Human-Machine Interfaces (HMIs) in der modernen Industrie verstehen

Was ist ein HMI? Human-Machine Interfaces, kurz HMIs, werden seit dem Einzug von PCs auf den Shopfloor genutzt. Die meisten denken dabei an Bildschirme in der Produktion. Weiter gefasst sind sie eine Form der Benutzerschnittstelle (UI) zwischen Mensch und Maschine. Die bessere Frage lautet: „Wie sieht ein HMI im Zeitalter von Industrie 4.0 aus?“

Zur Beantwortung werfen wir einen Blick in die Geschichte. Ursprünglich diente das HMI zum Starten/Stoppen von Anlagen mit Statusanzeigen über Signalleuchten. Fortgeschrittene HMIs ermöglichten Parameteranpassung (Geschwindigkeit, Temperatur) oder analoge Anzeigen für Sensorfeedback (Druck, Durchfluss). Da Steuerung und Überwachung Hardware waren, waren HMIs auf sicheren Betrieb beschränkt.

Als Computer auf dem Shopfloor üblich wurden, ersetzten PC und CRT-Monitor mit HMI-Software die Gehäuse. Alle mechanischen Elemente (Taster, Leuchten etc.) wurden zu Grafiken auf dem Bildschirm. Dieser UI-Wechsel revolutionierte die Fertigung: Mehr Steuerung und besseres Feedback für den Bediener. Mit der Weiterentwicklung von Computer- und Monitortechnik wichen große CRTs Touchpanels mit eingebettetem PC – die heutige Standardform der meisten HMIs.

Durch die visualisierbare Prozessvielfalt wurde HMI-Software für SCADA-Systeme (Überwachungssteuerung und Datenerfassung) genutzt, um Gesamtprozesse zu steuern und zu überwachen. Statt isolierter Panels an Einzelanlagen entstand ein umfassendes System, das alle Anlagen vernetzt. Jedes HMI wurde mehr zur Bedienerstation mit relevanten Informationen. In gewisser Weise verschwand die reine HMI-Funktion, da die Bedienerstation weit mehr bot. Dadurch werden HMI und SCADA weitgehend synonym verwendet.

Aktuell kehrt der Trend zum ursprünglichen HMI-Zweck zurück: grundlegende Steuerung und Überwachung von Anlagen. Netzwerkfähigkeit für SCADA-Anbindung bleibt. SCADA liefert weiterhin Überwachung/Steuerung plus Echtzeit-Visualisierung weiterer Prozesskennzahlen (Stillstandzeiten, Chargenstatus, Qualität).

Mit fortschreitenden Industrie-4.0-Strategien werden physische HMI-Bildschirme schwinden. Mobiles Arbeiten ermöglicht Bedienern, per Smartphone oder Tablet mit Maschinen zu interagieren. Dieselbe Geräte geben Zugriff auf Fertigungsinformationen weltweit. Viele Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Funktionen werden über mobile Geräte unterstützt. Das HMI der Zukunft könnte ein Wearable sein.