工業4.0將改變人與技術的交互

2025-05-12 11:03:08

　　在3D列印、智慧機器人等技術的加速推動下，人機界面(HMI)所扮演的角色正變得日益複雜起來。正因如此，為了應對日益複雜的機器和系統流程，各行各業在提升效率並減少停機時間方面所使用的方式方法也在隨之發生變化。

　　現如今，在傳統製造業經歷數位化轉型之際，物聯網(IoT)可謂是大行其道，有望改變人與技術交互所扮演的角色並推動下一場智能互聯的工業革命。在3D列印、智慧機器人等技術的加速推動下，人機界面(HMI)所扮演的角色正變得日益複雜起來。正因如此，為了應對日益複雜的機器和系統流程，各行各業在提升效率並減少停機時間方面所使用的方式方法也在隨之發生變化。

　　最近一些數據顯示，不論是汽車、醫藥、油氣還是食品行業，各行各業對智能工廠和人機界面的需求都在不斷增長。事實上，根據Research and Markets的預測，全球人機界面市場有望在2016至2020年間實現6%的複合年均增長率。隨著這一情形逐漸變成現實，企業也走到了發展的關鍵節點，必須做出相應的改變才能滿足工業4.0的需求，否則就有可能在這場變革中被淘汰。

　　人機界面在工業4.0中扮演的角色

　　工業4.0和物聯網(IoT)正處於新型技術途徑、發展、生產以及整個物流鏈的核心，這也被稱為智能工廠自動化。人機界面被廣泛運用在需要人類對機器或自動化設備進行幹預的行業，人機界面的高需求率得益於各行各業對更高效率、數據安全與合規、移動性、遠程服務以及可靠硬體的需求。

　　製造活動的巨大變化要求各行各業以更加智能、敏捷、創新的方式採用技術、推動生產，讓機器人與人類勞動實現優勢互補，減少程序故障造成的工業事故數量。人機界面在這一過程中扮演的角色是至關重要的，因為客戶希望工業人機界面能夠像人類本身與智能設備交互一樣發揮作用。人機界面使用傳感器、機器人、軟體、無線系統、企業軟體、機器對機器學習等技術收集並分析數據，這些數據可以用來管理操作運營，將生產設施與企業後臺和現場機器人以及供應鏈中的合作夥伴和供應商連接起來。

　　顛覆性技術推動下一場工業革命

　　自動化和集成智能的主要目的是減少操作運營過程中對人類交互的依賴性並提升交互質量，從而更加高效地做出響應。隨著製造系統中人工智慧的逐漸普及，人機互動的數量可能會減少，但當機器出現故障時，人機互動的重要性就會突顯出來。在智能系統中，人員無需對正常運行的流程進行監測。不過，當機器預測或檢測到機器自身無法解決的非正常情況時，這就需要人為決策和幹預了。在這種情況下，能夠以最容易理解的交互方式提供最重要數據、同是滿足易用直觀的人機界面將能夠大幅減少響應時間並增加決策的準確性。

　　偉創力創新實驗室高級總監兼及人機界面卓越中心負責人Mesut Eraslan表示：「談及人機界面在這一過程中扮演的角色，我們認為不論機器多麼好，如果人們不喜歡或無法成功與其交互的話，機器都是賣不掉的。人機界面既包括電子硬體，也包括數據分析與顯示等軟體界面，美感很重要，這甚至包括產品生產所用塑料的顏色與質感。人們關心的不僅僅是機器的功能性，還在乎機器給人的感覺以及機器的魅力。」

　　設計適合工業和個人使用的用戶友好型人機界面

　　憑藉遍布全球30個國家的約20萬名專業人士，偉創力為各個行業和終端市場中規模各異的公司提供創新設計、工程、製造、實時供應鏈洞察和物流服務，利用連通性、人機界面技術和智能軟體方面的進展來開發智能現代化工業解決方案。

　　Mesut Eraslan進一步解釋道：「開發並生產針對使用場景精心設計的機器，這對於我們客戶來說至關重要。我們需要通過與用戶體驗息息相關的設計、材料和技術來為機器賦予魅力。這意味著設計一個簡單易用、令人愉悅的用戶友好型人機界面，快速為用戶提供正確信息，讓用戶樂於與之交互。在內容方面，如果提供過多信息，如果用戶獲取所需的關鍵信息需要進入過多層級的話，用戶就會感到不滿和困惑，就會厭惡機器，而這則會造成用戶與機器交互的心理距離。在美感方面，除了觸感、聲音等元素外，即便是機器的交互界面本身也會造成這種心理距離。如果設計出的東西讓人們不願直視，不願觸摸，不願聆聽的話，人們就不會使用。」

　　工業人機界面需要具有穩健性、可靠性和持久性，特別是當工人在嘈雜、多灰、潮溼、昏暗的環境中與技術進行交互時。在人類交互主要用於關鍵決策的工業4.0時代，數據的顯示是設計至關重要的組成部分。這不應當局限於顯示器和觸控螢幕，還應當包含增強現實，對話型語音交互以及直觀視覺數據顯示。在維護和維修過程中，增強現實眼鏡在顯示傳感器所收集數據及其含義方面將扮演關鍵角色，從而讓技術人員快速解決問題，也可以通過在視覺顯示器上對數據進行流媒體直播來完成，實現輕鬆理解。與之類似的是，3D可視化可以利用人工智慧對傳感器數據進行解讀，從而對機器進行剖析，進而確定問題的具體位置。比如，當技術人員與顯示器進行交互時，他們可以與機器進行語音對話，從而快速獲取相關數據。與滾動多個屏幕和下拉式菜單相比，這更加高效，更具反思性。

　　人機界面在工業4.0時代的未來發展

　　隨著人機界面技術不斷的將人類與設備進行連接，一個新的時代即將到來，不論是工作場所中的增強現實眼鏡、智能手錶還是可穿戴設備，越來越多的聯網設備將幫助工人更加快速準確地完成任務。不過，要想做到這一點，需要在人類和機器之間實現更加快速、簡單、高效的交互，以便開發自主的開放系統。

　　根據相關數據顯示，機器人訂單量從2007年上半年的8800臺增加到了2014年上半年的1.41萬臺，機器人技術創業公司的風險融資額則從2010年的3000萬美元增長到了2013年的1.72億美元。除了觸控螢幕之外，另一個增長領域有望出現在機器語音交互方面。人工智慧的滲透加上光學、語音和處理能力以及算法改進將顯著改善數據分析、速度和準確性。

　　Mesut Eraslan總結道：「隨著物聯網時代的到來，我們所能獲得和使用的數據呈現出了爆炸式的增長。隨著工業4.0的到來，在需要人類決策的流程中，特別是在時間緊迫的用例中，人機界面和人工智慧將扮演關鍵的角色。因此，能夠以簡單易懂的方式提供關鍵數據且快速輸入指令的人機界面系統將大幅提升決策準確性並加速指令的執行速度。」