Was bedeutet HMI (Human-Machine Interface)?

Was sind HMIs? Hochentwickelte HMIs erlauben die einfache Kommunikation mit Maschinen und die Visualisierung von Daten für Anlagen.

Industrielle Prozessleitsystemewerden immer besser. Gleichzeitig sehen sich die Bediener heute mit immer neuen Aufgaben konfrontiert. Um diese Komplexität zu meistern, brauchen sie flexible und benutzerfreundliche Steuerelemente. Hier liegt der Vorteil des HMI. Ein HMI mittels zenon erleichtert die Kommunikation mit Maschinen und den Abruf von Betriebsdaten für alle Anlagen und Standorte. Aber was bedeutet HMI eigentlich genau?

Definition HMI

HMI – Definition

HMI steht für Human Machine Interface und bezeichnet ein Dashboard, das Benutzern die Kommunikation mit Maschinen, Computerprogrammen oder Systemen ermöglicht. Aus technischer Sicht beschreibt der Begriff HMI jeden Bildschirm, der genutzt wird, um mit einem Gerät zu kommunizieren. In der Regel bezieht er sich jedoch auf Bildschirme in industriellen Umgebungen. HMIs zeigen Echtzeitdaten an und ermöglichen dem Benutzer, Maschinen über eine grafische Benutzeroberfläche zu steuern.

Nehmen wir zum Beispiel das Auto. Ein Auto ist eine komplexe Maschine. Der Fahrer kann den Motor, die Lenkung, die Leuchten, die Klimaanlage, das Radio und verschiedene andere Elemente steuern. Um dies zu tun und Informationen über ihren Zustand abzurufen, muss er nicht direkt mit jedem dieser Elemente interagieren. Die Geschwindigkeit wird auf dem Tacho angezeigt. Das Radio, die Leuchten und die Klimaanlage kann er über Knöpfe und Tasten oder vielleicht einen Touchscreen steuern. Den Motor steuert er über das Gaspedal und zum Lenken nutzt er das Lenkrad. Die Steuerelemente und Feedback-Instrumente sind quasi das HMI des Autos. Stellen Sie sich nun vor, Sie könnten über einen einzigen Bildschirm alle Funktionen Ihres Autos steuern und alle Informationen zu seinem Betrieb abrufen. Dann würde das Armaturenbrett Ihres Autos einem HMI sehr nahe kommen.

In industriellen Umgebungen kann es verschiedene Arten von HMIs geben. Sie können in Form eines einzelnen Bildschirms, als Dashboard, das an eine andere Anlagenkomponente angeschlossen ist, oder als Tablet vorkommen. Unabhängig davon soll es dem Benutzer primär erlauben, Daten von Operationen zu visualisieren und Maschinen zu steuern. Bediener könnten mit einem HMI z. B. sehen, welche Transportbänder gerade laufen, oder die Temperatur eines industriellen Wassertanks regeln.

HMI Verwendung

HMI – Verwendung

Nun ist klar, was HMI ist, und was HMI bedeutet, aber wie sieht es mit der Verwendung aus? HMIs kommen in vielen Branchen zum Einsatz. Sie sind Standard in der Herstellung verschiedener Produkte, von Kraftfahrzeugen über Lebensmittel und Getränke bis hin zu Medikamenten. Auch Bereiche wie Energie, Wasser, Abwasser, Gebäude und Transport können HMIs nutzen. So verwenden z. B. Systemintegratoren, -anwender und -ingenieure, insbesondere Prozessleitsystem-Ingenieure, HMIs, um Maschinen, Fahrzeuge, Werke oder Gebäude zu steuern.

Der Reifegrad der HMIs variiert je nach Komplexität der Maschinen oder Systeme, für die sie verwendet werden, und je nachdem, wie Sie das HMI nutzen möchten. Sie können es für eine Funktion, wie z. B. die Überwachung einer einzigen Maschine, oder für verschiedene Zwecke, beispielsweise die Überwachung von Arbeitsschritten im Werk und die Steuerung von Anlagen, verwenden.

