HMIとは

ヒューマン・マシン・インターフェースの略語です。人間が操作する部分、あるいは操作パネルのこと。
ちなみに、コンピューターの世界ではUI（ユーザー・インターフェース）日本ではMMI（マン・マシン・インターフェース）とも呼ばれています。

具体的には、人間から機械に対して指示を与えるもの、機械から人間に情報を伝達するものの2つに分類できます。
人間と機械の仲介を担う機器やハードウェアを指すこともあれば、仲介の仕組みやソフトウェアをHMIと呼ぶこともあります。
身近な例では、銀行のATMや空港のスマートロッカーのタッチパネルなどが挙げられます。

〈人間→機械〉

パソコンのキーボード、マウスまたは装置のボタンなど、
人間から機器に指示を与えます

〈機械→人間〉

自動車の運転席の前にあるメーターパネルは、走行速度や自動車の異常の情報をドライバーに知らせるなど、機械から人間に情報を伝達します

HMIは日常生活で様々な分野に応用されています

セルフサービス機器

自販機、宅配便ロッカー..etc

フードサービス機器

コーヒーマシン..etc

防災設備

監視、保安設備..etc　

産業機器

監視制御、データ収集..etc

自動車・建機

情報表示、遠隔操縦席..etc

HMIは日常生活で様々な分野に応用されています

セルフサービス

自販機、宅配便ロッカー..etc

フードサービス

コーヒーマシン..etc

防災設備

監視、保安設備..etc　

産業機器

監視制御、データ収集..etc

自動車・建機

情報表示、遠隔操縦席..etc

HMIの基本概念

可視化

HMIでは、ユーザーが操作するためのインターフェースをHMI製品の画面上で可視化します。これにより、ユーザーはより直感的に操作することができます。

リアルタイム状況認識

HMIは周囲の状況やユーザーの状態を認識して、最適な情報を提供するように設計されています。たとえば、車の運転中には運転手の状態や周囲の交通状況などを考慮して最適な情報を提供します。

物理スイッチとの併用

タッチスイッチが増えてきた中、物理スイッチの重要性が再注目されています。物理スイッチは確実な操作感があり、タッチ操作一辺倒とせず、物理スイッチと併用するメーカーが増えています。

ユーザーエクスペリエンスの改善

HMIは、UX(ユーザーエクスペリエンス)を改善することを目的としています。より直感的で使いやすいインターフェースを提供することで、ユーザーのストレスや疲れを軽減し、より良い使い心地を実現します。

HMIとUIの違い

HMIとUI（ユーザーインタフェース）は、どちらも人が機械やシステムと対話するためのインターフェースを指すが、用途が若干異なります。

HMIは、人間と機械の間で情報のやり取りを行うためのインターフェースで、主に産業用機器、製造装置、プロセス制御システムなどで使用されます。
機械やシステムの操作、監視、制御を効率的かつ安全に行うことを目的としています。

一方、UIはユーザーがソフトウェアやデジタルデバイスと対話するためのインターフェースの総称です。具体的にウェブサイトやスマートフォンのアプリなど、広範な分野で使用されます。ユーザーがアプリケーションやデバイスを使いやすく、効果的に操作できるようにすることを目的としています。

従来のHMI開発の問題・課題

製品にタッチパネルを搭載させる難易度はけっして低くはない。自社にHMI 開発部署を持つ大企業はいざ知らず、限られた開発予算でユーザーのニーズに応える製品を提供する中小企業にとって、タッチパネル開発にはコストと人的リソースの両面で課題が多い。

基本的にタッチパネル開発はハードウェアとソフトウェアの両軸で進める必要があり、双方の単価が高いと感じることも少なくない。それぞれの開発段階で使われるツールも異なり、高度なプログラミング知識が必要なうえ、開発期間も長くなるなど問題は山積。また開発ツールが付属していないか、高額なライセンス料を求められるケースが多く、事前にツールの使い勝手を検証することも困難と、導入ハードルは非常に高い。さらに比較的低価格なタッチパネルでは実装する機器を制御るための機能を備えておらず、別途外部のホストCPU が必要。開発ツールが日本語に対応していないものも少なくないため、導入に踏み切れないでいる企業もめずらしくないのが現状だ。

HMI導入において考慮すべきポイント

目的の明確化

HMIを導入することで達成したい具体的な目標（例：生産性の向上、作業効率の向上、商品価値向上など）を明確にする。
例えば、産業用ロボットにHMIを導入することで、複雑な操作を簡略化し、直感的にロボットを制御できるようになる以外、ロボットの動作状態やエラー情報をリアルタイムで表示できるため、生産性の向上が目的とする。自動販売機などセルフサービス機器であれば、タッチパネルを搭載させることで、ユーザーが商品を選ぶ際に直感的に操作できるため、使いやすさが向上し、他社との差別化が目的とする。計測機器であれば、暗い場所ではボタンがよく見えないや物理ボタンが壊れやすいため、操作盤の視認性および耐久性向上が目的で、物理ボタンの操作盤をタッチパネルに変更するなど、目的を明確化するところから始めてみよう。

現状分析と課題の把握

現状分析と課題の把握を通じて、HMI導入の必要性とその具体的な要件を明確にすることができる。これにより、導入後の効果を最大化し、リスクを最小限に抑えることが可能。また、現状の課題を具体的に洗い出すことで、HMIシステムの選定や導入計画の策定がより効果的になる。現場のオペレーターやエンジニアからのフィードバックを収集し、現行システムまたは装置の利点や問題点を把握し、 HMIを導入することでどのような課題を解決できるのかを説明し、社内の意見を一致させておくことも必要になる。

費用対効果

新たな仕組みを導入するためには、導入コストと運用・保守にかかるランニングコストも考慮する必要がある。一方、HMI導入に際しての時間的コストは、事前調査からシステム設計・開発、テスト、導入、運用サポートに至るまでの各フェーズで発生する。各フェーズの時間的コストを適切に見積もり、計画に組み込むことで、スムーズな導入が可能になる。このように金銭的コストおよび時間的コストも含め、幅広い観点で費用対効果を分析する必要がある。

ユーザーの要望とニーズが最優先

HMIを実際に使うのは現場で業務を遂行する部門であるため、ユーザーのニーズや操作性を最優先に考えることが重要です。HMIはユーザーのニーズに応えるためにあって、いくら性能が優れていたとして、ユーザーにとって満足度が低いものであれば、HMI導入が成功とはいえません。ユーザー中心のデザイン、十分なテストと継続的なサポートと改善が特に重要だ。

HMIシステムの選定ポイント

プロジェクトの要件を明確にする

HMIシステムの主な目的は何か？具体的な機能や性能要件は？ユーザーが求めている機能および技術的なレベルやニーズを理解する

開発ツールの機能と性能

対応するプラットフォーム：Windows、Linux、モバイルデバイスなど、ターゲットプラットフォームに対応しているか
UIコンポーネント：豊富なUIコンポーネント（ボタン、スライダー、グラフなど）が提供されているか
データ可視化：リアルタイムデータの表示や解析機能が充実しているか

使いやすさ

開発環境：統合開発環境（IDE）の使いやすさや、デバッグ、シミュレーション機能の有無
自社のエンジニアが対応できるか、外注も考えられるか
拡張性とカスタマイズ性：カスタムウィジェットの作成や、プラグインの追加が可能かどうか
ドキュメントとサポート：公式ドキュメントやコミュニティサポート、トレーニングリソースが充実しているか