Moderne Bedienkonzepte Das HMI der Zukunft – mobil, modular und touchbasiert

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Das Smartphone hat die Kommunikation grundlegend verändert, so auch die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Moderne HMIs müssen flexibel sein und die Usability steht im Fokus. Um den Anforderungen an ein modernes HMI gerecht zu werden, hat die ACD Elektronik eine völlig neue, modulare Familie an mobilen Bediengeräten entwickelt.

Smartphones und damit einhergehend die Bedienung mittels Touchscreen haben die gesamte Kommunikation innerhalb unserer Gesellschaft verändert. Vor dem Handy respektive dem Smartphone war ein stationäres Telefon oft die einzige Möglichkeit, mit der Aussenwelt zu kommunizieren beziehungsweise zu telefonieren. In der Regel gab es ein Telefon pro Haushalt. Dieses war stationär mittels eines Telefonkabels an einen Ort gebunden und hatte wenige, haptische Eingabemöglichkeiten. Die Kommunikation funktionierte zwar, war aber unflexibel und die Anwendungsmöglichkeiten waren auf die reine Telefonie mit einem einzigen Gegengerät beschränkt. Mit dem Aufkommen des Smartphones hat sich die Kommunikation radikal geändert. Die Bedienung mittels Touchscreen sowie die Verwendung von leistungsstarken Prozessoren ermöglicht eine Vielzahl an neuen Anwendungsmöglichkeiten, die weit über das Telefonieren hinausgehen. Unzählige Apps sind fest in unseren Alltag integriert und machen das Smartphone zu unserem, auf unsere persönlichen Bedürfnisse individualisierten, ständigen Begleiter.

Es ist immer dabei, immer griffbereit und kommuniziert wird 24/7 über unterschiedlichste Kanäle, ortsunabhängig, kabellos und flexibel. Ein Kabel wird höchstens noch zum Laden benötigt.

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Revolution der Maschinenbedienung

Touchbedienkonzepte haben nicht nur die Kommunikation zwischen Menschen revolutioniert, auch die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine hat sich durch sie fundamental gewandelt. In der Vergangenheit wurden grösstenteils Bedienpulte mit fest eingebauten Bedienelementen zur Steuerung von Maschinen eingesetzt. Das Bedienen der Maschinen erfolgte über fest angeordnete Tasten, Schalter etc. sowie analoge Anzeigeelemente oder maximal 7-Segmentanzeigen. Alles in allem waren die Bediengeräte zwar perfekt auf die zu bedienenden Maschinen abgestimmt, allerdings auch unflexibel. In der Regel konnte genau eine Maschine mit einem Bediengerät bedient werden. Analog zur Consumerumgebung hat sich die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine durch das Aufkommen von touchbasierten Bediengeräten fundamental gewandelt.

Moderne HMIs müssen mobil und wireless sein, das bedeutet kabellos. Ein Kabel schränkt den Bewegungsradius ein und stellt zudem eine Gefahrenstelle für den Anwender sowie andere Personen, die sich ebenfalls in derselben Arbeitsumgebung befinden, dar. Zudem müssen HMIs flexibel einsetzbar sein und das am besten an mehreren unterschiedlichen Maschinen. Hierzu ist es sinnvoll, dass das HMI modular aufgebaut ist und an unterschiedliche Maschinen sowie Anwendungsgebiete schnell und effizient angepasst werden kann. Des Weiteren steht bei einem touchbasiertem HMI die Usability im Vordergrund. Auch das Thema ergonomisches Arbeiten rückt in den Vordergrund. Durch die Einbindung der Systeme in Netzwerke ist die Sicherheit der Daten ein weiteres wichtiges Thema. Moderne HMIs müssen dabei weitaus höheren Sicherheitsanforderungen genügen als beispielsweise Consumergeräte. Insbesondere die Gefahr durch Angriffe von aussen sorgt dafür, dass Security-Massnahmen für Maschinen im industriellen Umfeld zwingend notwendig sind. Last, but not least, um für viele Anwendungen im industriellen Umfeld überhaupt genutzt werden zu dürfen, benötigen auch moderne, touchbasierte HMIs weiterhin Safety-­Elemente wie Nothalt- und Zustimmtaster.

