HMI サプライヤーとして、私は数え切れないほどの時間を費やして、ヒューマン マシン インターフェイスでマルチタッチを有効にするという煩雑で見落とされがちなプロセスをエンジニアや工場管理者に説明してきました。それは単に制御キャビネットに新しい画面を貼り付けるだけではないからです。それは、ラボのデモだけでなく、製造現場の油汚れが付着した過酷な環境でもマルチタッチが実際に機能することを確認することです。私は長年にわたり、チームが重要な手順をスキップし、最も安価な既製のタッチ ガラスを手に取り、作業者がバルブをタップしようとしたときに 4 本指のスワイプを登録する HMI を使用することになるのを見てきました。今日は、HMI を出荷して生計を立てている人だけが共有できるコンテキストを交えて、マルチタッチを正しく行うための実際の実行可能な手順を詳しく説明します。
まず、ソーシャルメディアをスクロールするために使用する派手なタブレットのスワイプではなく、「HMI のマルチタッチ」が産業用途で実際に何を意味するのかを定義しましょう。産業用マルチタッチは信頼性が高くなければなりません。綿の手袋 (スタイラス対応の薄手のものではなく) を着用した作業者は、手探りすることなくコンベア ベルトの 3D 回路図をピンチでズームしたり、工場のフロア上で 2 本の指を使ってレシピを 1 つのラインから別のラインにドラッグしたりする必要があります。あまりにも多くのサプライヤーがそのことを忘れています。消費者向け iPad と同じ技術で HMI を構築した後、作業員が操作中に画面の油を拭き取ったときになぜ故障するのか疑問に思っています。私たちにとって、民生用部品よりも産業グレードのタッチ ハードウェアを優先するのはそのためです。そのため、当社のラインナップには次のようなオプションが含まれています。HMI 7インチそしてHMI 10インチどちらも、日常の産業用途に耐えられる感度と耐久性を備えて構築されています。
タッチスクリーンを購入する前の最初の重要なステップは、特定の使用例を監査することです。すべての HMI に 5 本指のマルチタッチや、回転や左へのスワイプなどのジェスチャ サポートが必要なわけではありません。作業員が 2 つのポンプ設定を切り替える必要がある包装ラインでは、基本的な 2 点タッチ (タップ、ホールド、ドラッグ) のみが必要です。オペレーターが複数のタンクを監視し、設定値を調整するプロセス制御プラントでは、画面間を移動するために 3 本指のジェスチャーが必要になる場合があります。私が自動車製造のクライアントに注文した最高級のマルチタッチ HMI は、必要以上に 30% 高いコストがかかりましたが、画面の 90% を 1 つのゲージに使用するだけでした。これはお金の無駄であり、不必要な複雑さが追加されて作業の速度が低下しました。それを避けるために、チームが実際に実行するすべてのタッチ操作、つまり指の数、入力の種類 (手袋をした状態、裸の状態、スタイラス)、およびジェスチャを使用する頻度をリストします。この監査により、必要以上の機能を実行するハードウェアへの過剰な支出を防ぐことができます。
次に、適切なタッチ ハードウェアとコントローラーを選択します。HMI サプライヤーとして最も間違いが発生するのはここです。消費者向けタッチスクリーンは投影型静電容量 (PCAP) 技術を使用しており、素肌には敏感ですが、油、ほこり、または薄い手袋で覆われている場合はひどい状態になります。対照的に、産業用 PCAP HMI は、いくつかの重要なアップグレードを施して構築されています。それは、より厚いガラス (工具や部品による傷を防ぐため)、産業用ノイズを除去する強化された電極パターン、そして場合によっては金属ワークステーションで一般的な静電気に耐えるための静電気放電 (ESD) 保護です。抵抗膜式タッチスクリーン (古い圧力ベースのタイプ) を選択した場合、マルチタッチは基本的に存在しません。1 点の入力のみを登録するため、最新のマルチタッチ HMI には対応していません。私たちの産業用HMIラインでは、製造環境向けに特別に調整された工業用グレードの PCAP コントローラーを使用しているため、ほこりや手袋をした手による誤ったタッチに対処する必要はありません。ハードウェアを選択したら、コントローラーが必要なタッチ ポイントの数をサポートしていることを確認します。ほとんどの産業用マルチタッチ HMI は 2 ～ 5 ポイントをサポートしていますが、安価なコントローラーでは遅延なしにそれを処理できません。
次に、新しい HMI をインストールした後に多くのチームが失敗するソフトウェア キャリブレーションが行われます。キャリブレーションとは、セットアップ メニューで十字線をタップするだけではなく、環境に合わせてタッチ感度を調整することです。温度が 50°F から 120°F まで変動する鋳造工場や、湿気により画面に結露が発生するような環境では、空調管理されたオフィスで機能する校正は失敗します。当社がお客様のために行う方法は次のとおりです。まず、HMI の OS でデフォルトの校正ツールを実行します (Windows は長時間実行される制御システムでは不具合が発生する可能性があるため、当社では産業用途に最適化された Linux ベースのシステムを使用しています)。次に、ストレス テストを実行します。手袋をはめた指、裸の指、さらに小さなドライバーの先端を使用して、画面のすべての隅と端をタップし、入力が間違って登録されていないことを確認します。また、タッチに対してデッド ゾーンを設定することをお勧めします。小さすぎるタップや、画面をブラッシングする作業者の前腕による誤ったスワイプは無視します。これは、次のような小さな画面の場合に特に重要です。HMI 7インチ作業者の手が滑って誤って機能をトリガーしてしまう可能性が高くなります。キャリブレーションに違和感がある場合は、デフォルトに固執するだけでなく、HMI のドライバー設定で感度のしきい値を調整します。これはほとんどのチームが決して触れない設定です。
