工业4.0趋势横扫全球制造业，不过与之前几次工业革命不同的是，工业4.0结合了人类社会中已然成熟的另一技术－IT，IT与OT系统的整合，不只提升了过去OT系统的价值，更让制造系统有全然不同的面貌与想像，最显而易见的例子就是讯息的流通。

过去制造系统的架构封闭，讯息只为单一设备所用，不过在IT技术导入后，在工业网路的链接下，设备之间的讯息不但可以快速、无缝流动，同时也全面可视，对制造系统来说，可视化不只是让设备更容易被掌控，设备讯息还可延伸出更高价值。

在制造业中，过去厂区设备各自独立，每个站点都由专责人员把持，其它站区人员很难知道厂区实际运作情况，上端管理阶层也因为工厂可视化不足造成制程效率无法有效掌控。

图1 : 在制造业中，过去厂区设备各自独立，很难知道各厂区实际运作情况，上端管理阶层也因为工厂可视化不足造成制程效率无法有效掌控。

以往为了加强工厂资讯的掌握，往往必须架构一套制造执行系统，藉由制程参数的控制、机台稼动、机台状态、人员绩效、订单进度、即时产能，有效管控作业现场，资讯收集必须仰赖机器设备与软体平台连结，或是输入条码与表单等方式，让资料库的内容更完整，而近年来在制造业智慧化启动后，IT与OT系统开始，也让制程可视化进一步提升，过去只负责简单的人与机器间沟通的HMI，有了更吃重的全新角色。

工厂可视化 加快HMI发展脚步

@内文客户端对于工厂可视化的强烈需求，无疑加快了HMI在规格上的演进脚步。早期触控萤幕规格大都是3.5吋左右的单色面板，解析度低，只能显示简单的资讯内容，不过现在客户端需求复杂化，设计也更趋多元化。

图2 : HMI全面整合生产线已是未来趋势。（Source: Siemens）

就有业者指出，HMI产品的发展，从来不是因为科技进步而提升，这类产品的演进，多是因产业应用模式习惯的需求所造成，客户因使用经验提出相关需求，产业才会跟进，成为标准化的产品，这种因应客制化需求而生的产品供给，在逐渐模式化后，才成为市场主流的标准品产品。

像是通讯系统，过去以RS-232为基本的通讯介面，后期再加入RS-485等规格，让系统可以进行短中长距离的通讯，目前这几种通讯协定已成为业界主要规范。

此外，随着客户端需求增加，监控功能也由工厂内部区网的直接连系，转为可透过Ethernet进行远端的监控操作；厂区地点不论何处，企业总部都可透过Ethernet得到完整资讯，让以往高阶HMI专属的Web化功能，普及至一般中阶产品。

远端资料传输 实现工厂可视化梦想

目前工厂自动化产品，仍以有线网络做为控制主流，但在资料传输方面，无线系统已成为应用选择之一，尤其在生产线较为弹性或范围较大的厂区，由于设备变动可能性大，容易造成无法布线的窘境，或布线成本过高等问题，无线传输就成为选择方案，依照不同应用层面，这部分目前包括Wi-Fi、蓝牙，甚至是4G都是可采用的技术。

从应用面来看，在机动性较高的工厂环境中，可以长距离通讯系统传输资料，以蓝牙整合仓储管理，加上GPS掌握人员及设备动向，就可搭配监控仓储的堆高机或车辆等使用；此外HMI的应用触角也延伸到仓储盘点领域应用上，结合 RFID与GPS技术，让仓储与厂务人员用于盘点及巡查。

相对于有线网络，过去多认为无线传输是工厂环境中稳定较差的通讯架构，但如果是在非控制层面的通讯而言，目前已然足够，透过无线传输系统持续传送封包，在系统后端仍可以整合所有资料，而摆脱了线路的束缚，产品的应用层面相对更为广泛。

因应不同的环境及应用，HMI也会有不同的因应变化，虽然规格大同小异，但在不同产业的应用上，也会产生不同的应用做法。 HMI多装设在厂区中，因厂区环境因素，对于产品也有不同的要求。

图3 : 一般工具机或小型加工厂的HMI，其功能需求简单功能。（摄影／王明德）

例如在高粉尘的环境中，粉尘不但容易卡住设备内部的机械结构，其中酸碱性物质也会侵蚀机台，在此态势下，如何维持设备的稳定性就成为重要的课题。

针对此一问题，工控业界目前的作法是采取密闭式设计，而部分制造业如食品药物生产，需要定时机台清洁，此类产线所需的部件，除了密闭之外，还需要有IP等级的防水设计与不锈钢之类的特殊材质，外观方面也需要设计为全平面，解决了这个问题，以有效防堵微生物孳生，做到完全抗菌的处理。

满足客户需求才是关键

HMI的应用多元，其市场结构也大不相同，针对客户需求提供适合的解决方案，一直是HMI厂商的产品研发重点。一般工具机或小型加工厂的HMI，其功能需求简单功能，状况发生时，可透过操作人员直接进行故障排除，功能简单、价格便宜的产品，是最适合此类型用户的解决方案。

至于中、大型的产线、厂区管理等，Web HMI会是首选，导入企业再依据需求选择生产追踪管理、品质管理、零配件管理、机台预修保养、物料管理、报表入口网页、载具管理等功能，整合企业资源，进行更有效的控管。

不论是大尺寸Web化的中、高阶HMI，还是单色不具Ethernet功能的产品，都有适合的客户群与应用方式，对制造业来说，导入无障碍，使用模式习惯合乎需求，就会是最好的系统，因此以可视化架构解决客户痛点，将成为未来HMI的主要发展方向。

**刊头图：（source: automation.com）