Kombination aus Augmented Reality mit Scada und HMI

Erweiterte Realität für besseres Anlagenmanagement

Die Integration von Augmented Reality in Scada- bzw. HMI-Plattformen und die anschließende Verfügbarkeit von verwertbaren Informationen über portable Geräte ermöglicht neue Effizienzsteigerungen für Anlagen und Prozesse. Über ein portables HMI erhalten Bediener eine bessere Kontrolle über die aktuelle Situation und können bei Bedarf schnell in den Prozess eingreifen. In dieser Hinsicht hat AR das Potenzial, klassische Arbeitsabläufe in der Fabrik zu revolutionieren.
 Die Integration von Augmented Reality definiert die Mensch/Maschine-Schnittstelle neu.
Die Integration von Augmented Reality definiert die Mensch/Maschine-Schnittstelle neu.Bild: ©Nordroden/shutterstock.com / Emerson Automation Solutions

Um Produktivität, Effizienz und Sicherheit zu steigern, sollten Firmen ihren Mitarbeitern digitale Werkzeuge an die Hand geben, mit denen sie Standardabläufe rationalisieren, Komplexität reduzieren, schneller Entscheidungen finden sowie einen ortsunabhängigen On-Demand-Zugriff auf Informationen sicherstellen können. Kabellose Anlagennetze und IIoT-Technologien stützen die digitale Transformation von Abläufen. Ein entscheidender Teil dieses Wandels findet sich in mehr Mobilität der Mitarbeiter und flexiblerem Zugang zu verwertbaren Daten.

HMI unterstützt mobile Mitarbeiter

Bei der Überwachung und Steuerung von Anlagen, Ausrüstungen und Prozessinformationen arbeiten die Bediener traditionell an fest installierten Mensch/Maschine-Schnittstellen in Kontrollräumen. Diese Arbeitsplätze werden oft durch lokale HMIs in der Fabrikhalle in der Nähe einer bestimmten Maschine oder Anlage ergänzt, obwohl diese in der Regel nur eine begrenzte Funktionalität bieten. Ein modernerer Ansatz besteht darin, den Mitarbeitern durch leistungsstarke Handheld-HMI-Lösungen mehr Mobilität zu bieten. Solche Geräte geben den Mitarbeitern die Möglichkeit, sich vom Kontrollraum in die Fertigung zu begeben und Probleme vor Ort zu lösen. Für einige Anwendungen kann eine feste Bedienstation immer noch erforderlich sein, aber viele andere profitieren von der Einführung mobiler Bedienstationen. Ein Beispiel wäre die Einstellung eines Sollwerts und die Beobachtung seiner Wirkung. Benötigt der Bediener Unterstützung durch das Wartungspersonal, kann dieses über das mobile HMI kontaktiert werden. Die Fehlerbehebung findet dann in Zusammenarbeit statt.

AR als erweiterte Realität

 Durch die sofortige Sichtbarkeit relevanter Daten wird das Risiko von Fehlern bei der Umsetzung eines Verfahrens erheblich reduziert.
Durch die sofortige Sichtbarkeit relevanter Daten wird das Risiko von Fehlern bei der Umsetzung eines Verfahrens erheblich reduziert.Bild: ©DedMityay/shutterstock.com / Emerson Automation Solutions

Die Integration von Augmented Reality (AR) kann die Mensch/Maschine-Schnittstelle komplett neu definieren, denn so lässt sich die physische Welt des Bedien- und Wartungspersonals durch computergenerierte Inhalte erweitern. Durch den Einsatz von AR ist es möglich, der Umgebung in Echtzeit Informationen hinzuzufügen, was sich als äußerst hilfreich bei der Bewertung der aktuellen Umstände erweist. Solche ergänzenden audio-visuellen Informationen werden von elektronischen oder IT-Geräten bereitgestellt. AR eignet sich sowohl für die Fertigungs- als auch für die Prozessindustrie und lässt sich in Verbindung mit Standard-HMI-Anzeigen nutzen. Bediener werden unmittelbar über jedes Anlagenproblem informiert und erhalten vor Ort die relevanten Informationen in Echtzeit. Auf dieser Basis können sie dann schrittweise und gegebenenfalls unter AnleitungOperationen oder Einstellungen ausführen.

Ursprünglich wurden AR-Anwendungen vor allem mit Smartphones oder Tablets genutzt, bei denen Bilder mit der integrierten Webcam aufgenommen wurden. Tragbare Industrie-HMIs haben die Bandbreite erweitert und neue Einsatzmöglichkeiten geschaffen. Ein solches AR-Gerät ist über WLAN mit dem Leitsystem oder direkt mit den Feldgeräten verbunden. Die Geräte werden in der Regel als Set geliefert, das auch Brillen oder Helme mit Displays, Kameras und Audio-Hardware umfasst. Auf einem tragbaren Bildschirm können diese Systeme dynamische Echtzeit-Informationen anzeigen, die für die Aufgabe relevant sind, sowie Prozessdaten, Systemstatus, alarmbezogene Informationen, erforderliche Aktionen und hilfreiche Informationen. Die Bediener können die erforderlichen Befehle wie Start, Stopp, Sollwert-Änderung und Anweisungsanforderungen auf der Grundlage von Warnmeldungen interpretieren.

