Multitouch-Panel-PC Ein durchgängiges HMI für Verpackungsmaschinen entwickeln

Für multinationale Produzenten werden einheitliche und durchgängige Bedienkonzepte immer bedeutender. Deshalb hat Bosch Packaging Technology, Bereich Food, die HMI 4.0 entwickelt, eingesetzt auf einem Beckhoff Multitouch-Panel-PC.

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Bosch Packaging Technology, Bereich Food, ist spezialisiert auf Verpackungssysteme im Lebensmittelbereich, die multinationale Nahrungsmittelproduzenten in großem Umfang einsetzen. Neue Verpackungsmaschinen werden nun mit einem neuen Bediensystem ausgestattet. „Die Soft- und Hardware ist aufeinander abgestimmt, weshalb wir HMI 4.0 auch nur in Verbindung mit dem Multitouch-Panel-PC von Beckhoff einsetzen. Auf diese Weise ist einerseits die volle Funktionalität garantiert, andererseits findet sich der Maschinenbediener an jeder unserer Maschinen sofort zurecht – sowohl durch das einheitliche Look-and-Feel als auch aufgrund der durchgängigen Bedienphilosophie“, erläutert Pascal Witprächtiger, Director Industry 4.0 – Lifecycle Solutions bei Bosch Packaging.

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Schwerpunktmäßig wird das 15,6“-Bedienpanel in drei Varianten eingesetzt: als IP65-Tragarm-Variante CP3716 mit und ohne Tastaturerweiterung sowie als Version CP2716 für den Schaltschrankeinbau. Allein schon diese Flexibilität im Geräteportfolio war für Pascal Witprächtiger ein wichtiges Auswahlkriterium: „Wir bevorzugen die beiden Tragarmvarianten, die voraussichtlich je 40 % des Anteils aller Applikationen ausmachen werden. In schätzungsweise 20 % der Fälle macht die Einbauvariante jedoch mehr Sinn, zum Beispiel wenn ohnehin ein geeigneter Schaltschrank vorhanden ist und sich so die Tragarmkosten einsparen oder Vorteile hinsichtlich der Hygieneausführung erreichen lassen.“ Roland van Mark, Product & Marketing Management Industrial PC bei Beckhoff, ergänzt: „Entscheidend sind hierbei die jeweiligen Praxisanforderungen. Schließlich kostet ein Tragarm nicht nur Geld, sondern er benötigt auch Platz, ist eine zusätzliche Mechanikeinheit und bietet mit seiner Beweglichkeit nicht in jedem Fall einen Mehrwert.“

Standard-Hardware mit kundenspezifischen Anpassungen

Bei dem Bedienpanel handelt es sich um ein weltweit verfügbares, kundenspezifisches Gerät, wie Roland van Mark erläutert: „Entscheidend ist, dass alle spezifischen Anwenderanforderungen erfüllt werden und dennoch eine weltweite Kundenunterstützung gegeben ist. Wir erreichen dies durch möglichst weitgehend standardisierte Komponenten.“ Pascal Witprächtiger bestätigt: „Besonders wichtig ist dies für multinationale Konzerne mit Produktionsstätten in der ganzen Welt. So muss etwa auch in China oder Australien im Bedarfsfall niemand mehrere Wochen auf eine Sonderausführung warten.“

Neben der Erweiterung um elektromechanische Taster und der kundenspezifischen Bedruckung der Glasfront gibt es für Pascal Witprächtiger noch einen weiteren applikationsspezifischen Aspekt: „Unser Maschinendesign zeichnet sich unter anderem durch einen optisch ansprechenden Tragarmadapter aus. Da dieser schlank und mit engem Biegeradius baut, musste für die Panel-Variante mit Tastererweiterung die Anschlussebene angepasst werden. Die Zusammenarbeit mit Beckhoff hat hier – ebenso bei der Beratung zum Beispiel hinsichtlich Windows 10 IoT als Betriebssystem oder bezüglich thermischer Auslegungen – sehr gut funktioniert.“

