目前HMI最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，仍以工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)為主，由於早期的HMI用以顯示大量開關(guān)、指示燈號(hào)、產(chǎn)線情報(bào)或故障警示等訊息，來(lái)取代傳統(tǒng)開關(guān)與燈號(hào)元件，其功能侷限在啟動(dòng)或停止某個(gè)設(shè)備；現(xiàn)在的HMI除了提高核心CPU的速度、多樣化的顯示畫面之外，更必須提供多通訊埠以連接外部介面，進(jìn)而達(dá)到訊息整合的目的。

尤其在自動(dòng)化整合領(lǐng)域，廠商也邁向完整解決方案的提供者角色進(jìn)行規(guī)畫，因此各類設(shè)備之間的距離，從過(guò)去的單一產(chǎn)品販?zhǔn)郏查_始導(dǎo)向整合型服務(wù)邁進(jìn)。

目前以亞洲市場(chǎng)來(lái)看，在工控產(chǎn)業(yè)上仍以日系產(chǎn)品為主流，但不論哪一國(guó)系列的產(chǎn)品，「穩(wěn)定」與「可靠」均是工廠自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)設(shè)備的第一要項(xiàng)，當(dāng)然在技術(shù)面上，供應(yīng)商不斷致力於產(chǎn)品功能規(guī)格的提昇，以期能提供更多元的功能，協(xié)助使用者獲致效益，但對(duì)於使用者而言來(lái)說(shuō)，硬體功能的多寡並非必須，「穩(wěn)定品質(zhì)」才是第一要件。

作為與機(jī)器溝通的橋樑，HMI介面的整合性的確日趨重要，過(guò)去在工廠端應(yīng)用，相關(guān)的操控均有獨(dú)立的顯示系統(tǒng)，HMI整合了各項(xiàng)表頭，化零為整將操作單純化；此外HMI隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在技術(shù)上目前的確逐漸走向頂點(diǎn)，但便利性絕對(duì)是它的最大價(jià)值，除了技術(shù)的進(jìn)步，HMI的價(jià)值仍在於整合介面的「親和力」。

由於HMI是直覺(jué)式操作的裝置，在使用的過(guò)程中，絕對(duì)不能讓操作者用起來(lái)麻煩；此外HMI最大的價(jià)值，在於可以將複雜的工作簡(jiǎn)化成直覺(jué)化的指令，由於HMI產(chǎn)品的生命週期長(zhǎng)，必須讓操作者已習(xí)慣的方式來(lái)運(yùn)用，才能達(dá)到最大的效果。

穩(wěn)定是第一要求

HMI重視的是「穩(wěn)定」，所以在軟硬體上也以此一需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此部份廠商的HMI產(chǎn)品並不會(huì)在效能面如VIDEO或其他較為複雜的架構(gòu)有太多著墨，而是仍致力於HMI的穩(wěn)定操作的能力。

除了穩(wěn)定度之外，現(xiàn)在的HMI的另一個(gè)設(shè)計(jì)思維是整合，由於HMI是操作者面對(duì)機(jī)器設(shè)備的第一線，隨著科技技術(shù)的進(jìn)步，各式機(jī)械設(shè)備整合速度加快，加上架構(gòu)與功能漸趨複雜，在此情況下，HMI也隨之演進(jìn)。

HMI從傳統(tǒng)單純顯示工業(yè)設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)值，到現(xiàn)在透過(guò)各種不同的圖型化元件來(lái)進(jìn)行顯示與操作，這透露出HMI的角色重要性的提升，從過(guò)去與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)端工控設(shè)備連結(jié)，到現(xiàn)在與後端管理系統(tǒng)進(jìn)行資料的整合交換，可以發(fā)現(xiàn)愈來(lái)愈多的要求直接賦予到HMI的身上。

