Maschinenbediener bedient Maschine mit Tablet

Welche HMI-Anforderungen sich für den Maschinenbau heute und in Zukunft ergeben, lesen Sie im Beitrag. - Bild: Schneider Electric

| von Florian Blum

Wie sieht die Mensch-Maschine-Schnittstelle von heute und morgen aus? Vielleicht mobil mit einer klaren, leicht verständlichen Visualisierung und Bedienerführung - so etwa, wie wir sie ohnehin schon von unseren Smartphones kennen? Beispiel Maschinen-Bedienpanel: Ein Bedienpanel kann die Form eines einfachen Drucktasters, eines auf einer Maschine montierten Single-Touch-Displays, eines modernen Multitouch-Bedienfelds, eines Industrie-PC (IPC) zur Überwachung der Steuerung und Datenerfassung in der Maschine oder eines vernetztes Mobilgeräts wie eben eines Tablets oder Smartphones haben. Die Frage also, die sich für die Gestaltung stellt, muss lauten: Kann es hier überhaupt gemeinsame Nenner geben?

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Nun, HMI-Experten behaupten: Sie alle haben eines gemeinsam - Form follows Function! Und für dieses Motto gibt bereits heute die Digitalisierung den Takt vor. So besteht die Maschinenfunktion längst nicht mehr nur aus der Komponentensteuerung, sie sollte auch die Überwachung und Analyse von Produktions- und Leistungsdaten umfassen. Um diese erweiterte Funktionalität zu erreichen, muss sich der Fokus von einem maschinenzentrierten auf einen bedienerzentrierten Ansatz verlagern. Eine effiziente Kommunikation zwischen Maschine und Mensch hängt von der Fähigkeit beider ab, die Daten so zu nutzen, dass das gesamte Unternehmen am Ende intelligenter wird. Für den Maschinenbau bedeutet dies im ersten Schritt, den Operator und dessen Bedienbedürfnisse besser kennenzulernen. Deshalb kann die Entwicklung innovativer Human-Machine Interfaces nur über die Identifizierung der zentralen Trends, die das Verhalten von Käufern von Industriemaschinen beeinflussen, funktionieren. Aufgepasst! Im Folgenden zeigen wir Ihnen die wichtigsten Trends zur Gestaltung innovativer Human Machine Interfaces auf:

Operator bedient Maschine
Die Maschinenfunktion besteht längst nicht mehr nur aus der Komponentensteuerung, sie sollte auch die Überwachung und Analyse von Produktions- und Leistungsdaten umfassen. - Bild: Schneider Electric

Human Machine Interfaces - die wichtigsten Trends und Erkenntnisse 2020

1. Wie das IIoT Human Machine Interfaces zunehmend prägt:
Da sich die Intelligenz immer mehr über die gesamte Kette der Fertigungsinfrastruktur ausbreitet, werden die Auswirkungen Maschinenentwickler zwingen, ihre Entwurfsstrategien zu überdenken. Das IIoT steht für die Konvergenz von Technologien aus dem Informationsbereich (IT) mit Daten und Technologien aus dem Betriebsbereich (OT). Wir erlangen mehr Wissen über technische Prozesse, Maschinen oder Anlagen, indem wir vordefinierte IT-Modelle auf die von ihnen erzeugten System-Daten anwenden. So lassen sich am Ende neue Erkenntnisse generieren, die es dem Bediener einer Maschine - oder dem Linienmanager, der Anlagenaufsicht - ermöglichen, die besten Entscheidungen zu treffen, und Maschinenbau-Konstrukteuren die Erkenntnis für neue Mehrwerte oder Services liefern.

2. Stark vernetzte Komponenten werden wichtiger...
Qualifiziertes Personal wird knapper und Bedienpanels müssen vereinfacht werden, um die Effizienz zu steigern. Ermöglicht wird dies durch die technische Entwicklung flexibler und individuell umfangreich anpassbarer Bedienerschnittstellen, bei denen es sich um stark vernetzbare Automatisierungskomponenten handelt, die nicht nur verschiedene Feldbusse und Sensoren verbinden, sondern auch IT-Netzwerke und -Dienste integrieren.

Tools zur Gestaltung von innovativen Operator Interfaces - Quelle: Schneider Electric

3. Wie disruptive Technologien den Markt prägen:
Operator Interfaces werden ebenfalls von einer stetig zunehmenden Welle neuer Technologien beeinflusst. Cobot-Durchbrüche, AGVs, 5G-Netzwerke, Indoor Geo Localization, kontaktlose HMIs mit zum Beispiel Bewegungs- und
Stimmerkennung), Cloud- und Edge-Computing, Augmented Reality, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, um nur einige der sichtbarsten Trends zu nennen, werden eine ständige Neubewertung der besten Methode zur Annäherung an das Design der Maschine erfordern. Diese Entwicklungen werden außerdem weiter zur Erstellung, Erfassung und Verarbeitung größerer Datenmengen beitragen und die weitere Konvergenz von Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT) fördern. Für den Maschinenbau zeigen sich diese Änderungen in der Art und Weise, wie Mensch und Maschine interagieren.

