HMI - 구매할 것인가, 구현할 것인가

구현 혹은 구매에 대한 결정은 모두 중요하고 복잡하며, 여러 어려운 문제들이 수반된다. 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 자체적으로 개발하는 것이 가장 비용 효과적인 솔루션인가? 핵심 기능으로서 이러한 엔지니어링 프로젝트를 일관되게 유지할 수 있는가? 기업 내 엔지니어들이 자체적으로 이러한 디바이스를 개발할 수 있는 시간적 여유가 있는가? 관련 기회 비용을 산출했는가? 상용으로 공급되고 있는 제품라인은 비용적으로 합당한 ROI(Return on Investment) 수준에서 필요한 동작 안정성과 기능들을 제공하는가?

보다 세밀한 검토
구현 혹은 구매 결정의 딜레마를 해결하는데 도움을 얻기 위해, 전형적인 제품 개발 사이클을 개괄적으로 살펴봄으로써 HMI 시스템의 디자인 및 구현, 테스트, 유지관리와 관련된 문제들을 보다 세밀하게 검토해 보도록 하자.

계획
기업이 보유하고 있는 실제적인 엔지니어링 능력을 정확하게 평가하는 것으로 시작한다. 현재 회사의 핵심 기능과 우선순위뿐만 아니라 관련 기회 비용을 고려하자. HMI 터미널 디자인이 중대한 엔지니어링 리소스를 가장 효과적으로 사용하는 것인가?

디자인 단계
엔지니어링 디자인 단계에서 가장 먼저 고려해야 할 사항은 회사의 엔지니어가 복잡한 HMI 디자인 및 구현 경험을 보유하고 있는 가이다.

다음으로는, 독창적인 것이 아니라면 산업 환경의 요구조건과 제약요소에 맞게 전기 및 기계적 디자인의 여러 측면을 매우 구체적으로 고려한다. 예를 들어, 진동 및 충격에 견딜 수 있도록 부품을 탑재하거나 물이나 먼지, 그리고 다른 환경적 위험요소들로부터 디스플레이 및 키패드를 밀폐하는 것은 고도의 전문 지식이 필요하며, 대부분의 엔지니어링 디자인 팀들은 이를 완벽하게 수행하기 위해 고군분투하고 있다. 아무런 사전 지식없이 이러한 기술을 개발하는 것은 비용 부담이 크고 시간이 많이 소모된다.

마지막으로 간단한 HMI라 할지라도 소프트웨어 개발의 복잡성을 무시해서는 안된다. 오늘날 대부분의 디스플레이는 3차원 동작의 직관적 내비게이션 요소들과 작업자에게 그래픽 피드백을 제공하고 있다. 그래픽 환경에서의 프로그래밍 요구는 문자 기반의 디스플레이를 위한 프로그래밍보다 훨씬 더 복잡하다.

시제품 제작
새로운 제품의 디자인 단계에서는 보통 초기에 시제품을 제작하는 것이 중요하다. 기계장치의 시제품을 빠르고 비용 효과적으로 개발할 수 있는 회사의 능력을 평가한다. 예를 들어, 회사의 엔지니어들이 3D 프린터에 액세스할 수 있는지, 혹은 CAD 파일을 외부 서비스에 의뢰해야 하는지?

테스트
회사의 엔지니어링 팀이 하드웨어 및 소프트웨어 분야에 대한 테스트 문제를 모두 해결할 수 있는가? 회사 내의 팀이 테스트 소프트웨어를 작성하고 테스트 기구를 구현하고 디자인할 수 있는 능력을 보유하고 있는가? 또한 기구 및 소프트웨어는 제품의 최종 어셈블리 이전에 만들어져야만 한다. 여러분의 회사는 환경적인 테스트를 수행하기 위한 장비를 갖추고 있는가?

반복
제품의 개발 스케쥴에서 어느 정도의 디자인 반복이 가능한가? HMI 디자인 및 제조에는 여러 잠재적인 오류 지점들이 있으며, 여러 번의 재설계와 시제품 제작으로 개발시간의 상당 기간을 다 소모할 수 있다. 대부분의 복잡한 엔지니어링 프로젝트는 완벽하게 최종 제품을 최적화하기 위해 3번에서 6번의 시제품 제작 단계를 필요로 한다.

