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HMIパネルとメンブレンスイッチの比較|選定基準 | JASPER

By Liu Zhou

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HMI panel, membrane switch panel, and hybrid interface compared for OEM architecture selection

製品が変化する情報、メニュー、レシピ、診断、複数言語、またはコンテキスト依存のコントロールを表示する必要がある場合は、HMI パネルを選択してください。コマンドやインジケータが主に固定されていて、物理的なキーの位置や触覚フィードバックが重要であり、ホスト電子機器が単純なスイッチ回路を解釈できる場合は、メンブレンスイッチパネルを選択してください。カテゴリは重なることがあります:HMI アセンブリにはディスプレイとメンブレンキーを含めることができ、メンブレンパネルにはディスプレイウィンドウや LED インジケータを含めることができます。実際の決定はタッチとボタンのどちらかではありません。どれだけの情報、ソフトウェア、ハードウェア、筐体の深さ、サービス、検証、および変更を製品がサポートするかです。

JASPER’sカスタム HMI アセンブリおよびカスタムメンブレンスイッチパネルページは2つの物理インターフェイス経路を示しています。どちらの経路を選択する前に、OEM はオペレーターのタスク、ディスプレイの所有権、制御エレクトロニクス、ソフトウェア、コネクタ、取り付け、環境、サービスモデル、最終的なシステム検証を定義する必要があります。

Contents

HMI パネルとメンブレンスイッチパネルは正確に反対ではありません

メンブレンスイッチパネルは、物理的な入力および表示の組み立て体です。一般的に、印刷された固定グラフィック、個別のキーボードゾーン、フレキシブル回路、オプションのタクタイルドーム、表示ウィンドウ、インジケーター、コネクタテール、および背面取り付け用接着剤を使用します。

HMI パネルは、より広いオペレーターインターフェースのアーキテクチャです。それは以下のものかもしれません:

  • タッチ入力付きのディスプレイ;
  • 個別の物理キーを備えたディスプレイ;
  • 顧客の電子機器を囲むカスタムフロントパネルアセンブリ;
  • ディスプレイ、PCB、キー、インジケータ、およびコネクタを1つのアセンブリにまとめたもの; または
  • プロセッサ、ランタイム、通信、筐体を備えた完全な電源付き端末.

重複が重要です.

メンブレンスイッチパネル
    固定レジェンド + 個別キー + 回路 + インジケーター + 窓

表示ベースのHMIパネル
    表示 + 入力 + コントローラー + ランタイム + 通信

ハイブリッドHMIアセンブリ
    表示 + メンブレンキー + インジケーター + PCB/FPC + コネクター + エンクロージャインターフェース

完全に電源が入ったHMI端末をメンブレンスイッチのトップフィルムだけと比較しないでください。完全なアーキテクチャを同じシステム境界で比較してください。
使用してくださいHMIパネルのハードウェアおよびソフトウェア境界ガイドプロジェクトチームがまだ前面、入力、表示、回路、コネクタ、エンクロージャ、ランタイム、PLC、および最終機器の責任を分ける必要がある場合。

HMI アセンブリおよびメンブレンスイッチパネル(ハイブリッドディスプレイと物理キーオプションとの比較)
ハイブリッドオーバーラップを含む、同じシステム境界での完全なオペレーターインターフェースアーキテクチャを比較する。

迅速なアーキテクチャ決定

製品要件 メンブレンスイッチパネル ディスプレイベースのHMIパネル ハイブリッドインターフェース
固定コマンドと固定レジェンド 適合が高い 可能だが、不要なシステム層を追加する可能性がある 小さなディスプレイがまだ必要な場合に有用
メニュー、値、レシピ、またはワークフローの変更 別のディスプレイがないと制限される 適合が高い 固定キーが有用な場合に適している
物理キーの位置または触覚によるクリック感 直接オプション 別のキーまたは別のフィードバック方法が必要 ディスプレイ横の直接オプション
頻繁な言語またはラベルの変更 新しいアートワークまたは代替ラベル戦略が必要 画面の内容はソフトウェアで変更可能 固定された重要なラベルと翻訳された画面内容
詳細な診断情報またはトレンド情報 単独のパネルとしては不適切 強く適合 強く適合
シンプルなディスクリートホスト入力 強く適合 コントローラーおよび通信の統合が必要になる場合があります 表示機能から固定入力を分離できる
最小限の筐体深さと電子機器 スタックによってはしばしば有利 表示、基板、ケーブル、取り付け深さを考慮する必要がある 単体パネルよりも深さとインターフェースが多い
現場でのソフトウェア更新 通常、パネルの一部ではない HMI システムの一部であることが多い ディスプレイ/コントローラー部分に適用
クリアな目を離すキーの位置 間隔、浮き彫り、ドーム、または隆起した特徴で可能 平らなタッチターゲットは視覚的注意を要する場合がある 物理キーは繰り返し操作をカバーできます
モジュラー端子の交換 接着されたカスタムパネルではあまり一般的ではありません 標準または取り外し可能な端子で可能です カスタムフロントと端子がどのように分離されているかによります

どの行も単独でアーキテクチャを決定するわけではありません。チームはまず、どの要件がゲートで、どの要件が優先事項であるかを特定する必要があります。

HMIとメンブレンスイッチパネルのアーキテクチャ意思決定マトリックス(OEM製品向け)
どのアーキテクチャもすべての項目で勝つわけではありません。マトリックスを実際のオペレーターのタスクと所有モデルに照らして評価してください。

情報モデルから始める

最も重要な質問はボタンがいくつあるかではありません。それは情報とコマンドセットは固定されていますか?