自動(dòng)化系統(tǒng)從工廠端到系統(tǒng)端，甚至現(xiàn)在可以連結(jié)到雲(yún)端，HMI的角色已不僅是單機(jī)或生產(chǎn)線的控制輸出入角色，資訊整合的「可視化」成為其發(fā)展趨勢(shì)，從單純的顯示資訊到複雜生產(chǎn)系統(tǒng)前後端間的連接點(diǎn)，HMI必須能從不同系統(tǒng)中，存取需要資訊以供使用者參考，因此強(qiáng)化軟體的連結(jié)與資訊的傳輸?shù)臄U(kuò)充，就成為供應(yīng)商在工廠自動(dòng)化領(lǐng)域著力的重點(diǎn)。

圖1 : 目前高階HMI主要集中應(yīng)用在半導(dǎo)體、面板產(chǎn)業(yè)等市場(chǎng)，這類市場(chǎng)主要仍以歐、日大廠的產(chǎn)品為主，一般廠商較難切入。

由於近幾年的發(fā)展趨勢(shì)，就硬體技術(shù)面來(lái)看，目前的技術(shù)已足敷HMI使用，就此層面，HMI未來(lái)發(fā)展的最重要關(guān)鍵，基本上就落到了軟體系統(tǒng)身上，過(guò)去在封閉的環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行整合，可能需要添加多種設(shè)備才能完成通訊整合，在現(xiàn)在開放的架構(gòu)下，由於資訊的處理較為透明，反而更能跨領(lǐng)域涵蓋自動(dòng)化的整合及資訊的串連。

業(yè)界人士指出，由於現(xiàn)代的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，所需求的功能是逐漸提升，現(xiàn)在HMI應(yīng)該呈現(xiàn)的，不僅只是設(shè)備機(jī)臺(tái)上的生產(chǎn)狀況與異常對(duì)應(yīng)，更需要M2M之間的連結(jié)，甚或能看到產(chǎn)線上所發(fā)揮的產(chǎn)能資訊整合，以及精準(zhǔn)的控制產(chǎn)能狀況。

軟硬體水準(zhǔn)提升 HMI角色日趨重要

不論是高階或是入門級(jí)的HMI，其硬體水準(zhǔn)均有不錯(cuò)的發(fā)展。像是近年來(lái)較大尺寸的觸控面板，以及高畫質(zhì)、高解析度的視覺(jué)品質(zhì)，在各家HMI廠商中，都成為其強(qiáng)調(diào)的產(chǎn)品特色。

業(yè)者分析，主要原因一方面受惠於面板產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，解析度、透視度更高的面板產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，加上規(guī)模經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，讓面板水準(zhǔn)愈高，但成本愈來(lái)愈低，讓HMI的畫質(zhì)水準(zhǔn)亦跟著不斷提升；另一方面，基於市場(chǎng)需求，HMI已不再只是輸出入的介面，即使入門級(jí)產(chǎn)品亦開始強(qiáng)化其資訊展示的功能，如此面板水準(zhǔn)需求也跟著提升。

圖2 : 由於設(shè)備的複雜度提升，M2M需求也跟著增加，HMI的角色逐漸從單機(jī)走向整廠控管介面。

此外，由於設(shè)備的複雜度提升，M2M的需求也跟著增加，HMI的角色也逐漸從單機(jī)走向整廠控管介面，因此各家產(chǎn)品亦隨著這項(xiàng)趨勢(shì)，發(fā)展各類通訊介面，讓HMI溝通更為順暢。包括像是RS-232/485及Ethernet等工業(yè)通訊介面，甚或是USB、記憶卡等儲(chǔ)存系統(tǒng)的連接埠，亦成為HMI的標(biāo)準(zhǔn)配備；這類介面讓HMI與設(shè)備間溝通更加順暢，整合到現(xiàn)在正流行的網(wǎng)路及雲(yún)端科技，亦可以達(dá)成設(shè)備遠(yuǎn)端監(jiān)控發(fā)展的目標(biāo)。