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Das dahinter stehende Grundkonzept verdeutlicht Roland van Mark: „Wir profitieren in diesem Fall von der durchdachten Gerätekonstruktion. In einem ausreichend großen Aluminiumgehäuse ist – thermisch entkoppelt – auf der einen Seite das Motherboard, auf der anderen Seite der Festplattenspeicher und in der Mitte die Anschlussebene untergebracht. Durch diese Modularität lassen sich spezielle Kundenanforderungen wie der besonders schlanke Tragarm einfach, schnell und ohne Einschränkungen bei der Verfügbarkeit umsetzen.“

Lückenloses HMI-Portfolio im ansprechenden Design

Aufgrund der Bevorzugung von Tragarm-Geräten legte Bosch Packaging laut Pascal Witprächtiger bei der IPC-Auswahl besonderen Wert auf ein lückenloses Portfolio inklusive IP65-Ausführungen: „Es gibt am Markt nur wenige Anbieter mit einem breiten Spektrum und vor allem mit wirklich rundum geschlossenen, IP65-geschützten aktiven Geräten. Dazu kommen noch das ansprechende Design und die nicht zuletzt aufgrund des hohen Fertigungs-Know-hows gute Produktqualität hinzu. Außerdem gab uns das skalierbare HMI-Programm die Sicherheit, auch alle zukünftigen Anforderungen bis hin zu Sonderwünschen abdecken zu können.“

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Gerade das Design spiele eine wichtige Rolle: „Auch wenn die Leistungsfähigkeit unserer Verpackungsmaschine im Vordergrund steht, ist das HMI-Design – sowohl Hard- als auch Software – nicht zu vernachlässigen. Zumal HMI 4.0 viel mehr ist als nur eine neue Oberfläche, denn es wird damit die Interaktion zwischen Mensch und Maschine komplett neu gestaltet.“ So liege das Hauptaugenmerk auf vereinfachter Bedienung, d. h. das HMI stellt möglichst wenig, dafür aber genau die jeweils erforderlichen Informationen dar. Die sogenannte User Experience, also das konkrete Benutzererlebnis stehe im Vordergrund. Roland van Mark bestätigt: „Die Reduzierung auf das Wesentliche ist entscheidend für eine effiziente und zuverlässige Maschinenbedienung. Eine ansprechende und leistungsfähige Hardware trägt hier einen großen Teil zu einer möglichst schnellen und zielgerichteten Bedienung bei.“

Zukunftspotenzial bis hin zu Industrie 4.0

Für ausreichende Rechenleistung sorgt bei den Panel-PCs der Bosch-Verpackungsmaschinen eine Intel-Atom-CPU mit vier Prozessorkernen. Sie ist kostengünstig, lüfterlos betreibbar und laut Witprächtiger mit einer für die HMI-Anwendung geeigneten Grafik-Engine ausgestattet: „Zusammen mit dem für das Maschinendesign und Bedienkonzept passenden Widescreen-Format sowie der Multitouch-Unterstützung etwa bei 3D-Darstellungen ließen sich alle unsere Anforderungen umsetzen. Und auch für zukünftige Entwicklungen sind wir damit gerüstet. So bietet das Betriebssystem Windows 10 IoT zahlreiche Möglichkeiten, um auch Industrie-4.0-Ideen zu realisieren. Unser Ziel ist letztendlich ein ganzheitlicher Ansatz für bestmögliche Bedienerführung und schnelle Störungsbeseitigung.“

Ein Beispiel eine erste umgesetzte Industrie-4.0-Anwendung ist eine Leitsystem-Applikation: Die einzelnen Bedienpanel synchronisieren sich per WCF-Technologie (Windows Communication Foundation) automatisch und ohne einen abgesetzten Leitrechner. Dadurch kann jedes HMI auch Informationen, Befehle und Rezepturen anderer Maschinen anzeigen. Der Endanwender hat dadurch den Vorteil, dass er ohne die Kosten für das sonst übliche Serversystem über eine Anlagenvernetzung verfügt. Bei den teilweise 100 m langen Verpackungsanlagen vereinfacht sich zudem die Fehlerdiagnose. Denn der Maschinenbediener muss nicht zwingend zu einer weiter entfernten Bedienstelle gehen, sondern er kann alles über das HMI an seinem Standort überprüfen.

SPS: Halle 7, Stand 406

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* Stefan Ziegler, Redaktionsleitung Presse, Beckhoff Automation

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