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Intuitive Bedienung für intelligente Maschinen

von Reinhard Seefried, Leitung Softwareentwicklung
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Die Mensch-Maschine-Kommunikation hat sich in den vergangenen Jahren kaum verändert. Obwohl wir in vielen Bereichen unseres Lebens auf vernetzte Systeme und automatisierte Prozesse treffen, mangelt es häufig an intuitiv bedienbaren Interfaces. Mobil, kontextbezogen und personalisiert – aus diesen drei Bausteinen besteht die patentierte Maschinensteuerung von Kinmatec. Das deutsche Unternehmen integriert Informatik in den Maschinenbau und möchte die Bedienung von Maschinen mobil und einfach machen.

Mit Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge gibt es tiefgreifende Projekte, um die Industrie auf künftige Herausforderungen und Mitarbeitergenerationen vorzubereiten. Dabei steht der Mensch viel stärker im Mittelpunkt als viele denken. Das Ziel muss lauten, verfügbare Technologien und Schnittstellen für sichere und anwenderorientierte Maschinenbedienung zu nutzen. „Wir haben die modernen Interfaces schon heute in der Tasche oder am Arm. Smartphones können wir spielend bedienen. Warum also nicht einfach Maschinen mit dem Smartphone steuern“, sagt Peter Klotz, Geschäftsführer des Software-Unternehmens Kinmatec. Neben Kinmatec leitet er den mittelständischen Maschinenbauer Klotz. Klotz kennt beide Welten: die Informatik sowie den klassischen Maschinenbau. Aus dieser Kombination entstand die Idee zum ‚Smart Control Service‘ (SCS), der bereits zum Patent angemeldet ist.

Maschine macht mobil

Heutzutage muss der Mitarbeiter meist direkt an der Maschine stehen und die erforderlichen Informationen mühsam suchen. Für einen Manager ist es kaum möglich, schnell und sicher Daten abzurufen. Mit der SCS-Steuerung von Kinmatec werden Maschinen mit dem Smartphone gesteuert. Nähert sich ein Mitarbeiter dem Erkennungsbereich der Maschine, öffnet sich automatisch die passende Bedienoberfläche auf dem Mobilgerät. Automatisch stellt die Bedienoberfläche kontextbezogene Informationen und Daten für das passende Nutzerprofil dar – für Bediener, Techniker oder Manager. Je nach Profil und Bedarf des Anwenders stellt die Lösung automatisch die richtigen Informationen zur Verfügung. Dies reicht von der Overall Equipment Effectiveness (OEE) der Anlage bis zu einzelnen Prozessparametern. Ebenso verfügbar sind wichtige Analysekennzahlen aus der Produktionsstatistik sowie Auswertungen zu Stillstandzeiten und der Fehlerhäufigkeit. Neben Information sind es vor allem kritische Daten, die den Mehrwert der Steuerung ausmachen. „Der Smart-Control-Service schickt auftretende Informations- und Fehlermeldungen ohne Zeitverzögerung an das Endgerät des zuständigen Mitarbeiters und gibt gleichzeitig Hilfestellung zur Behebung“, sagt Peter Klotz.

Beacon-Technologie

Für die Steuerung mit SCS werden die Maschinen mit sogenannten Beacons ausgestattet – kleine Funksender auf Basis von Bluetooth Low Energy (BLE). Die energieeffizienten Beacons arbeiten mit einer weiterentwickelten Bluetooth-Technologie und lassen sich quasi überall anbringen. Abhängig von der Umgebung wird der Funkbereich auf eine bestimmte Distanz eingestellt – den Erkennungsbereich der Maschine. Sobald sich der Maschine ein mobiles Endgerät nähert, registriert dies der Funksender. Automatisch sendet das Beacon eine eindeutige Identifikationsnummer: Endgerät und Nutzer sind identifiziert. Die App auf dem mobilen Gerät – Smartphone, Tablet oder Smartwatch – blendet passende Daten zum eingeloggten Nutzer ein. Ob Techniker oder Manager – kontextbezogene Informationen sind immer genau dort verfügbar, wo sie gebraucht werden. Die Steuerung agiert auch selbständig und informiert den Mitarbeiter bei Bedarf.

