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Web-Visualisierung in der Industrie

Innovatives Bedienen und Beobachten

Web-Visualisierung in der Industrie

Bedienoberflächen von Maschinen und Anlagen müssen zunehmend die Erwartungen von Anwendern erfüllen, die vom Umgang mit Smartphones und Tablet-PCs geprägt sind. Das stellt hohe Anforderungen an die Visualisierungslösung des Maschinenherstellers, bietet ihm aber auch die Chance, sich mit innovativen Bedienkonzepten vom Mitbewerb abzuheben. Für diese Aufgabe hat Bachmann neben seiner Steuerungswelt ein Paket zur Erstellung von Visualisierungen im Portfolio. Das System basiert auf Web-Technologie und lässt sich direkt in die Steuerung integrieren.

Bild: Bachmann Electronic GmbH

Mit jeder neuen Maschinen- oder Anlagengeneration, oder oft auch ungebeten aufgrund von Produktabkündigungen, stellt sich auch die Frage nach der passenden Visualisierungslösung. Die Anforderungen an Benutzeroberflächen sind vielfältig. Modern, intuitiv und benutzerfreundlich sollen sie sein und stellvertretend für die meist nicht sichtbare Technik Qualität und Zuverlässigkeit ausstrahlen. Wenn die Kosten für einen weiteren Ausbau der bestehenden Lösung unter Berücksichtigung aller notwendigen Kompromisse und der bekannten, historisch gewachsenen Probleme nicht mehr tragbar sind, wird es Zeit, sich nach einer zukunftsfähigen Alternative umzusehen. Im Auswahlprozess gilt es zahlreiche Entscheidungskriterien wie aktuelle Trends bei Hard- und Software für Human Machine Interface-Lösungen zu berücksichtigen, um an die passende Visualisierungslösung zu gelangen.

Anforderungen an die Visualisierung

Neben den Hauptaufgaben einer Visualisierung, das sichere Bedienen und Beobachten einer Maschine oder Anlage, gibt es eine Reihe von nicht-funktionalen Anforderungen, die immer mehr an Bedeutung gewinnen. Für Anwender steht die benutzerfreundliche und intuitive Handhabung im Sinne einer positiven User Experience im Vordergrund. In Zeiten von Smartphones und Tablets ist die Erwartungshaltung diesbezüglich in kurzer Zeit sehr stark angestiegen. Im Hintergrund steigen damit auch die Anforderungen der Entwicklungsmannschaft an die dafür eingesetzten Technologien, um zeitgemäße Lösungen in vertretbaren Kostenrahmen liefern zu können. Aus der Kostenperspektive lassen sich bereits viele dieser Anforderungen identifizieren. Als erstes liegt das Hauptaugenmerk meist auf dem initialen Entwicklungsaufwand für eine neue Visualisierungslösung und damit eher auf dem Softwareteil.

Gibt es bereits vorgefertigte Komponenten die sich passend integrieren lassen und lassen sich diese bei Bedarf entsprechend erweitern?Hat das Entwicklungsteam das entsprechende Know-how, um schnell in die Umsetzung zu kommen? Sind am Arbeitsmarkt zukünftige Mitarbeiter mit entsprechender Qualifikation leicht zu finden? Passt die Architektur des Laufzeitsystems zu den Anforderungen und dem zugrundeliegenden Steuerungssystem? Auch die mitgelieferten Entwicklungswerkzeuge sollten genau evaluiert werden, um festzustellen, ob sie den Erfordernissen genügen. Im Anschluss an die initiale Entwicklung spielen Softwarewartung und -Wiederverwendung eine wichtige – wenn nicht wichtigere – Rolle für die Lebenszykluskosten. Sollen zudem noch mehrere Produktfamilien mit ähnlichem Look & Feel betreut werden, bieten komponentenbasierte Elemente, die durch Parametrisierung einfach an die jeweilige Anwendung angepasst werden können, immense Vorteile bei den Entwicklungs- und Wartungskosten.

