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Neue Ansätze bei Graphical User Interfaces

Multitouch und 16:9 als integrale Elemente der Usability
Neue Ansätze bei Graphical User Interfaces

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Die Ansprüche an die Funktionalität von Maschinen wachsen permanent und der Funktionsumfang von Anlagen steigt zugleich. Flexibilität und Schnelligkeit bei hoher Qualität und mehr Effizienz im Ergebnis sind die Forderungen in der produzierenden Industrie. Die resultierende Komplexität stellt das Human Machine Interface (HMI) vor große Herausforderungen. Visualisierungs- und Bedienphilosophien, beispielsweise von Schubert System Elektronik, rücken in den Fokus der Industrial Usability.

Roland Haag ist Technologie- und Produktmanager für Customized Computer Systems bei der Schubert System Elektronik in Tuttlingen

Ein Wechsel der Maschinengeneration ist der ideale Zeitpunkt, gleichzeitig auch die Bediensysteme auf moderne Strukturen umzustellen. Widescreen und Multitouch halten Einzug, die Nutzerfreundlichkeit mutiert zum Erfolgsfaktor. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die individuelle HMI-Anpassung an den Prozess, die den Anwender nicht überfordern darf, sondern ihn optimal dabei unterstützen soll, die jeweiligen Abläufe klar zu überwachen, intuitiv zu bedienen und logisch zu steuern.
Für Schubert System Elektronik als Gestalter von kundenspezifischen Industrie-PCs ist es deshalb nur schlüssig, die neuesten Technologien und Komponenten an die jeweils beste individuelle Gesamtlösung zu adaptieren. Deshalb ist die aktuelle Generation der Prime-Cube-Maschinenbedienfelder im Besonderen auf das Systemdesign und die Usability fokussiert. Das 16:9-Displayformat und die Multitouch-Technologie – aktuell sogar in Kombination mit gestenbasierter Steuerung – sowie das Look & Feel der Smartphone-Produkte bietet ganz neue Möglichkeiten zur komfortablen Bedienung von Maschinen.
Zusätzlicher Nutzen beim Bedienen
Allerdings geht es bei der Bedienerfreundlichkeit nicht allein darum, per Multitouch die Zoom-, Wisch-, Verschiebe- und Drehbewegungen an die Maschine zu bringen, sondern zusätzlichen Nutzen zu generieren. Bei den bisher eingesetzten, klassischen 4:3-Display-Formaten war es zwar schon möglich, grafische Flächen auf der Bedienoberfläche des Touchscreens abzubilden – dies war jedoch mit gravierenden Restriktionen verbunden: Je nach Umfang der darzustellenden Grafik und der benötigten Flächenaufteilung wurden überlappende Einblendungen oder oft wechselnde Fenster eher als notwendiges Übel empfunden. Die gleichzeitige, ungehinderte Kontrolle über alle visualisierten Informationen war nicht gegeben.
Insbesondere hier profitiert der Maschinenhersteller vom Einsatz moderner 16:9-Bildformate. Der Touchscreen lässt sich in verschiedene Arrays unterteilen, die dem Anwender alles auf einen Blick „ausbreiten“: Die NC-Oberfläche kann direkt und ohne Anpassungsaufwand übernommen werden – sie liegt also identisch im gewohnten 4:3-Format vor, d.h. auch die bisher bekannte Bedie- nerführung kann weiterhin beibehalten werden. Unmittelbar rechts und/oder links daneben lassen sich gleichzeitig weitere Touch-Felder für OEM-spezifische Applikationen individuell einfügen, beispielsweise ein File-Manager, die Werkzeugverwaltung, eine Datenbank, Maschinenkamerabilder oder ein virtuelles Softkeyboard bzw. ein alphanumerischer Tastenblock.
Das Konfigurieren und das Handling dieser „virtuellen“ Arrays wird softwaremäßig über den Prime-Cube-Win-dows-Manager abgebildet. Es handelt sich hierbei um ein speziell entwickeltes, offenes HMI-Framework, in das sich über verschiedene Plug-Ins applikationsspezifische Funktionen einbinden lassen. Somit besteht die Möglichkeit, individuelle grafische Benutzerschnittstellen (GUI, Graphical User Interface) auf einfache Art zu erstellen. Durch den konsequenten Einsatz der neuen Technologie ist eine optimale Symbiose aus (kostenintensiver) Hardware und (flexibler) Software und den schon vorhandenen NC-Oberflächen erreichbar.