固定された情報モデル

メンブレンスイッチパネルは、次の場合に自然な選択肢です:

  • コマンド名が安定している場合;
  • 各キーが同じ機能を保持する場合;
  • 状態が固定インジケータ、小さな表示窓、または機械自体によって伝えられる場合;
  • ホストにはディスクリート接点またはマトリックス入力が必要です。
  • オペレーターは固定された物理的ランドマークから利益を得ます。
  • 製品の更新によってワークフローが定期的に変わることはありません。

例としては、開始、停止、モード、リセット、速度、ナビゲーション、または設定値キーの安定したセットを持つ機器があります。正確なアーキテクチャはシステムに依存しますが、インターフェースは状態ごとに再描画する必要はありません。

動的情報モデル

表示ベースのHMIは、次の場合により有用になります:

  • 操作モードによってコントロールが変わる場合;
  • オペレーターがメニューや記録を参照する必要がある場合;
  • 製品が傾向、図、アラーム、または詳細な診断を示す場合;
  • 値の直接入力が必要な場合;
  • 異なるユーザーが異なる機能を利用する場合;
  • フロントアートワークを取り替えることなく、複数の言語が利用可能でなければならない;または
  • 将来のリリースでは、ソフトウェアを通じてワークフローが追加される可能性がある。

ISA101には、スクリーンナビゲーション、グラフィックス、動的要素、警報、セキュリティ、そして広範な製造HMI分野内のプログラムおよびデータベースへのインターフェースが含まれる。[6] これらの機能はカバーレンズやディスプレイだけで作成されるものではない。スクリーンデザイン、ランタイム動作、データ、通信、コントローラー統合、検証が必要である。

混合情報

多くの製品には両方があります:

  • 物理キーによって利点がある繰り返し行う固定アクション;および
  • 表示に表示されるべき変わる情報。

それはハイブリッドHMIの場合も同様です。表示は、コンテキスト、指示、値、診断を処理します。メンブレンキーは、安定したアクション、ナビゲーション、確認、またはその他の繰り返される入力を処理します。分割は視覚的な対称ではなく、オペレーターのタスクに基づく必要があります。

固定式メンブレンコントロールからハイブリッドおよびディスプレイベースのHMIパネルまでのオペレーターインターフェースのスペクトル
情報の変更、物理キーの必要性、およびソフトウェア所有権により、アーキテクチャは固定制御から動的なHMIへと移行します。

完全な信号チェーンを比較する

メンブレンスイッチキーと表示されたタッチターゲットは、異なるエンジニアリングチェーンを作り出します。

メンブレンスイッチパネルチェーン

印刷された表示
    -> 物理キーゾーン
    -> 接点閉鎖またはマトリックス状態
    -> テールとコネクタ
    -> ホスト入力
    -> 機械または表示の応答

ディスプレイベースのHMIチェーン

スクリーンオブジェクト
    -> タッチまたはキー入力
    -> センサー/コントローラー
    -> HMIランタイム
    -> 通信またはホスト入力
    -> PLCまたは機械ロジック
    -> 画面および機械の応答

第二のチェーンは自動的に劣っているわけではありません。それは、第一のチェーンだけでは提供できない機能をサポートします。また、所有、文書化、更新、診断、および検証のためのインターフェースを増やします。

メンブレンスイッチパネルとディスプレイベースのHMIシステムの信号チェーン比較
両方の経路は同じ機械を操作できますが、物理的、ソフトウェア的、および検証インターフェースは異なります。

触覚フィードバックと目を離しての操作

メンブレンスイッチパネルは次のことを提供できます:

  • ドームを通した触覚的スナップ;
  • 非触覚的接触;
  • 浮き出しまたは隆起したキー位置;
  • 固定間隔;
  • 印刷された文字またはバックライト付きの表示
  • ローカルLEDフィードバック。

これにより、オペレーターは位置や感触によって繰り返し操作するコントロールを見つけやすくなります。結果は、キーのサイズ、間隔、サポート、作動挙動、手袋の使用、表面の形状、および周囲のエンクロージャに依存します。

フラットなタッチスクリーン自体はキーのストロークを提供しません。フィードバックは以下から得られることがあります:

  • 目に見える状態の変化;
  • 聞こえる信号;
  • 振動や触覚による作動;
  • 別の物理キー; または
  • 機械の応答。

触覚的なカチッという感触を、コマンドが受理された証拠として扱わないでください。それはキーでの物理的な出来事を確認するものです。コントローラーと機械が、コマンドが有効で実行されるかどうかをまだ決定します。

JASPER のサイトにある産業用制御のケーススタディは、なぜキー構造、表示耐久性、配線ルーティング、コネクタの適合、筐体の適合機械インターフェースのために一緒にレビューする必要があります。それはアプリケーションフレームワークであり、すべてのパネルに対する普遍的な要求や主張された結果ではありません。

