圖片來源 : AVEVA， AVEVA InTouch HMI - 現場操作人員透過手機或平板也可觀看與操作 HMI。
HMI 是什麼？
工廠現場有這樣一塊螢幕，它不只顯示冰冷的數字，而是把機器的運轉狀態、異常預警、效能瓶頸，全部轉化成操作員一眼就能理解的視覺化資訊。這塊螢幕，就是工業自動化的核心 : HMI（Human-Machine Interface，人機介面）。簡單來說，HMI 是工廠裡讓人「看」「按」「操控」機器的那塊介面，是操作人員與自動化系統溝通的橋梁。
根據 NIST 的定義：
「HMI 是操作員用來與控制器進行互動的硬體或軟體。這個介面的形式非常多元：可能是配備按鍵與指示燈的實體控制面板，也可能是運行專用軟體的工業電腦，搭配彩色圖形顯示器。」--- NIST 計算機安全資源中心
實務上，不管你是在工廠現場按下「啟動機台」按鈕，或是在觸控螢幕上查看「目前刀具已磨損 80%」的警報，這介面就是 HMI。它不僅僅是畫面，更是人與機器溝通、判斷、控制的入口。
為什麼製造業要重視 HMI？
因為 HMI 的好壞直接影響：
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操作效率：操作員是否能快速理解機台狀態、預警並下達控制動作。
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錯誤率與安全性：糟糕的介面設計可能導致誤操作、停機、甚至安全事故。
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資料整合與擴充：現代工廠不只是機台，不只是 PLC，還有 MES、OT/IT、邊緣運算、資料分析。HMI 是這些系統的前端入口。
例如，根據 AVEVA 的研究，HMI 的一大價值在於「將複雜資料轉為操作員可理解的資訊」，從而支援一線決策。
在這篇文章中，我們將探討 HMI 的功能組成、工業製造中的應用、資安重要性、選型指南、未來趨勢，最後提供實務資源與 FAQ。讓你在台灣製造業背景下，不只是了解「什麼是 HMI」，更能知道「該怎麼用」、「怎麼選」、「未來要往哪裡走」。
HMI 的功能與組成
主要功能
在實務中，HMI 通常具備以下功能：
- 即時監控：顯示機台、產線、流程的當前狀態（如溫度、壓力、轉速、料位等）。
- 控制指令下達：操作員可透過介面啟動、停止、調整參數或改變控制模式。
- 警報與趨勢顯示：當監測值異常或趨勢偏離預期，HMI 可發出警報並呈現歷史趨勢圖。
- 資料記錄/報表：HMI 與背後系統可儲存歷史事件、操作紀錄、參數變更。
- 參數設定/維護介面：操作員或維護工程師可以透過 HMI 設定控制參數、執行診斷、改寫設定。
具體而言：HMI 不只是讓你看「現在怎麼樣」，更讓你「動手做」、「追蹤變化」、「回頭看」。在工廠環境裡，這些功能是提高透明度、縮短反應時間、降低風險的關鍵。
硬體與軟體構成
從構成角度看，HMI 通常由以下元素組成：
- 觸控人機面板/工業平板電腦：現場操作員常用設備。
- 工業電腦(IPC)/工業伺服器：作為 HMI 軟體運行的載體。
- HMI 軟體平台：介面畫面設計、通訊協定、資料整合邏輯。
- 通訊協定與控制器(如 PLC、PAC、DCS)：HMI 往往與控制器/感測器/執行器通訊。
- 資料庫：儲存趨勢、警報、操作紀錄。
- 網路與資安基礎設施：保障 HMI 與控制系統的安全通訊。
實務上，可想像操作員的視角如：他在 HMI 螢幕上看到「機台 A：轉速 1800 rpm／料位 75%／4 分鐘內料位未下降＝異常」，按下「確認警報」或「切換備用機台」。這一整套從監控、分析、判斷、動作的流程，都透過 HMI 實現。
圖片來源 : 科勝科技/AVEVA - AVEVA InTouch HMI
HMI 與 PLC/SCADA/MES 的差別
為了避免混淆，這裡簡要比較：
| 系統 | 定義與角色 | 資料層級 |
|---|---|---|
| PLC | 可程式邏輯控制器。工業自動化的控制核心，負責接收感測器訊號、執行邏輯運算，並即時驅動馬達、閥門等執行元件。PLC 是「執行者」，HMI 是「翻譯者」。 | 最底層：即時I/O訊號、控制邏輯層資料（毫秒級反應） |
| HMI | 操作員介面－監控＋控制。讓使用者透過圖形化介面操作設備、監視系統狀態。 | 機台、控制器即時資料 |
| SCADA | 監控與資料採集系統（可跨地理區域）。整合多個 HMI 與 PLC 資料，提供中央監控與歷史趨勢分析。 | 多機台、多地區＋歷史資料 |
| MES | 製造執行系統－流程管理＋生產排程。負責工單執行、製程追蹤、品質與效能分析。 | 生產計劃、生產績效、批次資料 |
表格來源 : 科勝科技整理
