究竟什麼是人機介面？

顧名思義，HMI 是允許人類與機器、系統或裝置互動的任何類型介面。HMI 使用者介面專為雙向通訊設計，可向操作員呈現資訊並使其能夠輸入指令。儘管存在常見的誤解，但 HMI 不僅僅是一個觸控面板。它包含了操作員將觸摸、查看、聽到或用於執行功能和接收資訊的多種元素。這包括機電按鈕、開關、視覺和聲音狀態指示燈，以及具有圖形化使用者介面 (GUI) 和數位按鍵的多層觸控式螢幕。

HMI 系統的目的

HMI 的主要目的是促進操作員與機器之間的有效溝通。HMI 提供使用者友善的人機介面互動，讓操作員更容易監測與控制機械、系統或流程。此互動的範圍可以從開啟或關閉裝置等簡單功能，到設定系統參數或疑難排解問題等更複雜的操作。在每個操作員介面的後面，通常都有一個可程式邏輯控制器 (PLC)，在使用觸控面板的情況下，它也可以直接與 HMI 整合。

工業 HMI 面板

工業人機介面在製造、能源、運輸和醫療保健等各個領域扮演著重要的角色。這些 HMI 操作員面板的設計可承受惡劣的環境，並在嚴苛的條件下提供可靠的效能。

工業 HMI 的應用

工業 HMI 面板廣泛用於各種應用情境中，例如：

• 製造：監測與控制生產流程、管理機械並確保產品品質
• 能源：監督發電與配電系統、管理再生能源來源，以及優化能源效率
• 交通：監督交通系統，例如鐵路、地鐵和機場，以確保其安全且有效率的運作
• 醫療：管理醫療設備、監測患者資料，並確保患者的安全性和舒適度
   

工業 HMI 的挑戰與設計考量

設計工業 HMI 帶來獨特的挑戰，包括：

• 惡劣環境：工業 HMI 必須能夠承受極端溫度、濕度、灰塵和振動。
• 安全可靠：這些介面的效能必須一致且可靠，即使它們持續使用。
• 安全性：他們必須確保保護敏感資料，並防止未經授權的系統存取，例如透過角色和權限管理。
• 客製化：工業 HMI 需要根據個別產業的特定需求和設施的營運需求量身訂做。
   

HMI 的組件

HMI 面板或系統由各種硬體和軟體組件組成，共同提供流暢的使用者體驗。這些組件包括：

• 觸控面板：這些是現今最常見的 HMI 裝置，讓操作員能夠透過觸控式輸入與機器互動。
• 機電按鈕和開關：許多 HMI 也包括提供觸覺回饋的實體按鈕與開關，尤其是在可能不適合使用觸控面板的環境中。
• 狀態指示器：視覺和聽覺指示器提醒操作人員機器的狀態，幫助他們快速評估和回應任何問題。
• 圖形化使用者介面 (GUI)：GUI 提供機器功能和操作的視覺呈現，讓操作員更容易理解和控制機械。
• 連線：將 HMI 連線至 PLC、感測器與致動器等其他裝置或系統的通訊通道。
   

成功達成 HMI 的關鍵

HMI 控制器有多麼的使用者友善，取決於對使用者的透徹理解以及 HMI 的使用背景。在設計 HMI 之前，必須考量未來操作員的多元人口統計特性及其特定需求、能力與限制。這種以使用者為中心的方法可確保 HMI 直觀、高效且可供所有使用者存取。

瞭解使用者

使用者的完整定義涉及分析各種因素，例如：

• 使用者人口統計特性： 教育程度、技術熟練度或可能相關的其他因素 
• 使用者的角色：操作人員的具體任務和責任，這些任務和責任可能與其職位（一般使用者、管理員等）相匹配
• 物理位置：操作環境，包括照明、溫度、噪音和振動水平、對於灰塵、水和化學品的暴露，以及 HMI 是否將在室內或室外使用
• 要執行的任務：操作員使用 HMI 需要執行的具體動作
   

採用以使用者為中心的方法

為了建立有效的 HMI，採用以使用者為中心的方法至關重要。這包括：

• 進行使用者研究：透過調查、訪談和觀察收集有關使用者需求、偏好和痛點的資料
• 設計可用性：建立一個易於學習、高效使用且將錯誤風險降至最低的介面
• 原型設計與測試：開發原型並進行可用性測試，以在 HMI 最終實施之前識別和解決潛在問題
• 迭代改進：根據使用者回饋和不斷變化的要求，不斷改進 HMI
   

設計良好的 HMI 優點

設計良好的 HMI 具有許多優點，包括：

• 改善使用者體驗：直觀且易於使用的介面可提高操作員滿意度和生產力。
• 提高效率：簡化工作流程並輕鬆存取資訊，讓操作員能更快速、更準確地執行任務。
• 加強安全性：以清楚簡潔的方式呈現資訊，有助於操作員做出明智的決定，並降低錯誤的風險。
• 更好的情境意識：HMI 可以提供即時資料和警示，讓操作員能夠隨時瞭解系統的狀態，並迅速回應任何問題 – 這對現今的工廠尤其重要，其中一位操作員通常負責可能彼此不相鄰的多台機器。

行動和穿戴式 HMI 的優點

將行動裝置和穿戴式裝置整合到 HMI 系統中提供了許多重要優點，包括：

• 提高機動性： 無論操作員身在設施內何處，都可以控制機械，提高他們快速回應任何問題的能力。
• 加強情境意識：穿戴式裝置可即時為操作員提供警示和重要資料，使他們能夠隨時掌握機器的狀態和效能。
• 改進效率：行動裝置和穿戴式裝置透過輕鬆存取資訊和控制功能，簡化操作，減少管理機械所需的時間和精力。
   

未來的 HMI 趨勢

隨著技術與使用者需求持續演進，HMI 的功能也隨之演進。對於改造操作員介面有許多近期或新興趨勢，使其更加智慧和適應性：

• 工業 4.0 的全面推出涉及到 HMI 與物聯網 (IoT) 的連接，更具體地說，工業物聯網 (IIoT) 以實現即時資料交換和遠端監控。這反過來促進了進階分析，可用於預測性見解和最佳化系統效能。
• 人工智慧 (AI) 和機器學習 (ML) 讓 HMI 系統從使用者互動中學習，並適應個人偏好。如此可產生更個人化且高效率的介面，以預測操作員的需求。例如，AI 驅動的 HMI 可以分析歷史資料，以預測潛在問題和提供預測性維護建議、縮短停機時間並提高生產力。
• 擴增實境 (AR) 和虛擬實境 (VR) 將讓 HMI 體驗更身歷其境且更具互動性，進而徹底改變 HMI 體驗。AR 可將數位資訊重疊到實體環境上，讓操作員能夠在其視野內直接檢視資料和指示。有了 VR，就能模擬複雜的情境，讓操作員在安全且受控的環境中練習並精進技能。
• 語音辨識和自然語言處理 (NLP) 技術現在也已整合至 HMI，讓操作員只需發出語音指令即可控制機械。這簡化了操作，並降低了與介面進行實體、「親自動手」互動的需要。語音 HMI 也可以提供口頭回饋、加強溝通並改善整體使用者體驗。
• 生物識別驗證，包括指紋和臉部辨識，可以增強 HMI 的安全性和可用性。這些技術確保某些機器控制功能只能由授權人員存取，降低未經授權使用的風險，並提高操作的安全性。