工業(yè)4.0趨勢(shì)橫掃全球制造業(yè)，不過與之前幾次工業(yè)革命不同的是，工業(yè)4.0結(jié)合了人類社會(huì)中已然成熟的另一技術(shù)－IT，IT與OT系統(tǒng)的整合，不只提升了過去OT系統(tǒng)的價(jià)值，更讓制造系統(tǒng)有全然不同的面貌與想像，最顯而易見的例子就是訊息的流通。

過去制造系統(tǒng)的架構(gòu)封閉，訊息只為單一設(shè)備所用，不過在IT技術(shù)導(dǎo)入后，在工業(yè)網(wǎng)路的鏈接下，設(shè)備之間的訊息不但可以快速、無縫流動(dòng)，同時(shí)也全面可視，對(duì)制造系統(tǒng)來說，可視化不只是讓設(shè)備更容易被掌控，設(shè)備訊息還可延伸出更高價(jià)值。

在制造業(yè)中，過去廠區(qū)設(shè)備各自獨(dú)立，每個(gè)站點(diǎn)都由專責(zé)人員把持，其它站區(qū)人員很難知道廠區(qū)實(shí)際運(yùn)作情況，上端管理階層也因?yàn)楣S可視化不足造成制程效率無法有效掌控。

圖1 : 在制造業(yè)中，過去廠區(qū)設(shè)備各自獨(dú)立，很難知道各廠區(qū)實(shí)際運(yùn)作情況，上端管理階層也因?yàn)楣S可視化不足造成制程效率無法有效掌控。

以往為了加強(qiáng)工廠資訊的掌握，往往必須架構(gòu)一套制造執(zhí)行系統(tǒng)，藉由制程參數(shù)的控制、機(jī)臺(tái)稼動(dòng)、機(jī)臺(tái)狀態(tài)、人員績(jī)效、訂單進(jìn)度、即時(shí)產(chǎn)能，有效管控作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，資訊收集必須仰賴機(jī)器設(shè)備與軟體平臺(tái)連結(jié)，或是輸入條碼與表單等方式，讓資料庫的內(nèi)容更完整，而近年來在制造業(yè)智慧化啟動(dòng)后，IT與OT系統(tǒng)開始，也讓制程可視化進(jìn)一步提升，過去只負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的人與機(jī)器間溝通的HMI，有了更吃重的全新角色。

工廠可視化 加快HMI發(fā)展腳步

@內(nèi)文客戶端對(duì)于工廠可視化的強(qiáng)烈需求，無疑加快了HMI在規(guī)格上的演進(jìn)腳步。早期觸控螢?zāi)灰?guī)格大都是3.5吋左右的單色面板，解析度低，只能顯示簡(jiǎn)單的資訊內(nèi)容，不過現(xiàn)在客戶端需求復(fù)雜化，設(shè)計(jì)也更趨多元化。

圖2 : HMI全面整合生產(chǎn)線已是未來趨勢(shì)。（Source: Siemens）

就有業(yè)者指出，HMI產(chǎn)品的發(fā)展，從來不是因?yàn)榭萍歼M(jìn)步而提升，這類產(chǎn)品的演進(jìn)，多是因產(chǎn)業(yè)應(yīng)用模式習(xí)慣的需求所造成，客戶因使用經(jīng)驗(yàn)提出相關(guān)需求，產(chǎn)業(yè)才會(huì)跟進(jìn)，成為標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，這種因應(yīng)客制化需求而生的產(chǎn)品供給，在逐漸模式化后，才成為市場(chǎng)主流的標(biāo)準(zhǔn)品產(chǎn)品。

像是通訊系統(tǒng)，過去以RS-232為基本的通訊介面，后期再加入RS-485等規(guī)格，讓系統(tǒng)可以進(jìn)行短中長(zhǎng)距離的通訊，目前這幾種通訊協(xié)定已成為業(yè)界主要規(guī)范。

此外，隨著客戶端需求增加，監(jiān)控功能也由工廠內(nèi)部區(qū)網(wǎng)的直接連系，轉(zhuǎn)為可透過Ethernet進(jìn)行遠(yuǎn)端的監(jiān)控操作；廠區(qū)地點(diǎn)不論何處，企業(yè)總部都可透過Ethernet得到完整資訊，讓以往高階HMI專屬的Web化功能，普及至一般中階產(chǎn)品。