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可以把 PLC 比喻成工廠現場的「神經中樞」，即時接收現場感測訊號並下達動作；而 HMI 是它的「語言介面」，讓人類看懂機器在想什麼、並下達命令。
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HMI 與 PLC 通常是「一對一」或「一對少」的關係，透過通訊協定（例如 Modbus、Ethernet/IP、PROFINET、OPC UA 等）交換資料。
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當多組 HMI/PLC 集中起來，就構成了 SCADA 的資料來源；再往上接 MES，就形成完整的 OT 層數據鏈。
現場的感測器（Sensors）和執行器（Actuators）就像是系統的「眼睛」和「手腳」，負責量測物理參數和執行控制指令。他們會將收集到的資訊傳送給可程式邏輯控制器（PLC）或遠端終端單元（RTU），這些設備就像是「現場指揮官」，負責即時控制和初步的資料處理。
如果把製造系統比喻成「公司運作」，HMI 是「現場操作人員桌前那台螢幕」，SCADA 是「監控中心的大螢幕牆」，MES 則是「生產排程與績效管理那邊的系統」。HMI 經常與 SCADA/MES 整合，而依據 AVEVA 的白皮書，HMI 與 SCADA 的界線正在模糊，其實可以視為整合的「操作控制系統」的一部分。
延伸閱讀 : SCADA是什麼？系統架構、應用案例與未來趨勢完整解析
HMI 在各產業的應用案例
以下為幾個常見製造業/工業領域中，HMI 的典型應用場景：
半導體與精密製造
在半導體晶圓代工或精密零組件製造中，HMI 用於即時監控蝕刻機、離子植入機、量測設備等。關鍵指標如「氣壓、溫度、真空度、損耗歷程」必須在 HMI 畫面快速被操作員看懂。透過趨勢圖、警報系統，可以讓操作員在「設備偏離最佳參數」前立即處理。
食品與藥品製造
在食品或藥品製造中，製程常有 CIP（Clean-In-Place）、衛生監控、菌種追蹤等要求。HMI 可以顯示「管路清洗進程」、「流量/溫度紀錄」、「CIP 完成率」等。操作員透過 HMI 按下「開始/停止 CIP」，監看清洗流程，並且紀錄完成時間與條件。
能源、水處理、智慧建築
對於水處理廠、智慧建築管理、電力變電站等，HMI 可扮演遠端監控與操作角色。例如監控水位、泵浦狀態、電力負載、風機轉速等。HMI 畫面可提供警報整合、趨勢分析、操作員遠端切換狀態。
延伸閱讀 : 使用 AVEVA InTouch HMI 取得工廠現場的即時生產線資料 - 成功案例：Armstrong World Industries
圖片來源 : AVEVA - InTouch HMI 成功案例 - 百事可樂
HMI 的未來趨勢
HMI 的下一步不只是「畫面美觀直覺易操作」，而是智慧化、連網化、體驗化。以下為幾個值得注意的方向：
- 邊緣運算＋雲端整合：HMI 與 Edge 裝置結合，資料不只是本地展示，而是即時上雲、邊緣分析。根據 AVEVA 的報告，許多製造業透過 HMI/SCADA 升級取得「20–30% 生產力提升」。
- 人工智慧與資料洞察（AI-Driven Insights）：HMI 畫面將不只是顯示「這裡異常」，而是提示「建議你做這個動作」，提前預測與建議。
- 擴增實境 (AR) 與虛擬實境 (VR) 操作員介面：HMI 在維護或遠端操作時，可透過 AR 標記機台狀態、虛擬投影警報資訊。
- 操作人員的「數據導向視覺化」：從單純「看機台資料」轉為「看趨勢＋看原因＋看建議」，HMI 成為決策輔助的第一線。
- 人機協作（Human-Machine Collaboration）：HMI 要能適應人員與機器協作的新型態，例如協作機器人（Cobots）場域。研究指出良好的 HMI 設計，可促進人機協作與情境意識。
未來的 HMI，不只是「你操作我回應」，而是「我知道你想什麼、我建議你做什麼」。
HMI 與工業資安（OT 安全）
HMI 使用在控制系統中，不僅是「看機台」，更是「下命令」。若安全控管不到位，可能成為整個工廠資安的破口。
美國國家標準技術研究院（NIST）於 2023 年 9 月發布的《營運技術（OT）安全指南（SP 800-82 Rev. 3）》明確將 HMI 列為營運技術系統中的關鍵風險控管介面資產。在現代 SCADA 系統架構中，HMI 與工程工作站、歷史資料伺服器一同構成控制中心的核心元件，負責集中警報、趨勢分析與報表產出。
簡單來說，HMI 不只是螢幕，它是人連到控制器、再連到機台的那條命脈。忽視 HMI 的資安，就像在工廠門口掛上「免費進入」的大招牌。