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Grafik © Kreativagentur Thomas GmbH

Der technologische Wandel zur intelligenten Fabrik basiert auf drei wesentlichen Säulen: Automatisierung, Vernetzung, Personal. Wer automatisieren und vernetzen will, braucht Schnittstellen. Heutige Interfaces in der Mensch-Maschine-Kommunikation erfüllen kaum die Anforderungen an intuitive Nutzerumgebungen. Vielfach werden Maschinen und Anlagen vernetzt – jedoch steht die Technologie im Fokus und nicht Mitarbeiter und Bedienbarkeit. Der Smart-Control-Service nutzt die intelligente Bedienoberfläche von Kinrig 3 – der Automatisierungs- und Visualisierungs-Software von Kinmatec. Kinrig ist ein echtzeitbasiertes Steuerungssystem, das es erlaubt, in lesbaren Prozessketten zu programmieren. Darin steckt jahrelange Erfahrung von Maschinenbauern und Informatikern, um eine durchgängige User Experience zu schaffen und Komplexität zu reduzieren. Die Lösungen wurden für gängige Plattformen und Betriebssysteme entwickelt und sind damit universell einsetzbar.

Typische Einsatzbereiche

Typische Einsatzbereiche liegen im Betrieb von Montagelinien, Prüfständen und Produktionsanlagen. Je mehr Anlagen vorhanden sind, je mehr Daten generiert werden und desto stärker vereinfacht das mobile Steuerungssystem die Bedienung der Maschinen. Die Steuerung ermöglicht es den Mitarbeitern, sich auf die Arbeit zu fokussieren und selbst komplexe Maschinen per Mobile App zu bedienen. Durch den Einsatz handelsüblicher Smartphones und Tablets sind Mitarbeiter bereits vielfach an die Bedienung mobiler Geräte gewohnt und müssen keine neuen Bediengesten erlernen. Dies steigert die Bereitschaft des Personals, die neue Technologie in der täglichen Arbeit zu nutzen. Bei der Bedienung von Maschinen müssen immer Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden.
Für die Nutzung bestimmter Funktionen auf einem mobilen Endgerät ist eine zwingende Voraussetzung, dass der Mitarbeiter sich in einem definierten Abstand zur Maschine aufhält, um die Maschine sehen zu können – genau dies stellt die Lösung sicher. Ansonsten könnte die Sicherheit des Personals und die Sicherheit der Maschine selbst nicht gewährleistet werden. Beispielsweise könnte sich im Rahmen einer Inbetriebnahme oder Wartung ein anderer Mitarbeiter unerkannt in einem Gefahrenbereich aufhalten. In solchen Situationen kann auf das prüfende Auge des Bedieners noch nicht verzichtet werden. Im Gegensatz zu vielen bereits verfügbaren Mensch-Maschine-Schnittstellen auf mobilen Endgeräten können Smartphones und Tablets – ausgestattet mit SCS – neben der Visualisierung auch zur Bedienung aller Funktionen verwendet werden. Die Lösung lässt sich in bestehende Sicherheitskonzepte integrieren, um hohe Standards in der Datensicherheit bieten zu können. Dazu werden etablierte und getestete Technologien wie beispielsweise WPA2 (WLAN-Verschlüsselung) oder abgeschottete Netzwerke ohne direkten Internetzugang eingesetzt.

Dieser Artikel wurde im Magazin „IT & Production“ publiziert (Ausgabe 6/2016)

reinhard seefried
Über den Autor

Reinhard Seefried leitet die Softwareentwicklung bei Kinmatec und verantwortet gleichzeitig den Bereich Elektrotechnik und Software beim Maschinenbauer Klotz. Der Diplom-Ingenieur hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung technischer Software und lässt es sich nicht nehmen auch in leitender Position hin und wieder zu Programmieren. Reinhard Seefried versteht es komplexe Prozesse zu vereinfachen und bedienbar zu machen.

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