HMI

Fenster zur Technik: Einfach und intuitiv mit HMI steuern

| Autor / Redakteur: Marcel Roske* / Sariana Kunze

Mit durchdachten Konzepten und intelligenten Werkzeugen wird das HMI zum Mehrwertfaktor sowie Fenster zur Technik.
Mit durchdachten Konzepten und intelligenten Werkzeugen wird das HMI zum Mehrwertfaktor sowie Fenster zur Technik. (Bild: Siemens)

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Maschinen können heute vieles automatisch, doch ist es der Mensch, der den Prozess überwacht und bei Problemen eingreift. Damit die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine funktioniert, ist ein modernes, ergonomisches System für das Bedienen und Beobachten unverzichtbar und wird immer mehr zu einem Faktor bei der Investitionsentscheidung.

Maschinen und Anlagen müssen immer flexibler und leistungsfähiger werden. Der Anlagenbetreiber möchte nicht mehr nur wissen, ob eine Anlage läuft, sondern ob sie gut läuft. Heute hat bereits schon eine einfache Maschine viele Funktionen: Fernwartung, Schnittstellen zu Anlagen- oder Unternehmensnetzwerken, intelligente Sensoren zur Überwachung von Verbrauchs- und Produktionsdaten. Der Bediener an der Maschine wird zunehmend zum Produktivitätsmanager und muss anhand der vielfältigen Informationen die richtige Entscheidung treffen. Dabei steht ihm im Wesentlichen nur ein Werkzeug zur Verfügung – das HMI-System an den Maschinen, sozusagen sein Fenster zu den komplexen Abläufen in der Produktion. Ein gutes HMI-System (Human Machine Interface) hilft ihm, die Informationen zu strukturieren und zu priorisieren, kritische Zustände rechtzeitig zu erkennen und gezielt entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten, neue Anforderungen schnell umzusetzen und so den Prozess optimal zu steuern. Dazu braucht es zum einen die Hardware – Bediengeräte, die robust, einfach abzulesen und intuitiv zu bedienen sind und die die benötigte Performance für die Datenaufbereitung liefern – und zum anderen die Software mit den passenden Anzeigeelementen und Werkzeugen. Mit HMI und Maschine verhält es sich ähnlich wie mit einem Eisberg: 90 Prozent der Entwicklungsarbeit, der Funktionalität und des Nutzens der Maschine stecken – für den Bediener zum großen Teil unsichtbar – in der Mechanik, Elektrik und Automatisierung. Im Betrieb wird davon nur ein kleiner Teil wahrgenommen und dieser ist die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine.

Panels für ermündungsfreies und sicheres Bedienen

Bei der Hardware ist wichtig, dass die Geräte robust sind und sich einfach in die Produktionsumgebung integrieren lassen. Außerdem müssen sie ein ermüdungsfreies, sicheres Bedienen und Beobachten ermöglichen, wie z. B. durch entspiegelte, helle Displays und intuitiv verständliche Bedienkonzepte. Je nach Anforderung kann der Fokus dabei auf einem möglichst guten Preis-Leistungsverhältnis liegen oder auf einer hohen Performance und Flexibilität, z. B. bei Anwendungen mit großen Datenvolumina oder speziellen Anforderungen an Protokollierung und Archivierung. Damit der Aufwand für das Engineering der Geräte beim Maschinenbauer und für die Ersatzteilhaltung sowie Wartung beim Anwender gering bleibt, ist es vorteilhaft, skalierbare Gerätefamilien für die verschiedenen Anforderungen einzusetzen. Simatic HMI Panels von Siemens sind seit Jahren in unterschiedlichsten Anwendungen in allen Branchen im Einsatz. Die Spanne der verfügbaren Systeme von Simatic HMI reicht von Basic HMI mit gutem Preis-Leistungs-Verhältnis für einfache Anwendungen über Panel-basierte Advanced HMI Geräte mit Komfort für anspruchsvolle Visualisierungsaufgaben bis hin zu PC-basierten Bediengeräten für datenintensive und eigene komplexe Applikationen. Alle Geräte können mit einer gemeinsamen Engineering-Software projektiert werden und nutzen gemeinsame Schnittstellen.

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Mit HMI zu mehr Flexibilität

Ist die Entscheidung für das passende Panel gefallen, stellt sich als nächstes die Frage nach der dazu gehörenden Visualisierung. Dabei ist die Erwartungshaltung der Anwender sehr hoch: Unternehmen möchten in der Lage sein, ihr Personal ohne große Einarbeitungszeiten flexibel innerhalb einer Anlage oder Linie einzusetzen. Deswegen muss die Maschine möglichst einfach und intuitiv zu bedienen sein. Gleichzeitig soll sie einen möglichst umfassenden Zugang zu Maschinen- und Anlagendaten ermöglichen, damit die Mitarbeiter in ihren Aufgaben optimal unterstützt werden. All dies führt dazu, dass die Gestaltung der Bedienoberfläche eine anspruchsvolle Aufgabe ist.

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Intuitive Bedienung im Pharmamaschinenbau

Wie wichtig eine intuitive Bedienung für die Akzeptanz beim Anwender ist, zeigt ein Beispiel aus dem Pharmamaschinenbau: Dort wurde die Maschinenbedienung einer Tablettenpresse komplett mit Styles und Designs aus dem TIA Portal überarbeitet. Das Ergebnis ist ein bedienerorientiertes Design mit modernen Features wie Gestensteuerung für das Aufrufen oder Vergrößern von Inhalten. Die Visualisierung nutzt Interaktionsmöglichkeiten, die der Anwender von Geräten wie Smartphones kennt, sodass sich die Anlagenbediener schnell mit dem HMI vertraut machen können. Dadurch sinkt der Schulungsaufwand und die Bedienung der Anlage ist insgesamt effizienter und sicherer. Umgekehrt führt eine schlechte Bedienbarkeit – beispielsweise kryptische Systemmeldungen, die nur für Entwickler oder Programmierer verständlich sind, oder generische Fehlermeldungen, die keine Aussage zu spezifischen Fehlerursache liefern – schnell zu Frustration und zu Fehlern. Ein ergonomisches Design der Bedienbilder hat also einen entscheidenden Einfluss darauf, wie der Anwender die Funktionalität der Maschine beurteilt. Doch wie entwickelt man ein intuitiv verständliches, übersichtliches und ergonomisches Design, das den Anwender dabei unterstützt, die komplexen Maschinenprozesse zu verstehen, Trends und Probleme rasch und frühzeitig zu erfassen, angemessen zu reagieren und insgesamt den Prozess optimal zu steuern? Wichtig ist, sich vor dem eigentlichen Erstellen der Screens mit den Anforderungen des Kunden und der Anwendung, den Einsatzszenarien und der Struktur und Hierarchie der Informationen zu beschäftigen.

Ergänzendes zum Thema
 
Für maschinennahes Bedienen & Beobachten

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