Für den Maschinenbauer und Endanwender ergeben sich eine enorme Flexibilität bei der GUI-Gestaltung und mehr Funktionalität. Der Anwender hat alle Anwendungen gleichzeitig im Blick und es entstehen geringere Hardwarekosten, weil die Bedienfelder softwaremäßig gelöst sind.
Will ein Maschinenhersteller außerdem etwaige Bedienelemente optisch von der NC-Oberfläche trennen, so kann der Touchscreen auch größer dimensioniert sein als das eigentliche Display, um Touch-Felder in einem festen Bereich außerhalb der Anzeige zu platzieren. Die Bedienelemente werden dabei durch Hinterdruckung und Hinterleuchtung der Glasoberfläche deutlich abgehoben.
Die Bedientafeln sind in der Regel zusätzlich mit elektromechanischen Reglern, Schaltern und Not-Aus ausgestattet – so ist beispielsweise die Wahl der Vorschubgeschwindigkeit während des Einfahrens unmittelbar und schnell mit einem Inkremental-Drehgeber einzurichten. Im Sinne einer ergonomischen Bedienung ergäben sich keine Vorteile, wenn solche Befehlsgeräte durch Touch-Elemente ersetzt würden. Um dem Benutzer gewöhnte, haptische Rückmeldungen für eine präzise Bedienung zu geben, wäre hier ein relativ hoher Aufwand erforderlich.
Individuelle Bedienkonzepte
Aufgrund der jahrelangen engen Kontakte zu Werkzeugmaschinenherstellern einerseits und durch umfassende Applikationserfahrung zum anderen kann das Unternehmen dem CNC-Anwender die für seine Maschinenbedienung geeignetste Lösung anbieten: Moderne Bedienkonzepte im Maschinen- und Anlagenbau bieten mehr Flexibilität und Funktionalität in der kundenspezifischen Anpassung, die Bedienung ist komfortabler und geht schneller von der Hand. Man ist nicht mehr auf eine fest implementierte Bedienoberfläche angewiesen – grafisch abgebildete Flächen ermöglichen für jede Maschinenbaureihe die Gestaltung eines NC-unabhängigen und besser individuell angepassten Bedienkonzepts, das mit seiner Durchgängigkeit Einarbeitungs- und Schulungszeiten verringert.
Nutzerzentrierte Human- Machine-Interfaces
Eine ganz entscheidende Rolle bei der neuen HMI-Geräte-Generation spielt die individuelle Anpassung an den jeweiligen Prozess und dessen Umgebung. Die Prime- Cube-Maschinenbedienfelder von Schubert System Elektronik sind daher im Besonderen auf die Usability fokussiert. Zum einen eröffnet heute die Widescreen-Multitouch-Technologie neue Ansätze im GUI-Design (Graphical User Interface) und erlaubt damit grafische Konfigurationen zur Visualisierung von Abläufen. Außerdem werden interaktive Bedienszenarien für komfortable HMI-Menüführung unterstützt bis hin zur „hardwaremäßigen“ Zustimm-Taste.
Zum anderen greifen die modernen Operator-Panels nicht nur das Look & Feel der Smartphone-Produkte auf, sondern sind verstärkt industriell angepasst. Vollflächig plane Glasfronten haben bei Industrie-PCs bereits Einzug gehalten. Die neueste Technik ermöglicht nun die Integration von Mutitouch plus Bedienelementen in eine durchgängige Glasoberfläche, ohne überstehende Konturen zur besseren Reinigung. Diese Bedienelemente sind als Kurzhubtasten zur schnellen Bedienung ausgeführt, im Print individuell gestaltbar und je nach Funktion per LED ansteuerbar. Und sie bieten eine gute haptische Rückmeldung. Die direkte, serielle Ankopplung dieser Zusatzfunktionen an das HMI- bzw. Betriebssystem sorgt für eine schnelle Reaktion, ohne die Signale über die Steuerung führen zu müssen.
Nicht zuletzt lässt sich durch die Bereitstellung aller gängigen Feldbus-Interfaces, wie CAN-Bus, Profibus, Profinet, Etherat eine universell konfigurierbare Ankopplung an die Steuerung realisieren. ge
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