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HMI 4.0 Human Machine Interface

HMI 4.0

Die Transparente Produktion

Das Human Machine Interface in Industrie 4.0

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Das Human Machine Interface (HMI) in Industrie 4.0

Das Human Machine Interface (abgekürzt HMI) wird zunehmend als eine der Schlüsseltechnologien bei der Einführung von Industrie 4.0 angesehen. Denn hier findet die Übergabe der Informationen an die Mitarbeiter statt, und in umgekehrter Richtung werden Steuerungseingaben an die Maschine übertragen. Wenn es dabei zu Problemen kommt, kann eine effektive Steuerung des Gesamtsystems erschwert oder gar unmöglich werden.

Diese Sicht des HMI als Schnittstelle zwischen dem Menschen und einer einzelnen Maschine ist sicherlich richtig. Für uns bei XINFO aber ist es viel mehr. Wir sehen es als Kommunikation mit der ganzen Linie, und wir nennen es Human Machine Interface 4.0 (HMI 4.0).

Diese Art von HMI ist nur möglich mit einer Produktion nach den Prinzipien von Industrie 4.0. Denn damit gibt es eine sehr umfangreiche und vernetzte Datenbasis, die eine vorher nicht denkbare Durchdringung des Fertigungsprozesses ermöglicht. Die Fabrik öffnet sich und wird transparent, und das HMI 4.0 sorgt dafür, dass die sich daraus ergebenden Möglichkeiten den Mitarbeitern mitgeteilt werden.

Die Kommunikation mit der ganzen Linie ist aber nur die eine Seite des HMI 4.0. Die andere Seite ist die angepasste Ausgabe der Daten. Es muss einerseits genau die Daten zeigen, die der Mitarbeiter für die Durchführung seiner aktuellen Aufgabe braucht, nicht mehr. Und die Informationen müssen andererseits so dargestellt werden, dass man intuitiv sofort erfassen kann, was wirklich wichtig ist.

Die Fabrik zeigt ihre Geheimnisse
HMI 4.0 in der Produktion
Die Interpretation der Daten

Wenn eine Produktionslinie nach diesen Grundsätzen aufgebaut wird – wenn es also um die Erfassung der Produktion einer ganzen Linie geht – kann man über das HMI 4.0 plötzlich Wertschöpfungsketten erkennen, die bei der Betrachtung einer einzelnen Maschine gar nicht ins Blickfeld geraten.

Dazu müssen die Daten so interpretiert werden, dass daraus die neuen Wertschöpfungsstrukturen erkannt werden. Neben den Maschinen tragen auch die weiteren Elemente der Linie zur Wertschöpfung bei, wie Transportbänder, Lager, Ein- und Auslauf oder Steuerungen. Wenn man die vorhandenen Daten versteht, sie interpretieren kann und sie dann für eine höhere Effektivität der Linie nutzt, kann man den verborgenen Schatz heben, der durch die Betrachtung der ganzen Linie sichtbar geworden ist.

Beispielweise bringt es nichts, wenn eine Maschine meldet, dass der Einlauf leer ist und sie sich deshalb im Leerlauf befindet, wenn gleichzeitig keine Information darüber weitergegeben wird, dass weiter hinten in der Linie eine völlig überlastete Engpassmaschine mit dem Abarbeiten der Aufträge nicht nachkommt. Wenn die Fertigungslinie solche übergeordneten Probleme kommuniziert, sprechen wir von HMI 4.0.

Das heißt: die Fertigungslinie erkennt zusätzliche Potentiale und aktuelle Verarbeitungsprobleme. Idealerweise kann sie sogar vorausschauend tätig werden, zum Beispiel beim Werkzeugwechsel. Man nennt das Predictive Maintenance - das hängt nur von der Qualität der Daten ab, die von den Maschinen geliefert werden.

Sicherlich bleiben die Daten von den einzelnen Maschinen weiterhin wichtig. Die Maschine kommuniziert permanent mit den Mitarbeitern. Und zwar so, dass sie im HMI auf intuitive Weise sofort erkennen, was ihr Zustand ist. Zusätzlich aber betrachten wir bei XINFO die komplette Fertigungslinie als eine Einheit, oder als eine einzige große Maschine.

Was man also braucht, ist ein HMI 4.0, das die Linie als Ganzes zeigt, und der man als Ganzes Instruktionen geben kann.

