Ein Blick in die Zukunft der HMIs
Wie werden Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) in der Zukunft aussehen? Wie können Bediener mittels nutzergenerierter Bedienhilfen selbst Einfluss auf die optimale Verwendung der Systeme nehmen? Diesen Fragen widmet sich das vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO ins Leben gerufene Verbundprojekt „HMI 4.0“. Auch der Softwarespezialist COPA-DATA ist als Know-how- und Software-Partner in dem branchenübergreifenden Innovationsverbund dabei.
In einer Trendstudie hat das Fraunhofer IAO die wichtigsten Handlungsfelder für eine erfolgreiche Mensch-Technik-Interaktion in der Produktion der Zukunft identifiziert und untersucht. Die Studie gibt Aufschluss über die ergonomische HMI-Gestaltung sowie die Integration neuer Technologien wie Social Media, Interaktions- und Erkennungstechnologien. Projektleiter Dr. Matthias Peissner vom Fraunhofer IAO erklärt: „Die Bedeutung von HMIs wird in der Zukunft weit über das reine Beobachten und Bedienen hinausgehen. HMIs werden auch eine Plattform für kooperative Entscheidungen, Wissensaufbau und Problemlösungen im Team sein. Im Innovationsverbund HMI 4.0 entwickeln wir hierfür passgenaue Ansätze. So können wir unseren Partnern zu einem Vorsprung verhelfen.“
Im Anschluss an die Studie formierte sich das Verbundprojekt HMI 4.0, das bis Mai 2016 andauern wird. Sowohl Betreiber komplexer Produktionsanlagen, Maschinenhersteller als auch Software- und Technologie-Unternehmen wie COPA-DATA sind an Bord. Gemeinsam erarbeiten sie, inwieweit in Zeiten der Industrie 4.0 nutzergenerierte Bedienhilfen in die HMIs der Zukunft implementiert werden können. Das Projekt beleuchtet somit die sinnvollen Optionen der HMI-Gestaltung und -Performance aus möglichst vielen Blickwinkeln.
Einem weltweiten Kernproblem auf der Spur
Weltweit sind zahlreiche Produktionsstätten mit ähnlichen Kernproblemen bei der Maschinenbedienung konfrontiert. Nur wenige Mitarbeiter haben das Fachwissen, Fehler erfolgreich und schnell zu beheben. Auch die optimale Einstellung von Maschinen und Anlagen ist oft nur einzelnen Fachkräften überlassen. Deren Know-how wird jedoch nur selten systematisch erfasst, bleibt damit für andere Mitarbeiter und auch für das Wissensmanagement der Unternehmen unerreichbar. Ganze Anlagen werden so abhängig von einigen Einzelpersonen und deren Verfügbarkeit.
„Die Behandlung von Störfällen ist entscheidend für die Effizienz von Produktionsanlagen“, erläutert Dr. Matthias Peissner. Wer es schafft, die erfolgreiche Lösung von Störfällen allen Bedienern einer Maschine zugänglich zu machen, verbessert die Performance des Gesamtsystems und erhöht somit die Produktivität einer Anlage. Häufig fehlt jedoch eine ausreichende Dokumentation der Lösungen durch die Anwender selbst. Auf der Spur dieser Erkenntnisse erwägen die Teilnehmer des Projekts HMI 4.0, welche Eigenschaften künftige Schnittstellen aufweisen müssen, um Mitarbeiter zur Weitergabe ihres Wissens zu motivieren. Folglich sollen die HMIs der Zukunft aktiv dazu beitragen, Wissen einfacher und zuverlässiger im Unternehmen zu speichern und zu verteilen.
Prototypen auf Basis von zenon weisen den Weg
Um Wissenschaft und Praxis möglichst effektiv zu vereinen, entstehen im Rahmen des Verbundes zuerst innovative Konzepte und Lösungsansätze. Erkenntnisse aus den Themen Gamified Design, Psychologie sowie Wahrnehmung und Lernen werden herangezogen, um nützliche und notwendige Bestandteile von Anleitungen auszumachen. Im Fokus stehen Usability und Effizienz der Bedienhilfen, die Motivationsanreize, die Organisation sowie die Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems.
Im zweiten Schritt setzen die Teilnehmer der Workshops ihre Lösungen in konkreten Prototypen in Bezug auf spezifische Anwendungsfälle um. Hier dient COPA-DATAs Automatisierungssoftware zenon als Basis zur Entwicklung interaktiver und motivierender HMI-Bedienhilfen. „Ergonomische Mensch-Maschine-Interaktion ist eine unserer Kernkompetenzen. Das Projekt passt genau dazu, diese immer weiter auszubauen. Für uns spielt der Mensch in der Smart Factory der Industrie 4.0 eine wesentliche Rolle. Mit ergonomischer Software und seinem Know-how wird er zum Wettbewerbsvorteil in jeder Produktion“, ergänzt Phillip Werr, Marketing Manager von COPA-DATA.
