本文将讨论

• HMI的发展以及为什么需要这种发展
• 边缘计算在推动当今HMI的发展中所扮演的角色
• 未来的HMI在车间中将被如何使用以及它们带来哪些好处

前言

早期的人机界面（HMI）用于帮助人们通过简单的按钮（例如打开和关闭开关）来控制机器。随着边缘计算、云计算和自动化系统在工业设施中的引入，人们对能够在车间进行更先进的人机通信和控制的自适应HMI有了需求。

随着工业4.0和它所促进的自动化系统继续变得更加复杂，人类和机器之间需要动态的解决方案来简化协作和交互活动。

对动态人机界面的需求

在80年代，人机界面的设计旨在帮助操作员从直接控制机器过渡到成为对车间设备具有更高监控能力的角色。上述变化是随着设备技术的进步以及通过自动化优化工业流程的需求而产生的。

直到2011年，定义了互连网络物理系统的工业4.0问世了。互连设备使得车间中多台机器和设备之间的数据共享，同时还混合使用了集中式计算系统。集中计算系统为存储机器数据和处理数据分析计算资源提供了足够的容量。

相互连接的网络物理系统也意味着人类使用HMI从独立设备读取简单的机器数据的时代已经结束。那个时代被一个新时代所取代，在这个新时代中，人们有望与独立设备以及系统中相互连接的设备进行通信。因此，HMI必须能够使用人类能理解的格式向人们提供从互连系统中收集来的数据。

对互操作性的要求，即可以在设备之间传输可操作的信息，需要具有处理某些计算活动能力的HMI来满足。例如，收集并处理车间数据，同时充当一个友好节点，可以将数据包传输到互连网络中的各个设备。

未来的HMI有望成为一种能够在边缘处处理数据的边缘计算设备，同时也能用人类能够理解的语言来呈现复杂的机器数据。HMI硬件还必须能够在恶劣的工业环境（例如制造业）中发挥最佳作用。下一代HMI预期具有的多种功能将使得其从对单个机器的监督角色演变成能远程监视互连的网络物理系统，并保障其安全性的管理解决方案。

边缘计算和您的下一个HMI

互连网络物理系统还包括IoT和边缘设备，它们将有助于从集中位置分散数据处理任务。在这种情况下，集中位置可以是云或本地计算平台。

边缘带来的去中心化计算确保了车间设备和设备间的独立操作，而这是解锁Industrie 4.0的关键。边缘计算还提供了所需的支持，以实现Industrie 4.0应用程序的近实时自动化。例如智能设备中使用的物料搬运机器人，它们可以作为边缘设备，因为它们配备了足够的计算资源，可以在车间移动作业时做实时的决策。

在上面的例子中，机器人只使用它们最优运行所需的数据，同时丢弃其他被认为不相关的数据集或将那些数据发送到云中。当今的HMI将遵循边缘设备的分散原则。与机器人不同，HMI还可以与人进行实时交互，以确保操作员了解设备或机器网络中正在进行的操作。因此，未来的HMI将是一个分散的边缘设备，它将信息传递给人类，以确保可用性和对特定工业4.0用例的控制。

计算HMIs的去中心化本质也将利用云计算来处理更复杂的任务。HMI将有能力在edge和cloud之间并行通信，这将简化Industrie 4.0的实现，并向工厂提供实时数据分析。

边缘计算HMI的用例

制造业有望从边缘计算中获得最大的收益，具有计算能力的动态HMI也是如此，并新一代的HMI有望成为实现工业4.0商业模式的关键。

以下是一则案例:

遗留设备的远程机器监控——通过遗留设备的物联网平台、无线连接和有线连接，使得利用工业云解决方案收集机器数据成为可能。这样的开发使得项目经理、工程师和主管可以使用计算机上的界面或指示板远程监控机器。

HMI为远程机器监控和互操作性带来了新的视角，因为从云中产生的数据分析可直接实时发送到HMI中。然后，远程数据分析的见解可以由车间的操作员应用。

结论

高性能计算，边缘设备或HMI是实现工业4.0的最后一部分。技术的进步意味着下一个HMI将不仅仅只为你提供一种控制车间设备的手段，它还能做更多事情。

就可应用于工业4.0模型而言，HMI将是持久和动态的，使其成为每一个智能制造或工业过程的组成部分。

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