面對工業4.0 人機介面會如何發展？
- 鄭斐文／台北
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過去數十年來，人機介面扮演著機械與現場人員的操作與溝通介面，主要功能為單機的製程操作與資訊顯示。技術的進步，讓HMI的發展由單機的操作介面，跨足到生產線乃至於整廠的監控及可視化裝置，其重要性也跟著迅速提升，更延伸到與上位系統的溝通整合。
不過，傳統PC-Based設備穩定性與可靠度提升的同時，HMI與其競合關係也頗受矚目，多方需求及技術的整合，HMI挾其友善操作環境與高度整合性，也似變型金剛一般，邁入新的領域。
HMI在傳統在工廠自動化系統中，主要是扮演顯示及操作介面，或是作為現場環境監控的平台，其角色相當單純；工業4.0的新一波工業改革，HMI將朝向兩種不同的應用模式發展， 傳統工廠的簡易單機設備搭配基本型人機，無涉及生產資訊管理；
另一層次，以工業4.0為發展目標，將進行全廠或單一生產線的生產資訊管理與效能分析，HMI將負起資料整合的角色，傳遞生產情報、警報履歷、配方到上位資訊系統。 新IT技術大舉跨入自動化技術的同時，HMI也從製造現場的自動化系統的操作，產生了結構性變化，成為生產智慧化的主要介面。
目前HMI裝置由於技術的不斷進步，在市場上已逐漸擺脫傳統只是輸入、輸出的介面，基本型人機在近年來因為低成本， 市場需求不斷成長。
但面對工業4.0的新趨勢，具備整合能力以及多樣性通訊的HMI將主導市場，例如廣泛支援歐美日控制器、機械人手臂以及其他週邊裝置， 以解決新舊生產系統的整合問題。目前設備日趨龐大及複雜的趨勢所致，操作者對HMI的要求也隨著更為多元。
首先，當然是HMI操作的變化。HMI的設計，主要依循著操控模式可視化、直覺化的原則；不使用複雜的架構，以簡單的方式顯示資訊，以及操作者的角度來觀看、監控操作系統，提供影片、動畫或滑動式操作，作為參考資訊給現場使用者，以供操作者直覺式判讀，或模仿學習、複製，就是避免讓操作者在不熟悉系統操作的狀況下，因誤動作造成生產線非預期性當機，解決現場人員高流動率產生的人員培訓成本以及誤操作風險等問題。
此外，HMI的操作模式所考慮的重點，主要是考量便捷的因素，希望藉由廣泛的通訊支援性減少人與機器溝通的困境，例如HMI與機械手臂直接通訊，讓機械手臂的相關資訊直接顯示在HMI，透過高度整合系統能力之特性來完成操控，取代傳統透過控制器的自動化系統。
雖然簡化思考、直覺化操作，是HMI的主要設計重點，但設計HMI時仍必須考慮擴充性與親合度，縮短初學者的學習曲線時間與滿足熟練的操作者的靈活需求，在適當的地方讓操作者建立自己的操作模式。為了讓控制設計者縮短設計時間，在不同專案下可以迅速複製，未來HMI軟體的編輯將以模組化設計為新趨勢。
依前述需求，均讓HMI設備在軟硬體設計的層面上，必須提供更多的功能來滿足操作者。因此，面對設備系統愈加複雜，HMI功能也跟著必須滿足更多的需求；但相對而言，讓HMI更加智慧化，以滿足操作者直覺性與行動化的需求，也是HMI設計的另一層面，而施耐德電機旗下的Proface提供完善的解決方案。
由於設備日益複雜，已無法將HMI侷限於傳統控制元件的角色，加上網路技術的蓬勃發展，同時具備操作、監控及資料分析能力的HMI，此類產品其通訊連結的擴充性功能，也成為新一代HMI產品的重要選項，Proface產品設計即符合以上需求，也讓HMI從單機操控介面角色，轉變為連結整廠智慧化的重要介面。
由於硬體系統的技術發展，在近年來快速成長，HMI的硬體規格不再是唯一考量，因此，新軟體架構、生產資訊整合與廣泛的通訊能力才能帶給客戶新的價值， 並協助客戶以最有效益方式完成工業4.0的需求。
在HMI軟體系統普及發展的諸多因素中，技術的推動與市場需求同步帶動了自動化產業的發展，而其中製造業的需求可說是成長主因。製造業的發展，帶來了對自動化軟體需求的提升，也決定了自動化軟體將由過去單純的組態監控功能，向更高和更廣的層面發展；身為領導品牌的Proface一直以市場的趨勢需求為前端設計， 帶給客戶高附加價值。
從市場分析，HMI軟體系統的發展，以HMI整合的自動化軟體系統，正逐漸成為生產製造過程的核心角色。無論是終端用戶或是HMI供應商，都希望透過單一自動化軟體作為資訊擷取和整合的工具。
面對工業4.0的需求，由於人機軟體的友善介面，其上手度優於傳統SCADA圖控軟體，成為客戶在選擇生產管理系統時， 新的選擇平台。Proface 新的圖控軟體BOS，就是以HMI的親民設計概念，並同時滿足新舊生產系統的資訊整合與管理。
綜合而言，工業4.0的新世代，HMI軟體與硬體的發展不再是單純的顯示功能， 更需具備與不同週邊裝置直接的通訊，不但可以降低系統成本，也能即時掌握生產資訊與效能的分析與監控，再透過網路，直接傳遞各種資料至資料庫或上位系統，完成生產現場與管理端的大數據分享與分析。
