圖1 : （source:B&R Industrial Automation）

在全球人力成本日漸高昂，製造業對自動化技術的倚賴越來越深，外在的市場需求提升與內部技術的快速進展，讓生產設備在製造業的體系中，產生了與以往截然不同角色變化，其中長期以來均扮演人機兩端介接橋樑的HMI，也在這波變革中有了重新定位。

過去HMI向來與SCADA相互搭配，呈現系統的運作狀況，後來觸控技術逐漸成熟，HMI的輸入更為簡易，傳統的按鍵式開關開始被部份取代，HMI成為設備的操作介面，時至今日，這仍是多數製造現場的HMI主要使用方式。

開放式架構 打造新世代HMI

這兩年「智慧製造」概念興起，作為製造設備唯一的顯示介面，HMI的角色再次產生變化，由於「智慧製造」系統講究高整合，以利於與系統中的其他子系統相互鏈結，高整合需求刺激出此新世代HMI的特色，包括相容性、可網路遠端監控…等，而這些特色的形成，都指向同一個來源－「開放性架構」，由於採取開放性架構，所有系統的技術都取材於市面上已成熟的共通技術，因此系統之間的彼此可無縫相容，當系統要重組或擴充時如加入網路遠端監控，也可以輕易變動。

圖2 : 目前HMI最主要的應用仍為工業自動化產業。（source:Kob-Flex）

開放式架構不單指硬體，新世代HMI的軟體對開放性的需求完全不低於硬體，由於智慧製造講究高整合，現在製造端的軟體也需與後端管理系統像是ERP、MES連結，讓系統內所有資訊不但可以無障礙的快速流動，而且這些資訊都被化為易於讀取、交換的數據，讓人與機器更容易溝通，也讓機器與機器之間有了統一且便捷的訊息轉換介面。

這種資訊整合的「可視化」已成為HMI的發展趨勢，從單純的顯示資訊到複雜生產系統前後端間的連接點，HMI必須能從不同系統中，存取需要資訊以供使用者參考，因此軟體的強化連結與資訊傳輸的擴充，已成為現在在工廠自動化系統的HMI選購著力點。

業者指出，從近幾年的發展趨勢來看，HMI的硬體技術已然成熟，目前的技術足敷系統業者使用，因此未來HMI的市場競爭將會以軟體為主，過去在封閉的環境系統進行整合，可能需要添加多種設備才能完成通訊整合，在現在開放的架構下，由於資訊的處理較為透明，反而更能跨領域涵蓋自動化的整合及資訊的串連，這也是近年來HMI廠商紛紛強化OPC UA、SQL資料庫以及各類第三方.NET元件進行整合的主因。

軟硬兼修 HMI再進化

就整體架構來看，目前市場上的HMI廠商可分為兩類，一類是專業HMI廠商，另一則是工業電腦廠商，兩者產品的主要差異是軟硬體的整合。專業HMI廠商都有自己設計的軟體，以軟硬整合方式布局市場，工業電腦廠商則是系統整合廠商分工，工業電腦廠商提供硬體，系統整合廠商再根據自己需求設計軟體。在過去的自動化系統中，這種軟硬分工的模式有其優勢，由於系統單純（硬體設備變動不大）、應用單純（都只為製造用途），軟硬體都可設計為單一模式的系統，不過在新世代的自動化概念下，這種作法漸漸受到限制，首先是單一模式的軟硬體設計缺乏擴充彈性，難以產生附加價值，在軟體部份，這類模式的軟體設計經驗僅停駐在此一模式，無法累積經驗，將之延伸應用到其他類型產品。

回過頭來看專業型HMI，此類型廠商的HMI與其自行研發的作業軟體平台結合，產品軟硬合一，在出廠前就有一定程度的穩定運作保障，其軟硬體都為開放式架構，不僅硬體面可輕易擴充，軟體方面，也因其不是為單一架構或領域所設計，當系統有擴充需求或系統廠商承接到其他領域案件時，其大部份軟體設計概念可以直接轉移，不必再針對這些改變重新設計，大幅縮短系統修改或產品出貨的時間，因此對缺發設計能力或要求產品快速上市的系統廠商來說，是相對較佳的選擇。

圖3 : 製造現場資訊的可視化已成HMI的發展趨勢。（source: WA3000 Industrial Automation）

在應用領域方面，目前HMI最主要的應用仍為工業自動化產業，早期HMI以顯示大量開關、指示燈號、產線情報或故障警示等訊息，來取代傳統開關與燈號元件，其功能侷限在啟動或停止某個設備；新世代的HMI除了提高核心CPU的速度、多樣化的顯示畫面之外，還提供更多通訊埠以連接外部介面，進而達到訊息整合目的，在自動化整合領域，廠商也開始走向以完整解決方案的提供者，此一改變讓HMI延伸出更多的應用。

應用之路逐漸寬廣

除工業自動化外，HMI目前的重點應用還包括建築、醫療、船舶、能源、車載…等領域，這些領域都各有其不同規格需求。在建築應用中，HMI主要作為樓宇節能系統的操控與顯示平台，這種樓宇種類除了一般觀念中的辦公、住宅大樓，也包括工廠廠房，在全球一片節能議題中，工廠與住宅的減碳已成為各國必須嚴肅面對的課題，建築節能系統主要架構是透過建置於各能源使用設備的感測節點，擷取用電訊息，並透過控制器加以調節，而各設備的能源使用量必須化為確實數據顯示，以供管控人員辨識並操作設定，HMI就是扮演此一重要角色，而這類系統需要與大量異系統鏈接，因此其產品必須為開放性架構方能勝任。

另一個值得提出討論的應用趨勢也是能源，不過是屬於發電端而非節能，在環境保護意識下，現在全球各國紛紛發展潔淨能源，其中太陽能與風力被視為最具潛力的兩種能源。

在這兩者中，太陽能又是重點中的重點，太陽能系統是由太陽能板、太陽能電池、控制系統所構成，透過太陽能板擷取陽光中的光能與熱能，再以太陽能電池進行光電轉換，把陽光中包含的能量轉化為電能，控制系統必須時時讓太陽能板控制在最佳受光角度，同時管控太陽能電池的蓄電量，HMI在此負責各類訊息的顯示與系統操作重責，因此對產品規格有相當高的要求。

綜觀來看，技術與市場應用兩端的相互刺激，讓HMI產生了與以往的不同樣貌。在技術方面，硬體與軟體整合不但有更佳的穩定度，更不斷產生出附加價值，技術的提升讓應用更為寬廣，無論是原本的工業製造或現在正夯的能源應用，已進化的HMI都能勝任其職，成為新世代智慧系統的人機溝通橋樑。