目前工業應用正進入數位轉型的時期，而HMI做為人與機械設備互動的橋梁，其軟硬體規格也將隨之有所不同。

工業控制的設備，一直是隨著實際應用的需求及新科技的導入，而不斷演進和轉變，人機介面（HMI）當然也是。目前工業應用正進入數位轉型的時期，而HMI做為人與機械設備互動的橋梁，其軟硬體規格也將隨之有所不同。

目前的數位轉型趨勢是全方位，包含第一線的生產機具設備，廠房內控制系統，到最上層的經營管理決策程序，其中所有的控制與通訊，都會被要求轉為數位的形式，也因此具備充分的數位資訊的顯示與處理能力，就成為目前HMI的基本條件。

顯示與操作

而從運作架構來看，傳統HMI的基本功能，就是安裝在可編程邏輯控制器（PLC）之前，用來顯示機台的工作狀態顯示（指示燈、文字、圖形等），並透過它來進行指令輸入的操作，以達成控制的功能。

到了數位化的智慧時代，這些基本的功能還是存在，但在處理的量與質都需大幅成長。首先，在顯示方面，多數據的可視化需求強烈，因此HMI要能夠更多的圖像化的資訊，以利生產流程的管理與廠房的控制，所以更大的顯示尺寸與更高解析的顯示面板就成為主流的規格。

另一方面，由於重視精確的視覺圖像，甚至更先進的應用還會使用3D模型，以提高現場人員的操作便利性，所以搭載更高等級的顯示解決方案或元件，也是目前HMI的發展趨勢。包含使用獨立的顯示晶片或新一代的整合型顯示晶片，以避免顯示延遲和運算緩慢的情形。

此外，為了搭配可視化風潮，並降低系統人員在資料可視化介面的開發負擔，諸多的HMI方案供應商也提供了視覺化界面的工具，甚至有專門的HMI可視化顯示介面方案的業者，以提供先進的顯示功能。

在操作方面，傳統的觸控操作依然是主流的介面，但控制的細緻程度必須大幅提升，例如導入多點的觸控方案，尤其是工業領域對於延遲和卡頓的狀況十分忌諱，因此提供流暢的觸控操作也是現代HMI設備的必備性能。

但隨著AR、VR，以及遠端控制應用的興起，HMI在操作介面的設計上，也需結合這類新興的裝置與應用，提供更多元的操作方式，例如語音和感測的技術。

圖1 : 多數據的可視化需求強烈， HMI要能夠更多的圖像化的資訊，以利生產流程的管理與廠房的控制。(source: smart HMI)

I/O與通訊

智慧化是製造業數位轉型的目標所在，而產線現場的機台在落實智慧化的過程中，會面臨導入更多控制功能的局面，不僅需處理的訊號複雜度更高，同時所使用的資料量也較過往更多，因此與PLC之間的通訊技術就必須升級。

在這個需求下，現場總線（fieldbus）的技術和標準也就有了新的發展，其中一個最明顯的轉變，就是結合乙太網路規範，並推出新一代的工業通訊協議，包含EtherCAT、PROFINET、Ethernet/IP、Modbus TCP與Ethernet Powerlink等，都已被普遍運用在PLC裝置上，以強化傳統介面的不足，增加在訊號傳輸的穩定性與即時性。

也因此，具備這些新一代通訊協議介面，就是目前智慧時代的HMI設備的要件之一。

另一方面，由於企業的數位轉型十分仰賴大數據的分析，所以整廠，甚至整個企業活動的數據的收集，是其發展的關鍵所在，例如在工業領域常用的監控與數據收集系統（Supervisory Control and Data Acquisition System，SCADA）就是其中一種，也因此對大數據應用系統與程式的對接，也是HMI不可或缺的功能。

由於這類大數據系統都是以PC為執行的基礎，並結合網路瀏覽器的應用程式來作介面。也因此，HMI對於PC系統與網路瀏覽器的支援，就必須與時俱進。它可分為硬體與軟體兩方面，在硬體方面，主要是對PC通訊與資料輸入輸出的支援，包含HDMI、USB、GB等級的乙太網路RJ-45，無線通訊的Wi-Fi介面等；軟體系統則是常態的Windows與Linux架構，但必須增加更多的Web圖形化的支援能力，以及對於遠端與行動裝置的同步功能。

圖2 : HMI的應用與技術示意圖。

另外，在物聯網的趨勢下，更多的感測器也會被佈署至工業領域，建構所謂的工業物聯網（IIoT），因此HMI也要有對接這些感測系統的能力，無論是透過閘道器或者其他的方案，此設計彈性都是不能迴避的考量。

運算邏輯系統

隨著接取的資料越來越多，視覺化運算的需求也同步增加，對於邏輯運算系統的要求自然也會隨之提高，才能夠滿足更加吃緊的數據處理任務。在這個前提下，更高性能的嵌入式處理器（CPU）就會更普遍的被使用。

目前主流的低功耗嵌入式CPU方案，仍是以英特爾為多數，並以雙核心的架構是最常見的方案。此外，使用ARM架構處理器的方案在更功耗敏感的領域也很常見。但近期AMD在技術上急起直追，在嵌入式市場也漸展露頭角，HMI上的搭載能見度也明顯提高。

而過往嵌入式處理器的運作頻率多在1 GHz～2 GHz之間，但在前述的數位趨勢下，部分的大尺寸與高階應用的HMI方案就必須採用更高運算頻率的方案，部分的運算頻率已超過3 GHz，以克服大數據應用的挑戰。

圖3 : 對HMI的應用來說，軟體的進化可能是影響使用體驗最關鍵的項目。(source:siemens)

當然處理器的效能提升，相對應的儲存與記憶體也要有所精進，才能讓資料處理的效能明顯提升，包含使用更高頻與高容量的主記憶體（SDRAM），內建更高容量的應用記憶體（SSD），更彈性的記憶體擴充方案，都是目前HMI裝置的運輯系統趨勢。

介面設計與編輯軟體

儘管數位轉型的需求帶動了硬體規格的提升。但對於HMI的應用來說，軟體的進化可能是影響使用體驗，以及降低操作與開發人員負擔最關鍵的項目。

這是因為在更複雜的數據流與應用程序的環境下，會增加HMI在可視化程式與介面設計上的困難，尤其是每個產線與工廠都有各自不同的資料與應用，因此使用易操作（直覺式）、模組化（拖放式）、開放性的整合編輯與設計工具，會是導入HMI系統時的重要考量。

另一方面，基於雲端運算、物聯網與行動式控制的需求，使用網頁式技術的操作介面也是未來必備的型態，因此採用HTML 5這類網路技術為基礎的操作介面設計，會是數位時代裡HMI開發的一大特色。這類型的Web HMI和Web APP的最大特色，就是具備跨平台的能力，這對身處物聯網時代的業者來說，會是重要的競爭力。

結語

數位轉型無疑會對製造流程裡的每一個環節產生影響，而HMI的角色因身處在設備與人員之間，所受的衝擊會更加明顯，再加上雲端與物聯網等新應用的導入，更改變了過往HMI的地位。

在角色與地位的雙重變化下，HMI無論是軟硬體和本身的應用功能都會有所不同，甚至是進一步整合廠房或產線上的其他設備。對開發者與採購者來說，整個設計與導入思維也要有所應對，才能實現數位轉型所擘劃的智慧未來。