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Maschinenbedienung im Wandel

Benutzerführung

Maschinenbedienung im Wandel

Human Machine Interfaces gewinnen zunehmend an Bedeutung: Sie sind die Schnittstelle, um wachsender Komplexität zu begegnen und Nutzern eine einheitliche und übersichtliche Bedienung zu ermöglichen. Wollen Anlagen- und Maschinenbauer das volle Potenzial nutzen, sollten sie auch für eine bestmögliche User Experience sorgen.

Fronius International GmbH

Produktionskomponenten wie Werkstücke, Werkzeuge oder Werkstückträger verfügen immer häufiger über eine eigene ‚eingebettete Intelligenz‘ und sind untereinander vernetzt. Relevante Informationen aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen sind in Echtzeit verfügbar. Der Benutzer bedient nicht mehr nur eine feste Maschine; er plant und steuert mehrere Maschinen. Die steigende Komplexität erfordert eine optimierte Führung und glasklare Visualisierung. Ein Human Machine Interface (HMI), das den Anforderungen der sich wandelnden Industrie gerecht wird, gibt dem Nutzer die Kontrolle zurück und berücksichtigt spezifische Sicherheitsanforderungen der Produktion.

Unterschiedliche Systeme

Im Zuge einer Industrie 4.0 werden HMI auf unterschiedlichen Systemen laufen. Bisher wurden diese in der Regel für genau ein Zielsystem entwickelt, also für ein bestimmtes Bedienpanel mit definierter Bildschirmgröße und vorgegebenen Eingabegeräten. Zukünftig wird der Zugriff auf Information und Funktionen dort stattfinden, wo diese benötigt werden – in der Form, die für die jeweilige Arbeitsaufgabe angemessen ist. Dies erfordert flexible HMI und skalierbare Softwarearchitekturen. Eine wichtige Rolle spielt hierbei die Integration von Smart Devices wie Tablets oder Smartphones in die Produktion. Sie sind mobil, kommunikativ vernetzt, verfügen über eine Vielzahl nützlicher Sensoren und basieren auf etablierten Technologien.

Ein Großteil der Nutzer kennt Smart Devices aus dem privaten Alltag und ist eine entsprechende Gestaltung von mobilen Anwendungen gewohnt. Diese Erfahrungen werden aus dem Consumer-Bereich auf die Arbeitswelt übertragen und setzen somit den Benchmark für industrielle Interfaces. Mit einem ansprechenden Hard- und Softwaredesign, einer einfachen Bedienung und neuen Interaktionsformen wie Multitouch-Gesten definieren sie das erwartete Leistungsniveau, an dem sich HMI-Gestaltung messen lassen muss. Technisch und qualitativ hochwertige Produkte allein reichen in einem globalisierten Wettbewerb oft nicht mehr aus, um eine langfristige Kundenbindung zu erzielen. Das Benutzererlebnis spielt eine wichtige Rolle und entscheidet mit über Erfolg oder Misserfolg eines Produkts.

Konzeption und Gestaltung

Ziel der nutzerzentrierten HMI-Gestaltung ist eine ansprechende Hard- und Software, die sich aus dem Stand bedienen lässt. Sie verwendet intuitive Interaktionsformen und spricht die Nutzer auch auf emotionaler Ebene an. Sie ermöglicht eine hohe Identifikation mit den Arbeitsaufgaben und motiviert bei der Nutzung. Das kann erreicht werden, indem wichtige Aktionen leicht zu benutzen sind, komplexe Aufgaben in gut strukturierte Einheiten unterteilt, spielerische Ansätze mit Belohnungen unterstützt und neuartige Interaktionsmöglichkeiten genutzt werden. Ausgangspunkt für die nutzerzentrierte Gestaltung ist die Berücksichtigung des jeweiligen Nutzungskontextes. Eine Nutzungskontextanalyse deckt Eigenschaften und Bedürfnisse der Nutzer und deren Arbeitsaufgaben sowie die Einflüsse der Umgebung auf die Interaktion mit dem Produkt auf. HMI-Gestalter stehen vermehrt vor der Herausforderung verschiedener nutzungsspezifischer Zielgeräte. Je nach Zielsystem kann nicht mehr von festen Pixelgrößen ausgegangen werden und die jeweiligen Ein- und Ausgabemöglichkeiten können variieren. Trotzdem sollen bei der erwarteten hohen Flexibilität einheitliche Bedienelemente verwendet werden, um eine konsistente Nutzungserfahrung zu ermöglichen.

