HMI銜接終端與物聯網 避免高危工序可能意外

在感測設備終端，IoT物聯網設置需要多元有線或無線網通技術支援，提供穩定高效的網路環境。Intel

DIGITIMES企劃

檢視工業智能化其實不光是物聯網的通訊核心技術，成功關鍵反而是物聯網極致的兩個終端，物件終端與資料檢視、分析後端的兩個端點縝密配合，才能達到工業4.0的智能生產終極目標。

工業4.0發展中  多元網通技術整合是一大重點

在工業4.0智慧生產應用中，從生產工站的端點或是智能化設備端點，至後端的HMI人機介面終端，均會直接影響智慧產線升級的最終成效，由於IoT關鍵的網通技術已日趨成熟，除有線網路外，可使用的無線網通技術包含Wi-Fi、LP Wi-Fi、Bluetooth/Bluetooth LE、2G/3G/4G/Lte/GPRS、ZigBee、Zwave、6LoWPAN、WiHART、RFID等，對整合終端與產線環境的現場總線網路已綽綽有餘，除可在基本有線網絡條件下進行整合，甚至可搭配短距離無線網通技術做為IoT基礎網路備援，提供更穩固、緊密的物聯網應用支援。

智慧工廠4.0除HMI成為整合重點外，設備終端或智慧物件上的感測、通訊技術整合也是實踐智慧化應用關鍵，為了無縫整合IoT應用目的，升級生產設備、智慧物件所需的IoT網通技術支援、微型化感測元件支援就顯得益形重要。例如，Intel即針對IoT應用關鍵的無線通訊需求，發展推出微型化3G數據機(XMM 6255)。

以XMM 6255為例，終端元件尺寸僅較一美分硬幣略大，在單一晶片即可提供獨立3G數據機網通需求，甚至可用以整合感測元件模組組成網路感應器，或用於穿戴式、安全裝置與工業設備所需的IoT連網解決方案。

而在產線進行智慧化升級過程中，並不是進行終端、線路或感測器佈署量增加即可，而由IoT即時與大量回收的海量資訊，若沒有經過智慧化機制彙整、呈現甚至在生產現場快速產生圖表與對應操作機制，基本上也是難以達到智慧生產升級的效益，而HMI人機介面終端，即可在產線智慧化整合需求下，扮演相當關鍵的角色。

HMI人機介面終端  為產線檢視生產數據的重要設備

HMI人機介面終端可以說是檢視產線、或工站重點資訊的重要終端，由於IoT為讓工站設備可進行設備間通訊與資訊交換操作，當IoT技術導入工廠後，可有助於提升產量、改善製造品質、提升產品生產效能等，傳統工廠裡可能有多條產線、複雜物料、有限人力與既定的生產標準化流程，在工廠未升級智慧化應用前，早期投入的生產管理人力，可能會有效率不彰問題，搭配使用半自動、全自動的生產設備協助工廠生產。

然而現今工廠自動化雖已導入控制系統協助簡化生產管理，但也因為控制系統架構、通訊技術差異，導致自動控制系統多為個別獨立系統、或是僅有部分產線能達到完全自動化操作，而生產設備、機台運行資訊再經由上傳至控制後端、再轉至生產管理伺服器、工作主機等，這類無深度整合的自動化系統，終將被物聯網所取代。

至於透過物聯網概念的網通系統升級，其實重點在於透過每個終端、設備間的通訊溝通架構，讓生產設備、機台間可以相互通訊的平行架構，達到生產資訊共享、即時監看、快速傳遞與整合效用，達到工業4.0 Cyber-Physical System目標。

IoT產生的海量資訊  可透過HMI或工業電腦銜接整合

而智慧工廠的大量感測器(Sensor)與激增的輸出入介面，由於底層通訊協定不同，運用圖控軟體整合難度也會相對提升，一般會透過中間的通訊層來銜接HMI設備，甚至可用工控電腦或是進階型的HMI彙整交換不同通訊協定傳來的感測與控制資訊，再透過圖控軟體進行進一步整合。

以HMI或是工控電腦進行生產資料初步彙整、分析或兼具上傳至應用與管理系統中，讓設置於工站或產線上的HMI設備可即時進行生產管理、控制操作與遠端控制等應用，實踐智慧工廠的基本架構。HMI人機介面設備若採開放架構，若可在開發整合時透過不同網通設備橫向或縱向整合，亦可將生產資訊與企業的ERP(Enterprise Resource Planning)系統進行整合，讓現場生產資訊可即時與生產決策機制進行更快速有效的整合。

利用HMI設置  可避免操作人員接近高危加工站點

尤其是HMI搭配圖控系統，在IoT設備的系統整合上，反而可以創造極佳的整合優勢，例如HMI本身即可有完善的生產資料日誌紀錄、警示紀錄、趨勢分析、稽核追蹤等資訊，搭配更直觀的圖形化圖表與數據呈現，便於生產管理人員在產線上隨時查閱或進行生產決策，提升生產智慧化的附加效益，同時也可確實掌控生產過程可能有的警訊提示，甚至現場即可調閱生產日誌快速評估分析可能改善方式。

HMI人機介面設計，在終端設計上也呼應生產環境惡劣設置條件要求，例如在高危應用條件的環境設計要求，在HMI設備大多提供高強度的硬體設計因應，設備本身即具一定程度強固表現，而HMI設置也可讓操作人員遠離高危生產設施，例如車隊監控、煉油設施、天然氣儲存處理應用現場，透過遠端控制進行監控與決策，避免生產設施操作人員須深入險境才能進行操控，減少不必要的工安意外事故。