Wenn Ihr Supervisory Control and Data Acquisition-(SCADA-)System mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen) sowie Eingangs- und Ausgangssensoren kommuniziert, um Informationen über Anlagenoperationen zu erhalten, dann werden diese Informationen auf einem HMI angezeigt. Ein HMI kann diese Informationen in einem Graphen, Diagramm oder anderweitig visuell darstellen, um die Aussagekraft und das Verständnis zu verbessern. Mit einem HMI können Sie alle Leistungsdaten für die Anlagen eines Standorts anzeigen und damit die Transparenz der Operationen in Ihrem Werk verbessern. Darüber hinaus können Bediener auf einem HMI Alarme anzeigen und verwalten und somit schnelle Reaktionen ermöglichen.

Bediener können mit HMIs auch die Produktivität von Anlagen steigern oder Anpassungen bei veränderten Gegebenheiten vornehmen. Dazu nutzen sie die auf dem HMI ausgegebenen Daten. Die Möglichkeit, relevante Änderungen direkt am Bildschirm vorzunehmen, beschleunigt und vereinfacht den gesamten Prozess.
Mit der stetig wachsenden Bedeutung des Internets der Dinge (IoT) werden auch HMIs immer nützlicher. Diese können Daten für die verschiedenen vernetzten Geräte an Ihrem Standort anzeigen und diese Geräte in der Folge steuern.

HMI Integration

HMI – Integration

Es gibt verschiedene Arten von HMI-Lösungen. Sie können als Einzelplatz-Terminal oder als in Maschinen integriertes Tablet bzw. Dashboard vorkommen. Ein Standort kann mit nur einem zentralen HMI oder mit vielen verteilten HMIs, die alle über das Internet miteinander verbunden sind, arbeiten.

Die Integration von zenon in Ihre bestehenden Systeme ist einfach, weil zenon mehr als 300 Kommunikationsprotokolle bietet und mit verschiedensten Systemen funktioniert. zenon ist mit allen großen Microsoft Windows-Plattformen kompatibel und setzt lediglich voraus, dass das Basisbetriebssystem ausgeführt wird. Sie können auch über den Webserver oder die HTML5 Web Engine auf zenon zugreifen. Die Webversion von zenon sieht identisch aus und bietet dieselben Funktionen. Zudem werden alle Änderungen, die Sie in einem Webclient oder HTML5 vornehmen, für alle Benutzer aktualisiert. So können Sie von überall aus arbeiten.

Mit zenon können Benutzer auch eigene Dashboards konfigurieren, indem sie Widgets erzeugen und ihren Anforderungen entsprechend positionieren. Zu Sicherheitszwecken und um Dashboards für verschiedene Arten von Benutzern zu erzeugen, können Sie HMI-Elemente sperren und ihre Anzeige steuern. Das Ergebnis sind benutzerfreundliche Dashboards, die nur relevante Informationen für jede Rolle enthalten.

Um Dashboards Ihrem Corporate Branding entsprechend anzupassen, können Sie verschiedene Farbpaletten für Ihr HMI erzeugen. Individuelle Anzeigen eignen sich auch für anspruchsvolle Lichtverhältnisse sowie verschiedene Teams oder Benutzer mit speziellen Anforderungen (z. B. farbenblinde Mitarbeiter).

HMI - Vorteile: mehr Transparenz und Effizienz, weniger Ausfallzeiten, einheitliches System und erhöhte Benutzerfreundlichkeit

HMIs bieten den Industrieunternehmen von heute eine Reihe von Vorteilen, z. B.:

Mehr Transparenz: Ein Hochleistungs-HMI ermöglicht jederzeit transparente Einblicke in die aktuellen Prozesse. Es zeigt mit einem einzigen Dashboard den Status Ihrer Anlage bzw. des gesamten Standorts. Dabei können Sie das Dashboard sogar remote nutzen. So steigern Sie die Produktivität im Laufe der Zeit und reagieren schneller auf Warnungen.