表示の必要性と情報密度

メンブレンパネルには以下を含めることができます:

  • 透明または着色された表示ウィンドウ;
  • 印刷マスク;
  • LED インジケーター;
  • デッドフロントアイコン;
  • OEM によって供給されるシンプルなセグメントディスプレイ; および
  • 別の画面の周囲のラベル。

したがって、それは完全なソフトウェアHMI端末にならずにディスプレイをサポートすることができます。

画面ベースのHMIは、画面自体がオペレーターの作業フローの大部分を担う場合により適しています。その場合、プロジェクトでは以下を定義する必要があります:

  • 表示のアクティブおよび表示可能領域;
  • グラフィックおよび安全領域;
  • タッチアクティブ領域;
  • 画面階層;
  • データ所有権;
  • アラームおよび状態の動作;
  • ユーザーロール;
  • コントローラーおよび通信インターフェース;
  • 起動、故障、および更新状態;および
  • すべての関連する状態と遷移の検証。

表示は印刷された凡例の数を減らすことがありますが、前面、タッチ、コネクタ、筐体、フィードバック、またはサービス要件を排除することはありません。

ハードウェアおよびソフトウェアの依存

依存 メンブランスイッチパネル 表示ベースのHMIパネル
印刷されたアートワーク 最も目立つラベルとキーの位置を定義 ベゼル、ブランド、固定警告、および画面外のコントロールを定義する場合があります
回路 通常は受動接点、マトリックス、LED、またはプロジェクト特有の回路 タッチセンサー、ディスプレイインターフェース、コントローラー、電源、通信、およびオプションのキー
ファームウェア しばしば受動パネルではなくホストに属する タッチ、ディスプレイ、通信、ブート、診断、アップデートに必要な場合がある
ランタイム/スクリーン 単独のメンブレンパネルの一部ではありません 完全なHMIシステムの中核部分
ホスト統合 ディスクリート入力、マトリックススキャン、インジケーター、または簡易ディスプレイ データモデル、プロトコル、権限、状態同期、障害動作
更新プロセス アートワークまたはハードウェアの改訂 ソフトウェア、ファームウェア、コンテンツ、アートワーク、ハードウェア、またはその組み合わせ
サイバーセキュリティおよびアクセス 通常はホストシステムによって処理される HMI がデータを格納、通信、または制御する箇所で対処する必要があります

このブログで確認された JASPER の範囲は、物理的なインターフェースのハードウェアおよび組み立てです。
PLC プログラミング、SCADA 設定、HMI のランタイム開発、
産業用 PC の供給、サイバーセキュリティの検証、または完全な制御キャビネット
設計については対象外です。

筐体の奥行き、取り付け、およびパッケージング

薄い膜パネルは筐体表面に接着できますが、設計全体には以下が含まれる場合があります:

  • タクタイルドーム;
  • スペーサー層;
  • バックライト;
  • 表示窓;
  • PCB サポート;
  • コネクタハードウェア;
  • ガスケットまたはベゼルの特徴; および
  • ケーブルクリアランス.

ディスプレイベースのHMIは、通常、ディスプレイモジュール、コントローラー、コネクタ、ケーブルの曲げ、支持構造、熱経路、サービスアクセスのために追加の奥行きが必要です。標準端末でも、背面取り付けクリップやファスナーが必要な場合があります。

前面の厚さだけで比較しないでください。完全な設置エンベロープを比較してください:

  1. 前方突出;
  2. 筐体の切り欠き;
  3. 背面の奥行き;
  4. ケーブルおよびコネクタへのアクセス;
  5. ファスナーまたは接着剤の部分;
  6. ディスプレイおよびPCBの支持;
  7. 組立手順; および
  8. 取り外し経路。

視覚的にコンパクトなHMIでも、内部ブラケット、ハーネス、またはサービスツールと干渉する場合があります。

シーリング、清掃、および環境の境界

両方のアーキテクチャは清掃可能で密封されたフロントに寄与する可能性があります。いずれもカテゴリ名による侵入保護等級は取得していません。

メンブレンパネルは、連続した印刷面、裏面接着剤、ガスケットの詳細、密封されたキーピゾン、制御されたテール出口を使用する場合があります。リスクは以下の場所でも発生する可能性があります:

  • パネル周囲;
  • 表示窓;
  • LED または光ガイド開口;
  • ケーブル出口;
  • コネクタ;
  • 筐体の継ぎ目;
  • 留め具; および
  • 損傷または汚染された接合部.