Die Rolle des Menschen

Es ist ein verbreiteter Irrtum, dass die Rolle des Menschen in einer modernen Produktion weniger wichtig wird, und damit auch die Rolle des HMI 4.0. Im Gegenteil, zumindest in absehbarer Zukunft werden automatisierte und vernetzte Maschinen zwar immer mehr Aufgaben übernehmen, aber es wird immer klarer, dass ihre Rolle nach wie vor begrenzt bleibt.

Menschen sind viel flexibler und anpassungsfähiger als Maschinen, und das ist ihre Stärke. Es ist wahrscheinlicher, dass Roboter arbeitslos werden als Menschen. Roboter sind sehr gut in Produktionsprozessen mit hohem Durchsatz von gleichförmigen Produkten. In Industrie 4.0 aber geht es vor allem um eine flexible Fertigung von stark individualisierten Produkten.

In der Automobil-Industrie zum Beispiel, und dort vor allem bei teuren Luxusautos, gibt es sehr wenige Exemplare pro Tag, die sich gleichen. Die Produktion ist stark an die Vorstellungen des Kunden angepasst. Die Tage sind vorbei, wo man jede Farbe auswählen konnte, vorausgesetzt sie war schwarz.

Wenn man in einer solchen Fabrik größere Umbauten starten will, kann die Programmierung der Roboter Wochen dauern. Der Umbau der Montage mit geschulten Mitarbeitern kann dagegen oft an einem Wochenende durchgeführt werden. Entsprechend kurz ist der Produktionsstop.

Wir sind weit entfernt von der Abschaffung der HMI. Sie werden sogar wichtiger werden, weil der Fertigungsprozess komplexer wird und weil die Datenmenge enorm steigt. Wir müssen also mit ihnen leben. Was deshalb passieren muss, ist die Minimierung der Probleme, die am HMI 4.0 typischerweise immer wieder auftauchen.

Aber was bedeutet das für die Arbeiter? Zum einen: Ihre Arbeitsplätze werden nicht von Maschinen übernommen. Zum anderen: Die Arbeitsplätze werden angenehmer. Es gibt Arbeitgeber in produzierenden Unternehmen, bei denen sich der Mitarbeiter über ein Bluetooth-Tag gegenüber dem HMI identifiziert. Dadurch passen sich die Beleuchtung der Station, die Schriftgröße, die Helligkeit des Bildschirms und die Sprache auf dem Bildschirm an. Zudem bekommt jeder Mitarbeiter automatisch genau die Informationen, die er zur Erledigung seiner aktuellen Aufgabe braucht.

In Industrie 4.0 wird also nicht nur das Produkt individualisiert, sondern auch der Arbeitsplatz. Und das geschieht durch die Implementation eines HMI 4.0.

Die Qualität des Produkts

Das Ziel jeden produzierenden Unternehmens ist es, zum vereinbarten Zeitpunkt ein qualitativ hochwertiges Produkt zu liefern. Gelingt das, ist der Kunde zufrieden und wird weitere Aufträge ins Auge fassen.

Oft wird dieses Ziel aber nicht erreicht. Die hauptsächlichen Probleme sind:

  • Maschinenstörungen
  • Logistikprobleme
  • Qualitätsprobleme bei den Bauteilen
  • Werkzeugprobleme
  • Von den Menschen erzeugte Fehler
  • Fehlerhafte Interpretation von Ereignissen in der Produktionsphase

Mit einer Produktion nach den Prinzipien von Industrie 4.0 wird oft erwartet, solche Probleme besser lösen zu können. Doch oftmals endet dies in einer Enttäuschung. Denn nachhaltige Erfolge sind nur möglich, wenn neben Industrie 4.0 auch HMI 4.0 eingesetzt wird. Das heißt, dass folgendes gewährleistet ist:

  • Die Datenbasis ist valide.
  • Es existiert ein Verständnis davon, wie man überhaupt die relevanten Daten finden kann, die die fachlichen Fragen beantworten können.
  • Es existieren geeignete Konzepte zum Auffinden der relevanten Daten, die einfach und ohne Einsatz zu vieler Arbeitskräfte durchführbar sind. Es kommt immer noch zu oft vor, dass man mehr Aufwand in die Lösung von Problemen stecken muss, als überhaupt später an Gewinnen herauskommt.

Es stellte sich im Laufe unserer Aktivitäten in der Industrie heraus, dass diese drei Punkte in all unseren Projekten mehr oder weniger kritisch waren. Und alle hingen mit dem HMI 4.0 zusammen.

