제품기초지식

멀티터치 스크린 데이터 수집

엔지니어와 기술자의 주요 책임 중 하나는 데이터 분석이며, 이 글에서는 멀티터치 기술을 활용하여 데이터 분석 및 기타 관련 작업의 성능을 향상시키는 방법을 보여줍니다.

멀티터치 기술은 스마트폰과 태블릿 컴퓨터에서 테스트 및 측정 장비로 빠르게 확산되고 있습니다. 이러한 추세의 주요 원인 중 하나는 멀티터치 스크린 조작 속도가 노브와 버튼 방식보다 3배 빠르기 때문에 작업자의 효율성과 생산성을 크게 향상시킨다는 점입니다. 이러한 생산성 3배 향상은 투포인트 터치 기술이 여러 번의 터치 및 클릭 작업을 단 한 번의 빠른 스와이프 동작으로 통합하기 때문에 가능합니다. 또한, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 및 기타 휴대용 전자 기기의 보급과 확산으로 인해 대부분의 엔지니어에게 멀티터치 기술이 직관적으로 익숙해졌습니다(그림 1). 따라서 최종 사용자에게 멀티터치 기술을 소개하는 데 필요한 교육이 거의 또는 전혀 필요하지 않아 빠른 도입과 생산성 및 효율성 향상을 즉시 기대할 수 있습니다.

그림 1: 태블릿 PC에 멀티터치 기술을 구현하고 데이터를 수집하면 블루투스 또는 와이파이를 통해 원격 제어 및 데이터 분석이 가능합니다.

싱글터치 기술에서 벗어나

시험 시설과 연구 실험실은 종종 방대한 데이터에 파묻혀 운영 개선에 도움이 되는 의미 있는 방식으로 데이터를 활용하는 데 어려움을 겪습니다. 정보를 확인하고 분석하는 가장 일반적인 방법은 데이터 수집 장치와 오실로스코프를 사용하는 것입니다. 이러한 장비는 컬러 그래픽 디스플레이를 통해 작업자가 입력 신호 데이터를 시각화하고 장비 또는 공정을 실시간으로 제어할 수 있도록 합니다. 더욱 발전된 시스템은 데이터를 안전하게 저장하여 필요할 때 언제든지 확인할 수 있도록 지원하며, 이는 특히 과거 데이터를 검토하고 현재 상황과 비교하는 데 유용합니다.

최신 데이터 수집 장비는 펜과 잉크 차트 기록기와 같은 구식 기록 기술을 대체하고 있습니다. 최신 장비는 안전하고 대용량의 데이터 저장 기능을 갖추고 있어 수개월 또는 수년간의 과거 데이터를 장비 내에 저장할 수 있습니다. 작업자는 별도의 PC와 특수 소프트웨어 없이도 이 데이터를 확인하고 분석할 수 있습니다. 데이터 측정 및 기록 기술은 지난 몇 년 동안 비약적으로 발전하여 더 많은 양의 유용한 데이터를 생성하게 되었지만, 분석 기술과 사용자 인터페이스 기술은 그 속도를 따라가지 못하고 있습니다.

기존의 화면 탐색 방식인 노브와 버튼은 대량의 데이터를 보고 분석하는 데 비효율적인 것으로 입증되었습니다. 최근 터치스크린이 도입되어 이러한 문제를 개선했지만, 대부분 단일 터치 기술을 사용하여 작업자가 화면의 단일 객체만 터치하고 조작할 수 있습니다. 많은 경우, 한 번의 터치로 기능이 활성화되거나 메뉴가 선택되어 더 자세한 화면으로 이동해야 하며, 비교적 간단한 작업조차 여러 번 터치해야 하는 경우가 많습니다. 잘 설계된 터치스크린 인터페이스는 노브와 버튼을 사용하는 것보다 메뉴 아이콘이나 기타 항목을 더 빠르게 직접 선택할 수 있도록 해주지만, 방대한 양의 과거 데이터를 생성하는 시스템에서는 여전히 작업자가 관심 영역으로 이동하기 위해 화면 컨트롤을 계속해서 터치해야 합니다. 하지만 이제 더 나은 방법이 있으며, 주요 데이터 수집 시스템 및 관련 제품에서 사용할 수 있습니다.

