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Human Machine Interface-Entwicklung

Passgenaue Unterstützung für mobiles Line Monitoring

Die Anforderungen an Human Machine Interfaces (HMI) in der Industrie werden zunehmend von Bedienerfahrungen beeinflusst, die Benutzer im Umgang mit ihren Smartphones und Tablets sammeln. Bei der Integration mobiler Endgeräte in ein Gesamtkonzept zum Anlagen-Monitoring ist ein systematisches Vorgehen angeraten, um Funktionalität und Bedienbarkeit in Einklang zu bringen.

Bild: Berner & Mattner

Große Produktionsanlagen zur Abfüllung und Verpackung können für das mobile Monitoring besonders attraktiv sein: Viele dieser Anlagen sind weitläufig und integrieren viele verschiedene Prozessschritte sowie Maschinen. Zudem können sich lokale Störungen leicht auf die ganze Linie auswirken. Um den Anlagenbetrieb so reibungslos wie möglich zu gestalten, können insbesondere Mitarbeiter und Manager abseits der Produktionsumgebung davon profitieren, über aktuelle Informationen zu Prozessparametern und Leistungsdaten zu verfügen. Je eher die Daten bereit stehen, um so schneller können Reaktionen auf unerwartete Ereignisse erfolgen. Um der vielerorts wachsenden Mobilität von Mitarbeitern Rechnung zu tragen, kann es sich anbieten, Anlageninformationen auch auf mobilen Endgeräten auszugeben. Das Entwicklungsprojekt eines Human Machine Interface (HMI) für Line Monitoring auf Mobilgeräten mit Touchdisplays erfordert jedoch ein strukturiertes Anforderungsmanagement.

Von Daten zu verständlichen Monitoring-Informationen

Heute stellen Steuerungssysteme einzelner Maschinen oder übergeordnete Systeme wie Enterprise Resource Planning- oder Manufacturing Execution-Systeme (ERP/MES) mitunter eine Flut von Daten zur Verfügung. Das können Werte zu Wasser- und Energieverbrauch, Auslastungsgrad, Durchlaufzeiten und Ausstoß, aber auch Daten zu laufenden Aufträgen oder Fehler- und Warnmeldungen sein. Damit aus dieser Datenmenge nutzbringende Informationen für das Monitoring werden, können sie aus verschiedenen Systemen und Quellen ‚gezogen‘ und mittels einer Line Monitoring-Anwendungslogik zu aussagefähigen Kennzahlen aufbereitet werden. Schließlich gilt es, diese Informationen über ein HMI so darzustellen, dass sie Personen mit verschiedenen Aufgaben in ihrem Handeln unterstützen. Gerade bei mobilen Geräten sind die Systemressourcen jedoch meist beschränkter als bei Desktop-Rechner – von Übertragungsgeschwindigkeiten des Netzwerkes über Arbeitsspeicher und Prozessorleistungen bis hin zur Auflösung des Displays.

Gezielte Vergabe von Benutzerrollen

Ein erster Schritt bei der Projektierung einer entsprechenden HMI umfasst dabei die Definition von Anwendungsszenarien oder ‚Use Cases‘ im Anforderungsmanagement. In diesem Schritt fallen häufig Fragen an, welche Informationen mit welcher Priorität einem Schichtführer, Servicetechniker oder Bediener zur Verfügung gestellt werden sollen. Oder welche Interaktion, beispielsweise von einer Warnung wegen fehlenden Materials, wie weitergeführt werden soll. In der IT-Fachterminologie bedeutet dies, einen ‚Drill-down‘ zu Detailinformationen, Kommunikation mit Kollegen oder Quittieren einer Aktion über das Mobilgerät zu integrieren. Auch Entscheidungen zum Kommunikationsdesign können in dieser ersten Phase getroffen werden, etwa in Bezug auf farbliche Warnstufen, Tacho- oder Pegelanzeigen oder Symbole zur klaren Darstellung von Zuständen. Die HMI-Entwicklung für das mobile Line Monitoring kennt nicht eine, sondern viele Ansichten – ausgerichtet auf die Bedürfnisse der jeweiligen Rolle des Mitarbeiters.

Die passende Technologie auswählen

Bevor in einem weiteren Projektschritt die Entwicklung der Präsentationsschicht für das Endgerät erfolgen kann, müssen durch den Entwickler die Entscheidung getroffen werden, welche Hardware unterstützt wird: Geräte aus dem Umfeld Consumer Electronic haben im Vergleich zum Maschinen- und Anlagenbau in der Regel kurze Lebenszyklen. Daher sollten bei der HMI-Entwicklung Aspekte wie Portierbarkeit, Änderbarkeit und Erweiterbarkeit angemessen berücksichtigt werden. Ein Beispiel ist die Entscheidung für ein Betriebssystem: So müssen etwa bei iOS von Apple derzeit nur fünf Displayvarianten berücksichtigt werden, bei Android sind es heute schon 15 – das Angebot an Geräten und Anbietern ist allerdings deutlich größer. Aus Entwicklersicht kann das offene System Android Vorteile ausspielen wie die Möglichkeit der java-basierten Software-Entwicklung und die Verfügbarkeit externer Schnittstellen. Auch der Zugriff auf das System und verbundene Datennetzwerke können vergleichsweise frei konfiguriert werden. Apple-Lösungen bieten dagegen aufwärtskompatible Apps, überschaubares Variantenmanagement sowie leistungsfähige Kombinationen aus Soft- und Hardware. Vor diesem Hintergrund kann die systematische, zielgerichtete Auswahl der technologischen Plattform für Maschinenhersteller dazu beitragen, etwa kostentreibenden Fehlentscheidungen vorzubeugen.

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Passgenaue Unterstützung für mobiles Line Monitoring
Bild: Berner & Mattner



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