4. HMIs - Warum das Thema Sicherheit wichtiger wird:
Da Schnittstellen-Systeme für Maschinen immer vernetzter und offener und Bedienelemente für den Mensch mobiler - soll heißen: tragbarer - werden, gewinnt das Thema Sicherheit an Bedeutung. Bei der Entwicklung modernerer Operator Interfaces müssen neue technische Schutzniveaus sowohl vor physischen als auch vor Cyberbedrohungen berücksichtigt werden.

Entwicklung: Was also sind die wichtigsten Anforderungen an HMIs in einer digitalen Zukunft?

Auch hier gilt wieder ein altes Prinzip: Kenne Deinen Kunden. Allerdings unter neuen - digitalen - Voraussetzungen. Maschinenbau-Konstrukteure müssen künftig in der Lage sein, vorherzusehen, wie Endkunden Datenströme zum Maschinenverhalten nutzen. Displays und Funktionen erfordern technische Kreativität. Sie müssen eine einfache und effiziente Bildschirmergonomie bieten, um eine optimale Benutzererfahrung zu ermöglichen. Hier kommen die vier wichtigsten Anforderungen an HMIs für Maschinenbau-Konstrukteure:

1. Human Machine Interfaces müssen umweltverträglich sein!
Die Investition in hochgradig zuverlässige HMIs und Drucktaster, die für den Einsatz in rauen Umgebungen ausgelegt sind, kann das Auftreten von unvorhergesehenen System-Ausfällen begrenzen. Durch die Auswahl qualitativ hochwertiger Geräte, die auf die Einhaltung von Langzeitstandards getestet wurden und die entsprechenden globalen Zertifizierungen besitzen, kann der Maschinenbau eine längere Lebensdauer intelligenter Maschinen garantieren.

2. Human Machine Interfaces - Warum die Ästhetik wichtiger wird:
Je besser die Ästhetik, desto effizienter und produktiver können Mensch-Maschine-Interaktionen sein. Die Ästhetik von Drucktastern für einen flachen Einbau zum Beispiel wird nun als modernes Look & Feel betrachtet und wird zum Standard für alle Maschinentypen werden. Bei der Konzeption von HMIs stehen Qualitätsbildschirme mit hoher Auflösung, die strategische Verwendung von Farben und durchdachte Qualitätssymbole im Vordergrund. Wichtig ist auch die Homogenität und Wiederverwendbarkeit der Bildschirmdaten sowie die Reduzierung von Zeit und Aufwand beim HMI-Design durch Verwendung von Designvorlagen für das Erscheinungsbild (Look & Feel), Farbsets für Farbtöne und die Navigation
beim Bildschirmwechsel.

Maschinenbediener stehen vor einer Anlage
Maschinenbau-Konstrukteure müssen künftig in der Lage sein, vorherzusehen, wie Endkunden Datenströme zum Maschinenverhalten nutzen. - Bild: Schneider Electric

3. User Interface - Warum das Ziel Effizienz sein muss:
Bei der Herstellung und Maschinenbau-Konstruktion spielt die Effizienz von Mensch-Maschine-Interaktionen eine große Rolle. Intuitive Produkte, werkzeugfreie Befestigung und gemeinsame Zubehöroptionen ermöglichen eine schnelle und einfache Montage. Als Teil einer Initiative zur Steigerung der Benutzereffizienz bieten Layout- und Vorlagenfunktionen in Software-Lösungen Anwendern jetzt völlig neue Möglichkeiten und ein Mehr an Flexibilität, um schneller bessere Schnittstellen zu entwickeln und HMIs schneller und effizienter in Betrieb zu nehmen. Sichere duale IP-Verbindungen ermöglichen eine effektive Integration in das gesamte Betriebssystem, sodass Bediener schneller effizienter arbeiten können. Weniger Zeit und Aufwand bedeuten geringere Kosten und eine höhere Produktivität der Mensch-Maschine-Interaktion.

4. Der Maschinenbau muss die Konnektivität mit einplanen!
Konnektivität ist entscheidend für die Erfassung von Daten und die Darstellung von Informationen in aussagekräftigen
Formaten. Die flexible Konnektivität dank verschiedener Panel-Größen, Touchscreens und Tastenfelder vereinfacht die Integration erheblich.

5. Mobile Mensch-Maschine-Interaktionen möglich machen
Wenn Maschinen über Standorte, Fertigungszellen und -linien verteilt werden, werden mobile Mensch-Maschine-Schnittstellen zu wichtigen Produktivitätstools. Im Zusammenhang mit dem IoT bietet Harmony intelligente, vernetzte Produkte, die Daten sammeln und verarbeiten, sodass Kunden fundierte Entscheidungen treffen können. Die Kompatibilität mit Wlan-Protokollen trägt ebenfalls zu einer höheren Flexibilität des Bedienpersonals mit dem System bei.

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