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可视化刺激规格提升 厂商重新定义HMI角色
[作者 王明德]   2019年04月12日 星期五 浏览人次: [1584]


图1 :  HMI是制造系统中最重要的讯息显示介面,而在可视化趋势下,厂商开始重新定义HMI的角色,并赋予更强大的功能。(Source: Siemens)
图1 : HMI是制造系统中最重要的讯息显示介面,而在可视化趋势下,厂商开始重新定义HMI的角色,并赋予更强大的功能。(Source: Siemens)

可视化是智慧制造的重要概念,透过工业物联网底层设备撷取数据,再经由通讯网路将资料往上传送到云端平台,让设备数据可被储存与应用,而在这层层运作中,资料必须可视化方能让价值最大化。在智慧制造趋势中,人机介面(HMI)的角色也开始转变,除了仍持续作为工厂系统中最重要的数据显示介面,也将透过各种设计进一步提升制造现场的资讯可视度。


近年来AIoT成为物联网系统的重要发展,而边缘运算又是架构的设计趋势,边缘运算产生的大量资料,除了高即时性者之外,其他需要长期运算的数据都会传送到云端进行决策,可视化则是此过程的一环,透过可视化设计,让设备与设备、设备与人、设备与上层系统的所有传递讯息,都可被掌握。


凌华打造可视化数据之河

凌华科技平台产品中心嵌入式平台及模组事业处总监蔡雨利指出,在此转变中,未来的HMI已不仅是显示资料,还会具备传递资料的闸道器(Gatway)角色,高阶HMI还会加入深度学习(Deep learning)的演算能力,而在运算能力与频宽需求同步提升後,HMI所配备的规格也需要强化。


蔡雨利以凌华科技为例,凌华近期推出的Smart Panel,此一产品具备了HMI应有的COM port、USB等输出入埠,另外在从中阶软体介接BIOS,而如果应用端对於I/O有相异於此的需求,凌华则可以拿掉所有I/O,将所有原生讯号还回晶片组,再由此展出客户所需的I/O,这种已然完成90%,客户只需更动自己所需10%的方式,可让加快客制化速度,缩短产品上市时间。



图2 : 凌华科技平台产品中心嵌入式平台及模组事业处总监蔡雨利指出,未来的HMI已不仅是显示资料,还会具备传递资料的闸道器(Gatway)角色。(摄影/王明德)
图2 : 凌华科技平台产品中心嵌入式平台及模组事业处总监蔡雨利指出,未来的HMI已不仅是显示资料,还会具备传递资料的闸道器(Gatway)角色。(摄影/王明德)

另外,HMI除了读取资料外,输入也是必要功能,现在HMI的输入主要是透过键盘与触控,不过随着应用领域的拓广与影像识别技术的提升,也开始研发透过摄影机辨识使用者的手势,以此操作HMI的作法。


对於HMI的产品策略,蔡雨利指出凌华科技是从整个智慧化布局来看,透过即时资料沟通的核心技术,建立起Data River物联网平台,并发展微型技术服务方案(digital experiment as a service, DXS),协助客户导入物联网应用,在由数据、资讯、知识、智慧所构建的Data River中,每一层都需要透过传递、转换以转换为新价值,在Data River中,物联网的每一个环节除了贡献数据资料外,也由中拿取自己所需的资料,所有的数据都可被存取利用,如此一来,资料的价值就可最大化。


而在Data River的每一站,HMI都会是必要设备,例如机器与机器之间、机器与上层系统之间,都需要透过HMI的显示功能,让数据可视化,此外身处不同阶层资料转换环节的HMI,则会需要讯息的汇集与传送功能,此处的HMI就会扮演闸道器角色。由此看来,在新世代的智慧制造架构中,HMI的设置点将会越来越多,而不同环节也会对HMI有不同的功能需求。


台达全新人机介面(HMI)DOP-100系列 协助制造业智慧转型

台达观察近年市场发展趋势,表示在智慧制造趋势中,HMI所扮演的角色将会更多元,因此其规格也必须同步提升。一般自动化产线所使用的HMI,仍会以设备监控与数据显示为主要功能,但若是高智慧化产线,数位化影像处理例如运动控制模拟、数位双生(Digital Twin),就会是其HMI的功能要求之一,而要具备此功能,这类型HMI的运算能力必须有进一步的提升,近年来MCU与GPU效能愈来越强大,将有助於HMI在画面与模拟效果方面的呈现。


至於在传输介面,目前RS-232、RS-485仍是必要规格,而为了撷取机台设备数据,部分厂商会加入现场汇流排设计,例如台达就有EtherCAT介面的HMI,不过由於HMI并不涉及控制,因此现场汇流排仍以资料撷取与搜集为主,并不作为运动控制之用,另外乙太网路埠也是现在HMI的基本规格,过去自动化系统中,HMI只需对内传输资料,因此只需1个乙太网路埠,而在工业4.0体系下,讯号也需对外传输,此类型的HMI就会另外设计1组乙太网路埠。



图3 : 台达近期推出的HMI DOP-100,可协助产线和设备具备初步智慧化功能。(图片/台达电子提供)
图3 : 台达近期推出的HMI DOP-100,可协助产线和设备具备初步智慧化功能。(图片/台达电子提供)

至於近年来常提到的远端监控,台达依据本身的建置经验指出,制造业者可接受从手机、平板电脑等移动式装置监看现场机台状况的功能,但如果涉及控制层面,在无法全面掌握制造现场的所有资讯下,远端控制有其风险,因此业界的导入意愿仍然不高。


针对新世代制造系统,台达在近期推出了对应的HMI DOP-100系列,此款产品涵盖了各种制造系统的显示需求,共有4.3寸、7寸、10寸、12寸、15寸等多种尺寸,其中12寸与15寸强调其高亮度、高对比的高彩显示萤幕,已达True Color等级,在萤幕上的指标仪表移动非常平顺,另外也可做简单的图像辨识,透过机体上的摄影机扫描二维条码。


DOP-100也可与MES(制造执行系统)整合,作为产线标准作业程序的提示,显示产线每一站工单进度,同时MES也可由管理系统统一发出制程配方的指示,将讯息显示在HMI上,以此避免因过去手写方式所造成的错误。除此之外,DOP-100也可连接摄影机、PLC等,并拥有一定程度的安全监控功能,协助低阶产线,具备初步智慧化功能。


从整体发展来看,由於智慧制造强调系统的高度整合,因此各工控厂商的产品策略,已开始从过去的单机产品扩大到整体解决方案,即便是持续推出单机的厂商,也会搭配其他产品行销,以整体服务取代个别产品的销售,此一作法将让HMI厂商摆脱近年来的市场削价竞争态势,而以更完善周全的服务提升产品价值,并协助制造业智慧化升级。


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