淺談人機交互界面和工業(yè)智能化

隨著(zhù)計算機以及控制技術(shù)的發(fā)展，傳統的工業(yè)控制技術(shù)已經(jīng)逐漸地被智能控制技術(shù)所替代，智能化工業(yè)控制系統的發(fā)展為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了最強的技術(shù)保證，是推動(dòng)企業(yè)持續創(chuàng )新發(fā)展的有效途徑。中國是全球人機界面需求量最大的市場(chǎng)，但卻不是全球人機界面產(chǎn)品銷(xiāo)售額最高的市場(chǎng)。國內的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，一些原本不用人機界面的行業(yè)，也開(kāi)始使用人機界面了，這說(shuō)明人機界面已經(jīng)成為客戶(hù)體驗的不可缺少的一部分，人機界面的用戶(hù)界面能更好地反映出設備和流程的狀態(tài)，并通過(guò)視覺(jué)和觸摸的效果，帶給客戶(hù)更直觀(guān)的感受。

有些機械行業(yè)，比如說(shuō)機床、紡織機械、電子設備等行業(yè)，在國內已經(jīng)發(fā)展有幾十年的歷史了，相對來(lái)說(shuō)屬于比較成熟的行業(yè)，從長(cháng)遠看，這些行業(yè)還存在著(zhù)設備升級換代的需求。在這個(gè)升級換代的過(guò)程中，確實(shí)會(huì )有一些小的、一直使用比較低端產(chǎn)品的廠(chǎng)家被淘汰掉，但也有很多企業(yè)在設備更新過(guò)程中，將需求重新定位，去尋找那些能夠符合他們發(fā)展計劃，幫助他們提高自身生產(chǎn)力的設備供應商。

鑒于這種需求，以后人機界面的改變，將在形狀上、觀(guān)念上、應用場(chǎng)合等方面都有所改變，從而帶來(lái)工控機核心技術(shù)的一次次變革?？傮w來(lái)講，人機界面的未來(lái)發(fā)展趨勢是六個(gè)現代化：平臺嵌入化、品牌民族化、設備智能化、界面時(shí)尚化、通訊網(wǎng)絡(luò )化和節能環(huán)?；?。

圖1 系統的總體框圖

智能工業(yè)：是將具有環(huán)境感知能力的各類(lèi)終端、基于泛在技術(shù)的計算模式、移動(dòng)通信等不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節，大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統工業(yè)提升到智能化的新階段?？偟膩?lái)說(shuō)，智能工業(yè)的實(shí)現是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的滲透和應用，并與未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)相結合，形成新的智能化的制造體系。

傳統的工業(yè)自動(dòng)化控制系統主要包括3個(gè)層次，分別是設備層(device layer)、控制層(control layer)、以及信息層(information layer)。設備層的功能是將現場(chǎng)設備以網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的形式掛接在現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上，依照現場(chǎng)總線(xiàn)的協(xié)議標準，設備采用功能模塊的結構，通過(guò)組態(tài)設計，完成數據擷取、A/D轉換、數字濾波、溫度壓力補償、PID控制等各種功能；

控制層是自動(dòng)化的基礎，從現場(chǎng)設備中獲取數據，完成各種控制、運行參數的監測、警報和趨勢分析等功能，控制層的功能一般由工業(yè)計算機或PLC等控制器完成，這些控制器具備網(wǎng)絡(luò )能力以協(xié)調網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的數據通信，同時(shí)也實(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段與以太網(wǎng)段的連接；第三層信息層提供實(shí)現遠程控制的平臺，并連接到企業(yè)自動(dòng)化系統，同時(shí)從控制層提取有關(guān)生產(chǎn)數據用于制定綜合管理決策。

自另一個(gè)角度來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)可以使所謂的自動(dòng)化跟信息化『兩化融合』的愿景更具體實(shí)現，自動(dòng)化業(yè)者長(cháng)期以來(lái)都朝著(zhù)信息化目標前進(jìn)，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎下，原先傳統的C/S(Client/Server)架構，可以轉換成B/S(Browser/Server)架構，在生產(chǎn)制造、智能建筑、新能源、環(huán)境監控、以及設備控制領(lǐng)域有更廣泛的應用。具體而言，自動(dòng)化資料如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)訊息化的集成，一般使用者還是無(wú)法使用；同樣的，如果僅有訊息化功能，卻缺乏自動(dòng)化的內容，一樣也是空泛無(wú)用，兩者缺一不可。[

與未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)相結合是物聯(lián)網(wǎng)應用的生命力所在。物聯(lián)網(wǎng)是信息通信技術(shù)發(fā)展的新一輪制高點(diǎn)，正在工業(yè)領(lǐng)域廣泛滲透和應用，并與未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)相結合，形成新的智能化的制造體系。這一制造體系仍在不斷發(fā)展和完善之中。概括起來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)與先進(jìn)制造技術(shù)的結合主要體現在8個(gè)領(lǐng)域。

泛在感知網(wǎng)絡(luò )技術(shù)　泛在制造信息處理技術(shù)　虛擬現實(shí)技術(shù)　人機交互技術(shù)　空間協(xié)同技術(shù)　平行管理技術(shù)　電子商務(wù)技術(shù)　系統集成制造技術(shù)　

從整體上來(lái)看，工業(yè)智能化還處于起步階段。工業(yè)智能化在工業(yè)領(lǐng)域的大規模應用還面臨一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。

工業(yè)用傳感器　工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)　工業(yè)過(guò)程建?！?/P>

此外，工業(yè)智能化在工業(yè)領(lǐng)域的大規模應用還面臨工業(yè)集成服務(wù)代理總線(xiàn)技術(shù)、工業(yè)語(yǔ)義中間件平臺等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。[3]

中國高端ARM嵌入式設計服務(wù)領(lǐng)導者上海辰漢電子科技有限公司對智能工業(yè)控制和人機交互界面有著(zhù)獨到見(jiàn)解。

辰漢電子認為：工業(yè)化的基礎是自動(dòng)化，自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展了近百年，理論，實(shí)踐都已經(jīng)非常完善了。特別是隨著(zhù)現代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過(guò)程控制要求的日益復雜營(yíng)運而生的DCS控制系統，更是計算機技術(shù)，系統控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)結合的產(chǎn)物。DCS的理念是分散控制，集中管理。雖然自動(dòng)設備全部聯(lián)網(wǎng)，并能在控制中心監控信息而通過(guò)操作員來(lái)集中管理。但操作員的水平?jīng)Q定了整個(gè)系統的優(yōu)化程度。