工業4.0趨勢橫掃全球製造業，不過與之前幾次工業革命不同的是，工業4.0結合了人類社會中已然成熟的另一技術－IT，IT與OT系統的整合，不只提升了過去OT系統的價值，更讓製造系統有全然不同的面貌與想像，最顯而易見的例子就是訊息的流通。

過去製造系統的架構封閉，訊息只為單一設備所用，不過在IT技術導入後，在工業網路的鏈接下，設備之間的訊息不但可以快速、無縫流動，同時也全面可視，對製造系統來說，可視化不只是讓設備更容易被掌控，設備訊息還可延伸出更高價值。

在製造業中，過去廠區設備各自獨立，每個站點都由專責人員把持，其它站區人員很難知道廠區實際運作情況，上端管理階層也因為工廠可視化不足造成製程效率無法有效掌控。

圖1 : 在製造業中，過去廠區設備各自獨立，很難知道各廠區實際運作情況，上端管理階層也因為工廠可視化不足造成製程效率無法有效掌控。

以往為了加強工廠資訊的掌握，往往必須架構一套製造執行系統，藉由製程參數的控制、機台稼動、機台狀態、人員績效、訂單進度、即時產能，有效管控作業現場，資訊收集必須仰賴機器設備與軟體平台連結，或是輸入條碼與表單等方式，讓資料庫的內容更完整，而近年來在製造業智慧化啟動後，IT與OT系統開始，也讓製程可視化進一步提升，過去只負責簡單的人與機器間溝通的HMI，有了更吃重的全新角色。

工廠可視化 加快HMI發展腳步

@內文客戶端對於工廠可視化的強烈需求，無疑加快了HMI在規格上的演進腳步。早期觸控螢幕規格大都是3.5吋左右的單色面板，解析度低，只能顯示簡單的資訊內容，不過現在客戶端需求複雜化，設計也更趨多元化。

圖2 : HMI全面整合生產線已是未來趨勢。（Source: Siemens）

就有業者指出，HMI產品的發展，從來不是因為科技進步而提升，這類產品的演進，多是因產業應用模式習慣的需求所造成，客戶因使用經驗提出相關需求，產業才會跟進，成為標準化的產品，這種因應客製化需求而生的產品供給，在逐漸模式化後，才成為市場主流的標準品產品。

像是通訊系統，過去以RS-232為基本的通訊介面，後期再加入RS-485等規格，讓系統可以進行短中長距離的通訊，目前這幾種通訊協定已成為業界主要規範。

此外，隨著客戶端需求增加，監控功能也由工廠內部區網的直接連繫，轉為可透過Ethernet進行遠端的監控操作；廠區地點不論何處，企業總部都可透過Ethernet得到完整資訊，讓以往高階HMI專屬的Web化功能，普及至一般中階產品。

遠端資料傳輸 實現工廠可視化夢想

目前工廠自動化產品，仍以有線網絡做為控制主流，但在資料傳輸方面，無線系統已成為應用選擇之一，尤其在生產線較為彈性或範圍較大的廠區，由於設備變動可能性大，容易造成無法佈線的窘境，或佈線成本過高等問題，無線傳輸就成為選擇方案，依照不同應用層面，這部分目前包括Wi-Fi、藍牙，甚至是4G都是可採用的技術。

從應用面來看，在機動性較高的工廠環境中，可以長距離通訊系統傳輸資料，以藍牙整合倉儲管理，加上GPS掌握人員及設備動向，就可搭配監控倉儲的堆高機或車輛等使用；此外HMI的應用觸角也延伸到倉儲盤點領域應用上，結合 RFID與GPS技術，讓倉儲與廠務人員用於盤點及巡查。

相對於有線網絡，過去多認為無線傳輸是工廠環境中穩定較差的通訊架構，但如果是在非控制層面的通訊而言，目前已然足夠，透過無線傳輸系統持續傳送封包，在系統後端仍可以整合所有資料，而擺脫了線路的束縛，產品的應用層面相對更為廣泛。

因應不同的環境及應用，HMI也會有不同的因應變化，雖然規格大同小異，但在不同產業的應用上，也會產生不同的應用做法。HMI多裝設在廠區中，因廠區環境因素，對於產品也有不同的要求。

圖3 : 一般工具機或小型加工廠的HMI，其功能需求簡單功能。（攝影／王明德）

例如在高粉塵的環境中，粉塵不但容易卡住設備內部的機械結構，其中酸鹼性物質也會侵蝕機台，在此態勢下，如何維持設備的穩定性就成為重要的課題。

針對此一問題，工控業界目前的作法是採取密閉式設計，而部分製造業如食品藥物生產，需要定時機台清潔，此類產線所需的部件，除了密閉之外，還需要有IP等級的防水設計與不鏽鋼之類的特殊材質，外觀方面也需要設計為全平面，解決了這個問題，以有效防堵微生物孳生，做到完全抗菌的處理。

滿足客戶需求才是關鍵

HMI的應用多元，其市場結構也大不相同，針對客戶需求提供適合的解決方案，一直是HMI廠商的產品研發重點。一般工具機或小型加工廠的HMI，其功能需求簡單功能，狀況發生時，可透過操作人員直接進行故障排除，功能簡單、價格便宜的產品，是最適合此類型用戶的解決方案。

至於中、大型的產線、廠區管理等，Web HMI會是首選，導入企業再依據需求選擇生產追蹤管理、品質管理、零配件管理、機台預修保養、物料管理、報表入口網頁、載具管理等功能，整合企業資源，進行更有效的控管。

不論是大尺寸Web化的中、高階HMI，還是單色不具Ethernet功能的產品，都有適合的客戶群與應用方式，對製造業來說，導入無障礙，使用模式習慣合乎需求，就會是最好的系統，因此以可視化架構解決客戶痛點，將成為未來HMI的主要發展方向。

**刊頭圖：（source: automation.com）