由於硬體系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展，在近年來(lái)快速成長(zhǎng)，HMI的硬體水準(zhǔn)也逐漸趨近極限，廠商同時(shí)開始思考，如何建立產(chǎn)品的不可替代性。因此，軟體系統(tǒng)也成為HMI廠商重視的層面。

在HMI軟體系統(tǒng)普及發(fā)展的諸多因素中，技術(shù)的推動(dòng)與市場(chǎng)需求同步帶動(dòng)了自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而其中製造業(yè)的需求可說(shuō)是成長(zhǎng)主因，這也讓HMI系統(tǒng)多朝自動(dòng)化軟體方向推進(jìn)。製造業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)了對(duì)自動(dòng)化軟體需求的提升，也決定了自動(dòng)化軟體將由過(guò)去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向更高和更廣的層面發(fā)展；有業(yè)者就指出，需求決定產(chǎn)品，只有滿足需求的產(chǎn)品才有生存的空間，這是不變的規(guī)律。

整合通訊介面 讓溝通更全面

在自動(dòng)化系統(tǒng)整合的要求提升上，通訊介面的整合也是一項(xiàng)重點(diǎn)。由於現(xiàn)在的HMI並不僅只於做為輸出入的介面，在工廠自動(dòng)化的層次上，更強(qiáng)調(diào)必須即時(shí)反應(yīng)與監(jiān)控，尤其是遠(yuǎn)端監(jiān)控溝通，這類功能絕對(duì)需要網(wǎng)路，其中Ethernet通訊介面、e-mail、Web Server 及FTP Server/Client等網(wǎng)路功能，已是HMI的基本配備，由於目前將「網(wǎng)路」是為工廠端主流配備已成為趨勢(shì)，透過(guò)網(wǎng)路可讓設(shè)備進(jìn)行更直效的溝通，甚至跟PC端的SCADA等系統(tǒng)連結(jié)，均相當(dāng)容易；或是針對(duì)類似於EtherCAT，已在歐洲有相當(dāng)?shù)膩?zhàn)有率的通訊介面，供應(yīng)商均透過(guò)這些介面的支援來(lái)擴(kuò)展當(dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)。

通訊埠的增加，主要是因應(yīng)目前生產(chǎn)線機(jī)臺(tái)上所連結(jié)的設(shè)備愈趨複雜，在機(jī)臺(tái)功能需求增加的情況下，以過(guò)去的人機(jī)通訊介面，將會(huì)陷入到處「配線」的窘境，因此預(yù)留擴(kuò)充可能的通訊埠，讓HMI得以全面整合生產(chǎn)線的整體控制；雖然在工控領(lǐng)域仍存在封閉式系統(tǒng)，但開放式的EtherNet將持續(xù)受到青睞，如此的發(fā)展趨勢(shì)將是一定的，這也是工控領(lǐng)域在通訊介面得不斷擴(kuò)充的重要原因。

智慧工廠下的HMI

「?jìng)鹘y(tǒng)的HMI角色相當(dāng)固定，就是直接安裝在機(jī)器設(shè)備上，顯示設(shè)備的各種數(shù)值與操作介面，不過(guò)進(jìn)入智慧工廠時(shí)代，事情開始有了轉(zhuǎn)變。」艾訊企劃部經(jīng)理徐維駿指出，智慧工廠改變了生產(chǎn)思維，生產(chǎn)思維則改變了生產(chǎn)模式，以產(chǎn)品檢測(cè)為例，以往的生產(chǎn)模式，是產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，逐站檢查產(chǎn)品品質(zhì)，這種逐一檢測(cè)的方式，往往要耗費(fèi)大量時(shí)間，延遲出貨速度，在智慧工廠的產(chǎn)線中，各設(shè)備所建置的感測(cè)器，在生產(chǎn)時(shí)即已自動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)品，當(dāng)原物料開始一離開生產(chǎn)環(huán)節(jié)，就已確認(rèn)過(guò)品質(zhì)，透過(guò)感測(cè)器快速且精確的檢測(cè)，只是智慧工廠生產(chǎn)線的一環(huán)，未來(lái)所有的生產(chǎn)設(shè)備都會(huì)建入感測(cè)器，自行監(jiān)測(cè)產(chǎn)品品質(zhì)與設(shè)備狀態(tài)，在此情況下，HMI會(huì)有何改變？

