Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Engineering

Wie erreicht man gute Usability für Maschinen?

Maschinen werden immer leistungsfähiger und mit einem höheren Anteil an Automatisierungstechnik ausgestattet. Dabei wird zunehmend Funktionalität über Software abgedeckt. Beispielsweise werden synchronisierte Bewegungsabläufe oder Regler heute fast ausnahmslos über Software realisiert. Damit ist der Softwareanteil moderner Maschinen ein bedeutender Teil der Wertschöpfung und der Kernkompetenz eines Herstellers. Doch die Schnittstelle zu diesen Funktionen, das HMI, wird dabei oft vernachlässigt.



Bild: GTI-control mbH

Ein Maß für die zunehmende Komplexität der Maschinensteuerungssoftware ist die Anzahl an Parametern oder Datenpunkte/Tags, die über eine Benutzeroberfläche (HMI) im Rahmen der Maschineneinrichtung (Grenzwerte oder Reglerparameter), des Werkzeugwechsels, der Parametrierung eines Ablaufes (Rezept) und der direkten Bedienung im Eingriff sind. In den letzten zwanzig Jahren hat sich dies bei Verpackungs- oder Kunststoffmaschinen von beispielsweise 1.000 Tags auf heute oft 20.000 Tags verändert. Damit gehen komplexere Datenmodelle und mehrstufige Konfigurationsvorgänge einher. Da alle Parameter irgendwann einmal verändert werden müssen, führt dies zu immer umfangreicheren Benutzeroberflächen, die heute oft mehrere hundert Bedienseiten umfassen.

Intuitive Bedienung

Selbstverständlich kann und darf dabei der einfache Werker nur einen sehr kleinen Teil davon verändern, findet aber oft keine auf seine Bedürfnisse und Aufgaben angepasst Oberfläche vor. Dies liegt daran, dass viele Benutzeroberflächen nicht aufgabenorientiert, sondern funktions- oder komponentenorientiert aufgebaut sind und damit keine intuitive Bedienung erlauben. Das Zauberwort für die Lösung dieses Problemes heißt Usability. Usability ist die Gebrauchstauglichkeit eines Produktes oder ausführlich: „Die Usability eines Produktes ist das Ausmaß, in dem es von einem bestimmten Benutzer verwendet werden kann, um bestimmte Ziele in einem bestimmten Kontext effektiv, effizient und zufriedenstellend zu erreichen“ (DIN EN ISO9241-11). Usability ist oder zumindest sollte ein entwicklungsbegleitender Prozess sein und begleitet alle Phasen der Produktentwicklung, -einführung und -pflege. In der Vergangenheit wurde dies wenig berücksichtigt und man hat oft versucht, im Nachhinein bestehende Oberflächen zu überarbeiten. Bei einer Übernahme der bestehenden Konzepte und Modelle führt dies nur zu begrenzten Verbesserungen. Dies zeigt, dass Usability Engineering bei der Softwareentwicklung für die Automatisierung einer Maschine begleitend erfolgen muss.

Interdisziplinärer Studiengang

Die Universität Würzburg hat dieser Teildisziplin der Softwareentwicklung Rechnung getragen und im interdisziplinären Studiengang Mensch-Computer-Systeme die Ausbildung von Fachleuten für Ergonomie, Usability und Schnittstellengestaltung für die Nutzbarkeit und Bedienbarkeit von Computersystemen vor Jahren eingeführt. Diese Schwerpunktbildung bei der Ausbildung von Softwareingenieuren bietet die optimale fachliche Grundlage für die Entwicklung von Benutzeroberflächen komplexer Maschinen nach Usability Gesichtspunkten. Die GTI-control mbH realisiert für Kunden im Maschinenbau Neugestaltungen von Benutzeroberflächen und führt bei bestehenden Maschinen begleitende Usability-Beratung bei der Entwicklung von Neumaschinen mit Spezialisten für Mensch-Maschinen-Kommunikation durch. Das passiert folgendermaßen:

  • Detaillierte Analyse der Maschine und der damit umgesetzten Prozesse. Dabei dient die bestehende Oberfläche nur dem Verständnis, nicht aber als Basis für eine inhaltliche Übernahme mit Neugliederung nach aufgabenorientierten Gesichtspunkten.
  • Anpassung bestehender Datenmodelle für Werkzeug- oder Rezeptdefinition. Dies kann in manchen Fällen eine völlige Neukonzeption der Datenmodelle zur Folge haben, als Voraussetzung für eine flexiblere und leistungsfähigere Maschine und einfacherer Konfiguration von Abläufen. Als Konsequenz ist eine Anpassung des Steuerungsprogrammes notwendig. Zu den Datenmodellen gehören auch die Abbildung des Betriebszustandes der Maschine und eine Maschinenkonfiguration, die die konkrete Ausprägung des Typs mit allen Optionen und Varianten beschreibt.
  • Erfassen aller Benutzerrollen und derer Aufgaben als Basis für eine aufgabenorientierte und damit intuitiv benutzbare Oberfläche. Dabei werden ein erweitertes Umfeld und erweiterte Funktionen der HMI berücksichtigt, die beispielsweise die Belange des Wartungspersonals, der Produktionsplanung und Qualitätssicherung berücksichtigen. Dazu gehören Leistungen wie eine Auftragsverwaltung, Wartungsmanagement oder die Berechnung von KPIs wie Overall Equipment Effectiveness OEE.
  • Für die aufgabenorientiert zusammengestellten Oberflächen wird ein Navigationskonzept erstellt. Der Umfang und Aufbau der Navigation bestimmt die mögliche Umsetzung in Form mehrstufiger Navigationsleisten.
  • Das anschließend entworfene Screenlayout berücksichtigt die permanent notwendigen Statusinformationen sowie die Anforderungen der Navigation und ermöglicht mehrere Varianten, Informationen in großen Übersichtsbildern oder strukturierten Teilbildschirmen darzustellen.
  • Für alle Use-Cases werden anschließend in Form von Wireframes die konkreten Benutzeroberflächen entworfen. Dabei sind abstrahierte Darstellungen der Prozesse die Basis für eine verständliche und auf verschiedene Maschinenvarianten anwendbare Oberfläche, die über das Datenmodell der Maschinenkonfiguration eine Adaption an die konkrete Maschine erfährt.
  • Die Wireframes können nun von einem Grafiker ausgestaltet und an das Corporate Desgin des Unternehmens angepasst werden.

Umfassende Ausarbeitung

Damit ist eine umfassende Ausarbeitung für eine neue, aufgabenorientierte und intuitive Oberfläche entstanden. Weitere Leistungen können in der Umsetzung von Prototypen, einem Styleguide und dem Ver­ifizieren und Optimieren der Oberfläche in der Anwendungsumgebung bei ausgewählten Kunden liegen. Dies führt in mehreren Iterationen zu spürbaren Verbesserungen der neu entwickelten Oberflächen. Bei der Neuentwicklung von Maschinen sollte das Usability Engineering als begleitende Aufgabe über den kompletten Entwicklungsprozess stattfinden. Es empfiehlt sich, auch die Steuerungssoftware nach Software Engineering Gesichtspunkten anzugehen. Dies führt zu besser wartbaren und übertragbaren Softwarekonstrukten für die immer komplexer werdende Steuerungssoftware. Dadurch können die Unternehmen die Umsetzung ihrer Kernkompetenzen auf höherem Niveau und mit erheblich geringeren Risiken bezüglich der Abhängigkeit von einzelnen Mitarbeitern umsetzen.

Was bringt Usability?

Die Akzeptanz der Nutzer einer Maschine ist maßgeblich von der Usability beeinflusst. Diese reduziert Einlernzeit, vermeidet Fehlbedienungen, ungewollte Anlagenstillstände und schlechte Produktionsergebnisse und trägt damit erheblich zu einer höheren Produktivität bei. In Verbindung mit einer durchdachten und funktional erweiterten Software werden zusätzliche Mehrwerte verfügbar, die als Alleinstellungsmerkmale gegenüber den Mitbewerbern entscheidend zur Kundengewinnung beitragen können. Daneben führen alle Bestrebungen in Richtung Industrie 4.0 zu mehr Software oder auch APPs, für deren Erfolg die Usability entscheidend ist.


