Human Machine Interfaces im Wandel
Die neuen Rollen des Menschen
Hat der Mensch innerhalb der Industrie 4.0 auf dem Hallenboden noch ein Mitspracherecht? Definitiv ja, aber die Rolle des Menschen ist im Wandel. Menschen erteilen Maschinen keine Befehle mehr, sie kooperieren. Dies wird insbesondere getragen durch neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Kommunikation auf Basis von Smart Mobile Devices.
Wir befinden uns gegenwärtig inmitten der vierten industriellen Revolution. Was sich seit der Industrie 1.0 jedoch immer noch nicht geändert hat, ist die Art und Weise, wie wir Menschen mit Maschinen interagieren. Menschen erteilen Maschinen Befehle, die die Maschinen treu und ohne Widerworte umsetzen. Warum ist das so? Wie sollte die zukünftige Mensch-Maschine-Kommunikation aussehen und welche spannenden und nutzbringenden Szenarien verpassen wir, wenn wir die Mensch-Maschine-Kommunikation nicht ebenso revolutionieren?
Mensch und Maschine
Mit der Industrie 4.0 entstand die Vision von vollautomatischen, menschenleeren Produktionsstätten. Dass dies eher als Schnapsidee verstanden werden muss, zeigt spätestens die Gegenüberstellung der jeweiligen Stärken und Schwächen von Menschen und Maschinen. Dann wird deutlich, dass sich Menschen und Maschinen ideal ergänzen. Wo der eine schwach ist, ist die andere stark und umgekehrt. Um zu kooperieren und Entscheidungen gemeinsam zu treffen, müssen Menschen und Maschinen Informationen austauschen. Hierfür steht ein sogenanntes Human Machine Interface zur Verfügung. Das HMI von gestern war an der Maschine verbaut, unabhängig von den Ausmaßen der Maschine. Somit mussten die Menschen mitunter hunderte von Metern laufen, um sich benötigte Informationen zu beschaffen beziehungsweise um neue Vorgaben zu machen. Die Initiative ging dabei immer vom Menschen aus. Die neunte Ausgabe von Rockwell Automations „State of Smart Manufacturing“ Report liefert Einblicke in Trends und Herausforderungen für Hersteller. Dazu wurden über 1.500 Fertigungsunternehmen befragt, knapp 100 der befragten Unternehmen kommen aus Deutschland. ‣ weiterlesen
KI in Fertigungsbranche vorn
Impulse für den Wandel
Der Weg zur HMI 4.0 wurde maßgeblich durch Technologien aus dem Consumer-Markt und durch Unternehmen wie Google, IBM, Amazon und Apple vorbereitet. Nun stehen uns Big Data und Predictive Maintenance, das Internet of Things und Cloud Computing sowie Wearables mit iOS, Android, Siri & Co. zur Verfügung. Big Data macht Maschinen intelligenter, das Internet und die Cloud ermöglicht den uneingeschränkten Daten- und Informationsaustausch und die Wearables stellen sicher, dass die Informationen von der Maschine zum Menschen und vom Menschen zur Maschine kommen.
Die Schnittstelle am Mensch
Anwendung zur Darstellung von Wartungsszenarien auf der Basis von Wearables. Bild: Monkey Works GmbH
Wearables sind Computer, die während der Benutzung am Körper des Benutzers befestigt sind. Darunter zählen Smartwatches, Datenbrillen, Bewegungs- und Beschleunigungsmesser und – weniger streng genommen – auch Smart Devices wie Smartphones und Tablets, wenn sie ständig getragen werden und – so die Wikipedia-Definition – „die hauptsächliche Tätigkeit des Benutzers nicht die Benutzung des [Smart Devices] selbst, sondern eine durch das [Smart Device] unterstützte Tätigkeit in der realen Welt ist“. Wearables eignen sich insbesondere zur Unterstützung der Menschen bei der Abbildung von Wartungsszenarien. Hier ist ein Informationsaustausch zwischen Mensch und Maschine zwingend. Die Maschine meldet sich beim Menschen, wenn eine Wartungshandlung notwendig ist. Diese Meldung empfängt der Mensch als Push Notification auf seiner Smartwatch. Es vibriert, pocht oder piepst kurz auf dem Handgelenk, schon ist die gesamte Aufmerksamkeit auf die Meldung gelenkt.