Weniger Abhängigkeiten durch Standardisierung

Bei der Auswahl der passenden Visualisierungshardware hat sich aufgrund der fortschreitenden Standardisierung im Bereich der Kommunikation einiges getan. Vorbei sind die Zeiten, in denen Anwender aufgrund proprietärer Feldbuskommunikation auf den meist bereits festgelegten Steuerungshersteller eingeschränkt waren. Lösungen, die heutzutage nicht über Ethernet kommunizieren, sollten daher grundsätzlich hinterfragt werden. Eine weitere Standardisierung weg von proprietären Protokollen bahnt sich auch auf der Softwareseite an. Auf Basis von lang erprobten Standards wie HTTP und HTML sind web-basierte Lösungen längst in der industriellen Praxis angekommen. Die Liste der Anforderungen an Visualisierungsgeräte ist damit sehr kurz geworden und beschränkt sich im Wesentlichen auf eine Ethernet-Schnittstelle und einen Web-Browser.

Bei Web-Visualisierungen ermöglicht die Client/Server-Architektur den parallelen Zugriff unterschiedlicher Clients über das standardisierte Protokoll HTTP. Im Falle von M1 webMI pro ist der Server direkt in die Steuerung integriert, macht dadurch zusätzliche Visualisierungshardware obsolet und schafft größtmögliche Unabhängigkeit. BIld: Bachmann Electronic GmbH

Trend zu web-basierten Visualisierungen

Alleine durch die Client/Server-Architektur einer web-basierten Visualisierung ergeben sich einige Vorteile: Ohne weiteres Zutun können auf einer Anlage mehrere Panels parallel im Multi Client-Betrieb eingesetzt werden. Ebenfalls lassen sich mobile Endgeräte meist sehr einfach einbinden, zum Beispiel für Spezialaufgaben wie Serviceeinsätze. Beim Client/Server-Prinzip wird die Datenhaltung wie auch die Applikation zentral auf einem Server ausgeführt, falls notwendig auch redundant. Um Mehrkosten für zusätzliche Hardware zu vermeiden, kann dies gleich integriert auf der Steuerung geschehen. Mit dieser Architektur reduzieren sich auch die Performanceansprüche an die Visualisierungshardware und die damit verbundenen Kosten. Im Reparaturfall, der in der Regel eher die exponiertere Visualisierungshardware als die in Schaltschränken geschützte Steuerungshardware betrifft, müssen daher auch keine Daten auf das Ersatzgerät transferiert werden.

Die oft beachtlichen Kosten für wechselbare Speichermedien können entfallen. Bei der Auswahl der passenden web-basierten Lösung gibt es einige Aspekte zu beachten. Handelt es sich tatsächlich um eine native Web-Technologie oder sind Browser Plug-ins erforderlich? Abgesehen davon, dass Plug-ins zunehmend an Bedeutung verlieren, müssen sie auch noch auf den Endgeräten installiert werden – und in Zukunft kompatibel bleiben. Ein weiteres Entscheidungskriterium aus Entwicklungssicht ist die Möglichkeit, wiederverwendbare Komponenten in Form von Objekten abzubilden. Wenn sich diese Objekte von der Kommunikationsschnittstelle der Steuerungsplattform bis in die Visualisierung durchziehen, verringern sich Engineeringaufwände und mögliche Fehlerquellen. Durch wiederverwendbare Bausteine werden auch Wartung und anknüpfende Weiterentwicklungen vereinfacht, vor allem wenn eine einheitliche Lösung über ein Produktportfolio hinweg angestrebt wird.

Die Gesamtlösung im Blick

Die Freiheit, aus Produkten unterschiedlicher Hersteller wählen zu können, bedeutet auch, einen Teil der Verantwortung für das reibungslose Funktionieren des Gesamtsystems zu übernehmen. Dazu gehören erhöhte Integrations- und Testaufwände, eventuell auch zusätzlicher Entwicklungsaufwand, um die Software auf dem Visualisierungssystem entsprechend anzupassen. Es lohnt sich daher genau abzuwägen, ob ein Gesamtsystem aus Steuerungsplattform, Visualisierungssoftware und -hardware aus einer Hand schlussendlich nicht doch die bessere Wahl ist. Damit liegt die Verantwortung des störungsfreien Zusammenwirkens an einer greifbaren Stelle. Einem Lock-In-Effekt, wie eingangs beschrieben, kommt dies nicht gleich, da es jederzeit wieder möglich wäre, diese Koppelung aufzulösen.

