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Wachsender Funktionsumfang bedeutet oft komplexere Bedienbarkeit: Ausgabe 13/2018, 15.08.2018

Höhere Produktivität durch HMI in der Produktion

Die Steuerung und Navigation durch Menüs von Maschinen in Werkshallen ist für viele Arbeitende ein Graus. Wo im Consumer-Umfeld Nutzungskomfort grossgeschrieben wird, hinken funktionsorientierte Human Machine Interfaces in der Produktion stark hinterher. Der Beitrag zeigt, durch welche Massnahmen sich die Komplexität reduzieren lässt und somit eine höhere Produktivität erreicht werden kann.

Autor: Manuel Keller, Segment Marketing Manager MOEM bei Eaton

Der Mensch macht es sich ungern kompliziert. Er lebt lieber bequem. Ein Beispiel sind Smartphones und ihre Benutzeroberflächen. Diese zählen zu den intuitivsten Menüs der heutigen Zeit. Bis zum Jahr 2021 wird mit über 7 Mio. Smartphone-Nutzern hierzulande gerechnet. Damit ist der Grossteil an ihre einfache Bedienbarkeit gewöhnt und möchte diese auch nicht mehr missen. Ein Blick in die schweizerischen Werkshallen zeigt jedoch: die Steuerung und Navigation durch Menüführungen von Maschinen und Produktionssystemen werden mit wachsendem Funktionsumfang immer komplexer. 

Im Vordergrund steht Präzision und nicht Bedienbarkeit
Doch warum so kompliziert, wenn es bereits Beispiele für eine gute User Experience gibt? Industriell genutzte Maschinen und ihre Bedienungssysteme werden funktions- und nicht nutzerorientiert entworfen. Im Vordergrund steht, dass die Maschinen möglichst viele Aufgaben besonders präzise abdecken können – die Bedienung der Geräte stellt sich dabei häufig als eine sehr komplexe Aufgabe heraus, denn intuitiv sind die klassischen Bedienkonzepte selten. Oftmals muss nach den geforderten Funktionen gesucht werden, was nicht nur Zeit kostet, sondern auch den Mitarbeiter frustriert. Daher gibt es grossen Optimierungsbedarf für die Schnittstelle zwischen der Interaktion von Mensch und Maschine (MMI) beziehungsweise ihre Zusammenarbeit in Form eines Human Machine Interfaces (HMI). Produktionsfachkräfte sind aber den Bedienungskomfort von Consumer-Produkten gewohnt und wollen diesen auch bei ihrer Arbeit nicht missen. Es empfiehlt sich daher, einen iterativen Prozess zu entwickeln, bei dem Produktionsfirmen Sensordaten miteinbeziehen sowie mobile Endgeräte, eine anwendungsnahe Gestaltung der Benutzeroberfläche und ein rollenbasiertes Konzept für Zugriffsrechte integrieren, um den Überblick zu behalten, sich zu digitalisieren und gleichzeitig die Komplexität der Maschinenführung zu reduzieren.

Ansprüche an Schnittstellen und Endgeräte
Ein solcher Prozess beginnt immer mit der Erfassung der Lage. Es muss klar sein, welche Anforderungen die Schnittstellen erfüllen müssen. Oftmals sind die Systeme in der Produktion schon weitgehend automatisiert, was sie für den Einsatz von mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets geeignet macht. Allerdings muss dabei der Sicherheitsaspekt im Auge behalten werden. Das Lesen von Anweisungen und/oder arbeiten mit mobilen Endgeräten darf die Mitarbeiter nicht ablenken, so dass keine gefährlichen Situationen entstehen können – sowohl für den Produktionsbetrieb als auch den Mitarbeiter und dessen persönliche Sicherheit. 
Ein Moment der Unachtsamkeit kann sich in der Werkshalle schnell zu einem Unfall mit schwerwiegenden Folgen entwickeln. Der sichere Betrieb der Maschinen muss zwecks mobiler Endgeräte zudem auch aus der Ferne gewährleistet werden. Ein weiterer beachtenswerter Aspekt ist die Handhabung dieser Endgeräte. Die Bedienung eines Tablets erfordert beide Hände, wodurch Mitarbeiter keine freie Hand für die Maschinen selbst haben. Auch Taschen, um die Geräte zu verstauen finden sich eher selten an der funktionsorientierten Berufskleidung der Werkshallenarbeiter, da sie deren Bewegungsfreiheit einschränken. Spezielle Geräte, die einen Sturz aus geringer Höhe überstehen und resistent gegenüber Verschmutzungen sind, sind häufig schwer und kostspielig. Maschinen mit-
hilfe von mobilen Endgeräten praktikabel und sicher zu bedienen, gestaltet sich daher als echte Herausforderung.

