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IoT成就HMI虛擬化之路
從配角到要角
[作者 王岫晨]   2021年07月01日 星期四 瀏覽人次: [3944]

人機介面在機器與人之間,扮演著橋接器的重要任務。隨著工業4.0逐漸發酵,HMI也慢慢扮演更為關鍵的智能橋接器。我們可以說,IoT是成就HMI虛擬化的重要功臣。


早在工業革命剛開始的時候,機器就早已經存在工業環境中。而有了機器,就需要操作的工作人員。在人與機器之間,少不了的是一個讓雙方都能進行溝通的介面。也因此,打從機器的存在,這樣的溝通介面就已經存在,並始終在工控市場中扮演著最盡職的配角。


這樣的一個配角,透過橋接器,讓上層的操作者可以操作機器,讓機器知道要做些什麼事情。在機器與人之間,這樣的一個橋接器,扮演著橋接的重要任務,雖然只是整個工控環境中的一個小螺絲丁,然而少了它卻不行,人與機器便無法順利溝通。也因此,這樣一個中介的橋接器,其重要性不言可喻。而這樣的橋接器,就是大家所熟知的人機介面(HMI)。


物聯網成就了HMI虛擬化

觀察整體工控產業的發展,速博康總經理張正明認為,最大的變化在最近五年到十年之間,特別是由於物聯網的蓬勃發展。我們可以發現PC的使用,屬於是IT產業的範疇。早期台灣開始發展PC產業,到今天已經累積40幾年的經驗,對於PC市場是非常熟稔,自然也對IT技術也得心應手。但談到OT這個產業區塊,OT產業由於歐美國家發展工業已數百年之久,也累積了非常多經驗。但在台灣,過去所著重的IT產業,與OT並不相同。畢竟OT技術需要工業環境才能建構得起來。


如果將物聯網IoT一拆為二,就是IT與OT的結合。台灣在IT產業發展已經行之有年,對於OT產業卻相對陌生。我們觀察歐美發展OT產業,大多是由規模較大的廠商來著手投資發展。歐美大廠在OT的佈建都是具備很長久經驗與堅實的基礎。而IT與OT要在PC端相連結,所透過的橋樑正是IoT技術。IoT的精神就是網際網路,也就是Internet。



圖1 : IoT成就了HMI的虛擬化(source:rockwellautomation.com)
圖1 : IoT成就了HMI的虛擬化(source:rockwellautomation.com)

我們再進一步看,OT原本的技術都是偏重在工廠端。在其中,HMI原本都只是扮演一個配角。然而隨著近年來各種技術條件更加成熟,以及工業4.0的逐漸發酵,從IoT到IIoT(工業物聯網),甚至是AIoT(智能聯網),其中最重要的精神都在於如何將IT與OT進行進一步的串連。而HMI也逐漸從配角,慢慢扮演更為關鍵的連結角色。我們可以說,IoT是成就HMI虛擬化的重要功臣。


情境式管控


圖2 : 傳統產業也逐漸透過HMI的加值,讓生產訊息網路化。
圖2 : 傳統產業也逐漸透過HMI的加值,讓生產訊息網路化。

HMI在整個IoT的運作中,從過去的配角,成為現在的重要橋樑。串接OT的數據資訊,透過HMI與網路,上傳到雲端。在進行了分析後,還可以再下傳指令到PC來進行操作。可以說這是個閘道的角色,少了這樣的閘道,IT與OT就沒辦法互聯。


速博康總經理張正明說,基於這樣的角色,HMI也可以進一步定位成智能閘道。其具備可視化、觸控軟體,可按照客戶的要求來進行相關指令。傳統的閘道缺少直覺的畫面,也看不到資訊。而現在,把傳統的閘道進一步加強,變成使用者友善的智能閘道,甚至進一步來進行情境式的HMI管控,這也是最符合現代化智能工廠的運作方式。為傳統的閘道,賦予新的生命,並給予智慧,更進一步邁向虛擬化,成為能夠符合工業4.0精神的智能閘道。



圖3 : 速博康總經理張正明
圖3 : 速博康總經理張正明

先進資料中心應用

在應用市場上,我們可以明顯發現IoT相關應用正在持續成長,許多新興應用持續被開發出來。特別是近期隨著疫情狀況趨於嚴重,WFH的異地工作模式變成常態,這樣的工作方式預計在未來還將會持續下去,這種異地工作的模式其實就是IoT最好的應用案例。而其中值得注意的就是資料中心在其中扮演了很重要的角色。


由於資料中心需求增加,因此各地也不斷進行資料中心的佈建。而其中HMI一個很關鍵的應用場景,就是將HMI裝在伺服器上進行電量的監控。客戶可以蒐集用電的行為、收集數據,並傳到雲端去進行大數據分析,如此就可以知道廠區用電的行為。再透過雲端將指令傳送回伺服器端,來進行最佳化的能源與電量管控。以目前許多資料都是透過遠端來蒐集與執行的狀況來看,許多大型企業的資料中心將會不斷興建,這也是未來工作方式的重要依賴。


傳統產業結合IoT

台灣有許多傳產的CNC、紡織機,以及工廠生產器具等,很多傳統產線的OT都需要用到HMI。近年有個趨勢是HMI與IOT進行結合,在產線上傳統都是一台一台進行紀錄,然而現在都必須要透過網路化,不管什麼機具,都需要IOT的連結。如此一來,生產數據與良率,都能透過雲端中控台來進行管控。


在IoT的連結之下,才能快速將傳統機具透過HMI這種智能閘道器的加值,把傳統器具與中控、雲端、大數據分析進一步整合,甚至與企業未來的其他管理平台串連在一起。工廠所有的生產機台與器具,都可以透過HMI這樣的智能閘道加值,做到公司生產訊息的網路化。配合傳統台灣加工產業,各行各業的生產器具都可以利用HMI的加值,來讓企業資料的獲取更直接透明。


結語

HMI這樣的人機介面,在工廠環境中不會成為主角,但會是最重要的配角。近年來逐漸深入不同的產業,包括半導體製程都必須用到HMI,而從半導體廠、傳產CNC、智慧大樓管理、傳統紡織業的染整器,都可以看到HMI在其中扮演關鍵角色。從速博康的角度來看,對於HMI未來發展的方向,跟不同的垂直市場、不同產業來進行更深度的結盟,將是一個重要的趨勢。HMI本身強調客制化與在地化,不管是IT與OT產業,發展的重要考量都在於結盟在地產業。


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