Flexibel und konsistent

Um diesen Anforderungen hinsichtlich Flexibilität und Konsistenz gerecht zu werden, bieten sich verstärkt Technologien wie HTML5 in Verbindung mit Responsive Design an. Damit können Bedienelemente wie in einem Baukastensystem individuell angeordnet und anpasst werden. Das HMI-Framework ‚Web IQ‘ der Smart HMI GmbH unterstützt diese Technologie; das System ist selbst in dieser Technologie realisiert. So sorgt die Lösung mit HTML5 und Responsive Design für ein einheitliches Nutzungserlebnis auf verschiedenen Plattformen – ob stationär oder mobil. Multitouch greift die Erfahrungen mit Smart Devices auf und erleichtert die Interaktion, da es körperlich erfahren wird. Das greift die Ansätze von ‚Reality Based Interaction‘ beziehungsweise ‚Natural User Interfaces‘ auf und bildet natürliche Interaktionen nach – zum Beispiel beim Verschieben von Objekten, Blättern von Seiten oder Anstoßen von Listen. Der Nutzer kann an seine Erfahrungen der realen Welt anknüpfen und hat einen schnelleren und intuitiveren Zugang zur Bedienung eines Systems. Objekte werden direkt manipuliert und der Nutzer erhält unmittelbar Feedback über das Ergebnis seiner Handlung. Erfahrenen Anwendern ermöglicht Multitouch beispielsweise die Nutzung von Gesten, um schneller zum Ziel zu kommen. Existiert eine standardisierte, aus anderen Anwendungen bekannte Geste für eine Interaktion, sollte diese in der Gestaltung berücksichtigt werden.

Wichtig ist, dass Gesten nicht versehentlich andere Aktionen auslösen. Natürlich unterstützen auch in der Industrie die allgemeinen Gestaltungsprinzipien für mobile Devices das positive Nutzungserleben: Auf unwesentliche Informationen und Bedienelemente wird verzichtet, der Fokus liegt auf den häufigsten Anwendungsfällen. Die Komplexität von Navigationsstrukturen, wie sie aus stationären Systemen bekannt sind, werden entsprechend zum Design-Ansatz ‚Mobile First‘ reduziert und in einfachere, kompakte Apps aufgeteilt – oder zumindest in besser handhabbare Informationseinheiten. Eine flache Informationsarchitektur mit wenigen Navigationsoptionen ermöglicht es dem Nutzer, schnell zu navigieren. Die reduzierte Anzahl an Wahlmöglichkeiten wirkt sich positiv auf das Nutzungserlebnis aus, da die Entscheidungsfindung erleichtert wird. Zudem stehen die relevanten Aktionen visuell im Vordergrund und erleichtern die Entscheidung, was als Nächstes zu tun ist. Gerade im Kontext von Industrie 4.0 birgt auch die aufgabenangemessene Visualisierung von Produktions- und Prozessdaten Potential. Werden Geräte, Maschinen und Produkte zu intelligenten und autonomen Einheiten, müssen unterschiedliche Personen je nach Benutzerrecht orts- und geräteunabhängig Zugang zu einer modernen Visualisierung ihrer Anlagen bekommen. Das Spektrum reicht dabei von Dashboard-Darstellung mit OEE-Kennzahlen für den Produktionsleiter bis zu spezifischen Prozessdaten für den Anlagen- oder Maschinenbediener.

Bedürfnisse kennen

Nur wenn Maschinen- und Anlagenbauer wandelnde Anforderungen berücksichtigen, können sie die Potenziale der Industrie 4.0 voll ausschöpfen. Usability und User Experience können dabei wesentliche Faktoren sein. Für ein optimales Bedienerlebnis gilt es, Anwendungsziele klar zu fokussieren, Bedürfnisse der Zielgruppe und deren Nutzungskontexte zu kennen und zu berücksichtigen, mobile Gestaltungsprinzipien umzusetzen und – soweit möglich – optimale Bedienbarkeit mit Spaß zu verbinden.