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HMI in Bewegung

Fix und fertig: Fest an Maschinen installierte Panel-PCs waren jahrzehntelang der Standard für Maschinensteuerung und -wartung als HMI. Zunehmend experimentieren Unternehmen nun
mit einem neuen Konzept.

 (Bild: Concept International GmbH)

(Bild: Concept International GmbH)

Zusätzlich oder anstelle von festen Wartungsständen installieren sie Dockingstationen an den Maschinen und nutzen industrielle Tablet PCs, mit denen sich das Personal innerhalb der Produktionsstätte frei bewegen kann. Möglich wird diese Befreiung vom festen Arbeitsort in einer Leitwarte durch ein Zusammenspiel von Technologien:

  1. Sensoren und schnelle Datenübertragung ermöglichen die Überwachung der Fertigungsabläufe in Echtzeit.
  2. Sichere Clouds und Big-Data-Analysen erlauben nie dagewesene Möglichkeiten der Überwachung und Steuerung.
  3. Prozessvisualisierung und Prozessmanagement bieten dem geschulten Personal umfassendere Informationen direkt am Standort der Fertigungsanlagen.

Dies bringt viele Vorteile mit sich. Denn in der modernen Fertigung fügen Maschinen nicht einfach nur Teile zusammen, sondern tauschen ständig Daten untereinander aus. Im idealen Industrie-4.0-Szenario organisiert sich der Herstellungsprozess sogar weitgehend selbst. Der Mensch überwacht, optimiert und steuert, damit die Produktion möglichst reibungslos abläuft. Für solche Anwendungen gibt es Industrie-Tablets der ‚Full Rugged‘ Klasse. Sie sind nach Schutzklasse IP65 bis IP67 zertifiziert und damit nicht nur wasserdicht, sondern auch resistent gegen Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeitsschwankungen, wie sie im harten industriellen Einsatz auftreten können. Wichtig ist auch die Beschaffenheit der Touchscreens, damit diese eine bequeme Bedienung ermöglichen. So handelt es sich um gut ablesbare Multitouchdisplays, die sich auch mit Handschuhen oder per Digitizer-Stift bedienen lassen und die speziell für industrielle Anzeigen entspiegelt und gehärtet sind. In vielen Fällen ist ein großer Bildschirm wichtig, hier sind mittlerweile Displays mit bis zu 14″ Bildschirmdiagonale in HD-Auflösung erhältlich.

 (Bild: Concept International GmbH)

(Bild: Concept International GmbH)

Sichere Bedienung und Konnektivität

Ebenfalls unverzichtbar sind eine große Bandbreite an Konnektivitätsmöglichkeiten, wie WLAN, Ethernet und 4G inklusive automatisch gesteuerter Umschaltung von einem zum anderen Kommunikationsweg, um ununterbrochene Produktivität zu erreichen. Auch Interfaces wie Bluetooth und Barcodescanner sowie Hardware zur sicheren Authentifizierung per SmartCard, Legic Reader, RFID/NFC oder andere Technologien gehören zu den typischen Anforderungen. Schließlich ist die Akkulaufzeit (oft verlängerbar durch hotswappable Akkus) und die Verfügbarkeit der verschiedensten Betriebssysteme von Bedeutung. Für den einzelnen Mitarbeiter in der Produktion dürfte aber vor allem die einfache und sichere Bedienung im Mittelpunkt stehen: Wer gewohnt war, mit den fest verbauten Panel-PCs zu arbeiten, wird sich mit einem modernen Industrie-Tablet in eine neue Zeit versetzt und an sein Tablet zu Hause oder das eigene Smartphone erinnert fühlen.

 (Bild: DT Research)

(Bild: DT Research)

Vielfältig, einfach und flexibel

Im Einzelnen sind die Anforderungen sehr heterogen. Industrie-Tablets kaufen Unternehmen daher selbst in kleinen Mengen nicht von der Stange. Spezialisierte Lieferanten für Rugged Tablets haben eine große Bandbreite möglicher Konfigurationen, Leistungsstärken und Bildschirmgrößen zur Verfügung und können diese auch bei Kleinbestellungen im Design und Branding an die jeweiligen Kundenanforderungen anpassen. Zu den Vorteilen eines mobilen HMI gehören eine flexiblere Arbeitsteilung, vereinfachte Arbeitsabläufe, neue Möglichkeiten der Datenerfassung vor Ort, eine vielfältigere und modernere Arbeitsumgebung für geschultes Fachpersonal sowie eine bessere Kommunikation im Team, mit Supervisoren und mit technischen Dienstleistern.

