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HMI in der Produktion im Zeitalter des IoT

: Eaton


Innovative Bedienkonzepte von Maschinen sind im Zeitalter des Internets der Dinge kritische Erfolgsfaktoren für Maschinenbauer, Kunden und ihre Mitarbeiter. Entwickler müssen eine situations- und rollengerechte Informationsdarstellung ermöglichen sowie eine intuitive Nutzung auf mobilen Endgeräten gewährleisten. Der Human-Machine Interaction (HMI) kommt daher eine immer größere Bedeutung zu. Iterative Gestaltungsprozesse helfen bei der Entwicklung innovativer HMI.

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Die Entwicklung effizienter und sicherer HMI im Zeitalter des IoT sollte angesichts der rasanten technischen Evolution als ein iterativer Prozess angelegt sein.

Die Entwicklung effizienter und sicherer HMI im Zeitalter des IoT sollte angesichts...

Bisherige Werkzeugmaschinen führen häufig zu einer Überforderung des Benutzers. Eine Vielzahl nicht benötigter Interaktionselemente schreckt Nutzer ab. Grund ist ein bisher üblicher funktionsorientierter und nicht aufgabenbezogener Aufbau von Menüs. Oft sind die für eine spezielle Aufgabe benötigten Funktionen in verschiedenen Unterpunkten versteckt. Der Anwender darf sie sich dann einzeln suchen und aufrufen. Das stiftet Verwirrung, kostet Zeit, beeinträchtigt die Sicherheit. Bei der Entwicklung künftiger HMI-Konzepte muss der Mensch im Mittelpunkt stehen. Denn eine benutzerzentrierte und rollenangepasste Bedienung sorgt für höhere Akzeptanz und Effizienz.

Iterativer Prozess der HMI-Entwicklung

Die Entwicklung effizienter und sicherer HMI im Zeitalter des IoT sollte angesichts der rasanten technischen Evolution als ein iterativer Prozess angelegt sein. Hierbei gehören Planungs-, Evaluierungs- und Verbesserungsschritte zu einem sich ständig wiederholenden Prozess. Am Anfang steht die Aufgabenplanung der durchzuführenden Aktivitäten. Danach ist für jede Nutzergruppe der Nutzungskontext zu analysieren und zu beschreiben. Für die Bedarfserhebung haben sich Interviews mit den Maschinenbedienern bewährt. Als nächstes sind die jeweiligen Anforderungen zu spezifizieren. Im dritten Schritt folgen Gestaltungslösungen, die die Nutzungsanforderung und die Spezifikationen der Nutzergruppen erfüllen. Während der Entwicklung sind die Gestaltungslösungen regelmäßig und am besten mit den Nutzern zu evaluieren. Vor allem muss immer
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Die Software Galileo von Eaton erlaubt die einfache Umsetzung innovativer HMI-Konzepte mit intuitiver Benutzerführung.

Die Software Galileo von Eaton erlaubt die einfache Umsetzung innovativer HMI-Konzepte...

wieder eine Rückkopplung stattfinden, welche Informationen und welche Unterstützung die Anwender abhängig von Aufgabe und Situation tatsächlich brauchen.

Kontextbezogene und anwenderorientierte Benutzerführung

Denn die Idee eines nutzerorientierten Bediensystems beruht auf einer durchgängigen Verfügbarkeit relevanter Informationen mit Interaktionsoptionen. Dafür eignen sich mobile Endgeräte vorzüglich. Allerdings gilt es, die Informationsflut, die sich aus den Produktionsmitteln und den Arbeitsaufgaben ergibt, zu filtern und zu kanalisieren. Denn den anfallenden Informationsmengen steht oft je nach Situation ein nur geringer Informationsbedarf gegenüber. Im Idealfall erhält der Benutzer zur Erledigung seiner Aufgabe exakt die Informationen, die er in der Situation benötigt. Bei der Aufbereitung derselben müssen die Entwickler aber den Nutzungskontext vollumfänglich verstanden haben, um genau diese Daten zur richtigen Zeit und passend zur Aufgabe zu liefern. Dazu ist jedem Nutzer einer Nutzergruppe seine Rolle zuzuordnen und sind in einem Rollenprofil alle Aufgaben zu beschreiben. Erst anschließend ist aus jedem Task der rollenspezifische Informationsbedarf abzuleiten. Um diesen in einem weiteren Schritt noch zusätzlich zu reduzieren, bildet der Interaktionsort eine weitere Kontextebene. Das HMI-Konzept der Maschine kann dann in Kenntnis der Rolle, der Tasks und der Position des Nutzers diesen situationsabhängig proaktiv unterstützen. Zur umfassenden Kontextbeschreibung sind vier Aspekte einzubeziehen: die Rolle des Nutzers zur Ableitung von Berechtigung und Informationsbedarf, der Aufenthaltsort des Nutzers, die spezifische Aufgabe sowie der jeweilige Unterstützungsbedarf
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mit handlungsorientierten Dialogen.