常見風險包括：
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未經授權的操作員登入或操作。
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惡意操作者透過 HMI 給控制器下令，造成設備誤動或停機。
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供應鏈或預設帳號被植入惡意程式，HMI 成為攻擊入口。
有研究指出，當 HMI 顯示的畫面被駭客偽造時，操作員可能在看似「正常」的畫面下按下錯誤指令，導致重大設備損失。
實務建議：
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將 HMI 系統隔離於一般 IT 網路（採用 OT 網段、跨網段防火牆）。
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強制多重驗證與角色權限分級。
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定期更新 HMI 軟體、修補觀察已知弱點。
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實施操作日誌與審查流程，追蹤誰在何時做了什麼。
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警報異常登錄機制：當出現非常規操作或登入，立即通知資安/維護人員。
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與 SCADA/MES 整合時，採用安全通訊協定（如 OPC UA、TLS）並啟用加密。
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操作員定期培訓資安風險意識。讓現場也知道，螢幕上的「按鈕」也可能是帶來停機或資安事件的入口。
延伸閱讀 : SCADA資安與OT資安:台灣工控系統資安實戰指南
如何為你的工廠選一個合適的 HMI
當你準備為工廠導入或更新 HMI 系統時，建議從以下三個大步驟與五大評估指標入手。
步驟
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需求盤點：先清楚定義操作人員誰？監控的機台、產線別？資料量多寡？通訊協定為何？現場環境（高溫、防爆、潔淨室)等。
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評估供應商與系統架構：比較不同平台在通訊協定、畫面設計、資料整合、資安支援的能力。
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PoC（小規模試運轉）：先在單一產線做試點，建立操作人員熟悉流程，再全面推展。
五大評估指標
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可靠性：HMI 在全天候製造環境下是否穩定運作。
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即時性：從機台變化到操作員畫面、警報是否及時傳達。
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可維護性：系統是否方便維護、擴充、版本升級。
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資安能力：帳號權限、通訊加密、日誌追蹤是否完備。
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擴充性與整合性：未來若要整合 MES、邊緣運算、雲端分析，這個 HMI 架構是否具備彈性。
選型常見陷阱
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忽略操作人員訓練成本：畫面再先進，若操作員無法快速上手，收益難以實現。
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過度追求功能：忽略操作簡便性或人因設計，易造成誤操作。
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忽略資安維護：初期可能省下費用，但當停機或資安事件發生，損失遠高於系統投資。
