Das HMI der Zukunft

Mobile, modulare und touchbasierte Bedienkonzepte revolutionieren die Industrie. Die ACD Elektronik hat dazu ganz neue HMI-Lösungen im Programm. 

Mit dem Aufkommen des Smartphones hat sich die Kommunikation radikal geändert. Die Bedienung mittels Touchscreen sowie leistungsstarke Prozessoren ermöglicht viele neue Anwendungsmöglichkeiten abseits des Telefonierens. Unzählige Apps sind fest in unseren Alltag integriert und machen das Smartphone zum auf unsere persönlichen Bedürfnisse individualisierten, ständigen Begleiter. Es ist immer griffbereit und kommuniziert wird 24/7 über unterschiedlichste Kanäle, ortsunabhängig und flexibel. Ein Kabel wird höchstens noch zum Laden benötigt. 

Revolution der Maschinenbedienung 

Touch-Bedienkonzepte haben nicht nur die Kommunikation zwischen Menschen revolutioniert, auch die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine hat sich durch sie fundamental gewandelt. In der Vergangenheit kamen größtenteils Bedienpulte mit fest eingebauten Bedienelementen zur Steuerung von Maschinen zum Einsatz. Das Bedienen der Maschinen erfolgte über fest angeordnete Tasten oder Schalter sowie analoge Anzeigeelemente oder 7-Segment-Anzeigen.  

Alles in allem waren die Bediengeräte zwar perfekt auf die zu bedienenden Maschinen abgestimmt, allerdings auch unflexibel bei Änderungen und aufgrund der Größe meist stationär an die Maschine angebaut und somit ortsgebunden. In der Regel passten genau eine Maschine und ein Bediengerät zusammen. Analog zur Consumer-Umgebung ist die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine durch das Aufkommen von touchbasierten Bediengeräten völlig anders geworden. Nicht nur die Anzahl an Anwendungen ist größer, auch die Anforderungen an ein modernes HMI haben sich entscheidend verändert. 

Solche Geräte müssen mobil und wireless sein, ein Kabel schränkt den Bewegungsradius ein und stellt zudem eine Gefahrenstelle für den Anwender sowie andere Personen in derselben Arbeitsumgebung dar. Zudem müssen sie flexibel einsetzbar sein, am besten an mehreren unterschiedlichen Maschinen. Hierzu ist es sinnvoll, dass das HMI modular aufgebaut ist und sich an unterschiedliche Maschinen sowie Anwendungsgebiete schnell und effizient anpassen lässt.  

Des Weiteren steht bei einem touchbasiertem HMI die Usability im Vordergrund. Der Anwender benötigt ein Gerät, welches intuitiv bedienbar ist und das er ebenso einfach und logisch handhaben kann, wie er es von seinem Smartphone oder Tablet aus dem Alltag gewohnt ist. Hierzu gehört auch, dass er ähnliche Features nutzen kann, wie er es aus der Consumer-Umgebung kennt. Und je flexibler und modularer die Geräte sind und je mehr Anwendungsmöglichkeiten mit einem Gerät abgedeckt werden können, desto länger hat ein Mitarbeiter das Gerät in der Hand und das Thema ergonomisches Arbeiten rückt in den Vordergrund.  

Ein weiteres zentrales Thema bei der Verwendung von Bediengeräten in der Industrie und durch die Einbindung der Systeme in Netzwerke ist die Sicherheit der Daten. Moderne HMIs müssen dabei weitaus höheren Sicherheitsanforderungen standhalten als Consumer-Geräte. Vor allem die Gefahr durch Angriffe von außen sorgt dafür, dass Security-Maßnahmen für Maschinen im industriellen Umfeld zwingend notwendig sind. Um für viele Anwendungen im industriellen Umfeld nutzbar zu sein, benötigen auch moderne, touchbasierte HMI Safety-Elemente wie Nothalt- und Zustimmtaster.  

Wireless und sicher 

Aufgrund all dieser Anforderungen hat die ACD Elektronik eine völlig neue, modulare Familie an mobilen Bediengeräten inklusive eines sicheren Systems zur Datenübertragung entwickelt. Im Mittelpunkt dieses Systems stehen die HMI-Geräte selbst, die es in zwei unterschiedlichen Ausführungen gibt. Das M2Smart HMI10 als 10-Zoll-Gerät im Tablet-Formfaktor und das M2Smart HMI5 als 5-Zoll-Gerät im Smartphone-Formfaktor.  