Mehr Effizienz: Da ein HMI konstanten Zugriff auf alle Echtzeitdaten bietet, können Sie die Produktion in Echtzeit überwachen und Anpassungen bei veränderlichen Anforderungen vornehmen. Über die Datenvisualisierung, insbesondere in Kombination mit Datenanalyse-Technologien, erkennen Sie dabei Bereiche, die Potenzial für effizientere Prozesse bieten.

Weniger Ausfallzeiten: Warnungen auf einem zentralen Dashboard ermöglichen eine schnellere Reaktion bei Problemen und damit weniger Ausfallzeiten. Darüber hinaus können Sie mithilfe der Anzeige und Analyse der Leistungsdaten für die Anlage Anzeichen für potenzielle technische Probleme erkennen und darauf reagieren - noch bevor diese auftreten und substanzielle Ausfallzeiten verursachen.

Erhöhte Benutzerfreundlichkeit: HMIs erleichtern Benutzern die Anzeige und das Verständnis von Daten sowie die Steuerung von Anlagen. Sie präsentieren Daten mithilfe von Graphen, Diagrammen und Visualisierungen, die Benutzern die schnelle Interpretation erleichtern. Zudem können Benutzer ihre Dashboards mit zenon an individuelle Anforderungen und Präferenzen anpassen.

Einheitliches System: Mit zenon können Sie alle Anlagen mittels einer Plattform steuern. So lernen Anwender schneller, wie die Anlagen gesteuert werden. Außerdem können Sie alle Daten an einem Ort sehen und bekommen damit ein klares Bild vom gesamten Standort. Zudem erhalten alle Benutzer Updates in Echtzeit, wodurch Ihr Team immer auf demselben Stand ist.

HMI und SCADA

HMI und SCADA werden gelegentlich verwechselt, weil sie Ähnlichkeiten aufweisen und im Grunde zusammenarbeiten. Tatsächlich ist ein HMI oft Teil eines SCADA-Systems.

Ein SCADA-System wird für die Steuerung großer Anlagen verwendet, z. B. für ein ganzes Werk oder einen ganzen Standort. Es ist eine Kombination aus vielen verschiedenen Systemen einschließlich SPSen, Sensoren und Remote Terminal Units (RTUs). Ein SCADA-System sammelt Daten, zeichnet sie auf und kann darüber hinaus Anlagenoperationen steuern, manchmal sogar automatisiert.

Während SCADA Daten sammelt und speichert, können Benutzer über HMIs mit der Anlage interagieren und sie über ein benutzerfreundliche Dashboard verwalten.

Auf der anderen Seite ist das HMI die Schnittstelle für die Interaktion mit dem SCADA-System sowie anderen Systemen und Anlagen. Beide sind wesentliche Elemente des größeren industriellen Prozessleitsystems. Während SCADA die Daten sammelt und speichert, können Benutzer über das HMI mit der Anlage interagieren und diese verwalten, weil es ein benutzerfreundliches Dashboard bereitstellt. Beide sind notwendig. Ohne das SCADA-System hätte ein HMI keine Informationen, die es anzeigen könnte, bzw. keine Möglichkeit, Anlagen zu steuern. Ohne HMI könnten die Benutzer hingegen die vom SCADA-System gesammelten Daten nicht sehen bzw. wissen, wie die Anlagen gesteuert werden.

SCADA und HMI gehen Hand in Hand als Teil desselben größeren Systems. Während SCADA im Hintergrund arbeitet, ist das HMI in der Regel das einzige Element, mit dem Benutzer interagieren. Deshalb sprechen Benutzer häufig in einem Zug von ihnen.