2포인트 터치스크린은 스와이프 및 핀치 조작을 지원합니다. 작업자는 한 손가락으로 추세 화면을 스와이프하여 특정 관심 영역에 도달할 때까지 가로 시간 스케일을 이동할 수 있습니다(그림 2). 그런 다음 두 손가락으로 화면을 핀치하여 시간 스케일을 축소하거나 확대할 수 있습니다(그림 3). 이를 통해 추세 데이터를 빠르게 개괄적으로 살펴본 후 자세히 분석할 수 있습니다.

그림 2: 멀티터치 스와이프 조작을 사용하면 작업자는 추세 화면을 빠르게 스크롤하여 대량의 과거 데이터를 검토하고 분석할 수 있습니다.

운영자는 화면을 스와이프하여 스마트폰의 연락처 목록을 빠르게 스크롤하는 것처럼 텍스트 기반의 과거 추세 데이터를 빠르게 살펴볼 수 있습니다. 많은 경우, 이는 문자나 숫자를 입력하고 검색 기능을 사용하는 기존 방식보다 훨씬 빠르게 데이터를 찾는 방법입니다.

생산성을 향상시키는 또 다른 기능은 스타일러스 펜이나 손가락을 사용하여 트렌드 디스플레이 또는 다른 화면에 짧은 손글씨 메모와 기호를 빠르게 추가할 수 있다는 점입니다. 손가락으로 화면을 누르기만 하면 마치 손가락으로 그림을 그리듯 메모를 쓰거나 기호를 만들 수 있습니다.

실제로 멀티터치 제품의 전체 사용자 경험은 작업자가 이미 스마트폰이나 태블릿 기기를 사용하는 방식과 매우 유사하기 때문에 갑자기 매우 친숙해집니다. 이는 새로운 데이터 수집 제품의 작동법을 익히는 데 필요한 학습 곡선을 줄여줄 뿐만 아니라, 최적화된 터치스크린 탐색에 맞춰진 기능 사용을 장려합니다. 마지막으로, 멀티터치는 일상적인 작업과 운영에 재미를 더하여 작업자의 참여도와 생산성을 향상시킵니다.

하지만 모든 신기술과 마찬가지로, 도입 전에 검토해야 할 몇 가지 주의사항이 있습니다.

그림 3: 두 손가락으로 집는 조작을 통해 손가락으로 집어 넣으면 추세 데이터를 자세히 빠르게 분석할 수 있고, 손가락으로 떼면 전체적인 개요를 확인할 수 있습니다.

잘못된 입력은 잘못된 출력으로 이어진다

분석 대상 데이터는 정확하고 신뢰할 수 있으며 검증된 것이어야 합니다. 검증된 데이터가 확보되면 의미 있는 분석을 위해 충분한 간격으로 시청 장치에 제공되어야 합니다. 또한, 대량의 데이터를 저장하고 현재 운영 상황과 쉽게 비교할 수 있어야 분석 효율이 크게 향상됩니다.

멀티터치가 다양한 작업 상호작용의 생산성을 향상시키지만, 단일 터치 방식의 화면 키보드와 포인팅 장치도 여전히 필요한 부분이 있습니다. 예를 들어, 수백 개의 변수가 있는 목록을 스크롤하는 것은 일반적으로 멀티터치가 더 빠르지만, 수천 개의 항목이 있는 데이터베이스를 검색하는 것은 기존 방식의 키보드 입력과 검색 기능이 더 빠를 때가 많습니다.

생산성과 사용 편의성 측면에서 최상의 결과를 얻으려면 멀티터치와 싱글터치 기술을 적절히 조합해야 하므로 다음 응용 사례에서처럼 두 기술 모두 지원해야 합니다.

