HMI

HMI là gì?

Giao diện người-máy

Giao diện người-máy (HMI) cung cấp các hệ thống trực quan và tương tác, cho phép người vận hành giám sát và điều khiển hiệu quả các thiết bị hoặc quy trình phức tạp trong sản xuất, ô tô và các ứng dụng công nghiệp khác.

HMI) hoạt động như thế nào?

Các hệ thống giao diện chuyên dụng này thu hẹp khoảng cách giữa các hệ thống công nghệ phức tạp và khả năng nhận thức của con người thông qua các hình ảnh trực quan được thiết kế cẩn thận, các mô hình tương tác và kiến ​​trúc thông tin được tối ưu hóa cho các bối cảnh hoạt động.

Giao diện người máy (HMI) hiện đại chuyển đổi các trạng thái máy móc trừu tượng và các quy trình công nghiệp thành các hình ảnh trực quan dễ hiểu, làm nổi bật thông tin quan trọng thông qua việc sử dụng bố cục, mã màu, hoạt ảnh và thứ bậc một cách có chủ đích, đồng thời loại bỏ sự phức tạp không cần thiết. Việc triển khai hiệu quả cần cân bằng giữa các yêu cầu cạnh tranh, bao gồm hiệu quả vận hành, phòng ngừa lỗi, nhận thức tình huống và các yếu tố về khả năng tiếp cận, đồng thời đáp ứng các trình độ chuyên môn khác nhau của người dùng.

Môi trường sản xuất sử dụng giao diện người máy (HMI) trên thiết bị sản xuất để cung cấp cho người vận hành khả năng trực quan hóa quy trình theo thời gian thực, cảnh báo về các điều kiện bất thường và cơ chế điều khiển trực quan, giúp giảm yêu cầu đào tạo đồng thời nâng cao năng suất. Giao diện ô tô là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng khác, nơi các cụm đồng hồ kỹ thuật số và màn hình trung tâm tích hợp nhiều hệ thống xe vào các bề mặt điều khiển thống nhất, giảm thiểu sự xao nhãng của người lái đồng thời tối đa hóa khả năng truy cập thông tin.

HMI được sử dụng như thế nào?

Khi các hệ thống công nghiệp ngày càng trở nên tự động hóa, thiết kế giao HMI) phát triển theo hướng các vai trò giám sát, nhấn mạnh vào việc xử lý ngoại lệ, hỗ trợ ra quyết định chiến lược và tính minh bạch trong các quy trình tự động hóa, thay vì điều khiển thủ công trực tiếp từng thành phần riêng lẻ. Bằng cách ưu tiên các yếu tố con người trong tương tác công nghệ, giao diện người máy (HMI) được thiết kế tốt sẽ cải thiện đáng kể an toàn vận hành, hiệu quả và sự hài lòng trong các ứng dụng công nghiệp.

Tại sao nên sử dụng 3D thời gian thực cho HMI)?

Các quy trình tạo giao diện người máy (HMI) thường rời rạc và kém hiệu quả. Công nghệ 3D thời gian thực kết nối các quy trình riêng lẻ để xây dựng một chuỗi công cụ HMI duy nhất cho thiết kế, tạo mẫu, phát triển, triển khai và hơn thế nữa.

Ưu điểm bao gồm:

- Tạo mẫu giao diện người dùng (UI) nhanh chóng

- Hiển thị 3D thời gian thực

- Đồ họa hiệu năng cao và có khả năng mở rộng

- Giao diện người dùng trực quan

- Khả năng thiết kế, phát triển và gỡ lỗi trong thời gian thực

- Cho phép xem ngay lập tức các thay đổi thiết kế cho nội dung 2D và 3D.

Các ngành công nghiệp có chương trình HMI đã được thiết lập

Giao diện người-máy cho phép con người tương tác ảo với hoạt động của một hệ thống vật lý và dữ liệu của nó. Ứng dụng của giao diện người máy (HMI) trải rộng trên nhiều ngành công nghiệp.

Dưới đây là một vài ví dụ tiên tiến nhất:

Ô tô
Kết nối người lái xe và hành khách với các cảm biến vật lý, bản đồ và các trải nghiệm thông tin giải trí khác.

Nhà thông minh và thiết bị điện tử tiêu dùng
Kết nối người tiêu dùng với dữ liệu sản phẩm, lịch tập luyện, ưu đãi đặc biệt, bảo trì và nhiều hơn nữa.

Công nghiệp
Kết nối các kỹ sư và kỹ thuật viên với dữ liệu về máy móc thông minh và hệ thống điều khiển logic lập trình (PLC) quy trình.

Ô tô: Một trường hợp sử dụng HMI nâng cao

Thuật ngữ HMI chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô. Do tính phức tạp và giá thành tương đối cao của xe chở khách, cần có giao diện người dùng và khả năng tương tác tiên tiến hơn. Giá thành của các chipset nhúng có khả năng xử lý đồ họa tiên tiến đang giảm dần. Đồng thời, các thiết bị điện tử tiêu dùng ngoài lĩnh vực ô tô cũng ngày càng trở nên phức tạp hơn.

