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面对工业4.0 人机接口会如何发展?

施耐德电机旗下的Proface推出BLUE,让HMI进入新世代。

过去数十年来,人机接口扮演著机械与现场人员的操作与沟通接口,主要功能为单机的制程操作与信息显示。技术的进步,让HMI的发展由单机的操作接口,跨足到生产线乃至于整厂的监控及可视化装置,其重要性也跟著迅速提升,更延伸到与上位系统的沟通集成。

不过,传统PC-Based设备稳定性与可靠度提升的同时,HMI与其竞合关系也颇受瞩目,多方需求及技术的集成,HMI挟其友善操作环境与高度集成性,也似变型金刚一般,迈入新的领域。

HMI在传统在工厂自动化系统中,主要是扮演显示及操作接口,或是作为现场环境监控的平台,其角色相当单纯;工业4.0的新一波工业改革,HMI将朝向两种不同的应用模式发展, 传统工厂的简易单机设备搭配基本型人机,无涉及生产信息管理;

另一层次,以工业4.0为发展目标,将进行全厂或单一生产线的生产信息管理与效能分析,HMI将负起资料集成的角色,传递生产情报、警报履历、配方到上位信息系统。 新IT技术大举跨入自动化技术的同时,HMI也从制造现场的自动化系统的操作,产生了结构性变化,成为生产智能化的主要接口。

目前HMI装置由于技术的不断进步,在市场上已逐渐摆脱传统只是输入、输出的接口,基本型人机在近年来因为低成本, 市场需求不断成长。

但面对工业4.0的新趋势,具备集成能力以及多样性通讯的HMI将主导市场,例如广泛支持欧美日控制器、机械人手臂以及其它外围装置, 以解决新旧生产系统的集成问题。目前设备日趋庞大及复杂的趋势所致,操作者对HMI的要求也随著更为多元。

首先,当然是HMI操作的变化。HMI的设计,主要依循著操控模式可视化、直觉化的原则;不使用复杂的架构,以简单的方式显示信息,以及操作者的角度来观看、监控操作系统,提供影片、动画或滑动式操作,作为参考信息给现场使用者,以供操作者直觉式判读,或模仿学习、复制,就是避免让操作者在不熟悉系统操作的状况下,因误动作造成生产线非预期性死机,解决现场人员高流动率产生的人员培训成本以及误操作风险等问题。

此外,HMI的操作模式所考虑的重点,主要是考量便捷的因素,希望藉由广泛的通讯支持性减少人与机器沟通的困境,例如HMI与机械手臂直接通讯,让机械手臂的相关信息直接显示在HMI,透过高度集成系统能力之特性来完成操控,取代传统透过控制器的自动化系统。

虽然简化思考、直觉化操作,是HMI的主要设计重点,但设计HMI时仍必须考虑扩充性与亲合度,缩短初学者的学习曲线时间与满足熟练的操作者的灵活需求,在适当的地方让操作者建立自己的操作模式。为了让控制设计者缩短设计时间,在不同专案下可以迅速复制,未来HMI软件的编辑将以模块化设计为新趋势。

依前述需求,均让HMI设备在软硬件设计的层面上,必须提供更多的功能来满足操作者。因此,面对设备系统愈加复杂,HMI功能也跟著必须满足更多的需求;但相对而言,让HMI更加智能化,以满足操作者直觉性与行动化的需求,也是HMI设计的另一层面,而施耐德电机旗下的Proface提供完善的解决方案。

由于设备日益复杂,已无法将HMI局限于传统控制元件的角色,加上网络技术的蓬勃发展,同时具备操作、监控及资料分析能力的HMI,此类产品其通讯连结的扩充性功能,也成为新一代HMI产品的重要选项,Proface产品设计即符合以上需求,也让HMI从单机操控接口角色,转变为连结整厂智能化的重要接口。

由于硬件系统的技术发展,在近年来快速成长,HMI的硬件规格不再是唯一考量,因此,新软件架构、生产信息集成与广泛的通讯能力才能带给客户新的价值, 并协助客户以最有效益方式完成工业4.0的需求。

在HMI软件系统普及发展的诸多因素中,技术的推动与市场需求同步带动了自动化产业的发展,而其中制造业的需求可说是成长主因。制造业的发展,带来了对自动化软件需求的提升,也决定了自动化软件将由过去单纯的组态监控功能,向更高和更广的层面发展;身为领导品牌的Proface一直以市场的趋势需求为前端设计, 带给客户高附加价值。

从市场分析,HMI软件系统的发展,以HMI集成的自动化软件系统,正逐渐成为生产制造过程的核心角色。无论是终端用户或是HMI供应商,都希望透过单一自动化软件作为信息撷取和集成的工具。

面对工业4.0的需求,由于人机软件的友善接口,其上手度优于传统SCADA图控软件,成为客户在选择生产管理系统时, 新的选择平台。Proface 新的图控软件BOS,就是以HMI的亲民设计概念,并同时满足新旧生产系统的信息集成与管理。

综合而言,工业4.0的新世代,HMI软件与硬件的发展不再是单纯的显示功能, 更需具备与不同外围装置直接的通讯,不但可以降低系统成本,也能实时掌握生产信息与效能的分析与监控,再透过网络,直接传递各种资料至资料库或上位系统,完成生产现场与管理端的大数据分享与分析。

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