Die benutzergenerierten Bedienhilfen sollen künftig die Handlungen in Fehlersituationen automatisierter Prozesse effizient unterstützen. Sie sollen ein Werkzeug werden, mit dem Experten ihr Wissen zur Maschinenbedienung leichter und schneller weitergeben können. Das dahinterstehende System muss darüber hinaus wichtige qualitätssichernde Aufgaben leisten. Hierzu zählen zum einen die Überprüfung des Umfangs und der didaktischen Nutzerfreundlichkeit der Hilfen. Zum anderen sollen motivierende Faktoren für die Nutzer eingebaut werden, damit das vorhandene Wissen auch wirklich zeitnah in das System eingespeist wird.
Von der Forschung zur Produktentwicklung
Aus den Skizzen der Prototypen entstehen Leitfäden zur Erstellung guter und sicherer Anleitungen aus benutzerbasierenden Informationen innerhalb von HMIs. „Mit zenon wird die Einbindung des generierten Wissens auch in übergeordnete Systeme bis hin zum allgemeinen Wissensmanagement des Unternehmens und in Cloud-Anwendungen möglich“, erklärt Phillip Werr von COPA-DATA.
Das Ziel, auch aktuelle Forschungsergebnisse auf kürzestem Weg in marktreife Produkte einzubinden, steht für COPA-DATA immer im Fokus. Im Jahr 2014 investierte der Software-Hersteller rund sieben Millionen Euro in Forschung und Entwicklung. „COPA-DATA ist für uns ein wichtiges Mitglied im Team. Über eine Weiterentwicklung von zenon finden die erarbeiteten Lösungen einen schnellen und effizienten Weg in die Praxis“, bekräftigt Dr. Matthias Peissner.
Über COPA-DATA
COPA-DATA ist Technologieführer für ergonomische und hochdynamische Prozesslösungen. Das 1987 gegründete Unternehmen entwickelt in der Zentrale in Österreich die Software zenon für HMI/SCADA, Dynamic Production Reporting und integrierte SPS-Systeme. zenon wird über eigene Niederlassungen in Europa, Nordamerika und Asien sowie kompetente Partner und Distributoren weltweit vertrieben. Kunden profitierten dank der dezentralen Unternehmensstruktur von lokalen Ansprechpartnern und lokalem Support. Als unabhängiges Unternehmen agiert COPA-DATA schnell und flexibel, schafft immer wieder neue Standards in Funktionalität und Bedienkomfort und setzt Trends am Markt. Über 100.000 installierte Systeme in mehr als 50 Ländern eröffnen Unternehmen aus Food & Beverage, Energy & Infrastructure, Automotive und Pharmaceutical neue Freiräume für effiziente Automatisierung.
Über die Produktfamilie zenon
zenon ist die vielseitig einsetzbare Produktfamilie von COPA-DATA für industrienahe und ergonomische Prozesslösungen vom Sensor bis zum ERP-System. Sie besteht aus zenon Analyzer, zenon Supervisor, zenon Operator und zenon Logic. zenon Analyzer erstellt anhand verfügbarer Templates maßgeschneiderte Reports (z.B. zu Verbrauch, Stillstandszeiten, Produktivitätskennzahlen) auf Basis von Daten aus IT und Automatisierung. zenon Supervisor erlaubt als unabhängiges SCADA-System die umfassende Prozesskontrolle und Steuerung redundanter Systeme, auch in komplexen Netzwerken und per sicherem Remote-Zugriff. zenon Operator sorgt als HMI-System für sichere Maschinensteuerung und einfache, intuitive Bedienung – inklusive Multitouch. zenon Logic ermöglicht als integriertes, IEC 61131-3-basierendes SPS-System optimale Prozesssteuerung und logische Datenverarbeitung. Die Produktfamilie zenon integriert sich als plattformunabhängiges Portfolio für Prozesslösungen problemlos in bestehende Automatisierungs- und IT-Umgebungen und macht mit Wizards und Vorlagen sowohl die Projektierung als auch den Umstieg von anderen Systemen einfach. Das Prinzip „Parametrieren statt programmieren“ ist charakteristisches Merkmal der Produktfamilie zenon.
Kontakt
COPA-DATA GmbH
Susanne Garhammer
Haidgraben 2
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