Rollenbasierte Zugriffe und Oberflächendesign
Nachdem geklärt wurde, welche Geräte zum Einsatz kommen sollen, ist für den Designer eines Human Machine Interfaces herauszufiltern, welche Informationen und Funktionen für wen von zentraler Bedeutung sind und jederzeit zur Verfügung stehen müssen. Es gilt abhängig vom jeweiligen Arbeitskontext eines Mitarbeiters die Komplexität der Maschinenführung auf ein Minimum zu reduzieren, indem nur die nötigen Funktionen zur Verfügung gestellt werden. Rollenbasierte Zugriffssysteme helfen dabei, den Überblick für alle Beteiligten so einfach wie möglich zu gestalten. 
Dazu ist zu bestimmen, welches Personal mit welchen Maschinen arbeitet und auf welche Funktionen es zugreifen muss, sowie ob es für Wartungen zuständig ist. Die Benutzeroberfläche und Navigation der Menüführung kann so auf die Rolle des Mitarbeiters angepasst und unnötige Funktionen ausgeblendet werden, wodurch langes Suchen und somit unnötige Komplexität wegfallen. Weitere Informationen, die die direkte Aufgabe des Arbeitenden betreffen, wie etwa welcher Arbeitsschritt als nächstes ansteht oder ob es eine Störung gibt, können dem Mitarbeiter direkt auf das mobile Endgerät übermittelt werden. So passen sich Anzeigen kontext-abhängig an die Gegebenheiten an.

Fazit: Datengetriebene Komplexitäts-reduktion durch HMI-Optimierung
Die Digitalisierung ist vor allem im Bereich der Produktion anhand der anfallenden Daten sichtbar. Unzählige Sensoren sammeln stetig Informationen bezüglich der Systeme und Prozesse, wodurch sich Einsichten ergeben, die wiederum für die Optimierung des HMIs nützlich sind. Werden diese Daten der Produktionsprozesse in das HMI der Werkshallenarbeiter integriert, bekommen sie schnell alle nötigen Informationen bezüglich ihres Zuständigkeitsbereichs auf ihr Smart Device gesendet. Zudem geben diese Informationen Auskunft darüber, an welcher Stelle noch Optimierungsbedarf herrscht, so dass dieser Prozess der Anpassung des HMI an die Gegebenheiten künftig wiederholt werden kann.
Wenn Produktionsfirmen ihre aus Prozessen gewonnenen Daten dazu nutzen, die Aufgabenfelder der rollenbasierten HMIs mit Informationen zu unterfüttern und mobile Endgeräte effizient in die Bedienung der Maschinen integriert werden, reduzieren sie damit die Nutzungskomplexität und erhöhen somit die Produktivität ihrer Mitarbeiter. Dies wiederum erhöht die Wirtschaftlichkeit des ganzen Unternehmens.

Infoservice
Eaton Industries II GmbH, Electrical Sector
Im Langhag 14, 8307 Effretikon
Tel. 058 458 14 14, Fax 058 458 14 88
infoeffretikon@eaton.com, www.eaton.ch 



Für die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine (MMI) beziehungsweise ihre Zusammenarbeit in Form eines Human Machine Interfaces (HMI) gibt es grossen Optimierungsbedarf

Vertiefende Informationen

In dem Artikel finden sich zentrale Aspekte des aktuellen Eaton White Papers «Gestaltung und Entwicklung anwendernaher Bediensysteme» zusammengefasst. Das komplette White Paper sowie weitere interessante Information zum Thema stehen auf https://eaton.works/2hyBiGF zum kostenlosen Download bereit.