ディスプレイベースのHMIは、カバーガラス、接着されたタッチセンサー、ベゼル、ガスケット、ハウジング、コネクタシール、背面筐体を使用する場合があります。リスクは同じインターフェースで発生する可能性があり、さらにサービス用ジョイントやディスプレイモジュールの境界でも発生する場合があります。

IEC 60529は筐体によって提供される保護の度合いを分類します。[8] したがって、最終的な主張は、評価された筐体構成、取り付け、圧縮、開口部、コネクタ、および組立工程に依存します。ゆるいメンブレンスイッチ、カバー レンズ、またはガスケットは、その想定される保護を機械全体に伝えることはありません。

洗浄要件は、既知の場合、実際の洗浄剤、濃度または使用方法、頻度、温度、摩耗、および製品が拭かれるのか、噴霧されるのか、すすがれるのか、または使用中に曝露されるのかを記載する必要があります。拭き取り清掃可能これは材料仕様ではありません。

製品ライフサイクルおよび変更管理

アーキテクチャは異なる速度で老化します。

メンブレンスイッチパネルのライフサイクル

潜在的な変更要因には次のものが含まれます:

  • グラフィックの改定;
  • 言語の変更;
  • キー機能の変更;
  • ドームまたはスペーサーの変更;
  • 回路またはピン配置の変更;
  • 接着剤または表面の変更;
  • LED またはバックライトの変更;
  • テール、コネクタ、またはエンクロージャの改訂; および
  • 素材またはプロセスのソース変更。

安定したコマンドセットは、画面ソフトウェアのライフサイクルがなくても有用であり続けることができる。固定されたレジェンドやキー機能を変更するには、通常、制御されたアートワークまたはハードウェアの改訂が必要である。

表示ベースのHMIライフサイクル

潜在的な変更要因には以下が含まれます:

  • ディスプレイモジュールの入手可能性;
  • タッチコントローラーの入手可能性;
  • プロセッサまたはメモリの改訂;
  • オペレーティングシステムまたはランタイムサポート;
  • 通信またはセキュリティ要件;
  • 画面コンテンツの改訂;
  • ファームウェアの更新;
  • コネクタまたはケーブルの変更;
  • グラフィックスまたはローカリゼーション;および
  • 筐体または熱改訂。

ソフトウェアはフロントアートワークを交換せずに表示インターフェースを変更することができますが、プロジェクトはバージョン管理、リグレッション、更新配信、およびサポートを管理する必要があります。

両方のライフサイクルに関する質問

質問:

  • 製品プラットフォームはどのくらいの期間利用可能でなければなりませんか?
  • どの部品を金型やソフトウェアの変更なしで代替できますか?
  • 製品寿命終了の監視は誰が担当しますか?
  • ディスプレイ、コントローラー、アートワーク、または材料の変更は形状-適合-機能の変更に該当しますか?
  • 変更後にどの証拠を再確認する必要がありますか?
  • 現場のユニットは視覚的にも機能的にも同一である必要がありますか?
  • 予備部品や改定版はどのように識別されますか?

以下のことを前提としないでくださいソフトウェアの更新がないことが意味するのはライフサイクルリスクがないということやソフトウェア定義のインターフェースが再検証なしで変更できるということです。

メンブレンスイッチパネルおよびディスプレイベースのHMIアセンブリのライフサイクル変化マップ
二つのルートは異なる変更の連鎖を持ちますが、どちらも管理された代替、検証、および予備部品の計画を必要とします。

サービス性と故障分離

サービスに関する質問 メンブレンスイッチパネル ディスプレイベースのHMIパネル
典型的な交換可能境界 接着パネル、パネルとベゼル、またはフロントアセンブリ ディスプレイ/タッチモジュール、コントローラー、完全な端末、またはカスタムアセンブリ
分離すべき一般的な故障領域 キー接点、回路、テイル、コネクタ、LED、アートワーク、接着、筐体のフィット ディスプレイ、バックライト、タッチ、コントローラ、ケーブル、電源、ランタイム、通信、筐体
現場診断の必要性 導通、キー状態、コネクタ、インジケータ、ホスト入力 電源、ディスプレイ、タッチ、ソフトウェア状態、通信、ホストデータ、コネクタ
リビジョン互換性 アートワーク、回路、コネクタ、機械的適合 ハードウェア、ファームウェア、ランタイム、プロトコル、画面プロジェクト、機械的適合
取り外しリスク 接着剤の損傷、オーバーレイの損傷、テールアクセス、ベゼルの取り外し ガラスの損傷、ケーブルアクセス、ファスナー、ガスケット、ファームウェア設定

接着剤、ガスケット、ファスナー、コネクタ、ディスプレイ取り付け、およびテストアクセスを最終決定する前に、交換可能ユニットを定義します。

永久接着されたフロントはクリーンな表面を維持できますが、現場での交換をより困難にします。取り外し可能な端子はモジュールの交換を簡便にすることができますが、より大きな切り欠き、ベゼル、または背面の深さ要件を生じる可能性があります。普遍的なサービスの勝者は存在しません。

結合膜パネル、カスタムHMIアセンブリ、標準端子用の交換可能サービス境界
接着剤、ガスケット、コネクタ、ファスナーおよびアクセスの詳細を選択する前に、そのフィールドが何を置き換えるのか定義してください。

コスト構造:単価ではなく総統合コストを比較する

このブログでは普遍的な価格の比較は行いません。実際のコストは寸法、層、ディスプレイ、電子機器、金型、量、サプライヤー、ソフトウェア、テスト、筐体、認証、サービスに依存します。

