일반적인 사람-머신 인터페이스(Human Machine Interface. 이하, HMI)는 사용자가 기계와 통신할 수 있는 버튼, 스위치, 표시등이 있는 물리적 제어 패널로 구성되었으나 기술의 발전과 함께 사용자는 프로세스를 모니터링하고 디스플레이에 표시되는 상태 정보를 보고 명령을 보낼 수 있게 되었다.

이제 HMI 애플리케이션은 TV를 제어할 때 사용되는 스마트폰 앱, 차량의 음성 명령, 병원에서의 환자 모니터링, 스마트팩토리의 터치스크린 제어 패널을 포함하여 어디에서나 볼 수 있다.

이렇듯 우리의 일상 생활에서 기계와의 접점이 계속 증가하고 있다. 차세대 HMI는 데이터 수집, 제어 기능은 물론, 단순한 사람-머신 인터페이스를 넘어서 기계가 지능적으로 작동하고, 인간과 커뮤니케이션 할 수 있는 범위까지 넓어질 것이다.

인간과 기계의 상호작용을 위해서는 HMI를 구현하는 프로세서에 대한 새로운 과제와 함께 대화형 스마트 애플리케이션이 필요하다. 

특히, 차세대 HMI 설계는 새로운 기능을 지원하기 위해 엣지 인공지능(AI)을 이용한다. 예를 들어, 머신비전은 얼굴 인식을 통해 기계에 대한 액세스 권한을 통제하거나 제스처 인식 기능을 통해 화면 터치없이 작동이 가능하다.

또한 HMI 설계에 머신 비전과 같은 엣지 AI 기능을 추가하면 현재 시스템 상태와 예측 유지보수와 관련된 정보를 더 정확하게 분석할 수 있다. 새로운 HMI 애플리케이션을 생성할 때는 엣지 AI 애플리케이션 개발을 위한 노력은 물론 프로세서 기능도 고려해야 한다.

싱글 칩에서의 높은 수준의 통합은 특히 엣지 AI 기능이 완전히 구현된 경우 디바이스 전력 소비에 영향을 미친다. 스마트 설계와 특히, 혹독한 환경에서 요구되는 소형 폼팩터는 최종 제품의 전력 소비의 복잡성을 한층 더 증가시킨다.

설계자는 전체 시스템 비용을 늘리지 않으면서 열 관리를 염두에 두고 전력 효율이 우수한 설계를 해야한다. 최적화된 전력 설계에는 제품의 수명 연장을 위한 초저전력 및 다중 저전력 모드가 포함되어야 한다.

또한 필드 레벨 디바이스와 센서 수의 증가, 새로운 실시간 산업 통신 프로토콜의 등장으로 새로운 HMI 애플리케이션에 대한 과제가 제기되고 있다. 예를 들어 스마트 공장의 HMI는 다른 디바이스 및 기계와 통신해야 하므로 HMI 설계에는 커넥티비티와 제어 기능이 필요하다.

디스플레이는 HMI의 또 다른 설계 고려사항이며 인간과 기계 사이의 통신을 향상시키는 고유한 기능과 방법을 제공할 수 있으며, HMI의 미래는 다양한 환경과 애플리케이션에서 휴먼-머신 통신에 인텔리전스와 혁신을 가져올 것이다.

이를 통해 의료 전문가가 무균 환경을 유지하기 위해 화면을 탭하는 대신 음성으로 환자 모니터링 시스템과 상호 작용할 수 있는 수술실, 또는 작업자가 제스처 하나로 제어판을 사용할 수 있는 공장의 모습을 상상해 볼 수 있는 것이다.