Wenn wir ein neues Projekt begannen, stellte man uns vielfach Fragen wie diese:

  • Was bringt es, mehrere Undicht-Messstationen zu installieren, wenn eine der Maschinen falsche Rohdaten liefert?
    Das heißt, der Unternehmer verlässt sich in diesem Fall auf die Messergebnisse, obwohl einige Bauteile dem internen Qualitätsstandard nicht gerecht werden.
  • Was bringt es, wenn man die Produktion besser austakten will, aber keine Erfolge erreicht, weil die Engpassmaschinen nicht identifizierbar sind?
  • Was bringt es, wenn die teuren Spezialisten in fehleranfälligen und komplizierten Prozessen die Daten in EXCEL Dateien speichern, damit überhaupt eine Datengrundlage für Auswertungen zur Produktivität und Qualität der Linie vorhanden ist? Zumal diese Ergebnisse schon bei ihrer Erstellung meist schon wieder veraltet sind?
Was XINFO zu HMI 4.0 sagt

Wir von XINFO sagen unseren Kunden: setzen Sie die Mitarbeiter dort ein, wo sie Spezialisten sind und wo sie eine geeignete Umgebung vorfinden (modernes HMI 4.0). Engagieren Sie für alle anderen Herausforderungen die Experten der XINFO.

  • Wir stellen sicher, dass sich die Daten immer in einem validen und verlässlichen Zustand befinden.
  • Wir verstehen die Daten, und wir verstehen die Kunden und deren Fragen. Damit können wir die in den Daten verborgenen Schätze heben.
  • Wir setzen die mit den Kunden zusammen aufgestellten fachlichen Konzepte in passende IT-Werkpläne um. Damit werden die Anforderungen präzise umgesetzt und können jederzeit überprüft und abgenommen werden.

Wenn ein Kunde ein Konzept von uns bekommen hat, kann er einen Dienstleister damit beauftragen, es in seiner Produktion umzusetzen. Er hat unsere Beratungsleistung bekommen, und wir können uns zurückziehen. Aber natürlich haben wir selbst auch eine exzellente Lösung für ihn, und sicherlich sind wir daran interessiert, den Auftrag zu bekommen. In den meisten Fällen bieten wir sogar die Umsetzung der Konzepte und IT Werks­­plä­ne gleich mit an. Denn wir wissen, was der Kunde zum Wohlbefinden braucht. All unsere Mitarbeiter sprechen die gleiche Sprache, die Sprache unserer Kunden.

Unsere Anwendungen,

  • ermöglichen die Verbindung der immer komplexer werdenden Datenbasis mit fachlichen Anforderungen in intuitiven und auch mobil nutzbaren Programmen,
  • verfügen über Schnittstellen mit Mehrwert für Plattformen wie Web, iOS und An­droid,
  • haben ein exzellentes und intuitives HMI 4.0,
  • sind immer auf dem neuesten Stand der Technik.

 

Wofür XINFO steht

Exzellente KPIs als Basis für Ihr gesundes Unternehmen.
Mit wenig Energieeinsatz große Wirksamkeit erzielen!

Wir erreichen das mit unseren Dienstleistungen, den Energie-Engines im Umfeld HMI 4.0. Das Wort „Energie“ stammt ursprünglich aus der altgriechischen Sprache ("enérgeia"). Es wird am besten mit „Wirksamkeit“ übersetzt.

Diese Engines sind:

  • die XINFO Kreativ Engine
  • die XINFO Kompetenz Engine
  • die XINFO Konzept Engine

Zusammen mit diesen Engines bieten wir Ihnen bei Interesse unsere Software Produkte an, die für die Anforderungen eines modernen HMI 4.0 optimiert wurden. Ein bekanntes Beispiel ist das XINFO Performance Center, das speziell für unsere Kunden in der Industrie entwickelt wurde.

Setzen Sie Ihre Mitarbeiter dort ein, wo Sie Spezialisten sind, und
engagieren Sie für alle anderen Herausforderungen die Experten von Xinfo

Weiterführende Informationen zu HMI 4.0

Performance Center und HMI 4.0

Die kostengünstige Auswertungssoftware Performance Center ist an die Gegebenheiten der digitalisierten Fertigung in Smart Factories angepasst und passt ideal zu einem HMI 4.0. Zudem ist es mit Smartphones und Tablets auch mobil nutzbar. Der Blogbeitrag "Eine Mobile App als Teleskop" zeigt Ihnen, wie es in der Fertigungslinie eingesetzt werden kann.

Klicken Sie auf diesen Link, um das Performance Center zu testen (ab 18.4.2016).

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