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忽略未來整合需求：若只考慮當下機台，不考慮將來 MES、數據分析的需求，後續可能重做。
下載評估指南 : 如何評估合適的工控軟體幫助企業營運，合適的 HMI / SCADA 解決方案對於營運的視野、敏捷性和韌性至關重要。
圖片來源 : AVEVA - Unified Operation Center 應用案例 - 透過現代化的 HMI 介面進行資料中心管理
HMI 公司與品牌
這裡提供一些在 HMI（人機介面）領域全球／台灣都頗具代表性的品牌，供你在選型時作為參考。以下供應商資訊依產品類型、市場定位整理，不涉及排名或推薦順序。選型時請依實際需求評估。
| 品牌 | 國家 | HMI 解決方案 | 主要優勢 | 典型應用情境 |
|---|---|---|---|---|
| AVEVA (Wonderware) |
英國 | InTouch HMI、System Platform、Edge HMI | HMI/SCADA 整體解決方案；OT IT 高度整合、功能性強；平台化、擴充性高；強調情境感知與操作員視覺化 | 中大型製造、複雜流程工廠、跨站監控、工業數位轉型專案 |
| Advantech (研華科技) |
台灣 | 工業觸控面板、WebAccess、嵌入式 IPC。 | 本地化製造與快速出貨、硬體＋軟體整合選項多 | 需本地化服務、快速交期的專案、小型到中型產線 |
| Beckhoff | 德國 | TwinCAT HMI、Panel PC | PC-based 控制與 HMI 整合度高；適合高彈性系統 | 高度客製化系統、運動控制、機器人應用 |
| Delta (台達電子) |
台灣 | DOP、DIAStudio | 本地品牌，價格競爭力與工業面板供應優勢 | 中小型產線、設備整合 |
| GE Digital | 美國 | iFIX | 傳統 SCADA/HMI 軟體，跨場域監控與歷史資料處理能力佳 | 多場域監控、製程監控、基礎設施 |
| Honeywell | 美國 | Experion | 分散控制（DCS）結合 HMI 的成熟方案，常見於石化/能源 | 石化、能源、流程工廠 |
| Mitsubishi Electric | 日本 | GOT 單機/網路型 HMI | 在日本市場被廣泛使用；可靠度高、介面穩定 | 機械製造、產線控制、產業設備機台 |
| Omron | 日本 | NS 系列 HMI、NB 系列 | 機器自動化整合經驗豐富；機台級 HMI 常見 | 機器設備供應商、小型產線 |
| Pro-face | 原：日本 現：法國施耐德 |
Pro-face 操作面板與畫面工具 | 操作面板市場經典品牌，設計簡潔、可靠 | 機台 OEM、設備面板需求 |
| Rockwell Automation | 美國 | PanelView 系列、FactoryTalk View | 專注離散製造（北美客戶多）；與 Allen-Bradley PLC 生態整合佳 | 離散製造、裝配線、汽車零件等 |
| Schneider Electric | 法國 | Magelis HMI、EcoStruxure | 能源管理 + 自動化整合強；適合電力與建築自動化結合場景 | 能源管理、樓宇自動化、製造 |
| Siemens | 德國 | SIMATIC HMI 面板、WinCC、WinCC Unified | 自動化整體解決方案（控制器＋HMI＋SCADA）整合度高；適合大型系統整合 | 中大型離散製造工廠、能源系統 |
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關於 HMI 的常見問題（FAQ）
結語：要不要替工廠升級 HMI？
總結來說，HMI 並非只是「換一台觸控螢幕」，而是「升級操作員視角、統一資料入口、提升資安與決策效率」的大工程。如果你的工廠還停留在「看得懂但反應慢」的階段，那麼現在正是時候考慮導入或更新 HMI 系統。
建議從以下兩個視角出發：
- 操作人員視角：他們每天要看什麼、要按什麼、要處理什麼警報？畫面設計是否直覺？能否快速反應異常？
- 資料整合視角：能否把機台資料匯整、視覺化並延伸為企業決策？未來是否能與 MES、邊緣運算、雲端分析整合？
若你正在評估 HMI 導入方案，建議尋找具備豐富整合經驗、在地技術支援能力的系統整合商，從概念驗證（PoC）開始，逐步完成全廠部署。先在單一產線試點，確認效益後再全面推展，這樣可以降低風險、提高成功率。
記住一點，好的 HMI 不只是「看得到」，更要「看得懂」「反應快」「能決策」。這才是智慧製造的第一步。
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