Điều này có nghĩa là các ngành công nghiệp ngoài lĩnh vực ô tô đang bắt đầu bắt kịp, tạo ra những trải nghiệm phong phú, tùy chỉnh và tương tác tương tự như giao diện người dùng (HMI) trong ngành ô tô.

Động lực ban đầu thúc đẩy HMI trong ô tô là cải thiện chức năng, cho phép người lái nhập lệnh bằng giọng nói hoặc bằng cách nhấn nút, và nhận phản hồi.

Gần đây, mục đích sử dụng của giao diện người máy (HMI) trong ngành ô tô đã được mở rộng, bao gồm các lĩnh vực khác như:

Cải thiện khả năng sử dụng cho người tiêu dùng: Cung cấp quyền truy cập vào các hệ thống phức tạp của xe một cách tự nhiên và ít gây khó chịu hơn.

Trải nghiệm giải trí đa phương tiện tiên tiến trong xe hơi: Đảm bảo bao gồm cả người lái xe và hành khách. Hãy cùng tìm hiểu cách công nghệ chơi game của Unity nâng cao trải nghiệm của hành khách.

Tăng hiệu quả lái xe: Cung cấp cho tài xế nhiều thông tin và quyền kiểm soát hơn đối với phương tiện của họ.

Bảo trì có hướng dẫn: Cung cấp thông tin chẩn đoán xe quan trọng, giúp việc khắc phục sự cố và bảo trì dễ dàng hơn.

Hệ thống hỗ trợ lái xe nâng cao (ADAS): Tăng cường sự tự tin của người lái vào hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) bằng cách hiển thị trực quan môi trường xung quanh và tình hình giao thông. Thêm vào đó, hãy thông báo bất kỳ hạn chế nào của các tính năng đó và đóng vai trò như một tín hiệu để người lái xe can thiệp.

Những phương pháp tốt nhất cho HMI) trong ngành ô tô là gì?

1. Đặt các thông số rõ ràng

Một chương trình HMI) hiệu quả được xây dựng dựa trên các thông số rõ ràng, bao gồm:

- Tập trung vào người dùng cuối
Hãy bắt đầu bằng việc hiểu rõ nhu cầu và mục tiêu của người dùng cuối. Điều này giúp các kỹ sư và nhà thiết kế xác định chức năng cần thiết trong HMI).

- Thông số kỹ thuật hệ thống và vật lý
Hãy xem xét các thông số kỹ thuật trong xe sẽ ảnh hưởng đến thiết kế giao diện HMI) , chẳng hạn như kích thước màn hình và bố cục buồng lái, cũng như bất kỳ hạn chế nào do phần cứng hoặc phần mềm hiện có gây ra.

- Trải nghiệm thương hiệu
Trải nghiệm khách hàng là một khía cạnh quan trọng đối với danh tiếng thương hiệu. Việc đồng bộ trải nghiệm giao HMI) với thương hiệu của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) sẽ mở rộng và nhấn mạnh nhận thức của khách hàng về thương hiệu đó. Hãy cùng tìm hiểu cách Mercedes-Benz AG đang tạo ra giao HMI) phản ánh các giá trị thương hiệu xa xỉ của họ.

2. Kết nối các quy trình với dữ 3D thời gian thực

Nhiều quy trình thiết kế giao diện HMI) hiện có đều tiềm ẩn những điểm thiếu hiệu quả và khó khăn. Chu trình xem xét có thể kéo dài nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tuần, luân chuyển giữa các nhà thiết kế, kỹ sư và nhà sản xuất, và bao gồm nhiều lần chỉnh sửa thiết kế. Các cá nhân thường cộng tác bằng cách sử dụng nhiều công cụ khác nhau, điều này có thể dẫn đến khả năng tương tác hạn chế.

Do những hạn chế này, chỉ một phần nhỏ các ý tưởng thiết kế và hình ảnh thường được đưa vào sản xuất hàng loạt. Điều này có thể khiến giao diện người dùng trong sản xuất trở nên lỗi thời, đặc biệt là khi so sánh với trải nghiệm trên điện thoại thông minh.

Ngược lại, một chuỗi công cụ HMI kết nối được xây dựng bằng công nghệ 3D thời gian thực cho phép quy trình được tối ưu hóa từ đầu đến cuối. Các nhóm có thể cộng tác hiệu quả hơn, thử nghiệm nhanh hơn và xem các thay đổi theo thời gian thực trên các thiết bị mục tiêu. Điều này dẫn đến một nguồn thông tin trực quan nhất quán xuyên suốt tất cả các giai đoạn thiết kế và phát triển, đồng thời giúp tăng năng suất.

3. Xây dựng một hệ thống sẵn sàng cho tương lai

Một yếu tố quan trọng cần xem xét khi xây dựng chuỗi công cụ HMI là đảm bảo khả năng mở rộng dễ dàng cho các phát triển trong tương lai. Việc tích hợp tính linh hoạt vào chuỗi công cụ giúp cho việc đổi mới trong tương lai trở nên dễ dàng hơn và chi phí thực hiện cũng thấp hơn.

