In der Vergangenheit wurden zur Steuerung von Maschinen größtenteils Bedienpulte mit fest eingebauten Bedienelementen eingesetzt. Sie waren zwar individuell auf die zu bedienenden Maschinen abgestimmt, allerdings auch unflexibel und ortsgebunden. Analog zur Consumerumgebung hat sich auch die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine durch das Aufkommen von touchbasierten Bediengeräten verändert. Nicht nur die Anzahl an Anwendungsmöglichkeiten und -gebieten konnte gesteigert werden, auch die Anforderungen an ein modernes HMI haben sich entscheidend gewandelt.
Das Muss für HMIs: mobil, wireless, flexibel …
Moderne HMIs müssen mobil und wireless sein, also kabellos funktionieren. Schließlich schränkt ein Kabel den Bewegungsradius ein und stellt eine Gefahrenstelle für den Anwender sowie andere Personen, die sich in der Arbeitsumgebung befinden, dar. Zudem müssen sie flexibel einsetzbar sein und das am besten an mehreren unterschiedlichen Maschinen. Hierzu ist es sinnvoll, dass das HMI modular aufgebaut ist und sich schnell und effizient an unterschiedliche Maschinen sowie Anwendungsgebiete anpassen lässt.
… gute Usability und Ergonomie …
Des Weiteren steht bei einem touchbasiertem HMIs die Usability im Vordergrund. Der Anwender benötigt ein Gerät, welches intuitiv bedienbar ist und das er genauso 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 Consumerumgebung kennt. Hinzu kommt, 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.
… Datensicherheit und Safety
Ein weiteres zentrales Thema bei der Verwendung von Bediengeräten in der Industrie und durch die Einbindung der Systeme in Netzwerke, ist die Datensicherheit. Moderne HMIs müssen weitaus höhere Sicherheitsanforderungen erfüllen als Consumergeräte. Insbesondere die Gefahr durch Angriffe von außen sorgt dafür, dass Security-Maßnahmen für Maschinen zwingend notwendig sind. Um für viele Anwendungen im industriellen Umfeld überhaupt eingesetzt werden zu können, benötigen moderne, touchbasierte HMI aber auch Safety-Elemente wie Nothalt- und Zustimmtaster.
Mobile Bediengeräte mit sicherer Datenübertragung
Um den Anforderungen an ein modernes und mobiles HMI der Zukunft gerecht zu werden, hat ACD Elektronik eine neue, modulare Familie an mobilen Bediengeräten inklusive eines sicheren Systems zur Datenübertragung entwickelt. Die HMI-Geräte selbst gibt es in zwei Ausführungen: Das M2Smart HMI10 als 10″-Gerät im Tablet-Formfaktor und das M2Smart HMI5 als 5″-Gerät im Smartphone-Formfaktor. Funktional sicher via Black-Channel-Verfahren werden die Safety-Daten über eine Funkstrecke zwischen HMI und einem Gateway, welches es ebenfalls in zwei Ausführungen gibt, übertragen. Das Gateway wiederum wird an eine sichere Steuerung angeschlossen, somit ist auch hier die Datensicherheit gewährleistet. Ein optionaler WiFi-Accesspoint, durch den sich auch die zweite Funkstrecke zwischen Gateway und Accesspoint sicher abdecken lässt, komplettiert das System. Gekoppelt werden die HMI-Geräte und das Gateway mittels einfachen RFID-Pairings. Anschließend ist das mobile HMI-Panel, inklusive der im Gerät befindlichen Nothalt- und/oder Zustimmtaster, einsatzbereit. Dank einer Zweiprozessoren-Architektur sind so Safety-Level bis PLd erreichbar.
Ein eigenes Bediengerät für jeden Mitarbeiter
Die M2Smart-HMI-Geräte bestehen aus einem Grundgerät mit Touchbedienung plus austauschbaren Modulen wie Handräder und Funktionstasten. Der Verzicht auf ein Kabel erhöht per se die Handhabbarkeit der Geräte und sorgt dafür, dass sie für eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten nutzbar sind. Erhöht wird die Anzahl der möglichen Einsatzgebiete zudem durch die modulare Bauweise sowie durch den Einsatz von Web-Visualisierungen, die sich je nach Einsatzort und Anwendung aufrufen lassen. Aufgrund der Modularität ist es außerdem möglich, auch im Nachgang Modulanpassungen oder sogar Modulneuentwicklungen vorzunehmen, wodurch das HMI auch über einen langen Zeitraum maschinenübergreifend anwendbar ist. Die Geräte sind flexibel und für nahezu jede Maschine als Bediengeräte geeignet. Des Weiteren lassen sie sich auch als Personal Device einsetzen. Jeder Mitarbeiter hat somit ein eigenes Gerät, mit welchem er alle Maschinen bedienen kann. Ferner kann er sich das HMI individuell, seinen spezifischen Vorlieben entsprechend, konfigurieren und einrichten. Dabei sind alle notwendigen Safety-Elemente wie Not-Halt oder Zustimmtaster integriert.
