现如今，在传统制造业经历数字化转型之际，物联网(IoT)可谓是大行其道，有望改变人与技术交互所扮演的角色并推动下一场智能互联的工业革命。在3D打印、智能机器人等技术的加速推动下，人机界面(HMI)所扮演的角色正变得日益复杂起来。正因如此，为了应对日益复杂的机器和系统流程，各行各业在提升效率并减少停机时间方面所使用的方式方法也在随之发生变化。
最近一些数据显示，不论是汽车、医药、油气还是食品行业，各行各业对智慧工厂和人机界面的需求都在不断增长。事实上，根据Research and Markets的预测，全球人机界面市场有望在2016至2020年间实现6%的复合年均增长率。随着这一情形逐渐变成现实，企业也走到了发展的关键节点，必须做出相应的改变才能满足工业4.0时代智慧工厂的需求，否则就有可能在这场变革中被淘汰。
人机界面在工业4.0中扮演的角色
工业4.0和物联网(IoT)正处于新型技术途径、发展、生产以及整个物流链的核心，这也被称为智慧工厂自动化。人机界面被广泛运用在需要人类对机器或自动化设备进行干预的行业，人机界面的高需求率得益于各行各业对更高效率、数据安全与合规、移动性、远程服务以及可靠硬件的需求。
制造活动的巨大变化要求各行各业以更加智能、敏捷、创新的方式采用技术、推动生产，让机器人与人类劳动实现优势互补，减少程序故障造成的工业事故数量。人机界面在这一过程中扮演的角色是至关重要的，因为客户希望工业人机界面能够像人类本身与智能设备交互一样发挥作用。人机界面使用传感器、机器人、软件、无线系统、企业软件、机器对机器学习等技术收集并分析数据，这些数据可以用来管理操作运营，将生产设施与企业后台和现场机器人以及供应链中的合作伙伴和供应商连接起来。
颠覆性技术推动下一场工业革命
自动化和集成智能的主要目的是减少操作运营过程中对人类交互的依赖性并提升交互质量，从而更加高效地做出响应。随着制造系统中人工智能的逐渐普及，人机交互的数量可能会减少，但当机器出现故障时，人机交互的重要性就会突显出来。在智能系统中，人员无需对正常运行的流程进行监测。不过，当机器预测或检测到机器自身无法解决的非正常情况时，这就需要人为决策和干预了。在这种情况下，能够以最容易理解的交互方式提供最重要数据、同是满足易用直观的人机界面将能够大幅减少响应时间并增加决策的准确性。
伟创力创新实验室高级总监兼及人机界面卓越中心负责人Mesut Eraslan表示：“谈及人机界面在这一过程中扮演的角色，企业认为不论机器多么好，如果人们不喜欢或无法成功与其交互的话，机器都是卖不掉的。人机界面既包括电子硬件，也包括数据分析与显示等软件界面，美感很重要，这甚至包括产品生产所用塑料的颜色与质感。人们关心的不仅仅是机器的功能性，还在乎机器给人的感觉以及机器的魅力。”
设计适合工业和个人使用的用户友好型人机界面
结合各个行业和终端市场中规模各异的公司的实际需求，需要提供创新设计、工程、制造、实时供应链洞察和物流服务，利用连通性、人机界面技术和智能软件方面的进展来开发智能现代化工业解决方案，只有如此才能满足智慧工厂时代人机智能对话和友好交互的需求，这对于智慧工厂的运作至关重要。
开发并生产针对使用场景精心设计的机器，这对于制造企业的终端客户来说至关重要。企业需要通过与用户体验息息相关的设计、材料和技术来为机器赋予魅力。这意味着设计一个简单易用、令人愉悦的用户友好型人机界面，快速为用户提供正确信息，让用户乐于与之交互。在内容方面，如果提供过多信息，如果用户获取所需的关键信息需要进入过多层级的话，用户就会感到不满和困惑，就会厌恶机器，而这则会造成用户与机器交互的心理距离。在美感方面，除了触感、声音等元素外，即便是机器的交互界面本身也会造成这种心理距离。如果设计出的东西让人们不愿直视，不愿触摸，不愿聆听的话，人们就不会使用。
工业人机界面需要具有稳健性、可靠性和持久性，特别是当工人在嘈杂、多灰、潮湿、昏暗的环境中与技术进行交互时。在人类交互主要用于关键决策的工业4.0时代，数据的显示是设计至关重要的组成部分。这不应当局限于显示器和触摸屏，还应当包含增强现实，对话型语音交互以及直观视觉数据显示。在维护和维修过程中，增强现实眼镜在显示传感器所收集数据及其含义方面将扮演关键角色，从而让技术人员快速解决问题，也可以通过在视觉显示器上对数据进行流媒体直播来完成，实现轻松理解。与之类似的是，3D可视化可以利用人工智能对传感器数据进行解读，从而对机器进行剖析，进而确定问题的具体位置。比如，当技术人员与显示器进行交互时，他们可以与机器进行语音对话，从而快速获取相关数据。与滚动多个屏幕和下拉式菜单相比，这更加高效，更具反思性。
人机界面在工业4.0时代的未来发展
随着人机界面技术不断的将人类与设备进行连接，一个新的时代即将到来，不论是工作场所中的增强现实眼镜、智能手表还是可穿戴设备，越来越多的联网设备将帮助工人更加快速准确地完成任务。不过，要想做到这一点，需要在人类和机器之间实现更加快速、简单、高效的交互，以便开发自主的开放系统。
根据相关数据显示，机器人订单量从2007年上半年的8800台增加到了2014年上半年的1.41万台，机器人技术创业公司的风险融资额则从2010年的3000万美元增长到了2013年的1.72亿美元。除了触摸屏之外，另一个增长领域有望出现在机器语音交互方面。人工智能的渗透加上光学、语音和处理能力以及算法改进将显著改善数据分析、速度和准确性。
随着物联网时代的到来，企业所能获得和使用的数据呈现出了爆炸式的增长。随着工业4.0的到来，在需要人类决策的流程中，特别是在时间紧迫的用例中，人机界面和人工智能将扮演关键的角色。因此，能够以简单易懂的方式提供关键数据且快速输入指令的人机界面系统将大幅提升决策准确性并加速指令的执行速度。
