HMI在自动化制造系统中，是唯一的图形化人机介面，过去HMI主要是连接PLC、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示萤幕显示，透过触控式萤幕、键盘等输入设备，输入工作参数或操作命令，让人与机器的资讯得以交流。不过，在智慧制造趋势下，HMI的角色将会开始改变。

就市场发展态势来看，云端与可视化将会是下一世代制造系统的既定趋势，透过工业物联网架构，让底层机台具备讯号撷取能力，并将所取得的资讯往上传送，让云端平台储存、分析相关资讯，从而制定出最佳化生产策略。而此一系统运作过程，设备的资讯不但必须快速流动，而且不同阶层的管理者都可透过经授权过的设备，在任何时间、地点查看到相关数据，透过可视化愿景的落实，提升制造系统效益。在云端与可视化趋势中，HMI的角色与功能也会同步进化。

HMI新角色–边缘运算

台达电子机电事业群运动控制事业部总经理蔡清雄博士就指出，从HMI的Human Machine Interface可以看出，最早之前的设备定义是人与机器的互通介面，不过在工业4.0架构中，制造系统之间需要互通资讯的，已不只是人与机器，机器与机器(Machine to Machine Interface；MMI)、机器与云端(Cloud to Machine Interface；CMI)也会是系统运作时相当频繁的工作，而在此定义的改变下，HMI的功能也会随之改变，过去仅做为控制设备数据显示的功能将会进一步延伸，强化其运算处理能力，扮演工业物联网架构中，边缘运算(Edge Computing)与闸道器(Gateway)的角色。

除了台达，北尔电子市场开发经理何辅仁也认为，边缘运算将会是HMI未来的重要功能之一，他进一步指出，导入的制造业者必须厘清，HMI与后端系统的运算资料归属，也就是那些资料要上云？那些资料留在终端即可，当然HMI与后端系统连接已成趋势，不过双方的传输并不一定要时时同步。对此蔡清雄表示，制造现场的设备运作快速，对即时性的需求相当高，不可能由后台的云端系统负责控制，云端平台的资讯分析，主要是透过产能的数据，分析制定出整体制程的改善方向，当下的即时指令，必须由位于现场、可精准掌握产线状况的HMI负责，方能让决策品质最佳化。

不过蔡清雄认为，制造业对云端HMI的需求目前仍未浮现，主要原因在于使用者对云端系统带来的价值，仍抱持观望态度，云端系统必须建构整体系统，而非只需添购一部HMI，但架构整体系统不但成本高昂，系统上线之后像是通讯、维修等费用也会开始产生，另一方面则是系统厂商宣称的服务内容，各制造业者都已有自己的一套运作模式，或许效能不如新系统高，不过一来运作时间久，熟悉度已高，二不必像新系统建置，必须在初期就投入大量成本，因此制造业者都仍抱持「能用就用」的心态，而这些实际面的考量，都是云端系统发展速度较慢的原因。

整合IT系统 落实可视化愿景

至于可视化部分，何辅仁指出HMI未来扮演的闸道器角色，将汇整上传底层设备撷取的资料至资料中心(Database)，供后端IT系统查看、分析，因此HMI必须与资料中心紧密连结，目前北尔就与第3方资料中心业者合作，提供相关服务，另外北尔的DashBoard平台，也可让管理者即时掌握各端点讯息，透过云端撷取各端点上传的数据，载透过特殊设计的介面平台，显示所选择的端点数据，为企业打造出精准的战情库。

除了后端IT系统的可视化外，现场的可视化则是与MES的链结，透过这两者的结合，让自动化系统产生了更多附加功能，包括生产追踪管理、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，以下就这些工厂可视化的管理功能进行分析。

图1 : 台达电子机电事业群运动控制事业部总经理蔡清雄指出，HMI的功能将会进一步延伸，强化其运算处理能力，扮演工业物联网架构中，边缘运算与闸道器的角色。(照片提供／台达电子)

