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 – falls Änderungen an der Maschine vorgenommen werden mussten – und aufgrund der Größe meist stationär an die Maschine angebaut und somit ortsgebunden. 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. Nicht nur die Anzahl an Anwendungsmöglichkeiten konnte gesteigert werden, auch die Anforderungen an ein modernes HMI haben sich entscheidend verändert.

Anforderungen an moderne HMIs

Moderne HMIs müssen mobil und kabellos sein. Zudem müssen sie 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. Der Anwender benötigt ein Gerät, welches intuitiv bedienbar ist und das er ebenso einfach und logisch handhaben kann, wie er es von seinem Smartphone oder Tablet aus dem Alltag gewohnt ist. Hierzu gehört auch, dass er ähnliche Features nutzen kann, wie er es aus der Consumerumgebung kennt. Ein weiteres zentrales Thema bei der Verwendung von Bediengeräten in der Industrie und durch die Einbindung der Systeme in Netzwerke, ist die Sicherheit der Daten. Moderne HMIs müssen dabei weitaus höheren Sicherheitsanforderungen standhalten, als bspw. Consumergeräte. Last but not least, um für viele Anwendungen im industriellen Umfeld überhaupt genutzt werden zu dürfen, benötigen auch moderne, touchbasierte HMI weiterhin Safety-Elemente wie Nothalt- und Zustimmtaster.

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. Das M2Smart HMI10 als 10 Zoll Gerät im Tablet-Formfaktor und das M2Smart HMI5 als 5 Zoll Gerät im Smart­phone-Formfaktor. Bei den HMI 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 durch einen optionalen WiFi-Access­point, mit dem auch die zweite Funkstrecke zwischen Gateway und Accesspoint sicher abgedeckt werden kann. Gekoppelt werden die 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.

Die M2Smart HMI-Geräte bestehen aus einem Grundgerät mit Touchbedienung plus austauschbaren Modulen wie Handräder, Funktionstasten etc. Der Verzicht auf ein Kabel macht die Geräte flexibel und für eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten nutzbar. für eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten. 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.

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. Die mobilen Geräte sind so konstruiert, dass sie gut 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. Zudem ermöglicht der ergonomische Zustimmtaster ein ermüdungsfreies Arbeiten, auch bei einer dauerhaften Nutzung der HMIs. Hinsichtlich der Usability der Geräte ist außerdem die Nutzung des Betriebssystem Android hervorzuheben.

Sicherheit durch modifizierte Android-Version

Ein Thema, welches bei der Nutzung von Android immer im Fokus steht, ist die Datensicherheit. Um diese zu gewährleisten hat der Hersteller eine eigene, extra sichere 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, haben wir 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 Geräte über einen langen Zeitraum unterbrechungsfrei genutzt werden können, sind diese mit einem Wechselakku ausgestattet. Dieser kann auch während des laufenden Betriebs gewechselt werden, sodass das Gerät nicht zwischengeladen werden muss.

Autor:

   Simon Lackner, Marketing Manager, ACD Elektronik