멀티터치 및 기타 데이터 분석 기술의 장점을 보여주는 실질적인 예로 패널 장착형 데이터 수집 스테이션(그림 4)을 들 수 있습니다. 이 스테이션의 주요 목적은 공정 신호를 높은 정확도와 반복성으로 측정하고, 측정된 데이터를 작업자에게 명확하게 시각화하여 제공하는 것입니다. 향후 데이터 검토 및 분석을 위해서는 풍부하고 안전한 로컬 데이터 저장 공간이 필수적입니다. 또한, 데이터를 PC 환경으로 쉽게 전송하여 영구적으로 저장하고, 경우에 따라 추가 분석을 수행할 수 있도록 지원해야 합니다.

최첨단 데이터 수집 스테이션은 모듈형 범용 입력, SD 플래시 메모리 및 USB 휴대용 미디어 지원과 같은 다양한 고급 기능을 완벽하게 통합한 장치이며, 사용자 친화적인 터치스크린 조작 인터페이스를 갖추고 있습니다. 직관적인 컬러 그래픽으로 정보를 명확하게 표시하며, 모든 설정 및 데이터 표시 탐색에 단일 터치 및 멀티 터치 조작이 가능합니다.

운영자는 모든 채널 데이터를 한눈에 볼 수 있는 개요 화면에서 알람 발생 시 해당 채널을 터치하여 더욱 자세한 추세 화면으로 이동할 수 있습니다. 이 실시간 추세 화면에서 간단히 스와이프하면 알람 발생 직전, 발생 중, 발생 후의 최근 추세 데이터를 최소/최대값과 함께 확인할 수 있습니다. 다시 터치하고 스와이프하면 더욱 상세한 과거 데이터를 볼 수 있습니다. 멀티터치 기술 덕분에 이러한 탁월한 성능을 더욱 쉽게 구현할 수 있습니다.

이러한 방식으로 시간, 일, 심지어 월 단위의 추세 기록을 완벽하게 확인할 수 있습니다. 웹 브라우저를 이용한 데이터 모니터링, 이메일 메시징 및 기타 편의 기능을 지원하는 표준 이더넷 연결 기능까지 더해지면, 이러한 고급 데이터 수집 플랫폼은 기존의 단일 터치스크린 방식의 복잡한 소프트웨어 기반 데이터 수집 플랫폼에 비해 훨씬 강력한 대안을 제공합니다.

엔진 테스트 셀의 한 응용 사례에서, 종이로 된 추세 차트는 각 제품 열 사이클 동안 온도가 규격 범위 내에 있음을 입증하는 데이터를 기록했습니다. 작업자는 차트에 배치 정보 및 기타 텍스트 정보를 손으로 기입하여 각 제품 배치와 온도 데이터를 연결했습니다.

이 산업의 최신 품질 기준을 충족하고 작업자 생산성을 향상시키기 위해, 추적 가능한 배치 및 온도 데이터가 포함된 안전하고 변조 방지 기능이 있는 데이터 파일을 수집, 저장 및 생성하는 디지털 전자 기록 시스템이 설치되었습니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 터치스크린 조작 인터페이스를 갖춘 새로운 데이터 수집 스테이션이 구현되었습니다.

이 장비를 사용하면 작업자는 그래프 디스플레이에서 정확한 온도 데이터를 확인할 수 있으며, 실시간 추세 표시 화면에서 뒤로 스와이프하여 과거 추세 데이터를 간단히 살펴볼 수 있습니다. 또한 터치스크린 키보드를 사용하여 중요한 텍스트 정보를 신속하게 입력하거나 스타일러스를 사용하여 메시지를 직접 작성할 수도 있습니다. 데이터 입력 속도가 훨씬 빨라지고 정확도도 향상되었으며, 담당자와 배치 기록을 연결하는 감사 추적 기능이 구축됩니다.

멀티터치 기술은 스마트폰과 휴대용 태블릿 기기가 사람들의 소통 방식, 인터넷 탐색 방식, 그리고 일상적으로 사용하는 수많은 애플리케이션과의 상호작용 방식을 혁신적으로 변화시켰습니다. 이러한 기술은 특수 데이터 수집 및 제어 제품에도 동일한 수준의 편리함과 직관적인 사용 경험을 제공하고 있습니다.

멀티터치 기술을 최대한 활용하는 플랜트 데이터 수집 및 기타 시스템의 영리한 설계와 이러한 제품을 지원하는 스마트폰 및 태블릿용 특수 앱의 배포는 운영자가 플랜트 정보와 상호 작용하고 해석하는 방식을 변화시키고 있습니다.

