Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI-Trends: Was es zu beachten gilt

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Maschinen werden zunehmend intelligent, komplex und vernetzt. Damit steigen auch die Anforderungen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle. Was Bediener heute von einem Human Machine Interface erwarten.

Das Human Machine Interface (HMI) ist mittlerweile mehr als eine reine Schnittstelle zu industriellen Prozessen. Waren früher funktionale Aspekte am wichtigsten, fließen heute mehr und mehr Themen wie Usability, Design und User Experience (UX) ein. Entscheider in Unternehmen stehen deshalb vor der Frage: Wie sehen die aktuellen Anforderungen und Bewertungskriterien aus?

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Welche HMI-Trends es gibt

Die Möglichkeiten für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle sind vielfältig: Sie kann beispielsweise 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 eines Tablets oder Smartphones haben. Jedoch zeichnen sich laut Schneider Electric, Anbieter von digitalen Energie- und Automatisierungslösungen, vier wichtige Trends beim Thema Human Machine Interface ab:

• Durch die sich ausbreitende Intelligenz über die gesamte Kette der Fertigungsinfrastruktur müssen Maschinenentwickler ihre Entwurfsstrategien überdenken. Mehr Wissen über Prozesse, Maschinen und Anlagen hilft dem Maschinenbediener dabei, die beste Entscheidung zu treffen und liefert Maschinenbau-Konstrukteuren die Erkenntnis für neue Mehrwerte oder Services.

• Wegen knappem Personal müssen Bedienpanels vereinfacht werden. Das wird möglich durch anpassbare Schnittstellen, bei denen es sich um vernetzbare Automatisierungskomponenten handelt, die nicht nur Feldbusse und Sensoren verbinden, sondern auch IT-Netzwerke und -Dienste integrieren.

• Cobots, fahrerlose Transportsysteme, 5G-Netzwerke, kontaktlose HMIs mit Bewegungs- und Stimmerkennung, Cloud- und Edge-Computing, Augmented Reality und vieles mehr wird die Interaktion von Mensch und Maschine stark beeinflussen sowie neue Maschinendesigns erfordern.

• Bedienelemente werden zunehmend mobiler. Dadurch gewinnt das Thema Sicherheit mehr an Bedeutung. Es müssen neue technische Schutzniveaus berücksichtigt werden – physisch sowie vor Cyberbedrohungen.

Was sind die wichtigsten Anforderungen an HMIs?

Unter HMI-Experten gibt auch heute noch das Motto „form follows function“ den Takt vor. Doch besteht die Maschinenfunktion längst nicht mehr nur aus der Komponentensteuerung. Sie sollte auch die Überwachung und Analyse von Produktions- und Leistungsdaten umfassen. Maschinenbau-Konstrukteure sollten künftig also in der Lage sein, vorherzusehen, wie Endkunden Datenströme zum Maschinenverhalten nutzen. Laut Schneider Electric sind das die wichtigsten Anforderungen an HMIs:

Umweltverträglich: Gefragt sind HMIs, die für den Einsatz in rauen Umgebungen ausgelegt sind. Getestete Langzeitstandards und globale Zertifizierungen können eine längere Lebensdauer der Maschinen garantieren.

Look & Feel: Die Mensch-Maschine-Interaktion kann effizienter und produktiver gestaltet werden, je besser die Ästhetik ist. Bildschirme mit hoher Auflösung, strategisch verwendete Farben und durchdachte Qualitätssymbole stehen im Vordergrund. Dabei ist die Homogenität und Wiederverwendbarkeit der Bildschirmdaten sowie ein reduzierter Aufwand beim HMI-Design durch Designvorlagen, Farbsets und Navigation bei Bildschirmwechsel wichtig.

Effizienz: Bei der Konstruktion spielt immer die Effizienz eine wichtige Rolle. Software-Lösungen bieten dafür Layout- und Vorlagenfunktionen mit denen Anwender schneller bessere Schnittstellen entwickeln und HMIs effizienter in Betrieb nehmen können. Zudem bieten sichere duale IP-Verbindungen eine effektive Integration in das gesamte Betriebssystem.

Konnektivität: Um Daten erfassen und Informationen darstellen zu können, ist eine flexible Konnektivität mit verschiedenen Panel-Größen, Touchscreens und Tastenfelder vorteilhaft.

Mobile Interaktion: Wenn Maschinen über Standorte, Fertigungszellen und -linien verteilt werden, werden mobile Mensch-Maschine-Schnittstellen zu wichtigen Produktivitätstools. Die Kompatibilität mit Wlan-Protokollen trägt dazu bei, dass Bediener flexibler werden.

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Human Machine Interface

Mit intelligenten Schnittstellen zur optimierten Produktion

Drei Unternehmen stellen Trends vor:

„Vor allem die Verbesserung der Usability einer Maschinenvisualisierung ist ein brennendes Thema“, ist sich Dr. Julia Jürgens, Softwareentwicklerin Controls bei Lenze, sicher. „Neben der visuellen Gestaltung ist es wichtig, auf technologischer Ebene flexibel zu sein. Der Bedarf an webbasierten Lösungen steigt.“ Lenze hat deshalb eine webbasierte Lösung für die Maschinenvisualisierung im Portfolio. Sie ist Teil des Automatisierungssystems des Antriebstechnik-Herstellers. „Auf den v450 Web-Panels sieht man eine Webvisualisierung, die durch die Fast UI Runtime auf unseren c500 Controllern bereitgestellt werden. Sie wurden mit dem Lenze Easy UI Designer entworfen, der responsive HMIs sowie Vorlagen und Steuerelelemente zur Verfügung stellt“, erklärt Jürgens. Durch das responsive Design kann ein Visualisierungsprojekt auf einem Smartphone, Tablet oder stationären Panel bedient werden.

Auch der Automatisierer B&R setzt Trends zur Mensch-Maschine-Interaktion. Das Unternehmen evaluiert ein neues System, das Mitarbeiter der Instandhaltung sowie Störungstechniker in ihrer täglichen Arbeit unterstützt. Das System erkennt drohende Maschinenausfälle, sendet diese Information an das ERP-System, sucht in einer Datenbank einen für die Reparatur qualifizierten Mitarbeiter und zeigt die Meldung auf dessen smarter Armbanduhr an. Damit bringt B&R die Interaktion von Mensch und Maschine auf ein weiteres Endgerät.

Der Softwareentwickler Weidmüller GTI sieht als Kernanforderung für eine optimale Mensch-Maschine-Schnittstelle die Unterstützung offener Standards, wie z. B. OPC UA oder Modbus, um auf verschiedene Datenquellen zugreifen zu können. Zusätzlich müssen sich diverse Endgeräte einbinden lassen. Das Unternehmen ermöglicht dies durch die webbasierten HMI-Lösungen Procon-Web SCADA und Procon-Web Embedded System. Sie setzen auf Webtechnologien wie HTML5, Javascript und CSS3. So kann jedes webfähige Endgerät zur potenziellen Mensch-Maschine-Schnittstelle werden. Zu den Trends zählt das Unternehmen Lösungen zu Machine Learning, offene Standards, eine nutzerzentrierte Darstellung, Plattformunabhängigkeit, Modularisierung sowie Einbindung von Cloudlösungen.

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