遠(yuǎn)端資料傳輸 實(shí)現(xiàn)工廠可視化夢(mèng)想

目前工廠自動(dòng)化產(chǎn)品，仍以有線網(wǎng)絡(luò)做為控制主流，但在資料傳輸方面，無線系統(tǒng)已成為應(yīng)用選擇之一，尤其在生產(chǎn)線較為彈性或范圍較大的廠區(qū)，由于設(shè)備變動(dòng)可能性大，容易造成無法布線的窘境，或布線成本過高等問題，無線傳輸就成為選擇方案，依照不同應(yīng)用層面，這部分目前包括Wi-Fi、藍(lán)牙，甚至是4G都是可采用的技術(shù)。

從應(yīng)用面來看，在機(jī)動(dòng)性較高的工廠環(huán)境中，可以長(zhǎng)距離通訊系統(tǒng)傳輸資料，以藍(lán)牙整合倉儲(chǔ)管理，加上GPS掌握人員及設(shè)備動(dòng)向，就可搭配監(jiān)控倉儲(chǔ)的堆高機(jī)或車輛等使用；此外HMI的應(yīng)用觸角也延伸到倉儲(chǔ)盤點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用上，結(jié)合 RFID與GPS技術(shù)，讓倉儲(chǔ)與廠務(wù)人員用于盤點(diǎn)及巡查。

相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，過去多認(rèn)為無線傳輸是工廠環(huán)境中穩(wěn)定較差的通訊架構(gòu)，但如果是在非控制層面的通訊而言，目前已然足夠，透過無線傳輸系統(tǒng)持續(xù)傳送封包，在系統(tǒng)后端仍可以整合所有資料，而擺脫了線路的束縛，產(chǎn)品的應(yīng)用層面相對(duì)更為廣泛。

因應(yīng)不同的環(huán)境及應(yīng)用，HMI也會(huì)有不同的因應(yīng)變化，雖然規(guī)格大同小異，但在不同產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用上，也會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)用做法。 HMI多裝設(shè)在廠區(qū)中，因廠區(qū)環(huán)境因素，對(duì)于產(chǎn)品也有不同的要求。

圖3 : 一般工具機(jī)或小型加工廠的HMI，其功能需求簡(jiǎn)單功能。（攝影／王明德）

例如在高粉塵的環(huán)境中，粉塵不但容易卡住設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中酸堿性物質(zhì)也會(huì)侵蝕機(jī)臺(tái)，在此態(tài)勢(shì)下，如何維持設(shè)備的穩(wěn)定性就成為重要的課題。

針對(duì)此一問題，工控業(yè)界目前的作法是采取密閉式設(shè)計(jì)，而部分制造業(yè)如食品藥物生產(chǎn)，需要定時(shí)機(jī)臺(tái)清潔，此類產(chǎn)線所需的部件，除了密閉之外，還需要有IP等級(jí)的防水設(shè)計(jì)與不銹鋼之類的特殊材質(zhì)，外觀方面也需要設(shè)計(jì)為全平面，解決了這個(gè)問題，以有效防堵微生物孳生，做到完全抗菌的處理。

滿足客戶需求才是關(guān)鍵

HMI的應(yīng)用多元，其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)也大不相同，針對(duì)客戶需求提供適合的解決方案，一直是HMI廠商的產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)。一般工具機(jī)或小型加工廠的HMI，其功能需求簡(jiǎn)單功能，狀況發(fā)生時(shí)，可透過操作人員直接進(jìn)行故障排除，功能簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的產(chǎn)品，是最適合此類型用戶的解決方案。

至于中、大型的產(chǎn)線、廠區(qū)管理等，Web HMI會(huì)是首選，導(dǎo)入企業(yè)再依據(jù)需求選擇生產(chǎn)追蹤管理、品質(zhì)管理、零配件管理、機(jī)臺(tái)預(yù)修保養(yǎng)、物料管理、報(bào)表入口網(wǎng)頁、載具管理等功能，整合企業(yè)資源，進(jìn)行更有效的控管。

不論是大尺寸Web化的中、高階HMI，還是單色不具Ethernet功能的產(chǎn)品，都有適合的客戶群與應(yīng)用方式，對(duì)制造業(yè)來說，導(dǎo)入無障礙，使用模式習(xí)慣合乎需求，就會(huì)是最好的系統(tǒng)，因此以可視化架構(gòu)解決客戶痛點(diǎn)，將成為未來HMI的主要發(fā)展方向。

**刊頭圖：（source: automation.com）