生产追踪管理是工厂可视化的核心，利用建置在产线上的读取器读取每个产品批号，纪录每批产品的进出产线时间，目前的产品批号以条码为主，作业人员持扫描器读取资料，未来若RFID成为供应链主流技术，则货品读取会更快，多家HMI厂商也将RFID列为未来重点发展规格。生产追踪管理读取产品讯息后，利用网路将讯息即时送往后端系统，厂管人员可即刻在HMI上追踪工单(Work order)进度，另外也可利用此系统进行生产顺序排程，掌握出货顺序，生产追踪管理是工厂可视化的核心功能，其他功能都是围绕此模组建置出来。

品质管理是SCADA所延伸出来的功能之一，在生产过程中搜集资料，并运用统计的分析方式，即时发现异常的现象加以处理，以降低生产损失，品质管理系统可区分为几个部分，包括资料搜集、统计检验、呈现、处置等，资料搜集由生产追踪管理负责，统计检验则代表质管理系统所能提供的检验规则，当系统检验出不良品趋势增高后，便显示在HMI上，通知生产工程师进行处理。

零配件管理主要负责工厂中所有机台与零配件的管理，并建立与生产过程之间的互动关系，因此关于生产中的零配件及零配件库存管理都是相关的项目，零配件的系统规划目标应该包括机台基本资料维护、生产追踪管理模组整合、零配件进出与库存管理，在后端电脑上，也将所有机台进行颜色管理，利用不同颜色标示机台状况，让管理者不在现场也能即时监控生产状况。

机台预修保养系统是保养工序中最重要的软体工具，将机台与零配备的设定、型态、群组等资料建入系统后，系统会依设定的时间如日、周、季、年等时间自动通知保养人员，例如以电子邮件的发送，提醒保养人，除了主机台外，重要零配件也可列入系统一并保养，此外每次保养的历史纪录也会存档，供企业存查，以往这些功能都仅建置在后端系统介面，不过在HMI规格被强化后，也可兼具此功能，事先输入自动化系统的零配件维修周期，时间一到即提醒现场人员进行维修。

在软硬体架构方面，蔡清雄认为，近年来AI技术已然成熟，未来将会应用在制造业中，拥有AI运算能力的HMI，可透过深度学习，让工业物联网系统中的设备，具有自我诊断能力，他也指出，现在HMI的运算核心，已足以负荷工业物联网的资料量，不过随着整体系统的演进，未来HMI也会开始走向多核心，至于通讯埠的应用，由于必须与后端IT系统链接，何辅仁指出乙太网路埠仍是必备，其他的序列式通讯标准像是RS232、RS485等仍是必备，至于现场总线介面，就视各家设备应用选择，整体来说，HMI的通讯变化并不大。

市场持续展开 HMI稳定成长

面对工业4.0趋势，台达的工控产品近年来也加快智慧化脚步。在HMI部分，蔡清雄表示未来将会扩大整合面，赋予HMI更多功能。他进一步表示，未来的HMI会像现在的智慧手机，虽然仍具有通话功能，不过在有各种App程式后，智慧手机已不断延伸出拍照、上网、收发电子信件…等功能，HMI也会是如此，除了现有的设备控制外，在智慧制造系统下，强化过后的HMI将会被附加更多功能，例如内建条码读写器、相机。台达的HMI目前也往这个方向走，近期将会推出相关机种。

图2 : 北尔电子市场开发经理何辅仁表示，HMI必须与资料中心紧密连结，让后端IT系统可查看、分析资讯。 (摄影／王明德)

整体来看，与IT系统的链接，让现场设备的讯息可视化，将会是HMI在智慧制造变革中的第一个转变，不过要达到此一功能，前提是所有设备的数据都可被撷取。而这正是目前智慧制造系统建构时最困难的一步，由于多数老旧机台并没有感测器，要外加相关的功能模组也不容易。不过现在各界都正努力克服此一问题，例如经济部智慧机械办公室，就在今年起展开5年计画，预计推动9,000台以上机器安装Smart Machine Box(SMB)，加装SMB后，业者的设备可立即实现联网功能，以进行机器连线及收集生产资料，让生产管理变成可视化、生产排程优化，至于云端部分，目前制造商虽多处于观望态度，不过从长期来看，这仍然是明确趋势，只是制造业者的做法不同于一般消费性产品，会在短时间集体汰换旧设备，不是逐步替换，就是在新产线或新厂房建置时，再一并规划，因此云端在制造系统的成长不会是一夕爆发，而是缓步成长，未来的发展仍然乐观。