최종 테스트 및 인증
최종 테스트 및 인증은 까다로운 항목이 될 수 있다. 예를 들어, 머신이 사용되는 환경에 따라 극한의 온도범위뿐만 아니라 디바이스에 순간적으로 양극간의 극한의 온도가 주어짐으로써 발생하는 열 충격에서도 HMI가 제대로 동작하는지 테스트되어야 한다. 또한 습도 요건에도 부합해야 하며, 침수나 대량의 액체 스프레이에도 견딜 수 있는 밀폐 테스트도 수행되어야 한다. 진동 및 충격 테스트에도 부합해야 하며, ESD(Electrostatic Discharge) 및 EMI(Electromagnetic Interference) 내성도 갖춰야 한다.

이러한 테스트는 고가인데다 시간 소모도 많다. 많은 환경적 테스트는 특수장비 없이는 수행이 불가능하며, 특수 연구소에서 수행되어야 한다. 규격 인증도 통과하는데 수주 혹은 수개월의 스케쥴이 소요될 수 있다.

RTM(Release to Manufacturing)
최종 RTM(Release to Manufacturing)은 제조 서류, 어셈블리 도면, 플로우 다이어그램 등 여러 종류의 문서작성이 수반된다. 또한 서비스 기술자를 위한 보수 설명서와 최종 사용자를 위한 운영 설명서가 필요하다. HMI를 위한 문서 작업에만 많은 사람들의 협력작업이 필요하며, 뿐만 아니라 시스템 이력 및 업데이트 문서 작업도 수반된다. 회사가 이러한 업무를 수행할 준비가 되어있는가?

엔지니어링 유지
HMI를 제품에 포함시킨 다음에는 유지관리, 보수, 대체 등의 문제가 주요 비용요소가 되며, 이는 선행투자가 이뤄져야 한다. 만약 써드파티를 터미널 공급자로 두었다면, 제품의 유지관리 및 보수는 품질 보증을 통해 처리되기 때문에 자체적인 내부 엔지니어링 노력이 필요없다. 반면 직접 디자인한 HMI의 업그레이드가 필요하거나 노후가 될 경우에는 회사의 엔지니어가 재설계를 담당해야 한다.

제품 관리
산출이 어려운 비용 중 하나는 기회 비용이다. 핵심 기능이 아닌 HMI를 개발하기 위해 엔지니어링 리소스를 소모한다면, 이 결정으로 인해 다른 더 중요하고 수익성 좋은 프로젝트가 영향을 받게 되지 않을까?

위험 요소는 제품 매니저들이 정직하게 평가해야 한다. 제품 개발 중간에 화면 사이즈와 같은 중요한 사양을 변경해야 하거나 내부 디자인 팀의 핵심 멤버를 잃을 수 있는 위험이 전부 여기에 있다. 또한 위험은 컴포넌트 부품의 공급 여부와도 관련이 있으며, 특히 소량의 부품이 필요한 경우 더욱 그렇다. 제품이 생산되고 나면, 지속적인 유지관리 및 지원 비용도 추가로 발생한다.

최종 결산
업계 전문가들은 구현 및 구매 문제는 모든 제조산업에서 최종적으로 매우 어려운 핵심 문제로 귀착된다는 점에 동의한다. 이를 고려하는데 있어 중요한 3가지 문제는 시장 출시시기, 위험요소 평가 및 비용 분석이다. 이 3가지 모두 핵심 기능과 기회 비용 보다 우선시 되어야 하는 문제이다.

회사의 제품 라인을 위한 안정적인 터미널 디자인 및 구현이 회사 비즈니스의 핵심 기능이 아니라면 가장 빠르고 가장 안전하고 가장 비용 효과적인 방법은 믿을만한 HMI 제조업체를 파트너로 두는 것이다.

그림: 제품 개발 사이클에 대한 ‘보다 세밀한 분석’