Ergonomie und Android für gute Usability
Bei einem Device, welches über einen längeren Zeitraum für die Bedienung mehrerer Maschinen genutzt werden kann, ist eine gute Usability sowie eine ergonomische Bauweise unabdingbar. ACD Elektronik hat die M2Smart-HMIs so konstruiert, dass sie gut in der Hand liegen und insbesondere bei der schwereren 10″-Variante das Gewicht nicht auf dem Handgelenk, sondern auf dem Unterarm liegt. Bei der Entwicklung der Geräte wurde zudem darauf geachtet, dass sie sowohl für Rechts- als auch Linkshänder geeignet sind. Der ergonomische Zustimmtaster ermöglicht ein ermüdungsfreies Arbeiten, auch bei einer dauerhaften Nutzung. Hinsichtlich der Usability hilft außerdem das Betriebssystem Android. Mit einem Marktanteil von über 70 Prozent bei Smartphones und Tablets hat nahezu jeder Mitarbeiter bereits ein Android-Gerät verwendet. Eine lange Einarbeitung in die Gerätebedienung wird so vermieden und der Anwender findet sich von Anfang an intuitiv auf der Bedieneroberfläche der M2Smart-HMI-Geräte zurecht.
Sicherheit durch modifizierte Android-Version
Android hat deutliche Vorteile gegenüber anderen in der Industrie verbreiteten Betriebssystemen wie Windows oder Linux. Es ist für batteriebetriebene Touchanwendungen optimiert und zudem stark in der Consumerwelt verbreitet. Ein Thema, welches bei der Nutzung von Android allerdings immer im Fokus steht, ist die Datensicherheit. Kurze Upgrade-Zyklen und viele Dienste und Funktionen, bei welchen immer die Fragen im Raum stehen: Was passiert mit meinen Daten? Insbesondere im industriellen Umfeld ist diese Frage noch bedeutender. Um zu gewährleisten, dass die Daten der Unternehmen sicher sind und nicht weitergegeben werden, hat ACD eine eigene, extra sichere Android-Version entwickelt: Android Industrial+. Damit gelang es der ACD die Vorteile von Android beizubehalten und die Sicherheit des Betriebssystems so zu erhöhen, dass es für den industriellen Einsatz geeignet ist.
Der gesamte Quellcode liegt auf ACD-Servern in Deutschland, wodurch sichergestellt wird, dass keine Daten an Dritte weitergeleitet werden. Zudem wurden sämtliche Dienste eliminiert, die eine ungewollte Weitergabe von Daten verursachen könnten. Darüber hinaus wird das Betriebssystem permanent Vulnerability-Tests unterzogen und auf mögliche Sicherheitslücken überprüft. Sämtliche Anpassungen am System erfolgen am deutschen Standort Achstetten. Um Langzeitverfügbarkeit zu garantieren, wurde das System von den kurzen Android-Upgrade-Zyklen entkoppelt und Updates, Upgrades und Sicherheitspatches werden von ACD über einen deutlich längeren Zeitraum bei Bedarf zur Verfügung gestellt.
Unterbrechungsfreies Arbeiten
Um die HMI-Geräte über einen langen Zeitraum unterbrechungsfrei nutzen zu können, sind sie mit einem Wechselakku ausgestattet, passende Dockingstation inklusive. Er lässt sich auch während des laufenden Betriebes wechseln, sodass das Gerät nicht zwischengeladen werden muss. Halterungen mit Lademöglichkeit, 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, vervollständigen das HMI-Portfolio. Das M2Smart HMI kann somit zum ständigen Begleiter im industriellen Arbeitsalltag werden und ist weit mehr als nur ein Bediengerät für eine Maschine.