Letztlich gilt es also, die Dialoge, die Informationsdichte und -darstellung an die Bedürfnisse der Nutzer anzupassen. Darüber hinaus können die Entwickler unter Berücksichtigung von Funktionalität und Bedienbarkeit benutzerspezifische Anpassungsmöglichkeiten anbieten. Sie versetzen die Anwender in die Lage, die Benutzeroberfläche individuell anzupassen. Dafür sind in dem iterativen Prozess vier Themenkomplexe abzuarbeiten.

Aufgabenspezifische Informationsskalierung

Eine Arbeitsaufgabe besteht häufig aus mehreren, teils sequentiellen Arbeitsschritten, die der Benutzer in einer bestimmten Reihenfolge abarbeitet. Bei häufig wiederkehrenden, standardisierten Prozessen sollten sich die einzelnen Schritte im Bediensystem wiederspiegeln, sodass sich eine handlungsorientierte Dialoggestaltung in Form aufgabenspezifischer Workflows ergibt. Auf diese Weise können auch unerfahrene Nutzer ohne großen Einarbeitungsaufwand komplizierte Arbeitsschritte in der richtigen Reihenfolge abarbeiten, ohne entsprechende Funktionen erst suchen zu müssen.

Rollenspezifische Informationsanpassung

Die rollenspezifische Anpassung beinhaltet die Aufbereitung spezieller Nutzerdialoge in unterschiedlichen
Detailgraden. Wird beispielsweise das Bediensystem online aufgerufen, steht aus Sicherheitsgründen nur eine Auswahl bestimmter Dialoge zur Verfügung. Sie werden also für einen Web-Nutzer auf die notwendigen Informationen reduziert. Über die Entwicklungsumgebung der Visualisierungssoftware Galileo von Eaton lassen sich beispielsweise Bediendialoge konfigurieren, die nur für bestimmte Rollen verfügbar sind.

Ortsspezifische Informationsbereitstellung

Neben der Arbeitsaufgabe und dem Rollenprofil braucht es zur vollständigen Beschreibung des Nutzungskontexts Ortsinformationen. Diese erlauben den automatischen Aufruf von Dialogen bei Betreten bestimmter Bereiche. So lässt sich ein Servicetechniker per Smart Watch alarmieren, wenn er sich nicht an der Maschine aufhält, bei der eine Störung vorliegt. Dort kann er sich direkt die passenden Daten wie etwa das Fehlerprotokoll auf seinem Tablet anzeigen lassen und entsprechend reagieren.

Gerätespezifische Darstellung (GUI-Design)

Sind alle für den aktuellen Nutzungskontext relevanten Daten ermittelt, gilt es, die Informationen gemäß den vorliegenden technischen Randbedingungen möglichst effektiv für den Nutzer zugänglich zu machen. So lässt sich einerseits das Vibrationssignal einer Smart Watch für die Übermittlung von Meldungen einsetzen, die die unmittelbare Aufmerksamkeit des Benutzers erfordern. Andererseits erlaubt die geringe Displaygröße nur eine sehr geringe Informationsdichte. Demgegenüber besitzt ein Tablet eine vergleichsweise große Anzeigefläche, auf der sich detaillierte Meldungsinformationen darstellen lassen.

Fazit

Die Software Galileo von Eaton erlaubt die einfache Umsetzung innovativer HMI-Konzepte mit intuitiver Benutzerführung.
Hier existieren bereits eine Vielzahl vorgefertigter Graphen und Funktionen wie Alarmhandling oder Steuerungsoptionen sowie Templates für die Benutzerverwaltung mit rollen- und aufgabenspezifischen Funktionalitäten. Am Ende bleibt aber die Aufgabe der Entwickler, ihre HMI-Konzepte mit einem iterativen Prozess immer wieder zu evaluieren und den Maschinenbedienern eine nahtlose, sichere und effektive Steuerung an die Hand zu geben.
Die Entwicklung effizienter und sicherer HMI im Zeitalter des IoT sollte angesichts der rasanten technischen Evolution als ein iterativer Prozess angelegt sein.
Die Software Galileo von Eaton erlaubt die einfache Umsetzung innovativer HMI-Konzepte mit intuitiver Benutzerführung.



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