためのオプションは、これまで以上に豊富にあります。