Bei Wartungsmaßnahmen ermöglichen AR-Systeme zudem einen Einblick in die Dokumentation, z.B. in Handbücher. Durch die sofortige Sichtbarkeit relevanter Daten wird das Risiko von Fehlern bei der Umsetzung eines Verfahrens erheblich reduziert. Auch ein Szenario, in dem das Bedien- bzw. Wartungspersonal mit einer Maschine spricht oder durch Handbewegungen interagiert, ist keine Science-Fiction mehr. Darüber hinaus kann die Maschine den Bediener auffordern, die erforderlichen Befehle oder manuellen Vorgänge so auszuführen, wie es die Umstände erfordern, was Ungenauigkeiten oder mangelnde Effizienz verhindern kann.

Obwohl AR-Systeme eher ergänzende Lösungen sein werden, als dass sie Arbeitsplätze vollständig ersetzen, bietet die Verwendung dieser Geräte mehr Flexibilität und Geschwindigkeit während der Betriebsphasen, als es mit Standard-HMI-Systemen möglich ist. AR-Wearable-Systeme vereinfachen Prozesse und lassen sich gut Überwachungs- oder HMI-Lösungen integrieren. Die Einführung von AR kann für die Produktivität förderlich sein. Abläufe vor Ort lassen sich verbessern, da die Bediener unmittelbar und ohne Ortswechsel mit dem Steuerungssystem interagieren können. Servicetechniker können sich bei Wartungsarbeiten vor Ort beraten lassen und Lösungen in Zusammenarbeit mit externen Spezialisten finden. Das verringert letztlich Ausfallzeiten. Ein weiterer Vorteil ist die Verkürzung der Lernzeit, indem weniger qualifizierte bzw. erfahrene Mitarbeiter Zugang zu hilfreichen Informationen und die Möglichkeit zur Zusammenarbeit mit qualifizierten Fachleuten erhalten.

Augmented Reality ist in die Scada/HMI-Plattform Movicon.Next von Emerson integriert und bietet so das Potenzial für neue Effizienzsteigerungen. – Bild: ©i3d_vr/stock.adobe.com / Emerson Automation Solutions

Augmented-Reality-HMI

Emerson bietet bereits AR-Lösungen für Scada bzw. HMIs an, die den Mitarbeitern sofortigen Zugriff auf eine Fülle von Daten ermöglichen. Mit Hilfe von portablen Geräten profitieren die Bediener von einem vereinfachten Prozessmanagement und Echtzeit-Informationen zu den Anlagen bzw. Prozessen. AR ist in die Scada/HMI-Plattform Movicon.Next von Emerson integriert und soll so zu einer einfachen sowie wirtschaftlichen Implementierung und einem schnelleren ROI führen.

Es werden Anwendungen bereitgestellt, die Android-Geräte mit intelligenten Datenbrillen unterstützen. Die Wearables können jede Art von Echtzeit- und gespeicherten Daten oder Informationen anzeigen, einschließlich Einrichtung, Wartung, Führung, Barcodes und andere Funktionen. Zudem können die Bediener nun mit einer Maschine sprechen, Informationen abfragen und Befehle erteilen sowie direkt mit dem System über Handgesten interagieren, um Prozesse zu steuern und einzurichten. Darüber hinaus kann die Maschine den Bediener anweisen, die erforderlichen Befehle auszuführen, und Schritt-für-Schritt-Anweisungen geben, um bei Bedarf manuelle Vorgänge vor Ort auszuführen, um Zeit zu sparen und Fehler zu vermeiden.

Die AR-HMI-Technik nutzt darüber hinaus eine Videokamera sowie KI-Funktionen, um Geräte oder Teile der Anlage zu erkennen. Die Lösung funktioniert auf jedem mobilen Gerät mit einer Videokamera und einem HTML5-Browser und zeigt automatisch HMI-Projektfenster an, die die entsprechenden relevanten Informationen enthalten. So kann der Bediener sofort alle relevanten Informationen abrufen, die er benötigt, was die Verwaltung komplexer Anlagen erheblich erleichtert.

  • Sofortige Informationen über die in der jeweiligen Situation durchzuführenden Maßnahmen
  • Anzeige von Echtzeit-Informationen in Bezug auf das Automatisierungssystem
  • Erhalt von Warnmeldungen und relevanten Anweisungen
  • Zugang zu geführter Wartung
  • Scannen von Barcodes oder QR-Codes mit kontextbezogenem Feedback in Echtzeit
  • Konnektivität und Interaktion mit anderen Bedienern in entfernten Betriebszentren
  • Interaktive und/oder holografische 3D-Ansichten von Automatisierungssystemen
  • Zugang zu Informationen über das Internet
  • HMI-Interaktivität mit sprachgesteuerten Betriebsbefehlen und Gesten
  • Erkennung von Maschinenkomponenten und sofortiger Zugriff auf zugehörige Informationen
  • Handlungsrelevante Informationen

Emerson wird auf der SPS 2021 in Halle 7, Stand 490, die Möglichkeiten von Edge-Controllern demonstrieren.

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