人機界面發(fā)展趨勢分析和預測
2014-08-13
隨著計算機以及控制技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制技術已經逐漸地被智能控制技術所替代，智能化工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展為工業(yè)領域的發(fā)展提供了最強的技術保證，是推動企業(yè)持續(xù)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，但卻不是全球人機界面產品銷售額最高的市場。國內的自動化產業(yè)，一些原本不用人機界面的行業(yè)，也開始使用人機界面了，這說明人機界面已經成為客戶體驗的不可缺少的一部分，人機界面的用戶界面能更好地反映出設備和流程的狀態(tài)，并通過視覺和觸摸的效果，帶給客戶更直觀的感受。
有些機械行業(yè)，比如說機床、紡織機械、電子設備等行業(yè)，在國內已經發(fā)展有幾十年的歷史了，相對來說屬于比較成熟的行業(yè)，從長遠看，這些行業(yè)還存在著設備升級換代的需求。在這個升級換代的過程中，確實會有一些小的、一直使用比較低端產品的廠家被淘汰掉，但也有很多企業(yè)在設備更新過程中，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、觀念上、應用場合等方面都有所改變，從而帶來工控機核心技術的一次次變革。總體來講，人機界面的未來發(fā)展趨勢是六個現(xiàn)代化：平臺嵌入化、品牌民族化、設備智能化、界面時尚化、通訊網(wǎng)絡化和節(jié)能環(huán)保化。
智能工業(yè)：是將具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術的計算模式、移動通信等不斷融入到工業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，大幅提高制造效率，改善產品質量，降低產品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。總的來說，智能工業(yè)的實現(xiàn)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術的滲透和應用，并與未來先進制造技術相結合，形成新的智能化的制造體系。
傳統(tǒng)的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要包括3個層次，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(xiàn)場設備以網(wǎng)絡節(jié)點的形式掛接在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡上，依照現(xiàn)場總線的協(xié)議標準，設備采用功能模塊的結構，通過組態(tài)設計，完成數(shù)據(jù)擷取、A/D轉換、數(shù)字濾波、溫度壓力補償、PID控制等各種功能；控制層是自動化的基礎，從現(xiàn)場設備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制、運行參數(shù)的監(jiān)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)絡能力以協(xié)調網(wǎng)絡節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信，同時也實現(xiàn)現(xiàn)場總線網(wǎng)段與以太網(wǎng)段的連接；第三層信息層提供實現(xiàn)遠程控制的平臺，并連接到企業(yè)自動化系統(tǒng)，同時從控制層提取有關生產數(shù)據(jù)用于制定綜合管理決策。
自另一個角度來，物聯(lián)網(wǎng)可以使所謂的自動化跟信息化『兩化融合』的愿景更具體實現(xiàn)，自動化業(yè)者長期以來都朝著信息化目標前進，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎下，原先傳統(tǒng)的C/S（Client/Server）架構，可以轉換成B/S（Browser/Server）架構，在生產制造、智能建筑、新能源、環(huán)境監(jiān)控、以及設備控制領域有更廣泛的應用。具體而言，自動化資料如果沒有經過訊息化的集成，一般使用者還是無法使用；同樣的，如果僅有訊息化功能，卻缺乏自動化的內容，一樣也是空泛無用，兩者缺一不可。
與未來先進制造技術相結合是物聯(lián)網(wǎng)應用的生命力所在。物聯(lián)網(wǎng)是信息通信技術發(fā)展的新一輪制高點，正在工業(yè)領域廣泛滲透和應用，并與未來先進制造技術相結合，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，物聯(lián)網(wǎng)與先進制造技術的結合主要體現(xiàn)在8個領域。
泛在感知網(wǎng)絡技術 泛在制造信息處理技術 虛擬現(xiàn)實技術 人機交互技術 空間協(xié)同技術 平行管理技術 電子商務技術 系統(tǒng)集成制造技術
從整體上來看，工業(yè)智能化還處于起步階段。工業(yè)智能化在工業(yè)領域的大規(guī)模應用還面臨一些關鍵技術問題，概括起來主要有以下幾個方面。
工業(yè)用傳感器 工業(yè)無線網(wǎng)絡技術 工業(yè)過程建模
此外，工業(yè)智能化在工業(yè)領域的大規(guī)模應用還面臨工業(yè)集成服務代理總線技術、工業(yè)語義中間件平臺等關鍵技術問題。
中國高端ARM嵌入式設計服務領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獨到見解。
辰漢電子認為：工業(yè)化的基礎是自動化，自動化領域發(fā)展了近百年，理論，實踐都已經非常完善了。特別是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜營運而生的DCS控制系統(tǒng)，更是計算機技術，系統(tǒng)控制技術、網(wǎng)絡通訊技術和多媒體技術結合的產物。DCS的理念是分散控制，集中管理。雖然自動設備全部聯(lián)網(wǎng)，并能在控制中心監(jiān)控信息而通過操作員來集中管理。但操作員的水平決定了整個系統(tǒng)的優(yōu)化程度。有經驗的操作員可以使生產最優(yōu)，而缺乏經驗的操作員只是保證了生產的安全性。是否有辦法做到分散控制，集中優(yōu)化管理？需要通過物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)所有監(jiān)控信息，通過分析與優(yōu)化技術，找到最優(yōu)的控制方法，是物聯(lián)網(wǎng)可以帶給DCS控制系統(tǒng)的。
如今，對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅呱艘蕴W(wǎng)和控制網(wǎng)絡的結合，網(wǎng)絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業(yè)控制網(wǎng)絡互聯(lián)、無線技術等新興技術融合進來，從而拓展了工業(yè)控制的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。智能化的工業(yè)控制正迅猛成長。
辰漢電子還認為：人機交互是計算機科學和認知心理學相結合的產物，同時還涉及到人體工效學、社會學、生理學、醫(yī)學、語言學、哲學等諸多學科，是一門綜合性很強的科學，因此對研究人員的知識結構要求很高，需要有著深厚工業(yè)自動化經驗，對人機交互界面有獨到理解的研發(fā)企業(yè)。各行各業(yè)蓬勃發(fā)展，制造業(yè)、IT業(yè)、汽車行業(yè)等都需要設計。而且這些設計不僅要好看，還要好用。現(xiàn)在，人不但要跟機器打交道，還要跟物品打交道，跟汽車打交道，這些都需要人機界面。因此，現(xiàn)在很多人都開始研究人機界面，這是各種創(chuàng)新中非常重要的一環(huán)，它觸及了創(chuàng)新的最核心。
作為物聯(lián)網(wǎng)智能設備的領導廠商，辰漢電子已經強烈感覺到智能型人機交互產品面臨著巨大的機會和挑戰(zhàn)，一方面高性能的嵌入式處理器如單核到多核的高端ARM處理器和智能化的操作系統(tǒng)如Android已經滲透到人們生活的各個方面，與之相伴的是工業(yè)類智能產品也越來越需要更好的用戶體驗，更高的性能，更低的功耗，便宜的價格，能無縫的與手機，桌面，云端相連。傳統(tǒng)的基于x86或低端ARM構架的封閉的windows應用已經無法滿足廣大開發(fā)者和集成商的需要。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的冰山一角剛剛打開，相信新一代的基于android的人機交互產品必然帶給用戶非凡的體驗，實現(xiàn)巨大的價值。
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