Các phát triển HMI trong tương lai có thể bao gồm:

- Trải nghiệm thực tế hỗn hợp (MR) : Duy trì tính linh hoạt trong hệ thống HMI để hỗ trợ nhiều sự kết hợp phần cứng và phần mềm khác nhau.

- Kiếm tiền từ các ứng dụng dành cho người tiêu dùng: Cung cấp cho người tiêu dùng tùy chọn tùy chỉnh các ứng dụng trong xe là một nguồn doanh thu tiềm năng trong tương lai.

- Cập nhật các ứng dụng đã triển khai: Việc duy trì khả năng cập nhật các ứng dụng phần mềm HMI đã triển khai "qua mạng không dây" giúp các nhà sản xuất ô tô kiểm soát hệ thống mà không cần phải thuê ngoài.

Khám phá cách Tập đoàn Volkswagen của Mỹ đang sử dụng Unity để tạo nội dung sống động cho giao diện người-máy trong các phương tiện tương lai, vượt ra ngoài màn hình bảng điều khiển trung tâm và mở rộng sang cụm đồng hồ và màn hình hiển thị trên kính chắn gió (HUD).

Lợi ích của công nghệ trò chơi đối với giao HMI).

Lặp lại nhanh chóng
Giống như trò chơi điện tử, giao diện người-máy (HMI) mang đến những trải nghiệm tương tác. Chúng hiển thị trạng thái hiện tại của một hệ thống, thường sử dụng các hình ảnh trực quan độc đáo. Giao diện người máy (HMI) cũng cần phản hồi nhanh chóng với thao tác nhập liệu của người dùng. Tương tự như trò chơi điện tử, chúng thường được thiết kế riêng cho những trải nghiệm sản phẩm cụ thể.

Việc liên tục cải tiến toàn bộ sản phẩm HMI ngay từ đầu là rất quan trọng. Các ngành công nghiệp như ô tô thường xác định các thành phần sản phẩm từ sớm, sau đó sử dụng mạng lưới nhà cung cấp và các đội ngũ nội bộ để chế tạo sản phẩm cuối cùng. Với quy trình thác nước truyền thống, bất kỳ thay đổi nào cũng đòi hỏi phải sửa đổi thông số kỹ thuật, xây dựng lại nguyên mẫu và thay đổi triển khai.

Việc áp dụng quy trình lặp đi lặp lại hơn bằng cách sử dụng công nghệ trò chơi như 3D thời gian thực có nghĩa là mọi nhóm, từ thiết kế đến tạo mẫu và triển khai, đều có thể làm việc với cùng một công cụ. Ngay cả khi các sản phẩm công nghiệp đòi hỏi quy trình đảm bảo chất lượng và kiểm định nghiêm ngặt, phương pháp phát triển tích hợp vẫn cho phép đáp ứng tất cả các yêu cầu này một cách hiệu quả hơn.

Tối ưu hóa đồ họa

Các quy trình xử lý đồ họa cho HMI) khác với các quy trình xử lý đồ họa cho trò chơi. Trong game, thường có một cuộc hành trình xuyên qua thế giới mà camera sẽ quan sát nhiều thứ khác nhau. Các tính năng khác nhau của công cụ đồ họa game, chẳng hạn như loại bỏ các phần không hiển thị (culling ), đảm bảo rằng chỉ những phần của cảnh mà người chơi có thể nhìn thấy mới được hiển thị.

Với HMI, trạng thái hiện tại của hệ thống sẽ quyết định thông tin nào cần hiển thị trên màn hình, do đó các quy trình như loại bỏ dữ liệu không cần thiết là không cần thiết. Các atlas họa tiết và shader thường được tùy chỉnh cho một HMI) cụ thể, đồng thời giảm thiểu nhu cầu chuyển đổi shader, chuyển đổi họa tiết và các lệnh vẽ. Điều này mang lại hiệu năng đồ họa tối ưu, một yêu cầu thiết yếu do khả năng xử lý đồ họa hạn chế của các chipset HMI .

Hiển thị dữ liệu quan trọng về an toàn một cách đáng tin cậy.

Trong hầu hết các hệ thống nhúng trên ô tô, nội dung quan trọng về an toàn phải được hiển thị trên màn hình HMI . Trong các giải pháp được tối ưu hóa cho HMI), công nghệ hiển thị nhận diện nội dung quan trọng về an toàn và xuất nội dung đó theo cách riêng biệt với dữ liệu không quan trọng về an toàn. Điều này cho phép tạo ra trải nghiệm bao gồm cả hình ảnh sống động, hấp dẫn và việc thể hiện thông tin quan trọng về an toàn một cách đáng tin cậy thông qua các phương pháp như biểu tượng màu sắc.

Hãy xem video này để tìm hiểu cách Unity hợp tác với Elektrobit nhằm mang đến trải nghiệm an toàn và sống động trong xe.