HMI – Fortschritte

Technologische Fortschritte und wachsende Unternehmensanforderungen haben die Funktionalität der HMI-Technologie verändert. Touchscreens, mobile Geräte, cloudbasierte- und Hochleistungs-HMIs sind immer häufiger im Einsatz.

Der Begriff Hochleistungs-HMI bezieht sich auf eine HMI-Designmethode, die die Aufmerksamkeit des Benutzers ausschließlich auf die kritischsten Elemente lenkt. So können Benutzer Probleme schneller erkennen, behandeln und die erforderlichen Informationen für Entscheidungen anschließend schneller zusammentragen. Die Anzeigen auf diesen HMIs sind einfach strukturiert und die Dashboards enthalten keine irrelevanten Grafiken und Steuerelemente. Andere Designelemente werden nur sparsam verwendet, um den Benutzer nicht von den wichtigen Elementen abzulenken.

Darüber hinaus erfassen fortschrittliche Technologien, z. B. für das IoT und die Datenanalytik, jetzt auch verstärkt die HMIs. Da immer mehr Geräte online gehen, können HMIs mehr Daten sammeln und so Teil des IoT-Netzwerks werden. Mithilfe fortschrittlicher Datenanalyse-Techniken, die parallel zur HMI/SCADA-Software angewendet werden, können Unternehmen die auf ihren Dashboards präsentierten Daten optimal nutzen.

Multi-Touch

Mit dem Aufstieg des Smartphones gewannen auch die Touchscreens an Popularität, unter anderem dank des Multi-Touch-Screens, mit dem die Benutzer über mehrere Berührungen und Gesten gleichzeitig interagieren können. Diese Funktionalität ist nun auch für den industriellen Sektor verfügbar, denn zenon präsentiert das erste HMI/SCADA-System mit Multi-Touch-Gestenunterstützung. Durch die Multi-Touch-Funktionalität von zenon können Sie mit zwei Fingern hinein- und herauszoomen, Elemente via Drag and Drop ziehen, positionieren und andere intuitive Gesten verwenden. Zu den Vorteilen eines Multi-Touch-HMI zählen z. B.:

Zu den Vorteilen eines Multi-Touch-HMI zählen z. B.:

Mehr Betriebssicherheit: Die intuitive Steuerung der HMI bedeutet weniger Fehler. Multi-Touch beinhaltet auch die Zweihand-Bedienung, d. h., Benutzer können bestimmte Aktionen nicht mit nur einer Hand ausführen. Dadurch werden potenziell teure und fatale Fehler vermieden.
Benutzerfreundlichkeit: Die Multi-Touch-Gesten von zenon sind intuitiv und komfortabel. Statt komplexer Menüstrukturen erhalten Sie eine benutzerfreundliche, scrollfähige Toolbar. Benutzer können Elemente ganz einfach an die gewünschte Stelle ziehen und erforderliche Informationen abrufen.
Steilere Lernkurve: Aufgrund der einfachen Bedienung per Multi-Touch steigt die Lernkurve sehr schnell an. Benutzer lernen schneller, wie sie das System nutzen, während weniger erfahrene Benutzer Projekte sicherer und einfacher abwickeln können.
Robustheit: Da Touchscreens keine mechanischen Elemente besitzen, können sie rauen Umgebungsbedingungen besser widerstehen als Tastaturen, Zeigegeräte und andere Steuerelemente. Dies bedeutet, dass Ihre Anlage länger und zuverlässiger arbeitet.
Flexibilität: Wenn ein Touchscreen vorhanden ist, entfällt bei Prozessänderungen die Neuverkabelung des Steuertableaus. Sie aktualisieren einfach Ihre Software. Darüber hinaus können Benutzer eigene Dashboards je nach Anforderungen und Präferenzen erzeugen.