圖3 : 艾訊企劃部經(jīng)理徐維駿指出，在智慧工廠趨勢(shì)下，HMI在軟硬體兩端，都將開始改變。(攝影／王明德)

徐維駿指出，當(dāng)生產(chǎn)線所有的設(shè)備都有感測(cè)器，感測(cè)數(shù)據(jù)的擷取累積將成為智慧工廠中最重要的流程之一，而HMI就會(huì)是負(fù)責(zé)集中、處理這些數(shù)據(jù)的重要平臺(tái)，在此趨勢(shì)下，HMI在軟硬體兩端，都將開始改變，在硬體方面，HMI的 CPU等級(jí)勢(shì)必開始提昇，介面部份，則會(huì)有更多規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)駐，更高價(jià)值的HMI將會(huì)開始問(wèn)世。

圖4 : HMI逐漸走向垂直專業(yè)架構(gòu)，以往一機(jī)適用於全部市場(chǎng)的方式已逐漸消失。(攝影／王明德)

由這個(gè)趨勢(shì)也可看出HMI這幾年的市場(chǎng)走向，小尺寸螢?zāi)坏腍MI在這幾年開始陷入紅海市場(chǎng)，尤其是大陸廠商大舉投入後，小型HMI甚至開始以寸計(jì)價(jià)，面對(duì)利潤(rùn)極端微薄的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，臺(tái)灣廠商開始調(diào)整產(chǎn)品重心，將產(chǎn)品往中高階方向走，徐維駿指出，小尺寸HMI通常只有操作功能，技術(shù)層次並不高，因此價(jià)格成唯一訴求，中大尺寸的HMI則以多功能取向，更高功能代表其附加價(jià)值越高，在此市場(chǎng)，導(dǎo)入的企業(yè)不會(huì)只注重單一設(shè)備功能，而是全面考量HMI與其他設(shè)備整合後所產(chǎn)生的價(jià)值。

導(dǎo)入新技術(shù) 引發(fā)更多成長(zhǎng)空間

圖5 : HMI重視的是「穩(wěn)定」，所以在軟硬體上也以此一需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。近年來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，隨著電腦系統(tǒng)與周邊技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了顯著的改變，因應(yīng)這項(xiàng)趨勢(shì)，在未來(lái)「上位資料收集單元」與「現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備」之間的關(guān)係將會(huì)愈加緊密，包括設(shè)備網(wǎng)路的提升，產(chǎn)線資料的e化，以及軟體介面的統(tǒng)合等功能，將轉(zhuǎn)換成自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)功能，未來(lái)將持續(xù)開發(fā)智慧型周邊、開發(fā)軟體，以及更人性化的維護(hù)機(jī)制為目標(biāo)，這已是廠商在HMI上發(fā)展的共通想像。

至於未來(lái)發(fā)展，由於HMI現(xiàn)在所使用的處理器多與行動(dòng)電話相似，在軟體系統(tǒng)發(fā)展上，是否有可能導(dǎo)入像是現(xiàn)在Android系統(tǒng)的OS開放式介面，這可能將會(huì)對(duì)工控產(chǎn)業(yè)造成一定程度的衝擊；行動(dòng)電話的技術(shù)發(fā)展或許也是HMI的借鏡對(duì)象，如此發(fā)展下去，HMI也將不僅只是HMI，相信會(huì)存在著更多的想像空間。

圖6 : 現(xiàn)在的HMI並不僅只於做為輸出入的介面，在工廠自動(dòng)化的層次上，更強(qiáng)調(diào)必須即時(shí)反應(yīng)與監(jiān)控。