コスト要素 メンブレンスイッチパネル ディスプレイベースのHMIパネル
前面のアートワークおよびツーリング アートワーク、印刷、切断、ドーム、回路、接着剤、治具 カバー レンズまたはオーバーレイ、印刷、タッチ、ベゼル、機械的治具
電子機器 ホストスキャン、LED、オプションのPCB/ディスプレイ ディスプレイ、タッチコントローラー、プロセッサまたはインターフェースボード、電源、通信
ソフトウェア ホスト入力ロジックとインジケーター 画面プロジェクト、ランタイム、データマッピング、ローカリゼーション、更新、リグレッション
機械的統合 接着面、窓、テール、コネクタ、筐体サポート 切り欠き、ディスプレイサポート、ベゼル/ガスケット、背面深さ、ケーブル、熱およびサービスアクセス
検証 外観、寸法、回路、作動、接着、窓、環境 ハードウェアチェックおよびディスプレイ、タッチ、ソフトウェア状態、通信、アップデート
変更コスト 新しいアートワーク、金型、回路、または組立の改訂 ソフトウェア/ファームウェアの改訂、ハードウェア変更、モジュールの交換、またはその組み合わせ
現地サポート パネルまたは前面アセンブリの交換 モジュール、端子、ソフトウェア、ケーブル、または構成サポート

安定したインターフェースの場合、追加された表示やソフトウェア層は有用な価値を生まないことがあります。ワークフローが変化する場合、すべての情報を固定ラベルやキーに強制すると、混乱したパネル、不要なインジケータ、または繰り返しのハードウェア改訂が発生する可能性があります。

膜パネル、表示用HMI、およびハイブリッドインターフェースの総合統合コスト構造
単価は一つの要素に過ぎません。電子機器、ソフトウェア、筐体、検証、更新、サービス、陳腐化が結果を変えます。

アーキテクチャ別検証負荷

メンブレンスイッチパネル

プロジェクト固有のチェックには以下が含まれる場合があります:

  • 外観とデザイン;
  • 色と表面;
  • 寸法と位置合わせ;
  • キーの作動と解放;
  • 導通、短絡/開路、およびピン配列;
  • LED またはバックライト機能;
  • 表示窓の位置合わせ;
  • 接着剤またはガスケットの適合;
  • テールおよびコネクタ;
  • 取り付けられたエンクロージャの適合;
  • 清掃および環境曝露; そして
  • 生産の追跡可能性.

ディスプレイベースの HMI パネル

関連する物理的チェックに加えて、システムには以下が必要な場合があります:

  • 表示機能と視覚的受け入れ;
  • タッチマッピングとエッジの挙動;
  • 接地およびシールドの確認;
  • 起動およびシャットダウン;
  • 電源遮断および回復;
  • 画面状態およびナビゲーション;
  • データの有効性および古いデータの挙動;
  • 通信の喪失;
  • ユーザーアクセスおよび設定;
  • ファームウェアおよびソフトウェアのバージョン管理;
  • アップデートおよびロールバックの挙動;
  • ローカリゼーション;
  • 診断; および
  • 完全な機械の応答。

ハイブリッドインターフェース

ハイブリッドは、画面上のオブジェクト、物理キー、表示灯、および機械の状態が一致していることも証明する必要があります。たとえば、ラベル付きの物理キーは、RESET現在の画面でその操作が無効化されたり再定義されたりしても、曖昧な結果を生じさせてはいけません。

ISO 9241-210は、人間中心設計をライフサイクル活動とみなし、ハードウェアとソフトウェアの両方が相互作用に影響を与えることを認識しています。[7]したがって、検証はフロントパネルの検査が終わった後で止めず、完全なタスクと状態の連鎖に従って行うべきです。

膜スイッチパネル、表示HMI、ハイブリッドインターフェース、最終機械システムの検証マトリックス
検証は完全なアーキテクチャに従い、最終的な機械応答はシステム所有者が保持します。

アーキテクチャパターン

パターン1:固定機能のメンブレン操作パネル

使用する場合:

  • コマンドセットが安定している場合;
  • リッチディスプレイが必要でない場合;
  • ホストがディスクリートまたはマトリックス入力を受け入れる場合;
  • 固定キーの位置が重要な場合; そして
  • 製品の更新がオペレーターの作業フローをほとんど変更しない場合。

主なリスク:
混み合った表示項目、キー間隔の不十分、コネクタの不一致、触覚フィードバックの未対応、
および金型作成後のアートワーク修正。

パターン 2: 別のディスプレイを囲むメンブレンパネル

使用する場合:

  • ディスプレイが値やステータスを表示する場合;
  • 物理キーがナビゲーションやコマンドを担当する場合;
  • OEMはディスプレイとソフトウェアを所有しています。そして
  • 前面は、ウィンドウ、キー、インジケーター、取り付け設計が一体化される必要があります。

主なリスク:ディスプレイとウィンドウの位置合わせ、キーと画面の対応、筐体の許容差、および別々のサプライヤーの責任。

パターン3:カスタムタッチディスプレイHMI組立

使用する場合:

  • 画面内容はモードによって変わります;
  • データ入力、メニュー、グラフィック、またはローカリゼーションが重要です;
  • 連続した前面の表面が望ましい; そして
  • OEM はコントローラー、ランタイム、通信、および検証を所有できます。