데이터 분석을 위한 멀티터치의 이점

1. 키보드와 포인팅 장치를 사용할 때보다 3배 빠릅니다.
2. 패닝을 사용하면 그래프나 차트에서 관심 영역을 빠르게 찾을 수 있습니다.
3. 손가락으로 오므리면 관심 있는 데이터를 빠르게 확대할 수 있습니다.
4. 손가락으로 확대/축소하면 더 긴 시간 범위를 빠르게 파악할 수 있습니다.
5. 작업자는 추세 표시 화면에 손으로 메모를 작성할 수 있습니다.

Multi-Touch Screen Data Acquisition

One of the main responsibilities of engineers and technicians is data analysis, and this article will show how multi-touch technologies can be used to improve the performance of this and other related tasks.

Multi-touch technology is rapidly migrating from smartphones and tablet computers to test & measurement instruments. One of the main reasons for this trend is that multi-touch screen manipulation is three times faster than with knobs and buttons, greatly increasing operator efficiency and productivity. This three-fold increase in productivity is made possible because two-point touch technology condenses multiple touch-and-click operations into a single fast swipe action. In addition, multi-touch technology has become intuitive to most all engineers due to the proliferation and widespread use of smartphones, tablet computers and other handheld electronic devices (Figure 1). Therefore, little or no training is required to introduce multi-touch to the end user, resulting in quick adoption and immediate gains in productivity and effectiveness.

Figure 1: Multi-touch technologies implementation in tablet PC and data acquisition enables remote control and data analysis through Bluetooth or WiFi.

Shifting from single-touch technologies

Testing facilities and research laboratories often find themselves drowning in data, and struggling to use data in meaningful ways to improve operations. The most common method for viewing and analyzing information is through data acquisition and oscilloscopes. These instruments use color graphical displays to allow operators to view input signal data, and to control equipment or processes in real time. More advanced systems can securely save data for viewing on demand, this is particularly useful for reviewing historical data, and comparing this data to present conditions.

Modern data acquisition instruments are replacing old recording technologies such as pen and ink chart recorders. The latest generation instruments benefit from secure high capacity data storage, able to save months or even years of historical data within the device. Operators can view and study this data without having to use a separate PC and special software. Although data measurement and recording techniques have improved dramatically over the years, producing greater amounts of useful data, analysis techniques and operator interface technologies haven’t fully kept pace.

Traditional screen navigation techniques such as knobs and buttons have proven to be an inefficient way to view and analyze large amounts of data. Touchscreens have been recently introduced and are an improvement, but most employ single-point technologies that only allow an operator to touch and manipulate a single screen object. In many cases, a single touch will then activate a function or select a menu to move to a more detailed screen, with multiple touches often required for even relatively simple tasks. Well-designed touchscreen interfaces allow for faster direct-selection of menu icons and other items than is possible with knobs and buttons, systems that produce a large amount of historical data still require the operator to constantly tap or touch a screen control to navigate to an area of interest. Instead, a better method is at hand, and is now available in leading data acquisition systems and other related products.

A two point touchscreen supports swipe and pinch operations. With a single finger, an operator can swipe a trend screen and traverse across the horizontal time scale until a particular area of interest is reached (Figure 2). He or she can then use two fingers to pinch the screen in or out to compress or expand the time scale (Figure 3). This allows trend data to be examined quickly in an overview fashion, and then investigated in detail.

Figure 2: Using a multi-touch swipe operation, the operator can quickly scroll through a trend screen to examine and analyze large amounts of historical data.

An operator can also rapidly scroll through historical trend text-based data by swiping the screen, in the same manner that they would rapidly scroll through a contact list on a smart phone. In many cases, this is a much faster way of finding data than the traditional method of typing letters or numbers and performing a search function.

Another productivity enhancing feature is the ability to quickly add short handwritten notes and symbols directly on a trend display or other screen with a stylus, or even with a finger. One simply presses a finger to the screen and writes a note or creates a symbol, similar to finger painting.