調整後、ユーザー インターフェイス (UI) がマルチタッチで自然に動作するように設定する必要があります。これは、UI の設計が適切でないと、最高のハードウェアでも機能しなくなるためです。産業従事者は、HMI を携帯電話と同じように使用していません。多くの場合、手袋を着用し、画面ではなくラインを見ながら素早く作業しています。したがって、タップ ターゲットを小さくしすぎないでください。タップ ボタンは、コンシューマー アプリにある 5 mm のボタンではなく、手袋をした手でも少なくとも 10x10 mm である必要があります。ピンチしてズームする場合は、ジェスチャが論理機能 (部品番号のリストをスクロールするのではなく、パイプ ネットワークの回路図をズームする) にマッピングされていることを確認してください。テキスト サイズを調整するためにピンチでズームするように設定された HMI を持ったお客様が当社に来られるのを見てきましたが、これは役に立ちませんでした。お客様はモーターの回路図にズームインしたいと考えていたため、ジェスチャの再マッピングを支援しました。また、複雑な複数の指でのジェスチャは避けてください。3 本の指でスワイプするのはクールに聞こえるかもしれませんが、急いでいるオペレーターにはそれを調整する時間がありません。一般的なアクションは 2 本指のジェスチャに限定し、まれな機能は物理ボタンまたはシングルタップ コマンドとして保持します。
現在、現実の環境でのテストには交渉の余地がありません。最高のハードウェア、完璧に調整されたソフトウェア、優れた UI があれば、それをラボでテストすると、奇妙な業界特有のエッジ ケースをすべて見逃してしまいます。たとえば、食品および飲料工場では、洗浄用化学薬品が HMI のベゼルに浸透する可能性があるため、画面に低刺激の消毒剤をスプレーしながらマルチタッチをテストする必要があります。製鉄所では金属の削りくずがタッチ ガラスに溜まる可能性があるため、マルチタッチを使用しているときに雑巾で画面を拭いてテストしてください。私たちは常にお客様に、半分の速度で稼働するパイロット ラインではなく、生産ラインで 2 週間のベータ テストを実行することをお勧めします。そのテスト中に、誤ったタッチが何回発生したか、オペレータが一般的なタスクを実行するのにどれくらい時間がかかるか、ジェスチャが実際に役立つかどうかを追跡します。オペレーターがピンチズームの感度が高すぎると苦情を言う場合は、UI または感度設定を調整してください。マルチタッチがわかりにくいと言われたら、ジェスチャーを簡素化してください。
最後に、マルチタッチを長期間動作し続けるための継続的なメンテナンスです。マルチタッチ HMI は、「設定したら後は忘れる」という制御システムの一部ではありません。時間が経つと、タッチガラスに傷がついたり、温度変化により校正がずれたり、電極に埃やグリースが蓄積したりする可能性があります。当社のすべての HMI にはクイック キャリブレーション ツールが組み込まれているため、オペレーターはタッチがオフになっていることに気付いた場合でも 30 分以内に画面を再調整できます。また、ガラスを傷つける可能性があるペーパータオルは使用せず、マイクロファイバーの布と研磨剤の入っていない中性洗剤を使って画面を掃除することをお勧めします。私たちのためにHMI 10インチ、傷やこぼれに対する保護層を追加しながら、マルチタッチの感度を維持するように設計された保護スクリーンカバーを販売しています。
HMI サプライヤーとして、私はチームがこのプロセスのあらゆる段階で手を抜いているのを見てきました。その結果、常に HMI のパフォーマンスが低下し、ダウンタイムが発生し、オペレーターがイライラすることになります。マルチタッチは、HMI に追加する単なる派手な機能ではありません。オペレーターの仕事を難しくするのではなく、簡単にするツールです。 HMI をマルチタッチにアップグレードする予定がある場合は、時間をかけてユースケースを監査し、産業環境に適したハードウェアを選択し、特定の条件に合わせて調整し、作業者にとって機能する UI を設計し、実稼働環境でテストし、定期的にメンテナンスしてください。どの HMI がお客様のラインに適しているかについてご質問がある場合、またはマルチタッチを正しく設定するためにサポートが必要な場合は、遠慮なく当社のチームに連絡してプロジェクトのニーズについて話し合ってください。
参考文献
- 国際オートメーション協会。 （2022年）。産業用ヒューマン マシン インターフェイスのベスト プラクティス: タッチ テクノロジーと使いやすさ。 ISAプレス。
- 全国電気製造者協会。 （2021年）。工業用タッチスクリーンの性能と耐環境性の規格。 NEMA 出版物 ICS 2-2021。
- シュナイダーエレクトリック。 （2023年）。産業用マルチタッチ HMI 設計ガイド: 校正、使いやすさ、およびメンテナンス。
- アレン・ブラッドリー。 （2024年）。産業用アプリケーション向けの HMI ハードウェアおよびソフトウェア仕様。 Allen-Bradley の技術文書。