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

在全球人力成本日渐高昂，制造业对自动化技术的倚赖越来越深，外在的市场需求提升与内部技术的快速进展，让生产设备在制造业的体系中，产生了与以往截然不同角色变化，其中长期以来均扮演人机两端介接桥梁的HMI，也在这波变革中有了重新定位。

过去HMI向来与SCADA相互搭配，呈现系统的运作状况，後来触控技术逐渐成熟，HMI的输入更为简易，传统的按键式开关开始被部份取代，HMI成为设备的操作介面，时至今日，这仍是多数制造现场的HMI主要使用方式。

开放式架构 打造新世代HMI

这两年「智慧制造」概念兴起，作为制造设备唯一的显示介面，HMI的角色再次产生变化，由於「智慧制造」系统讲究高整合，以利於与系统中的其他子系统相互链结，高整合需求刺激出此新世代HMI的特色，包括相容性、可网路远端监控…等，而这些特色的形成，都指向同一个来源━「开放性架构」，由於采取开放性架构，所有系统的技术都取材於市面上已成熟的共通技术，因此系统之间的彼此可无缝相容，当系统要重组或扩充时如加入网路远端监控，也可以轻易变动。

图2 : 目前HMI最主要的应用仍为工业自动化产业。（source:Kob-Flex）

开放式架构不单指硬体，新世代HMI的软体对开放性的需求完全不低於硬体，由於智慧制造讲究高整合，现在制造端的软体也需与後端管理系统像是ERP、MES连结，让系统内所有资讯不但可以无障碍的快速流动，而且这些资讯都被化为易於读取、交换的数据，让人与机器更容易沟通，也让机器与机器之间有了统一且便捷的讯息转换介面。

这种资讯整合的「可视化」已成为HMI的发展趋势，从单纯的显示资讯到复杂生产系统前後端间的连接点，HMI必须能从不同系统中，存取需要资讯以供使用者叁考，因此软体的强化连结与资讯传输的扩充，已成为现在在工厂自动化系统的HMI选购着力点。

业者指出，从近几年的发展趋势来看，HMI的硬体技术已然成熟，目前的技术足敷系统业者使用，因此未来HMI的市场竞争将会以软体为主，过去在封闭的环境系统进行整合，可能需要添加多种设备才能完成通讯整合，在现在开放的架构下，由於资讯的处理较为透明，反而更能跨领域涵盖自动化的整合及资讯的串连，这也是近年来HMI厂商纷纷强化OPC UA、SQL资料库以及各类第三方.NET元件进行整合的主因。

软硬兼修 HMI再进化

就整体架构来看，目前市场上的HMI厂商可分为两类，一类是专业HMI厂商，另一则是工业电脑厂商，两者产品的主要差异是软硬体的整合。专业HMI厂商都有自己设计的软体，以软硬整合方式布局市场，工业电脑厂商则是系统整合厂商分工，工业电脑厂商提供硬体，系统整合厂商再根据自己需求设计软体。在过去的自动化系统中，这种软硬分工的模式有其优势，由於系统单纯（硬体设备变动不大）、应用单纯（都只为制造用途），软硬体都可设计为单一模式的系统，不过在新世代的自动化概念下，这种作法渐渐受到限制，首先是单一模式的软硬体设计缺乏扩充弹性，难以产生附加价值，在软体部份，这类模式的软体设计经验仅停驻在此一模式，无法累积经验，将之延伸应用到其他类型产品。

回过头来看专业型HMI，此类型厂商的HMI与其自行研发的作业软体平台结合，产品软硬合一，在出厂前就有一定程度的稳定运作保障，其软硬体都为开放式架构，不仅硬体面可轻易扩充，软体方面，也因其不是为单一架构或领域所设计，当系统有扩充需求或系统厂商承接到其他领域案件时，其大部份软体设计概念可以直接转移，不必再针对这些改变重新设计，大幅缩短系统修改或产品出货的时间，因此对缺发设计能力或要求产品快速上市的系统厂商来说，是相对较隹的选择。

图3 : 制造现场资讯的可视化已成HMI的发展趋势。（source: WA3000 Industrial Automation）

在应用领域方面，目前HMI最主要的应用仍为工业自动化产业，早期HMI以显示大量开关、指示灯号、产线情报或故障警示等讯息，来取代传统开关与灯号元件，其功能局限在启动或停止某个设备；新世代的HMI除了提高核心CPU的速度、多样化的显示画面之外，还提供更多通讯埠以连接外部介面，进而达到讯息整合目的，在自动化整合领域，厂商也开始走向以完整解决方案的提供者，此一改变让HMI延伸出更多的应用。

应用之路逐渐宽广

除工业自动化外，HMI目前的重点应用还包括建筑、医疗、船舶、能源、车载…等领域，这些领域都各有其不同规格需求。在建筑应用中，HMI主要作为楼宇节能系统的操控与显示平台，这种楼宇种类除了一般观念中的办公、住宅大楼，也包括工厂厂房，在全球一片节能议题中，工厂与住宅的减碳已成为各国必须严肃面对的课题，建筑节能系统主要架构是透过建置於各能源使用设备的感测节点，撷取用电讯息，并透过控制器加以调节，而各设备的能源使用量必须化为确实数据显示，以供管控人员辨识并操作设定，HMI就是扮演此一重要角色，而这类系统需要与大量异系统链接，因此其产品必须为开放性架构方能胜任。

另一个值得提出讨论的应用趋势也是能源，不过是属於发电端而非节能，在环境保护意识下，现在全球各国纷纷发展洁净能源，其中太阳能与风力被视为最具潜力的两种能源。

在这两者中，太阳能又是重点中的重点，太阳能系统是由太阳能板、太阳能电池、控制系统所构成，透过太阳能板撷取阳光中的光能与热能，再以太阳能电池进行光电转换，把阳光中包含的能量转化为电能，控制系统必须时时让太阳能板控制在最隹受光角度，同时管控太阳能电池的蓄电量，HMI在此负责各类讯息的显示与系统操作重责，因此对产品规格有相当高的要求。

综观来看，技术与市场应用两端的相互刺激，让HMI产生了与以往的不同样貌。在技术方面，硬体与软体整合不但有更隹的稳定度，更不断产生出附加价值，技术的提升让应用更为宽广，无论是原本的工业制造或现在正囹的能源应用，已进化的HMI都能胜任其职，成为新世代智慧系统的人机沟通桥梁。