Auf dem Smartphone werden dem Menschen weitere Informationen dargestellt, unter anderem eine Ersatzteilliste und benötigtes Werkzeug. Das Smartphone berechnet sogar die schnellste Route und führt den Menschen so genau zu der Stelle, wo das Ersatzteil verbaut werden muss. Jetzt wird eine Checkliste mit Handlungsanweisungen eingeblendet. Diese Liste ist mit aktuellen Prozessdaten angereichert. Außerdem wird die Checkliste direkt an die Smartwatch übertragen, sodass ein freihändiges Arbeiten möglich ist. Es ist aber noch weit mehr denkbar, zum Beispiel mit der Ortungsfunktion eines jeden Smartphones: Die Maschine stellt die Meldung an denjenigen zu, der in der Nähe ist. So ist ein schnelles Handeln möglich. Wird für die Auswahl des Empfängers auch dessen aktuelle Verfassung herangezogen (Smartwatches beispielsweise sind in der Lage die Vitalfunktionen des Trägers zu überwachen), dann erhält derjenige die Meldung, der über ausreichend Energie verfügt, um eine körperlich anstrengende Wartungsaufgabe durchzuführen. Dies führt zu einer ganz neuen Klasse von Anforderungen an die Mensch-Maschine-Kommunikation. Das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA optimiert Produktionsprozesse für Fertigungsunternehmen, um Wettbewerbsvorteile zu erzielen. ‣ weiterlesen
MES-Integrator und 360-Grad-Partner für optimierte Fertigung
Feature oder Bedrohung?
Zur Realisierung der oben beschriebenen Use Cases und insbesondere der aufgezeigten Zukunftsszenarien müssen Menschen und Maschinen Entscheidungen auf Basis erhobener Daten treffen. Werden Sensordaten über einen langen Zeitraum erhoben und ausgewertet, dann sind mit diesen Daten Vorhersagen etwa über den Ausfall eines Bauteils möglich. Werden hingegen Daten vom Menschen erhoben, melden sich schnell der Betriebsrat und Datenschützer zu Wort. Zurecht, denn was auf der einen Seite Feature ist, ist auf der anderen Seite Bedrohung. Es muss von Beginn an Hand in Hand mit den jeweiligen Kontrollorganen gegangen und auch den Arbeitnehmern gegenüber höchstmögliche Transparenz gezeigt werden. Nur dann können Kompromisse ausgehandelt werden, die nicht innovationsbremsend sind und dennoch den Belangen der Arbeitnehmer gerecht werden.
Herausforderungen meistern
Ein solcher Kompromiss betrifft unter anderem den Datenschutz. „Über Profile hat der Arbeitnehmer selbst in der Hand, wann er erreichbar ist und ob zum gegenwärtigen Zeitpunkt eine Ortung möglich sein soll“, schlägt Dr. Michael Huelke als Lösung vor. Huelke ist Referatsleiter Neue Technologien – Mensch und Technik des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung. Arbeitnehmer bekommen die Möglichkeit, selbst zu entscheiden, wann sie sich in den Maschinenverbund einklinken. Dies erfordert jedoch entsprechende Datenkompetenz, wofür Unternehmen, Ausbildungsstätten, Bildungseinrichtungen et cetera stärker denn je gefragt sind. Denn nur mit einer gewissen Kompetenz und Sensibilisierung ist eine Kooperation von Mensch und Maschine möglich.
Auch auf der technischen Seite scheinen ungeahnte Herausforderungen bei der Realisierung zukünftiger HMI auf die Ingenieure zuzukommen. Die Vielzahl der neuen Geräte und Plattformen mit den unterschiedlichsten Software-Stacks und Programmiersprachen kann nur durch innovative Softwaretechnologien und Entwicklungswerkzeuge beherrscht werden. Die beschriebenen Use Cases sind komplett mit der integrierten HMI-Suite von Monkey Works realisiert worden.