Die Safety-Daten werden funktional sicher via Black Channel Verfahren über eine Funkstrecke zwischen HMI und einem Gateway übertragen, das an eine sichere Steuerung angeschlossen wird. Ein optionaler WiFi-Accesspoint komplettiert das System. Durch diesen wird auch die zweite Funkstrecke zwischen Gateway und Accesspoint sicher abgedeckt. Gekoppelt werden die M2Smart HMI-Geräte und das Gateway durch einfaches RFID-Pairing. Anschließend ist das mobile HMI Panel inklusive integrierter Nothalt- oder Zustimmtaster einsatzbereit. Dank einer modernen Zweiprozessoren-Architektur ist somit Safetylevel PLd gewährleistet.  

Mobil, modular, ergonomisch 

Die M2Smart HMI-Geräte von ACD Elektronik bestehen aus einem Grundgerät mit Touchbedienung plus austauschbaren Modulen wie Handrädern oder Funktionstasten. Der Verzicht auf ein Kabel erhöht die Handhabbarkeit der Geräte und sorgt dafür, dass sie für eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten genutzt werden können. Erhöht wird die Anzahl der möglichen Einsatzgebiete zudem durch die modulare Bauweise sowie durch den Einsatz von Web-Visualisierungen, die je nach Einsatzort und Anwendung aufgerufen werden können.  

Aufgrund der Modularität ist es zudem möglich, auch im Nachgang Modulanpassungen oder sogar Modulneuentwicklungen vorzunehmen, wodurch das HMI auch über einen langen Zeitraum maschinenübergreifend genutzt werden kann. Die M2Smart HMI der ACD  Elektronik sind maximal flexibel und für nahezu jede Maschine geeignet. Sie dienen auch als Personal Device eines Mitarbeiters. Er kann sich das HMI individuell nach seinen Vorlieben einrichten.  

Bei einem Device für die längere Bedienung mehrerer Maschinen ist eine gute Usability sowie eine ergonomische Bauweise unabdingbar. Die M2Smart HMIs von ACD Elektronik sind so konstruiert, dass sie gut in der Hand liegen und bei der schwereren 10''-Variante liegt das Gewicht nicht auf dem Handgelenk, sondern auf dem Unterarm. Die Geräte sind sowohl für Rechts- als auch Linkshänder geeignet und der ergonomische Zustimmtaster ermöglicht ein ermüdungsfreies Arbeiten. Durch die Verwendung des sehr bekannten Betriebssystems Android ist eine lange Einarbeitung in puncto Bedienung der Geräte hinfällig und der Anwender findet sich von Anfang an intuitiv auf der Bedienoberfläche zurecht.  

Sicherheit durch modifizierte Android-Version 

Android ist anders als Windows oder Linux für batteriebetriebene Touchanwendungen optimiert und zudem stark in der Consumer-Welt verbreitet.  

Insbesondere im industriellen Umfeld kommt dem Thema Datensicherheit eine große Bedeutung zu und um diese zu gewährleisten, hat die ACD Elektronik eine eigene, extra sichere Android-Version entwickelt. Das Betriebssystem Android Industrial+ behält die Vorteile von Android bei und erhöht die Sicherheit so, dass es für den industriellen Einsatz geeignet ist. Der gesamte Quellcode liegt auf Servern der ACD Elektronik in Deutschland, so werden keine Daten an Dritte weitergeleitet.  

Zudem wurden sämtliche Dienste eliminiert, die eine ungewollte Weitergabe von Daten verursachen könnten. Das Betriebssystem wird permanent Vulnerabi­lity-Tests unterzogen und auf mögliche Sicherheitslücken überprüft. Um eine echte Langzeitverfügbarkeit zu gewährleisten, wurde das System von den kurzen ­Android-Upgrade-Zyklen entkoppelt und Updates, Upgrades und Sicherheitspatches von bei Bedarf von der ACD Elektronik über einen deutlich längeren Zeitraum zur Verfügung gestellt, als es der Kunde aus der Consumer-Umgebung gewohnt ist. 

Unterbrechungsfreie, moderne Usability  

Damit die M2Smart HMI-Geräte über einen langen Zeitraum unterbrechungsfrei genutzt werden können, sind diese mit einem Wechselakku samt passender Dockingstation ausgestattet. Dieser lässt sich auch während des laufenden Betriebes wechseln, so dass das Gerät nicht zwischengeladen werden muss. Ferner gibt es passive Halterungen und eine Vielzahl an passenden Apps, wie den ACD Mobile Device Manager zur einfachen Verwaltung aller Geräte oder dem ACD Kiosk Mode zur Einschränkung von Berechtigungen auf dem Gerät durch den Administrator. 

Bilder: ACD Elektronik GmbH