Ein Investitionsschutz für die Aufwände der Visualisierungsapplikation ist damit weiterhin gegeben. Eine engere Verzahnung kann auch zu Erleichterungen in der Entwicklung führen, wenn beispielsweise Geräteschnittstellen wie Funktionstasten, LEDs oder das Dimmen des Bildschirms gefordert sind. Softwarekomponenten, die mit dem Visualisierungsgerät mitgeliefert und aus der Visualisierungsapplikation einfach angesprochen werden können, reduzieren hier den Aufwand. Nicht vernachlässigt werden sollten auch die erforderlichen Schritte, um die Visualisierungshardware vor Ort in Betrieb zu nehmen. Je besser die Gesamtlösung integriert ist, umso einfacher lässt sich die Inbetriebnahme in wenigen Schritten auch von unerfahrenen Technikern erledigen.

Die neuen Panel-PCs der OT1200-Familie beeindrucken mit sehr guten Blickwinkeln, hellem Bild und starken Farben im Widescreen-Format von sieben Zoll bis 15,6 Zoll in Full-HD Auflösung und sind sowohl mit analog-resistivem Touchscreen als auch projektiv-kapazitivem Multi-Touchscreen erhältlich. Bild: Bachmann Electronic GmbH

Widescreen und Multi-Touch

Der Trend zu Widescreen-Diagonalen und den von Smartphones und Tablets bekannten projektiv-kapazitiven Multi-Touch-Glasoberflächen ist augenscheinlich, wenn man sich die neuen Produkte fast aller Hersteller auf den vergangenen Messen angesehen hat. Bei Widescreen-Diagonalen lässt sich ruhigen Gewissens behaupten, dass sich dieser Trend bereits durchgesetzt hat. Das zeigt alleine schon die große Nachfrage der Abnehmer. Im Fall von Multi-Touch-Technik ist vermutlich die im Vergleich zu resistiven Touch-Folien anmutende Ästhetik der Glasoberfläche noch einer der Haupttreiber. Die recht neue Funktionalität, auf mehrere Berührungspunkte in Form von Gesten in der Visualisierung entsprechend zu reagieren, wird erst vereinzelt auch tatsächlich genutzt.

In Hinblick auf die kommende Generation an Maschinenbedienern ist zu erwarten, dass selbst einfache Gesten wie Pinch-to-Zoom in Zukunft vorausgesetzt werden und deren Fehlen auf Unverständnis stoßen würde. Multi-Touch-Technik eröffnet jedenfalls viele neue Möglichkeiten für innovative Bedienelemente, um sich durch die User Experience von Mitbewerbern abzuheben. Auch hier gilt es früh zu prüfen, ob und wie gut eine Visualisierungslösung und ihre Entwicklungswerkzeuge Unterstützung bieten. Auch sollte sichergestellt werden, dass Multi-Touch-Eingaben tatsächlich durchgängig von der Visualisierungshardware über dessen Betriebssystem bis hin zur Visualisierungsapplikation unterstützt werden.

Umfassende Plattform zur Visualisierung

Bachmann bietet neben einer eigenen Steuerungsplattform mit der Web-Visualisierung M1 webMI pro und den Web-Terminals der OT1200-Produktfamilie auch ein aufeinander abgestimmtes Gesamtpaket. Der schlanke und performante Server der Web-Visualisierung wird direkt auf der Steuerung ausgeführt. Durch Webtechnik mit HTML5 und stufenlos skalierbaren SVG-Grafiken können Geräte betriebssystemunabhängig mit einem Web-Browser als User Interface genutzt werden. Zusätzliche Plug-ins müssen nicht installiert werden. Alarme und Daten-Historisierung werden ebenso bereitgestellt wie Benutzerverwaltung, Zugriffssicherheit und die Möglichkeit einer Sprachumschaltung. Viele vorgefertigte Elemente erleichtern die Projektierung.

Bei Bedarf lassen sich mithilfe von Javascript auch eigene Elemente zum Leben erwecken. Dazu passend und tief integriert bieten die Web-Terminals brillante Displays und durchdachte Funktionalität. Bei der Display-Technik kann den Anforderungen entsprechend zwischen kosteneffizienten analog-resistiven Touchscreens und hochwertigen projektiv-kapazitiven Multi-Touchscreens gewählt werden. Beide Produktvarianten besitzen ansonsten die gleichen Eigenschaften bis hin zum Design. Die von der Steuerungswelt des Anbieters abgeleiteten Ansprüche an Qualität und Robustheit werden über 100 Prozent-Serientests im Klimaschrank sichergestellt. Zudem stellt der Hersteller eine lange Verfügbarkeit der Erzeugnisse in Aussicht, auch in Form von kompatiblen Nachfolgeprodukten.