主なリスク: タッチカバースタック、接地、湿気/手袋の挙動、ディスプレイの可用性、ソフトウェア状態、サービスアクセス。

マイクロチップのタッチセンサー設計ガイダンスでは、タッチカバーの影響やシールドはセンサー設計の入力として扱われます。[9] したがって、化粧用カバーや筐体の変更はタッチ性能に影響を与え、レビューや再調整が必要になる場合があります。

パターン 4: 標準電源付きHMI端末

使用時:

  • 標準のランタイムおよび通信プラットフォームが機械に適合する場合;
  • モジュラー式のフィールド交換は価値がある;
  • カスタム前面形状や最小深さはあまり重要ではない; そして
  • OEM は端末ベンダーのライフサイクルとソフトウェア環境を受け入れる。

主なリスク: 販売元依存、製品の陳腐化、ソフトウェア移行、ベゼル/切り欠きの制約、限定されたカスタム外観。

パターン5: ハイブリッドカスタム HMI

使用する場合:

  • 変更する情報がディスプレイ上にある場合;
  • 繰り返し操作が物理キーで便利な場合;
  • 局所的な表示やバックライトが使用を改善する場合;
  • 1つの統合フロントアセンブリは、装着と整列の衝突を減らすことができます。

主なリスク:
ハイブリッドは物理、ディスプレイ、コントローラー、ソフトウェア、およびクロスステートの検証作業を引き継ぎます。ハイブリッドが自動的により簡単な妥協になるわけではありません。

実用的な選択スコアカード

各要件について、以下のようにマークしてください:

  • 必須条件: これがなければアーキテクチャは承認されません;
  • 重み付け評価項目: 重要ですが、他の要件と交換可能です; または
  • 希望条件: 望ましいが意思決定を左右するものではありません。

その後、スコアだけでなく証拠を記録してください。

質問 収集すべき証拠 予想される方向
状態によって制御やラベルは変わる必要がありますか? 画面およびコマンド状態リスト HMI またはハイブリッド
オペレーターはトレンド、図表、記録、または詳細なアラームを読む必要がありますか? 情報インベントリおよび画面モックアップ HMI
繰り返し使用するキーは感覚で操作する必要がありますか、それとも固定位置ですか? 作業観察、手袋、姿勢、キー使用頻度データ メンブレンまたはハイブリッド
ホストは単純なディスクリート入力を受け入れることができますか? 回路図、入力マップ、スキャン方法 メンブレン可能
ソフトウェアの更新および長期サポートは利用可能ですか? 所有者、ツールチェーン、バージョンおよびサポートプラン HMI 可能
リアの奥行きは厳密に制約されていますか? 筐体セクションおよびケーブルエンベロープ 多くの場合はメンブレンですが、フルスタックを確認してください
フロントは現地モジュールとして交換する必要がありますか? サービス手順およびアクセスの確認 標準のHMIまたはモジュラーハイブリッドが役立つかもしれません
製品寿命中にラベルや言語は変更されますか? ローカリゼーションおよび改訂計画 HMIまたはハイブリッド
すでに他の機能用にディスプレイが必要ですか? 制御表示設計およびソフトウェアの範囲 HMI またはディスプレイ+メンブレン
このインターフェースはプラットフォームの寿命中安定していることが期待されますか? 製品ロードマップと変更履歴 メンブレンはソフトウェア依存性を減らす可能性があります

最後の列を機械的に合計しないでください。まずすべてのゲートを解決し、次に完全なBOM、ソフトウェア、検証、サービス、ライフサイクル計画と比較してください。

膜パネル、表示HMI、標準端子、またはハイブリッドインターフェースを選択するためのOEM選定フロー
タスク、情報、ソフトウェア、サービス、ライフサイクルの質問を使用して、詳細なツーリングの前にアーキテクチャを選択してください。

代表的な意思決定パターン

これらはアーキテクチャの例であり、顧客の主張ではありません。

いくつかのステータスインジケータを備えた安定した機械制御

機器が固定された操作手順を持ち、キーラベルが安定しており、インジケータ状態が少なく、論理をすでに処理するホストコントローラがある場合、メンブレンスイッチパネルが適することがあります。

レシピ駆動型プロセス機器

オペレーターがレシピを選択したり、値を入力したり、アラームを確認したり、メンテナンスページにアクセスする場合、ディスプレイベースのHMIが適していることがあります。頻繁または固定のコマンドには物理キーを残すことができます。

結果が変化し、繰り返しナビゲーションが必要な実験室用機器

表示が測定値や記録を示す一方で、少数の固定キーがナビゲーションや確認を処理する場合、ハイブリッドインターフェースが適していることがあります。

標準的な産業機械プラットフォーム

OEMが既知の稼働時間、通信サポート、交換可能なモジュールを、カスタムのフロント形状より重視する場合、標準端末が適していることがあります。

メンブレンスイッチパネルが適さない場合

次の場合は、独立型メンブレンパネルの使用を再考してください:

  • インターフェースに多くの変更可能なコントロールが必要な場合;
  • オペレーターが密集した情報やグラフィック情報を確認する必要がある場合;
  • 言語変更により、多数のアートワークバリエーションが発生する場合;
  • 将来の機能が柔軟な画面ワークフローに依存する場合;
  • パネルがラベルや表示器で混雑する場合; または
  • ホストが必要な入力およびフィードバックのアーキテクチャを受け入れられない場合。

印刷されたキーを増やすことは、情報アーキテクチャの代わりにはなりません。

ディスプレイベースの HMI が適さない場合

次の場合には、ディスプレイベースの HMI を再検討してください:

  • タスクに安定したコマンドが少数しかない場合;
  • ディスプレイは有用な情報を追加しません;
  • プロジェクトにはソフトウェア、ランタイム、バージョン、およびサポートの所有権が欠けています;
  • 筐体の奥行き、電源、熱、またはサービスの制約が未解決です;
  • 製品はディスプレイやコントローラの陳腐化を管理できません;
  • オペレーターは、提案されたインターフェースが提供しない固定された物理的な目印を必要とします; または
  • 検証の努力がソフトウェアおよび通信の複雑さに見合っていない。

画面があっても自動的にアップグレードされるわけではない。

見た目だけでなく意思決定をプロトタイプ化する

JASPER のメンブレンスイッチプロトタイピング機能を物理サンプル計画の出発点として使用する。実際のプロトタイプ段階はアーキテクチャに一致させる必要がある。

考えられるプロトタイプの問い:

  1. 提案されたキーと画面の分割でオペレーターはタスクを完了できるか?
  2. 固定キーは大きく、間隔があり、サポートされ、正しい位置にありますか?
  3. ディスプレイは実際の窓と筐体を通して読み取れますか?
  4. タッチは実際のカバーと取り付けられたスタックを通して機能しますか?
  5. コネクタ、テール、ケーブル、背面の深さは適合しますか?
  6. パネルまたは端末は組み立てや取り外しができますか?
  7. キー、インジケーター、画面、コントローラー、および装置の状態は一致していますか?
  8. サンプルのどの部分が外観のみで、どの部分が量産品を代表していますか?

外観モックアップはレイアウトの質問には答えられます。電子機器、タッチ動作、シーリング、ソフトウェア、通信、またはライフサイクルの検証はできません。

一般的な比較ミス

タッチセンサーと完全なメンブレンパネルの比較

タッチセンサーは1つの入力コンポーネントです。完全なフロントパネルとシステムアーキテクチャを比較してください。

すべての HMI がタッチスクリーンであると仮定

HMI は物理キー、タッチ、表示専用情報、またはハイブリッドを使用できます。

すべてのメンブレンパネルには表示がないと仮定

メンブレンパネルは、別のディスプレイの周囲に表示窓、インジケーター、コントロールを統合できます。

単価のみの比較

ディスプレイ、電子機器、ソフトウェア、ツーリング、筐体、検証、更新、サービス、および陳腐化を含む。

すべての製品で固定グラフィックスを弱点とみなす

タスクが安定して明確な場合には、固定された表示は適切である。ワークフローや言語が変わると、それは制約となる。

ソフトウェアの柔軟性を無料とみなすこと

画面変更には所有権、バージョン管理、回帰テスト、リリース、およびサポートが必要です。

あるアーキテクチャがデフォルトで密閉されていると主張すること

完全な封止および組立構成が防水保護を決定します。

タスクレビューなしで全てのコントロールを画面に移動すること

画面は、文脈や変化から利益を得る機能を持つべきです。物理的なコントロールは、繰り返し行う操作、特定の場所での操作、または独立した操作には適している場合があります。

交換可能ユニットを特定しないこと

接着、ファスナー、コネクタ、ガスケット、サービスアクセスは、交換されるものに依存します。

OEM 入力チェックリスト

提供してください:

  1. 機器の種類、ユーザー、姿勢、手袋、照明、操作環境。
  2. コマンド、ステータス、アラーム、値、および情報の完全なインベントリ。
  3. どのコントロールおよびラベルが固定、条件付き、または変更されることが予想されるか。
  4. 表示用グラフィック、データ入力、レシピ、トレンド、記録、言語、またはユーザーロールの必要性。
  5. 触覚フィードバック、キーの移動距離、固定位置、音響、視覚、またはハプティックフィードバックの必要性。
  6. 筐体の外形、切り欠き、取付面、背面の深さ、ケーブルアクセス、およびサービスルート。
  7. ディスプレイおよびタッチモジュールの図面、アクティブエリア、コネクタ、電源、および所有権。
  8. 回路、PCB/FPC、ピン配置、コネクタ、ホスト入力、通信、接地、およびシールド要件。
  9. ランタイム、PLC、ソフトウェア、ファームウェア、ローカリゼーション、アップデート、診断、およびサイバーセキュリティの所有権。
  10. 清掃、湿度、汚染物、温度、振動、ライフサイクル、および保管要件。
  11. 交換可能ユニット、予備部品計画、製品寿命、陳腐化の責任者、および承認された代替品。
  12. プロトタイプの目的、検証マトリックス、受入基準、数量、トレーサビリティ、および変更管理プロセス。

アーキテクチャがまだオープンである場合は、タスクリストとシステムブロック図の両方を提供してください。サプライヤーはフロントレンダリングだけでインターフェースを選択することはできません。

よくある質問

メンブレンスイッチパネルはHMIですか?