Fernüberwachung

Eine weitere wertvolle Funktion des modernen HMI ist die Fernüberwachung. Mit zenon können autorisierte Benutzer über einen Browser von überall aus auf Dashboards und Reports zugreifen. Dies bedeutet, dass Sie Operationen überprüfen und operative Aufgaben auf einem Computer in einem Büro, auf einem Tablet zuhause oder auf einem Smartphone unterwegs erledigen können. Die Fernüberwachung erlaubt zudem Kontrollen außerhalb der Geschäftszeiten, ohne vor Ort sein zu müssen. Die Funktion liefert einen besseren Überblick über Ihre Prozesse und bietet Ihnen einen optimierten Datenzugriff.

Prüfen Sie betriebliche Abläufe und erledigen Sie Aufgaben auf einem Computer im Büro, auf dem Tablet zuhause oder dem Smartphone unterwegs.

HMI - Zukunft

Da Daten eine immer größere Rolle in industriellen Prozessen spielen, wird auch das HMI immer wichtiger. Die Technologie hat gerade in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht, wird sich aber auch in Zukunft noch weiterentwickeln.

Immer mehr Unternehmen entscheiden sich für Hochleistungs-HMIs, die die Aufmerksamkeit des Benutzers nur auf die kritischsten Informationen lenken. Dadurch kann der Benutzer alle verfügbaren Daten analysieren, ohne von der Menge an Informationen überfordert zu werden. Zudem nutzen Unternehmen immer öfter Multi-Touchscreens, Fernüberwachungsfunktionen und cloudbasierte Systeme.

Um Einblicke aus Daten zu gewinnen, werden Unternehmen im Zuge der weiteren technologischen Entwicklung noch mehr auf fortschrittliche Datenanalytik und künstliche Intelligenz setzen. Anschließend können Sie die gewonnenen Erkenntnisse über HMIs an Benutzer kommunizieren. In der Zukunft könnten HMIs auch Augmented Reality-(AR-)Technologie beinhalten, die digitale Grafiken in der Realität überlagern, sowie Virtual Reality-(VR-)Technologie, die den Benutzer mittels effektiverer Visualisierungen in eine digitale Welt eintauchen lässt. Da die Automatisierung eine immer zentralere Rolle in industriellen Prozessen spielen wird, können Benutzer mit HMIs automatisierte Aktivitäten überwachen und nach Bedarf anpassen.

zenon als HMI

Hochleistungs-HMI von zenon

Wenn Sie zenon als HMI/SCADA-Anwendung einsetzen, erhalten Sie Zugriff auf eine hochleistungsfähige Mensch-Maschine-Schnittstelle, die eine benutzerfreundliche, erweiterte situative Sensibilität und intuitive Steuerung bietet. zenon ermöglicht die klar strukturierte Visualisierung relevanter Prozessdaten mit Alarmen. Intuitive Multi-Touch-Funktionen erleichtern die sichere Steuerung von Prozessen und Fernüberwachungsfunktionen garantieren, dass Sie Ihre Prozesse von überall aus verfolgen und steuern können.

zenon verarbeitet Informationen live, verteilt sie an die relevanten Benutzer und reduziert gleichzeitig die Komplexität für die Bediener. So kann Ihr Team schneller auf eventuelle Probleme reagieren und fundierte Entscheidungen treffen. Darüber hinaus können Benutzer problemlos eigene Dashboards erstellen, damit die benötigten Informationen immer im gewünschten Format vorliegen. Da zenon nicht von der verwendeten Hardware abhängt, erhalten Sie trotz vieler verschiedener Anlagen ein konsistentes System, mit dem Bediener schneller lernen, wie Maschinen gesteuert und Daten angezeigt werden.

Was HMI bedeutet: Mit den fortschrittlichen, benutzerfreundlichen HMI/SCADA-Funktionen von zenon können Sie die Transparenz Ihrer Operationen erhöhen und Prozesse einfacher steuern. Wenn Sie noch mehr über die von COPA-DATA angebotenen Lösungen erfahren möchten, kontaktieren Sie uns am besten noch heute.