人与机沟通平台的发展趋势

Big Data的时代来临，信息整合是现在必须处理的重点之一，也是人与机器发展的新方向。摄影：张世文

技术的进步，让HMI的发展由单机的操作界面，跨足到生产线乃至于整厂的监控及可视化装置，其重要性也跟着迅速提升，更衍生到新兴的应用领域，在多方需求及技术整合下，HMI也就此迈入新领域。

HMI在传统的工厂自动化系统中，主要是扮演显示及操作界面，或是作为现场环境监控的平台，其角色相当单纯；在近年来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，成为智能化的主要界面。

在如此的情况之下，由于目前客户多针对产品的性价比进行完整考量，因此在硬件系统发展已逐渐趋于顶峰之际，厂商也在不同的面向上增加功能，甚至对系统进行适度的变型规划，让HMI成为不同的形象呈现。

有些台厂从软件系统出发，透过整合性工具来进行信息整合，规划生产线的整厂应用，等于将HMI做为「中介者」，以数据抛转的方式设计完整信息蒐集，用以沟通产线与控制器之间的信息联结，从前端的传感器、中间的控制到后端的管理系统，协助厂商进行完整无缝的系统整合。

软硬整合

像是士电设计的HMI软件，系统定位在类SCADA式的架构，也就是说HMI可将产线的运作状况进行初步的分析，一方面是分担后端管理系统的运算，另一方面由于中端管理阶层所关注的，多是在产线的运作状况，如果可从HMI直接分析信息，也比从后端管理系统的庞大数据库中撷取信息来得方便与实时，这对现场管理者存在相当大的助益。尤其是在现况上HMI产品的硬件，已经有能力初步的进行数据分析统计，以及产线的报表输出，在系统架构上当然更具竞争力。

相较于竞争厂商，士电本身每半年就更新升级软件一次，主要的目的在功能强化。为什麽这麽积极？士电也不讳言，主要的原因仍然在面对市场竞争，以功能强化来符合使用者的需求，而其中最重要的，就是近期相当受到重视的「使用者体验」，而在软件的设计上，则体现在系统的「表现力」和「亲和性」。

士电举例，像是可以在相同系统上进行连动规划的「通用元件」，就是他们在与客户访谈后所作出的新规划；它可以透过连动设计将不同的HMI进行连动，让设定者可以简化工作，而系统操作也可以更无缝连结。

除此之外，系统设定的方便性与整合性，也是客户主要选择的项目。像是有客户就会直接针对编辑呈现的「置中」提出要求，这些小细节的留意，可能会成为客户选择的成败关键。

系统控制与信息分析

除此之外，HMI也从传统的单机控制逐渐整合到系统发展，因此在视角上，HMI的定位也跟着逐步提升。

以系统管理的角度来说，系统整合的重点，乃在于「信息」的无缝连结与应用。以如此角度观察，基本上工厂乃至设备的可视化，让控制者得以全盘掌握制程的现况，让控制者得以在控管制程的同时，减少因系统故障所造成的偏差；此外，制程中的相关数据均可保留在数据库中，更因为信息的整合，得以建立产品制造的「智能组合」，甚至加上大数据分析，让工厂自动化更晋身至「智能化」。因此，以软件为核心的高度整合，成为设备自动化必须采取的优先态度。

针对HMI，由于它是直觉式操作的装置，在使用的过程中，绝对不能让操作者「用」起来麻烦；此外HMI最大的价值，在于可以将复杂的工作简化成直觉化的指令，由于HMI产品的生命周期长，必须让操作者以习惯的方式来运用，才能达到最大的效果。

对于系统的线上控制及整厂信息整合，厂商必须进行相当的规划。透过与以太网络的联结，系统透过PC将产线中HMI所呈现的信息进行整合，并可以做到初步的控制；这可以说因为HMI对于信息的可视化，同时带动了周边系统信息的完整整合，也建立了工厂智能化的完整模式。

HMI设备从传统单纯显示工业设备的各项数值，到现在透过各种不同的图型化元件来进行显示与操作，这其实透露出HMI的角色重要性的提升，从过去与传统现场端工控设备连结，到现在与后端管理系统进行数据的整合交换，我们可以发现，愈来愈多的要求直接赋予到HMI的身上。

自动化系统从工厂端到系统端，甚至现在可以连结到云端，HMI的角色已不仅是单机或生产线的控制输出入角色，信息整合的「可视化」成为其发展趋势，从单纯的显示信息到复杂生产系统前后端间的连接点，HMI必须能从不同系统中，存取需要信息以供使用者参考。

平台+控制  整合更直觉

另外一个角度，则是透过HMI功能强化的思维来进行定位。这是把HMI定位在「控制界面」的角色，也是厂商解决的一种方案思维。

以台达为例，其人机控制器HMC(Human Machine Interface with Controller)就是一例。HMC为一款内建PLC的人机界面，除了原有的人机界面功能外还内建了PLC控制器功能，可以说是PLC与HMI的结合。除了透过屏幕显示信息及控制排程外，在逻辑控制上HMC也可以发挥PLC的功能来直接进行；而为了确保PLC程序的执行效率，除了原有的HMI运算的RISC架构CPU外，另外还加上一颗PLC程序专用的DSP(Digital Signal Processor)，进行系统的整合。

DSP控制效果与连续系统相当接近，归功于强大的数据运算处理功能，即使在复杂的控制中，一样可以取得极小的采样周期。利用DSP的实时运算，进行复杂的计算，精度愈高，速度也愈快。基于这样架构下的分时多工处理，让HMC可以在同一时间内执行不同的应用，相关协调无须透过通讯界面再行沟通，直接透过内部暂存器进行，可让协同运作几乎以零时差的方式达成，这也可以达成系统精简化的完整解决方案。

简单来说，在价值上，HMC可将机电整合问题简单化，大幅缩短开发时间，电控成本降低30%，且拥有自主的开发知识，让自动化系统的整合价值最佳化。

综观来看，无论是软件或硬件，HMI的规格都已产生变革，由于自动化系统的整合速度加快，HMI与异系统的链结也会越来越紧密，未来不管是对内的软件设计或对外的周边支持，HMI都将迈入另一个新时代。