Erfahrungen aus der Praxis

Zur Illustration hier ein aktueller Anwendungsfall aus der Praxis: eine Lösung für die Prozesssteuerung und -visualisierung in der Produktion eines deutschen Sportwagenherstellers. Über einen Zeitraum von zwei Jahren fertigt das Unternehmen CRE Rösler Rechner und Industriemonitore im schleswig-hosteinischen Hohenlockstedt eine vierstellige Zahl von Panel-PCs und – in Kooperation mit dem Rugged-Tablet-Spezialisten Concept International – speziell designte Industrie-Tablets für den Automobilhersteller. Die dortigen Produktionsplaner hatten gezielt nach neuen Terminals für die Bedienung und Visualisierung gesucht. Dabei kommen als Ergänzung zu Panel PCs nun auch Industrie Tablets samt Docking-Stationen zum Einsatz. Im Gegensatz zu den aus der aus dem Consumer Electronics bekannten Marken konnten die Lieferanten erstens flexibel die aktuellsten und am besten zum Einsatzzweck passenden Hardwareplattformen und Hardwareteile nutzen, um die Hardwareanforderungen zu erfüllen, und zweitens über alle Geräte ein individuelles Corporate Design umsetzen. Denn der Autobauer hat nicht nur ganz bestimmte Vorstellungen, wie Fahrzeuge entwickelt und produziert werden. Auch die neuen Bedienterminals sollten designtechnisch und funktional den hohen Qualitätsansprüchen entsprechen. Das Resultat sind Geräte in einem schlanken, gebrandeten Aluminiumgehäuse, welche die Nutzung weiterer Peripheriegeräte und Hardwareoptionen, wie 2D Barcode-Leser oder Handscanner, erlauben. In den Produktionshallen sind nun nicht mehr an jeder Station große Panel-PCs installiert, sondern kleine Informationspulte. Hier können standortrelevante Daten auf das Industrie Tablet übertragen und visualisiert werden – dies geschieht kontaktlos per NFC-Tag.

(Bild: DT Research)

In Sekunden vernetzt

Die Panel-PCs und die Industrie-Tablets vernetzen Produktionsprozesse, erleichtern die Arbeit und vereinfachen den Umgang mit einer wachsenden Produktvielfalt. Die Mitarbeiter authentifizieren sich drahtlos über ihren Legic-Werksausweis und per Datennetz sehen die Mitarbeiter auf den Displays, was als nächstes zu tun ist. Aber nicht nur das: Wenn beispielsweise der Monteur ein falsches Einbauteil aus dem Regal nimmt und an den Prüfscanner hält, erscheint sofort ein Warnsignal und der Fehler kann vorbeugend korrigiert werden. Der servicebedingte Wechsel eines Bedienterminals mit aufgesetzter Dockingstation dauert kaum dreißig Sekunden. Die patentierte, ergonomische Schnellwechselkupplung, die in einem Arbeitsgang die mechanische und elektrische Verbindung sowie die Datenanbindung des Gerätes zum Tragarm herstellt, minimiert Ausfallzeiten. Mechanisch sind hierbei Standfuß- und Tragarmmontage mit unterschiedlichen Schwenk-, Dreh- und Neigewinkeln möglich. Die Anschlüsse und Schnittstellen des PCs sind vor nichtautorisierten Personen geschützt. Ein Speichermedium, das sich im Anschlussbereich des Tragarmsystems befindet, speichert die Standortinformationen der Bedienstation. Bei einem Austausch oder Ausfall einer Bedieneinheit wird diese bei der Neuinstallation sofort an der jeweiligen Station angemeldet. Somit ist die Bedieneinheit sofort wieder einsatzbereit und Produktionsausfallzeiten werden vermieden.

Fazit

Mit einem mobilen HMI kann ein Unternehmen schon heute präventive Wartung mit höherer Effizienz durchführen und Service-Mitarbeiter können in kritischen Fällen spezifische Fachexpertise für eine bestimmte Maschine schneller ortsunabhängig hinzuziehen. Mittelfristig bietet die Ergänzung von Panel PCs als HMI durch industrielle Tablet-PCs zahlreiche weitere Möglichkeiten und Chancen.

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