As a matter of fact, the entire user experience with a multi-touch product suddenly becomes very familiar since operators are already interfacing to their smartphones and tablet devices in much the same manner. This reduces the learning curve required to master the operation of a new data acquisition product, while at the same time encouraging the use of the features tailored around optimal touchscreen navigation. Finally, multi-touch imparts a “fun-factor” to routine tasks and operations, increasing operator involvement and productivity.

But as with all new technologies, there are some caveats that must be examined prior to implementation.

Figure 3: Two-finger pinch operation allows trend data to be quickly examined in detail with pinch in, or an overview basis with pinch out.

Garbage in, garbage out

The data being analyzed must be accurate, reliable and trusted. Once trusted data is available, it must be delivered to the viewing device at intervals frequent enough for meaningful analysis. Large amounts of data also need to be stored and easily compared to current operations as this greatly improves analysis.

Although multi-touch improves the productivity of many operation interactions, single-touch on-screen keyboards and pointing devices still have their place. For example, scrolling through a list of up to hundreds of variables is generally faster with multi-touch, but searching a database with thousands of entries will usually be quicker with traditional type and search.

Best results in terms of high productivity and ease-of-use will continue to be found through the judicious combination of multi-touch and single-touch technologies, so both should be supported, as in the following application examples.

A practical example of the advantages of multi-touch and other technologies for data analysis is a panel-mount data acquisition station (Figure 4). Its mission in life is to measure process signals with high accuracy and repeatability, and to clearly provide visualization of this data to operators. Abundant and secure local data storage is a must for future data review and analysis. Last but not least, the station must support easy data transfer to the PC environment, so that data can be permanently stored and, in some cases, further analyzed.

The most advanced data acquisition stations are fully integrated devices offering a long list of premium functionality such as modular universal inputs, SD flash memory and USB portable media support, topped off with a very familiar-feeling touch screen operator interface. Intuitive color graphics present information clearly, with single and multi-touch operation available for all settings and data display navigation.

Operators can watch a single overview screen showing all channel data, and then touch any channel in an alarm condition to jump to a more informative trend screen. On this real-time trend screen, a simple swipe will replay recent historical trend data leading up to the alarm, during, and after the event, with min/max data indicated. Another touch and swipe action takes the operator to deeper historical data. This no-compromise performance is a requirement for many applications, made easier thanks to multi-touch technology.

The full depth of trend history including hours, days or even months is available in this manner. Add standard Ethernet connectivity that allows data monitoring using a web browser, email messaging and other convenience functions—and these advanced data acquisition platforms offer the user a very powerful alternative to complex software-based data acquisition platforms employing older single-touch screen interactions.

In one application in an engine test cell, a paper trend chart captured data that proved temperatures were in specification during each product heat cycle. Operators would hand-write batch and other text information on the chart, associating each product batch with the temperature data.

To meet latest quality standards for this industry and improve operator productivity, a digital electronic recording system was installed to acquire, store and produce secure, tamper-resistant data files containing traceable batch and temperature data. A new data acquisition station was implemented with a touch screen operator interface to fulfill these requirements.

The station allows the operator to see the precise temperate data on graphical displays, and to scroll through historical trend data by simply swiping backwards on the real-time trend display. He or she can also quickly input important text information with the touchscreen keyboard, or hand-write messages using a stylus. Data input is now performed with much greater speed and accuracy, and an audit trail is established that links the responsible operator with the batch record.

Multi-touch technology has enabled smart phone and hand-held tablet devices to change the way people communicate, navigate the Internet, and interact with the countless applications they use on an everyday basis. This technology has brought the same level of convenience and intuitive feel to specialized data acquisition and control products.

Clever design of plant data acquisition and other systems that takes full advantage of multi-touch technology, and the deployment of specialized apps in smart phones and tablets that support these products, are changing the way operators interact with and interpret plant information.

Benefits of multi-touch for data analysis

1. Three times faster than with a keyboard and a pointing device
2. Panning quickly locates the area of interest on a graph or chart
3. Pinching allows quick zoom in on data of interest
4. Pinching to zoom out gives quick perspective on a longer time horizon
5. Operators can hand-write notes on a trend display