はい。これは、オペレーターがコマンドを入力したり状態を読み取ったりできる場合のヒューマンマシンインターフェースの一形態です。この比較では、ディスプレイベースのHMIパネルは動的な画面コンテンツを持つアーキテクチャを指し、メンブレンスイッチパネルは固定グラフィックスの物理的入力パネルを指します。

HMI パネルはメンブレンスイッチを使用できますか?

はい。ハイブリッド HMI は、ディスプレイとメンブレンキー、インジケーター、PCB/FPC、コネクター、カスタム前面を組み合わせることができます。

手袋にはどちらが良いですか?

カテゴリだけで決めないでください。手袋の種類、フィット感、湿度、操作姿勢、主要な力やタッチの調整、フィードバック、環境を定義してください。物理的に突起のあるキーや触覚キーは位置を見つけやすくしますが、タッチシステムではプロジェクト固有のセンサー、カバー、コントローラー、調整検証が必要です。

どのアーキテクチャが安いですか?

普遍的な答えはありません。完全なフロントハードウェア、ディスプレイ、電子機器、ソフトウェア、工具、筐体、検証、アップデート、サービス、ボリューム、ライフサイクルを比較してください。単価だけの比較では、主要な所有コストが抜け落ちます。

メンブレンスイッチパネルにディスプレイウィンドウを含めることはできますか?

はい。パネルは、個別のディスプレイの周囲に透明または色付きのウィンドウ、印刷マスク、インジケータ、およびキーを含めることができます。OEM はディスプレイの描画、配置、取り付け、コネクタ、およびソフトウェアを制御する必要があります。

どのアーキテクチャがより長持ちしますか?

回答は故障の定義とシステム全体によります。メンブレンパネルには、機械的、グラフィック、回路、接着剤、コネクタ、および筐体のリスクがあります。ディスプレイHMIは、表示、バックライト、タッチ、コントローラー、ソフトウェア、通信、および陳腐化のリスクを追加します。一つの普遍的な寿命数値を使用するのではなく、使用プロファイルと受け入れ基準を定義してください。

すべての新製品でタッチスクリーンHMIを使用すべきですか?

いいえ。動的情報やワークフローが正当化する場合にディスプレイを使用してください。小さな固定コマンドセットの安定した製品は、メンブレンパネルや物理キーインターフェースでより明確でサポートしやすい場合があります。

フロントパネルを確定する前にアーキテクチャを選択する

タスクリスト、情報インベントリ、エンクロージャ図面、ディスプレイおよび電子データ、キーまたはタッチの要件、コネクタマップ、環境、サービス計画、製品寿命、検証目標をJASPER RFQ フォームを通じて送信します。最初のレビューでは、詳細なアートワークおよび金型がリリースされる前に、製品が固定膜パネル、ディスプレイベースのHMI、標準端末、またはハイブリッドアセンブリのいずれを必要とするかを決定する必要があります。

出典

  1. JASPER エレクトロニクス、”OEM フロントパネルおよびオペレーターインターフェース用 カスタム HMI アセンブリ。” https://www.jasperele.com/products/hmi-assembly/
  2. JASPER エレクトロニクス、”カスタム メンブレンスイッチパネル。” https://www.jasperele.com/products/membrane-switches/membrane-switch-panels/
  3. JASPER エレクトロニクス、”機械インターフェース用 産業用コントロール メンブレンキーパッド。” https://www.jasperele.com/case-studies/industrial-control-membrane-keypad/
  4. JASPER エレクトロニクス、「メンブレンスイッチのプロトタイピング」。
    https://www.jasperele.com/capabilities/prototyping/
  5. JASPER エレクトロニクス、「HMI パネルとは? ハードウェアレイヤーと OEM の統合」。
    https://www.jasperele.com/resources/what-is-an-hmi-panel/
  6. 国際自動化学会、「ISA101、ヒューマンマシンインターフェース」。
    https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-standards-committees/isa101
  7. 国際標準化機構(ISO)、”ISO 9241-210:2019、人間とシステムの相互作用の人間工学 – 第210部: インタラクティブシステムの人間中心設計”。https://www.iso.org/standard/77520.html
  8. 国際電気標準会議(IEC)、”IEC 60529:1989+AMD1:1999+AMD2:2013 CSV、筐体によって提供される保護の程度(IPコード)”。https://webstore.iec.ch/en/publication/2452
  9. マイクロチップ・テクノロジー、「静電容量式タッチセンサー設計ガイド AN2934」。https://onlinedocs.microchip.com/oxy/GUID-A8A0085D-58D1-4E41-A07D-B93BFDE11AFE-ja-JP-4/GUID-80CF1688-09E6-46D2-B2C6-44743EA74277.html
LZ
Liu Zhou
Senior Membrane Switch Engineer
Liu Zhou brings 15 years of hands-on experience in overlay material selection, circuit design, tactile structure development, and production process control. At JASPER, he supports OEM customers with design review, prototyping guidance, and manufacturing optimization.

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