Das HMI der Zukunft – wireless und sicher

Um den Anforderungen an ein modernes und mobiles HMI der Zukunft gerecht zu werden, hat die ACD Elektronik eine völlig neue, modulare Familie an mobilen Bediengeräten inklusive eines sicheren Systems zur Datenübertragung entwickelt. Im Mittelpunkt dieses Systems stehen natürlich die HMI-Geräte selbst, welche 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. Bei den HMIs der ACD Elektronik werden die Safety-Daten funktional sicher via Black-Channel-Verfahren 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 wird auch hier die Datensicherheit gewährleistet. Komplettiert wird das System der ACD Elektronik durch einen optionalen WiFi-Accesspoint, durch diesen kann auch die zweite Funkstrecke zwischen Gateway und Accesspoint sicher abgedeckt werden. Gekoppelt werden die M2­Smart-HMI-Geräte und das Gateway mittels einfachen RFID-Pairings und anschliessend ist das mobile HMI-Panel, inklusive der im Gerät befindlichen Nothalt- und/oder Zustimmtaster, einsatzbereit. Dank einer modernen Zweiprozessoren-Architektur können so Safetylevel bis PLd erreicht werden.

Mobil, modular, ergonomisch – das M2Smart HMI

Die M2Smart-HMI-Geräte der ACD Elektronik bestehen aus einem Grundgerät mit Touchbedienung plus austauschbaren Modulen wie Handrädern, Funktionstasten etc. Der Verzicht auf ein Kabel erhöht per se 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 sind maximal flexibel und für nahezu jede Maschine als Bediengeräte geeignet. Des Weiteren können die HMI-Geräte auch als Personal Device eines Mitarbeiters eingesetzt werden. 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. Selbstverständlich sind bei unseren M2Smart HMIs die notwendigen Safety-Elemente wie Nothalt- oder Zustimmtaster integriert.

Bei einem Gerät, welches über einen längeren Zeitraum für die Bedienung mehrerer Maschinen genutzt werden kann, ist eine gute Usability sowie eine ergonomische Bauweise unabdingbar. Die M2Smart HMIs der ACD Elektronik sind so konstruiert, dass sie hervorragend in der Hand liegen und insbesondere bei der schwereren 10-Zoll-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. Ferner ermöglicht der ergonomische Zustimmtaster ein ermüdungsfreies Arbeiten, auch bei einer dauerhaften Nutzung der HMIs. Hinsichtlich der Usability der Geräte ist ausserdem die Nutzung des Betriebssystems Android hervorzuheben.

Sicherheit durch modifizierte Android-Version

Das bereits genannte Betriebssystem Android hat deutliche Vorteile gegenüber anderen in der Industrie weit verbreiteten Betriebssystemen wie Windows oder Linux. Android 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. Insbesondere im industriellen Umfeld ist es für Unternehmen von grösster Wichtigkeit, dass ihre Daten sicher sind und nicht weitergegeben werden. Um dies zu gewährleisten hat die ACD Elektronik eine eigene, extrasichere Android-Version entwickelt. Mit dem Betriebssystem Android Industrial+ ist es der ACD gelungen, die Vorteile von Android beizubehalten und die Sicherheit des Betriebssystems so zu erhöhen, dass es für den industriellen Einsatz bestens geeignet ist. Der gesamte Quellcode liegt auf Servern der ACD in Deutschland, wodurch gewährleistet wird, dass keine Daten an Dritte weitergeleitet werden. Zudem wurden sämtliche Dienste eliminiert, die eine ungewollte Weitergabe von Daten verursachen könnten. Selbstverständlich wird das Betriebssystem permanent Vulnerability-Tests unterzogen und auf mögliche Sicherheitslücken überprüft. Sämtliche Anpassungen am System erfolgen am Standort der ACD Elektronik in Deutschland. Um eine echte Langzeitverfügbarkeit zu gewährleisten, wurde das System von den kurzen Android-Upgrade-Zyklen entkoppelt und Updates, Upgrades und Sicherheitspatches werden von der ACD über einen deutlich längeren Zeitraum bei Bedarf zur Verfügung gestellt.

Damit die M2Smart-HMI-Geräte über einen langen Zeitraum unterbrechungsfrei genutzt werden können, sind diese mit einem Wechselakku ausgestattet. Dieser kann auch während des laufenden Betriebes gewechselt werden, sodass das Gerät nicht zwischengeladen werden muss. Selbstverständlich gibt es für die Wechselakkus auch eine passende Dockingstation.

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