Das könnte Sie auch interessieren:

Nach Analysen des B2B-Netzwerks Tradeshift hat sich das Auftreten der Omicron-Variante im vierten Quartal negativ auf die globalen Lieferketten ausgewirkt, jedoch nicht so stark wie vorherige Infektions-Wellen.‣ weiterlesen

Open Mind übernimmt die Mehrheit am MES-Hersteller Hummingbird Systems. Die CAD/CAM-Lösung von Open Mind wurde bereits im Rahmen einer Zusammenarbeit in das MES von Hummingbird integriert.‣ weiterlesen

Laut einer Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) sind durch die Corona-Pandemie bisher 350Mrd.€ an Wirtschaftsleistung verloren gegangen. Im ersten Quartal dieses Jahres gehen die IW-Experten von einem weiteren Verlust von 50Mrd.€ aus. Die Erholung werde Jahre dauern.‣ weiterlesen

Umstellung auf S/4Hana ja, aber keine Zeit für die Vorbereitung. So sieht es die Mehrheit der befragten Unternehmen in einer Studie des Analystenhauses Techconsult. Bei 90 Prozent der Studienteilnehmer bemängeln zudem fehlende Informationen und Hilfestellung.‣ weiterlesen

Angestellte im Einkaufs- und Beschaffungsmanagement erleben gerade turbulente Zeiten. Zu den unerwarteten Ereignissen in den Lieferketten werden 2023 neue Gesetze Dynamik ins Supply Chain Management bringen. Mit einem standardisierten Auditierungsverfahren für Lieferanten kann eine Software von Innolytics viel Arbeitslast abnehmen.‣ weiterlesen

Daten eingeben, verifizieren, vergleichen, ändern und Informationen aus unterschiedlichen Systemen zusammenführen - auch solche Aufgaben müssen erledigt werden. Aber nicht unbedingt von Menschen. Bei Routinearbeiten kann die robotergesteuerte Prozessautomatisierung helfen, Fehlerquoten manueller Arbeit zu verringern und menschliche Ressourcen freizusetzen.‣ weiterlesen

Im Forschungsprojekt ’OpenGPT-X’ soll ein KI-Sprachmodell für Europa entstehen. Unter der Leitung der Fraunhofer-Institute für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt ein Konsortium aus zehn Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Medienbranche die neue Sprach-KI.‣ weiterlesen

Die Vernetzung von Maschinen in der Produktion ist ein wichtiger Schritt zu ihrer optimalen Auslastung für die Materialbearbeitung und um eine konstant hohe Bearbeitungsqualität sicherzustellen. Die Oberflächenbearbeitungsmaschinen der Marke Peter Wolters, zugehörig zur Markenfamilie der Precision Surfacing Solution Gruppe, bieten das Potenzial, Fertigungsprozesse deutlich effizienter zu gestalten. Softwarespezialisten wie Macio unterstützen bei IIoT und den Prozessverbesserungen.‣ weiterlesen

In einem Acatech Impuls mit dem Titel ’5G in der Industrie’ zeigen die Projektbeteiligten auf, welche Maßnahmen nötig sind, um der Technologie zum Durchbruch zu verhelfen.‣ weiterlesen

SwissDrives hat eine groß dimensionierte Antriebslösung für eine komplexe Käsepflegeanlage in Österreich entwickelt. Einen Bestandteil des Automatisierungskonzepts bilden 40 Frequenzumrichter mit integrierter ProfiNet-Optionskarte von Yaskawa.‣ weiterlesen

Das Umweltbundesamt (UBA) hat seine finalen Berechnungen zum Emissionsausstoß 2020 an die Europäische Kommission übermittelt. Demnach ist der Ausstoß insgesamt zurückgegangen. UBA-Präsident Dirk Messner geht jedoch davon aus, dass der Rückgang nicht von Dauer sein wird.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige