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可視化刺激規格提升 廠商重新定義HMI角色
[作者 王明德]   2019年04月12日 星期五 瀏覽人次: [2906]


圖1 :  HMI是製造系統中最重要的訊息顯示介面,而在可視化趨勢下,廠商開始重新定義HMI的角色,並賦予更強大的功能。(Source: Siemens)
圖1 : HMI是製造系統中最重要的訊息顯示介面,而在可視化趨勢下,廠商開始重新定義HMI的角色,並賦予更強大的功能。(Source: Siemens)

可視化是智慧製造的重要概念,透過工業物聯網底層設備擷取數據,再經由通訊網路將資料往上傳送到雲端平台,讓設備數據可被儲存與應用,而在這層層運作中,資料必須可視化方能讓價值最大化。在智慧製造趨勢中,人機介面(HMI)的角色也開始轉變,除了仍持續作為工廠系統中最重要的數據顯示介面,也將透過各種設計進一步提升製造現場的資訊可視度。


近年來AIoT成為物聯網系統的重要發展,而邊緣運算又是架構的設計趨勢,邊緣運算產生的大量資料,除了高即時性者之外,其他需要長期運算的數據都會傳送到雲端進行決策,可視化則是此過程的一環,透過可視化設計,讓設備與設備、設備與人、設備與上層系統的所有傳遞訊息,都可被掌握。


凌華打造可視化數據之河

凌華科技平台產品中心嵌入式平台及模組事業處總監蔡雨利指出,在此轉變中,未來的HMI已不僅是顯示資料,還會具備傳遞資料的閘道器(Gatway)角色,高階HMI還會加入深度學習(Deep learning)的演算能力,而在運算能力與頻寬需求同步提升後,HMI所配備的規格也需要強化。


蔡雨利以凌華科技為例,凌華近期推出的Smart Panel,此一產品具備了HMI應有的COM port、USB等輸出入埠,另外在從中階軟體介接BIOS,而如果應用端對於I/O有相異於此的需求,凌華則可以拿掉所有I/O,將所有原生訊號還回晶片組,再由此展出客戶所需的I/O,這種已然完成90%,客戶只需更動自己所需10%的方式,可讓加快客製化速度,縮短產品上市時間。



圖2 : 凌華科技平台產品中心嵌入式平台及模組事業處總監蔡雨利指出,未來的HMI已不僅是顯示資料,還會具備傳遞資料的閘道器(Gatway)角色。(攝影/王明德)
圖2 : 凌華科技平台產品中心嵌入式平台及模組事業處總監蔡雨利指出,未來的HMI已不僅是顯示資料,還會具備傳遞資料的閘道器(Gatway)角色。(攝影/王明德)

另外,HMI除了讀取資料外,輸入也是必要功能,現在HMI的輸入主要是透過鍵盤與觸控,不過隨著應用領域的拓廣與影像識別技術的提升,也開始研發透過攝影機辨識使用者的手勢,以此操作HMI的作法。


對於HMI的產品策略,蔡雨利指出凌華科技是從整個智慧化布局來看,透過即時資料溝通的核心技術,建立起Data River物聯網平台,並發展微型技術服務方案(digital experiment as a service, DXS),協助客戶導入物聯網應用,在由數據、資訊、知識、智慧所構建的Data River中,每一層都需要透過傳遞、轉換以轉換為新價值,在Data River中,物聯網的每一個環節除了貢獻數據資料外,也由中拿取自己所需的資料,所有的數據都可被存取利用,如此一來,資料的價值就可最大化。


而在Data River的每一站,HMI都會是必要設備,例如機器與機器之間、機器與上層系統之間,都需要透過HMI的顯示功能,讓數據可視化,此外身處不同階層資料轉換環節的HMI,則會需要訊息的匯集與傳送功能,此處的HMI就會扮演閘道器角色。由此看來,在新世代的智慧製造架構中,HMI的設置點將會越來越多,而不同環節也會對HMI有不同的功能需求。


台達全新人機介面(HMI)DOP-100系列 協助製造業智慧轉型

台達觀察近年市場發展趨勢,表示在智慧製造趨勢中,HMI所扮演的角色將會更多元,因此其規格也必須同步提升。一般自動化產線所使用的HMI,仍會以設備監控與數據顯示為主要功能,但若是高智慧化產線,數位化影像處理例如運動控制模擬、數位雙生(Digital Twin),就會是其HMI的功能要求之一,而要具備此功能,這類型HMI的運算能力必須有進一步的提升,近年來MCU與GPU效能愈來越強大,將有助於HMI在畫面與模擬效果方面的呈現。


至於在傳輸介面,目前RS-232、RS-485仍是必要規格,而為了擷取機台設備數據,部分廠商會加入現場匯流排設計,例如台達就有EtherCAT介面的HMI,不過由於HMI並不涉及控制,因此現場匯流排仍以資料擷取與蒐集為主,並不作為運動控制之用,另外乙太網路埠也是現在HMI的基本規格,過去自動化系統中,HMI只需對內傳輸資料,因此只需1個乙太網路埠,而在工業4.0體系下,訊號也需對外傳輸,此類型的HMI就會另外設計1組乙太網路埠。



圖3 : 台達近期推出的HMI DOP-100,可協助產線和設備具備初步智慧化功能。(圖片/台達電子提供)
圖3 : 台達近期推出的HMI DOP-100,可協助產線和設備具備初步智慧化功能。(圖片/台達電子提供)

至於近年來常提到的遠端監控,台達依據本身的建置經驗指出,製造業者可接受從手機、平板電腦等移動式裝置監看現場機台狀況的功能,但如果涉及控制層面,在無法全面掌握製造現場的所有資訊下,遠端控制有其風險,因此業界的導入意願仍然不高。


針對新世代製造系統,台達在近期推出了對應的HMI DOP-100系列,此款產品涵蓋了各種製造系統的顯示需求,共有4.3吋、7吋、10吋、12吋、15吋等多種尺寸,其中12吋與15吋強調其高亮度、高對比的高彩顯示螢幕,已達True Color等級,在螢幕上的指標儀表移動非常平順,另外也可做簡單的圖像辨識,透過機體上的攝影機掃描二維條碼。


DOP-100也可與MES(製造執行系統)整合,作為產線標準作業程序的提示,顯示產線每一站工單進度,同時MES也可由管理系統統一發出製程配方的指示,將訊息顯示在HMI上,以此避免因過去手寫方式所造成的錯誤。除此之外,DOP-100也可連接攝影機、PLC等,並擁有一定程度的安全監控功能,協助低階產線,具備初步智慧化功能。


從整體發展來看,由於智慧製造強調系統的高度整合,因此各工控廠商的產品策略,已開始從過去的單機產品擴大到整體解決方案,即便是持續推出單機的廠商,也會搭配其他產品行銷,以整體服務取代個別產品的銷售,此一作法將讓HMI廠商擺脫近年來的市場削價競爭態勢,而以更完善周全的服務提升產品價值,並協助製造業智慧化升級。


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