淺談人機(jī)交互界面和工業(yè)智能化

隨著計(jì)算機(jī)以及控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)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(tǒng)的發(fā)展為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了最強(qiáng)的技術(shù)保證，是推動(dòng)企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的有效途徑。中國(guó)是全球人機(jī)界面需求量最大的市場(chǎng)，但卻不是全球人機(jī)界面產(chǎn)品銷售額最高的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，一些原本不用人機(jī)界面的行業(yè)，也開始使用人機(jī)界面了，這說(shuō)明人機(jī)界面已經(jīng)成為客戶體驗(yàn)的不可缺少的一部分，人機(jī)界面的用戶界面能更好地反映出設(shè)備和流程的狀態(tài)，并通過(guò)視覺和觸摸的效果，帶給客戶更直觀的感受。

有些機(jī)械行業(yè)，比如說(shuō)機(jī)床、紡織機(jī)械、電子設(shè)備等行業(yè)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展有幾十年的歷史了，相對(duì)來(lái)說(shuō)屬于比較成熟的行業(yè)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這些行業(yè)還存在著設(shè)備升級(jí)換代的需求。在這個(gè)升級(jí)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)品的廠家被淘汰掉，但也有很多企業(yè)在設(shè)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(jì)劃，幫助他們提高自身生產(chǎn)力的設(shè)備供應(yīng)商。

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

圖1 系統(tǒng)的總體框圖

智能工業(yè)：是將具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計(jì)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(jié)，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(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。總的來(lái)說(shuō)，智能工業(yè)的實(shí)現(xiàn)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的滲透和應(yīng)用，并與未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，形成新的智能化的制造體系。

傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括3個(gè)層次，分別是設(shè)備層(device layer)、控制層(control layer)、以及信息層(information layer)。設(shè)備層的功能是將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的形式掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上，依照現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備采用功能模塊的結(jié)構(gòu)，通過(guò)組態(tài)設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)擷取、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、溫度壓力補(bǔ)償、PID控制等各種功能；

控制層是自動(dòng)化的基礎(chǔ)，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)、警報(bào)和趨勢(shì)分析等功能，控制層的功能一般由工業(yè)計(jì)算機(jī)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(diào)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段與以太網(wǎng)段的連接；第三層信息層提供實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的平臺(tái)，并連接到企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，同時(shí)從控制層提取有關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)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(xiàn)，自動(dòng)化業(yè)者長(zhǎng)期以來(lái)都朝著信息化目標(biāo)前進(jìn)，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)下，原先傳統(tǒng)的C/S(Client/Server)架構(gòu)，可以轉(zhuǎn)換成B/S(Browser/Server)架構(gòu)，在生產(chǎn)制造、智能建筑、新能源、環(huán)境監(jiān)控、以及設(shè)備控制領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用。具體而言，自動(dòng)化資料如果沒有經(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(nèi)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(jié)合是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(yīng)用，并與未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)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(jié)合主要體現(xiàn)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(xiàn)實(shí)技術(shù)　人機(jī)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(tǒng)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(guī)模應(yīng)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)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)　工業(yè)過(guò)程建模　

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

中國(guó)高端ARM嵌入式設(shè)計(jì)服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者上海辰漢電子科技有限公司對(duì)智能工業(yè)控制和人機(jī)交互界面有著獨(dú)到見解。

辰漢電子認(rèn)為：工業(yè)化的基礎(chǔ)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。特別是隨著現(xiàn)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(fù)雜營(yíng)運(yùn)而生的DCS控制系統(tǒng)，更是計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。DCS的理念是分散控制，集中管理。雖然自動(dòng)設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng)，并能在控制中心監(jiān)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(tǒng)的優(yōu)化程度。